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2026年 31卷 1期
出版日期：2026-02-15
工艺技术
理论研究
综合评述
综合评述
1
TiO
2
中空微球制备及光催化应用研究进展
刘泽宇, 向阳, 彭志航, 吉冯春, 孙硕
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2025075
TiO
2
中空微球作为一种兼具TiO
2
本征优异性能与中空结构特点的新型无机功能材料,在光催化、环境治理、能源存储及生物医学等领域展现出广阔应用前景。本文系统综述了TiO
2
中空微球的6种主流制备方法(硬模板法、Stöber法、微乳液法、溶剂热反应法、逐层自组装法及喷雾反应法),详细比较了各方法的机理、优势与局限性;重点探讨了TiO
2
中空微球在光催化中的应用进展,包括反应机理、污染物去除与生物医学应用;分析了限制TiO
2
中空微球光催化性能的关键因素,并总结了微观结构调控、元素掺杂与异质结的构建等优化策略。尽管目前TiO
2
中空微球在规模化制备与实际应用中仍面临诸多挑战,但未来结合计算模拟与人工智能技术,有望实现其高效、可控与绿色合成,推动其从实验室走向工业化应用。
2026 Vol. 31 (1): 1-23 [
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24
农业废弃物稻壳合成SiC和Si
3
N
4
/SiC纳米粉体的研究进展
周雨奇, 喻吉, 陈洋, 吴溢馨, 龙思怡, 邓承继, 丁军, 吴锦杨
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2025067
农业废弃物的资源化利用一直是人们关注的焦点。生物质稻壳作为可再生资源,富含Si和C元素,是一种廉价易得、可持续利用的废弃物资源。为寻求低成本、大规模且绿色可持续的工艺开发和利用稻壳,研究者进行了大量研究。本文首先简要介绍稻壳的成分和结构,再综述传统方法和现有新工艺合成SiC、Si
3
N
4
/SiC纳米粉体的反应机理和特点,最后归纳当前稻壳合成SiC和Si
3
N
4
/SiC纳米粉体存在的问题,以期为进一步推动开发高品质稻壳基硅化物提供参考。
2026 Vol. 31 (1): 24-36 [
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理论研究
37
沉积条件对大尺寸C/C复合材料沉积速率的影响
李昂, 王雅雷, 刘青霖, 张立强, 李海梅
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2025066
C/C复合材料因其优异的耐高温性能被广泛应用于航空航天领域。本文针对其化学气相渗透(chemical vapor infiltration, CVI)制备过程中热解炭(pyrolytic carbon, PyC)沉积速率及均匀性受多参数影响的问题,通过建立双室反应器有限元模型,仿真分析反应器内气相组分浓度分布,研究工艺温度、进气流量及系统压力对大尺寸C/C复合材料PyC沉积反应动力学的影响规律,并结合实验对仿真结果进行验证。结果表明：仿真结果与实验结果具有相同的变化趋势,且平均沉积速率最大误差为9.65%,验证了有限元模型的可靠性。本文为CVI工艺参数优化及大尺寸C/C复合材料的高效制备提供了理论支撑。
2026 Vol. 31 (1): 37-47 [
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48
时钟135°轧制Ni-15%Pt合金靶材的动态再结晶动力学模型和变形行为
徐鑫, 许瑞, 冯国芳, 李伟, 申邦坡, 马胜灿
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2025069
本文基于加工硬化率-应力(
θ
-
σ
)曲线,建立Ni-15%Pt(质量分数)合金靶材的动态再结晶临界应变模型及动力学模型。设计时钟135°同步轧制、时钟135°异步轧制及时钟135°蛇形轧制三种工艺,结合DEFORM-3D数值模拟,对比研究同步与异步轧制下轧件的金属流动速度、等效应变分布及轧制力,分析三种工艺下轧件芯部等效应变的演化规律,并对比研究不同偏移距离下时钟135°蛇形轧制的损伤值。结果表明：时钟135°异步轧制比同步轧制能诱发更深的变形层,获得更高的金属流动速度与等效应变。此外,异步轧制过程中最大轧制力降幅达22.21%,这是因为部分能量用于形成交叉剪切应力,降低了缺陷产生的风险。时钟135°蛇形轧制下,当偏移距为8 mm时可修正异步轧制产生的板材翘曲,获得最小损伤值(0.97)。本研究对金属及合金靶材热轧生产的工艺参数设定具有重要指导意义。
2026 Vol. 31 (1): 48-61 [
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62
碟形端部优化设计对激光增材制造压力容器结构件温度分布和力学性能的影响
胡宇恒, 吴丽光, 陈瑞雷, 叶建波, 汪小康, 蔡高参
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2025076
本研究基于Solidworks建模与ANSYS有限元分析,对比分析了圆顶端部封头与碟形端部封头压力容器在0.7 MPa内压、-253 ℃内温下的温度分布和力学性能差异。结果表明：两者温度场整体形态相近,但峰值大小与位置不同。圆顶端部封头最高温度(30.97 ℃)位于端盖内侧中部,碟形端部封头最高温度(28.87 ℃)位于端盖/内罐连接平面;圆顶端部封头压力容器的最大等效应力出现在筒体外表面的圆弧过渡段,为161.43 MPa,碟形端部封头压力容器的最大等效应力则位于底座与地面连接处的约束区域,为160.25 MPa。碟形端部封头压力容器通过过渡圆弧结构优化应力梯度,显著降低高应力区域面积及变形量,其最大变形量降低至0.217 5 mm,且疲劳寿命达25 486次循环,较圆顶端部封头压力容器(19 094次循环)提升了33%。本研究揭示了结构设计对温度分布、局部应力分布与疲劳性能的关键影响,表明碟形端部封头因分段承载特性在均温性、刚度、抗变形及抗疲劳方面更具优势,为压力容器优化设计提供了理论依据。
2026 Vol. 31 (1): 62-70 [
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工艺技术
71
聚合物转化(5RE
0.2
)
2
Si
x
O
2
x
+3
/SiOC纳米复相陶瓷在1 300~1 500 ℃的耐CMAS腐蚀性能
黄旭, 文青波, 蒋洋洋, 江涛, 邹红飞, 熊翔
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2025048
本文以稀土醋酸盐和聚硅氧烷为原料,采用聚合物转化陶瓷法及放电等离子烧结技术制备致密的(5RE
0.2
)
2
Si
x
O
2
x
+3
/SiOC (RE=Yb、Ho、Er、Lu、Tb、Tm、Gd,
x
=1或2)纳米复相陶瓷块体,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等研究纳米复相陶瓷在1 300~1 500 ℃的耐CaO-MgO-Al
2
O
3
-SiO
2
(CMAS)腐蚀性能,并探究其腐蚀机理。结果表明：纳米复相陶瓷由SiOC基体和均匀分布于其中的高熵稀土硅酸盐相(5RE
0.2
)
2
Si
x
O
2
x
+3
组成,其在1 300~1 500 ℃的质量损失率较低,腐蚀层较薄,具有优异的耐CMAS腐蚀性能。这主要是由于(5RE
0.2
)
2
Si
x
O
2
x
+3
相与CMAS熔融盐反应生成了Ca
3
(5RE
0.2
)
2
(Si
3
O
9
)
2
环状硅酸盐层,能有效阻止熔盐的进一步侵蚀。此外,(5RE
0.2
)
2
Si
x
O
2
x
+3
中稀土元素的种类对纳米复相陶瓷耐CMAS腐蚀性能有关键性影响。含Gd元素的纳米复相陶瓷在1 300 ℃具备最佳长时耐CMAS腐蚀性能,腐蚀20 h质量损失仅3.6%;而含Tb的纳米复相陶瓷具有更高的耐腐蚀温度,在1 500 ℃腐蚀5 h后的腐蚀厚度仅20 μm。
2026 Vol. 31 (1): 71-85 [
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86
激光粉末床熔融NiTi合金成形参数优化及点阵结构电解抛光
赵军哲, 杨蕊, 王敏卜, 柴雨晴, 彭越, 郑聃
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2025058
NiTi合金因形状记忆效应、超弹性及优异的生物相容性,广泛应用于航空航天和生物医疗领域。本文采用激光粉末床熔融技术制备Ni
50.95
Ti合金,系统研究激光功率与扫描速度对冶金缺陷及显微硬度的影响,并分析最佳工艺条件下扫描面与建造面的显微组织特征,以及电解抛光对点阵节点表面形貌的调控效果。结果表明：较低扫描速度(450、550 mm/s)下合金易产生裂纹,较高扫描速度(650~850 mm/s)能显著提高合金致密度,但能量密度超过110 J/mm
3
会加剧气孔形成。最优参数(135 W、650 mm/s)下,合金由B2奥氏体和B19′马氏体组成,呈现〈100〉//BD与〈110〉//BD织构且无裂纹。电解抛光3 min可有效去除未熔粉末并获得光滑无蚀坑表面,为NiTi合金点阵在生物医疗领域的应用提供了工艺支撑。
2026 Vol. 31 (1): 86-97 [
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98
固溶体陶瓷Ta
0.2
Zr
0.8
C和SiC基体改性C/C复合材料的制备与烧蚀性能
刘睿智, 周远明, 易茂中
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2025081
针对新一代高超声速飞行器性能提升的需求,本文采用固溶体陶瓷Ta
0.2
Zr
0.8
C对其热端部件用C/C复合材料进行基体改性,以进一步提高其耐烧蚀性能。通过高固相含量浆料浸渍和先驱体浸渍裂解工艺制备C/C-Ta
0.2
Zr
0.8
C-SiC和C/C-TaC-ZrC-SiC复合材料,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等,研究两种复合材料的微观组织结构以及在氧乙炔火焰下的烧蚀性能。结果表明：烧蚀120 s后,C/C-TaC-ZrC-SiC复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率分别为6.67 mg/s和22.76 μm/s,而C/C-Ta
0.2
Zr
0.8
C-SiC复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率分别为0.67 mg/s和0.18 μm/s,具有更佳的耐烧蚀性能。烧蚀过程中,C/C-Ta
0.2
Zr
0.8
C-SiC复合材料表面的Ta-Zr-O氧化层中生成了具有钉扎作用的富Zr氧化物骨架相和具有连接填充作用的富Ta氧化物连接相,两相协同作用,抑制了氧化物的流失飞溅,提升了氧化层的致密度,使复合材料和耐烧蚀性能提升。
2026 Vol. 31 (1): 98-112 [
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