作者单位
摘要
1 北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京 100191
2 中国科学院高能物理研究所北京同步辐射装置,北京 100049
3 中国航发北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心,北京 100095
4 天目山实验室(航空浙江省实验室),浙江 杭州 311115
近年来,基于激光增材制造技术的先进结构材料和构件制备及应用取得了重要进展,并由此带动了该技术在金属功能材料制备与调控方面的发展。作为金属功能材料典型代表的形状记忆合金兼具形状记忆、超弹性和弹热效应等新奇特性,这些特性与合金的微观组织、微结构演化高度相关,但难以通过传统制备和表征手段实现精细化调控和实时相变测量,因而通过激光增材制造技术调控微结构并进行原位同步辐射观测成为形状记忆合金性能提升的重要手段。本文综述了基于激光增材制造的形状记忆合金设计、微结构调控、工艺-结构-性能关系以及国内外研究现状,并从技术原理、材料特性、工艺优化、结构调控和原位表征等方面对形状记忆合金激光增材制造研究进展进行了介绍,归纳整理了现阶段激光增材制造形状记忆合金的主要性能。另外,本文介绍了激光增材制造过程的原位X射线衍射表征方法以及该表征方法的典型应用,对增材制造过程中合金的相变动力学测量及单晶原位表征方法进行了梳理,并对该技术的未来发展趋势进行了展望。
激光增材制造 金属功能材料 形状记忆合金 同步辐射 原位X射线衍射 
中国激光
2024, 51(10): 1002305
马毅 1管迎春 1,2,*
作者单位
摘要
1 北京航空航天大学机械工程与自动化学院,北京 100083
2 北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室,北京 100191
极端服役环境对空天等核心构件可靠性和集成性提出了严峻挑战。传统单一材料体系和制造工艺难以满足复杂性能需求。激光增材制造技术是实现异质金属结构-功能一体化的有效途径,但异质材料兼容问题(易诱发缺陷、加工参数响应不一等)限制了高质量异质界面的形成,这对制造装备与连接工艺提出了更高挑战。本文基于异质金属激光增材制造的最新研究进展,聚焦异质金属成型的关键问题及解决方案,回顾了近年来异质金属体系的发展及空天领域应用,从送粉方式、复合制造等方面介绍了激光增材装备的改进策略,总结了近年来激光增材技术在连接方式、参数调控、监测预测和前后端处理方面的研究进展,并针对这一技术的共性及难点问题给出了展望与思考。
激光技术 异质金属 空天应用 增材装备 增材制造工艺 
中国激光
2024, 51(10): 1002304
周庆军 1,*严振宇 1张京京 1衣凤 2[ ... ]郭宁 3,4
作者单位
摘要
1 首都航天机械有限公司,北京 100076
2 北京科技大学新金属材料国家重点实验室,北京 100083
3 齐鲁工业大学(山东省科学院)机械工程学院,山东 济南 250353
4 山东省机械设计研究院,山东 济南 250031
激光定向能量沉积(LDED)增材制造技术由于成形效率高、材料送进方式灵活、成形自由度高等特点,非常契合当前及未来航天装备结构大型化、整体化、轻量化、高精度的发展趋势,并已在运载火箭、载人飞船、火箭发动机等领域实现牵引性应用。总结当前铝合金及其复合材料、钛合金及其复合材料、镍基高温合金及其复合材料等3类航天装备结构主体材料的LDED研究现状,在此基础上,梳理出LDED工艺的发展方向及研究进展。重点介绍航天装备主承力结构、异质合金一体化结构、集成流道整体化结构等3类典型结构LDED制造难点、研制及应用进展。最后,对LDED增材制造技术材料、工艺及装备等的发展方向进行了展望。
激光技术 增材制造 激光定向能量沉积 金属材料 大型构件 航天运载器 
中国激光
2024, 51(10): 1002303
张思远 1,2张友昭 2李相伟 2,*张涛 1,**[ ... ]张书彦 2
作者单位
摘要
1 广州大学物理与材料科学学院,广东 广州 511442
2 东莞材料基因高等理工研究院,广东 东莞 523808
采用激光选区熔化(SLM)技术在H13模具钢顶部沉积了一种新型3D打印模具钢材料AM40,通过扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)等方法,研究了热处理对AM40/H13双金属结构材料微观组织演变及其力学变形行为的影响。结果表明:沉积态AM40/H13双金属材料界面无裂纹缺陷,AM40侧呈现增材制造特有的Marangoni熔池特征,以及细小的胞状和柱状结构的马氏体组织,H13侧为粗大奥氏体组织,界面存在明显的组织不均匀性。经过1000 ℃淬火+560 ℃回火热处理后,熔池特征消失,H13侧形成均匀的板条马氏体,消除了界面晶粒尺寸和取向差的不均匀性,且界面处的元素扩散宽度增加60 μm。沉积态AM40/H13界面硬度为642 HV,高于AM40(529 HV)和H13(202 HV)。热处理消除了AM40/H13硬度的不均匀性,使整体平均硬度为480 HV。热处理后,AM40/H13双金属的抗拉强度从沉积态的644 MPa提高到1436 MPa,强度介于AM40和H13之间,断裂位置从沉积态的H13侧变为AM40侧,界面保持较高的强度和塑性。
激光技术 激光选区熔化 金属结构 热处理 连接界面 微观组织 拉伸性能 
中国激光
2024, 51(16): 1602304
作者单位
摘要
1 太原理工大学 材料与科学与工程学院, 太原 030024
2 太原理工大学 轻纺工程学院, 太原 030006
3 太原理工大学 航空航天学院, 太原 030006
本研究以Ir配合物FIrPic作为Eu离子的配体,合成了一种新的Eu-Ir双金属配合物Eu(FIrPic)2(Phen)UA,并通过自由基聚合成功制备了红色发光荧光共聚物PM-Eu-Ir,适用于商用近紫外芯片型LED。在不影响 Eu3+ 离子的荧光发射特性的前提下,加入 Ir-配合物可以有效地敏化 Eu3+ 离子,增强其对 400 nm紫外光的吸收。在 365 nm 紫外光激发下,共聚物 PM-Eu-Ir 在 612 nm 处显示出最强的发射峰,其 CIE 坐标为(0.461,0.254),这与 365 nm 近紫外芯片非常吻合。红色共聚荧光粉 PM-Eu-Ir 的微观形貌为典型的多层空间网络结构,除了表现出明显的红光发射和 634.54 μs 的荧光寿命外,还在 25~250 °C 的宽温范围内具有优异的热稳定性。使用共聚物 PM-Eu-Ir 制作的 LED 发出的红光亮度为 149800 cd/m2。研究结果表明,所制备的共聚荧光粉可作为红光元件用于制造近紫外芯片白光 LED。
稀土发光离子 金属配合物 共聚型高分子荧光粉 近紫外LED rare-earth luminescent ions bimetallic complexes copolymer phosphors NUV LED chips 
中国光学
2024, 17(2): 468
罗婷 1赵星 2,3,*赵云松 2,3李陶 4
作者单位
摘要
1 中国人民公安大学信息网络安全学院,北京 100038
2 首都师范大学数学科学学院,北京 100048
3 首都师范大学检测成像北京市高等学校工程研究中心,北京 100048
4 北京工商大学数学与统计学院,北京 100048
针对被测样品的组成物质已知且彼此不混合的情况,提出了一种结合能谱信息的单能谱计算机断层扫描(CT)图像重建方法。该方法利用已知物质作为基材料对CT投影数据的采集过程进行数学建模,然后对该非线性模型进行基材料图像的迭代求解。在求解中,通过将基材料“不混合”的性质转化为向量正交性,实现了迭代过程的快速收敛。本文方法充分考虑了X射线的能谱和被测样品材料的属性,可显著地校正传统CT图像中的硬化伪影和金属伪影,有效地提高该类样品的CT成像质量。实验验证了所提方法的有效性。
成像系统 X射线计算机断层扫描 硬化伪影 金属伪影 基材料分解 
光学学报
2024, 44(8): 0811001
吕松竹 1赵建行 1,*周姚 1曹英浩 1[ ... ]周见红 1,3,**
作者单位
摘要
1 长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春  130022
2 哈尔滨工业大学 物理学院, 哈尔滨 黑龙江  150001
3 长春理工大学 光电测量和光信息传输技术教育部重点实验室, 吉林 长春  130022
由于硫系玻璃具有良好的光学性质,在非线性光学等方面研究广泛,但基于硫系玻璃光电探测器的相关研究却很少。本文利用真空共热蒸发技术制备了不同掺银比例的硫系玻璃薄膜作为半导体膜层结构,并设计构建了金属-绝缘体-半导体结构的自供电光电探测器,探究了该光电探测器的响应光谱范围。结果表明,该探测器对可见光到近红外区域的光均有响应。针对掺银硫系玻璃光电探测器在635 nm波长激光下,研究了探测器响应电压与激发功率之间的关系。当激光功率小于10 mW时,探测器响应电压与激发功率线性相关;当激光功率大于10 mW时,探测器响应电压逐渐饱和。探测器的上升和衰减时间分别为3.932 s和1.522 s。本研究为硫系玻璃材料在自供电光电探测器领域的应用提供了证明。
硫系玻璃 光电探测器 金属-绝缘体-半导体 chalcogenide glass photodetector metal-insulator-semiconductor 
发光学报
2024, 45(2): 343
作者单位
摘要
吉林大学 电子科学与工程学院, 集成光电子学国家重点联合实验室, 吉林 长春  130012
采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺在p-GaAs(100)衬底上外延了Ga2O3薄膜并制备了n-Ga2O3/p-GaAs异质结日盲紫外探测器。通过X射线衍射仪、原子力显微镜、场发射扫描电子显微镜等方法对Ga2O3薄膜表面形貌、晶体质量进行了测试与分析。结果表明,Ga2O3薄膜呈单一晶向,薄膜表面平整且为Volmer-Weber模式外延。测试表明,n-Ga2O3/p-GaAs异质结探测器具有明显的整流特性。器件在5 V反向偏压和紫外光(254 nm)照射下实现了超过3.0×104的光暗电流比、7.0 A/W的响应度、3412%的外量子效率、4.6×1013 Jones的探测率。我们利用TCAD软件对器件结构进行仿真,得到了器件内的电场分布和能带结构,并分析了器件的工作原理。该异质结探测器性能较好,制造工艺简单,为Ga2O3超灵敏日盲紫外探测器的研制提供了新途径。
氧化镓 金属有机化学气相沉积 异质结 日盲紫外探测器 Ga2O3 metal-organic chemical vapor deposition(MOCVD) heterojunction solar-blind UV photodetectors 
发光学报
2024, 45(3): 476
作者单位
摘要
上海师范大学 上海 200234
本研究在不同气氛(空气、氮气)、分散液(水、甲醇、乙醇)以及不同剂量条件下对4种典型的金属有机框架材料(MOFs)(MIL-101(Cr)、ZIF-8、UiO-66和UiO-66-NH2)进行了电子束辐照处理。通过傅里叶变换红外光谱、X射线衍射谱和扫描电子显微镜等方法对MOFs材料在辐照前后的化学组成、晶体结构和表面形貌进行表征。结果表明,上述4种MOFs材料在高于5 000 kGy的剂量辐照后,其相应的红外特征峰、衍射峰和表面形貌特征均未产生显著变化,表现出了良好的辐射稳定性。这为MOFs材料在辐射环境下的进一步应用提供了研究基础。
金属有机框架材料(MOFs) 辐射稳定性 辐照 吸收剂量 Metal-organic frameworks (MOFs) Irradiation stability Irradiate Absorbed dose 
辐射研究与辐射工艺学报
2024, 42(1): 010203
作者单位
摘要
1 长春理工大学 化学与环境工程学院, 吉林 长春 130022
2 吉化北方化学工业有限公司, 吉林 吉林 132022
金属离子过量使用会造成环境污染,危及人类健康。因此,对相关金属离子进行检测显得尤为重要。发光金属有机框架(Luminescent metal?organic frameworks,LMOFs)因其具备高色纯度、超高孔隙率和可调结构等优势,被视为简单有效且有前途的荧光传感材料。本文以3,5?二(4?咪唑?1?基)吡啶(Bip)为主配体,1,4?萘二甲酸(1,4?ndc)为辅助配体,Ni2+为中心离子,采取溶剂热法合成了一例二维金属有机框架[Ni2(Bip)2(1,4?ndc)2(H2O)6](记为CUST?756,其中CUST是Changchun University of Science and Technology缩写),并通过合成后修饰法制备了Eu3+@CUST?756复合发光材料。利用XRD、FT-IR和XPS对合成的CUST?756和Eu3+@CUST?756复合材料进行了基础表征。并且采用荧光光谱对样品进行了发光特性、金属离子传感性能及其机理研究。实验结果表明,Eu3+@CUST?756在甲醇溶液中具备优异的发光性能和良好的稳定性,Eu3+的引入使得材料可用于金属阳离子Cr3+、Fe3+检测。Cr3+离子的检出限(limit of detection,LOD)为5.44 μmol·L-1;Fe3+离子的LOD为7.51 μmol·L-1,与大多数LMOFs性能相近。
金属有机框架 合成后修饰 荧光检测 metal-organic frameworks post-modified method fluorescence detection 
发光学报
2024, 45(1): 169

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