吴凯
- 作品数：10 被引量：6H指数：2
- 供职机构：西安交通大学材料科学与工程学院金属材料强度国家重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国博士后科学基金高等学校学科创新引智计划更多>>
- 相关领域：金属学及工艺一般工业技术核科学技术更多>>
- 锆合金包壳表面金属Cr涂层的研究进展被引量：2
- 2022年
- 锆合金由于自身良好的力学性能、耐腐蚀性能和中子经济性,被广泛应用于水冷反应堆核燃料包壳材料,然而在失水事故工况下锆合金会与高温水蒸气剧烈反应生成大量氢气,进而引发核事故。目前,提高锆合金包壳服役性能的最有效途径是在其表面制备一层防护涂层,其中,金属Cr涂层具有优异的抗高温氧化、耐腐蚀性能以及良好的力学强度和衬底附着力,是一种最具发展潜力的锆合金包壳涂层材料。主要从制备工艺、微观组织和服役性能3个方面,对锆合金包壳表面金属Cr涂层的研究现状进行了综述。首先介绍了锆合金包壳金属Cr涂层的主要制备工艺技术,重点阐述了各制备工艺的特点及不足;其次总结了金属Cr涂层的柱状晶、等轴晶和无序非晶结构,分析了3种微观组织的结构特征和生长机制,以及制备工艺参数对组织形成的影响作用;然后阐述了锆合金包壳金属Cr涂层的力学性能、抗高温氧化性能、耐腐蚀性能和抗辐照性能,并对其塑性变形机制、腐蚀氧化机理和辐照损伤机制进行了深入剖析;最后对当前研究中存在的问题以及未来的发展方向进行了分析和展望。
- 肖珣王亚强张金钰吴凯刘刚孙军
- PDMS基体上金属薄膜变形与断裂行为及其应变传感性能综述
- 2022年
- 近年来,柔性电子技术突破了传统电子产品无法变形的局限,以其独特的柔性在电子、能源、医疗、信息、国防等多个领域具有广泛的应用。作为柔性电子器件基本的结构单元,金属薄膜/柔性基体体系在服役过程中难免会受到拉、压、弯和扭等变形的作用。面对严苛的服役条件,金属薄膜/柔性基体体系如何保持其结构的稳定性对材料制备、界面设计、结构设计均提出了更高的挑战。作为最常使用的基体材料,聚二甲基硅氧烷(PDMS)的弹性模量较低,变形过程中对金属薄膜的约束作用较弱,且膜基界面结合强度也较低,导致PDMS基体上金属薄膜的延展性较差,甚至在沉积态金属薄膜即发生断裂,这一直以来都是制约柔性电子器件发展的关键问题。近年来研究人员针对PDMS基体上金属薄膜的变形和断裂行为开展了较为系统的研究,试图从薄膜优化制备、增强膜基界面结合、薄膜/基体结构设计等方面提高其延展性。在金属薄膜优化制备方面,通过调控制备工艺以改善薄膜应力状态,压缩应力有助于提高体系的延展性;在膜基界面改性方面,通过紫外-臭氧处理、氧等离子体处理、添加界面结合层以改善金属薄膜与PDMS基体之间的界面结合性能,提高体系延展性。然而,仅通过改变制备工艺和界面特性来提高体系延展性的调控空间非常有限。鉴于此,研究人员通过薄膜/基体结构设计、引入褶皱/屈曲结构的方法,大幅提高了体系的延展性,为柔性电子器件的工程化应用提供了可能。此外,断裂是薄膜最常见的失效形式之一,显著影响金属薄膜/柔性基体的延展性,研究人员通常通过上述手段避免薄膜发生断裂,而如果可以合理控制金属薄膜的断裂行为并加以利用,则可实现其正面贡献。近来,通过对PDMS基体上金属薄膜断裂行为的有效调控,证实了含裂纹结构的金属薄膜在柔性应变
- 张栋凯吴凯刘刚孙军
- 关键词：金属薄膜褶皱应变传感
- 金属纳米叠层材料的力学性能与辐照损伤容限被引量：2
- 2018年
- 金属纳米叠层材料由于不仅可以调整其组元几何尺寸和微观结构尺度,而且可以引入具有不同本征性能的组元材料和不同结构的层间异质界面,在获得高强韧与高辐照损伤容限金属结构材料方面具有潜在的能力。结合当前国内外有关金属叠层材料力学性能与辐照特性尺寸效应研究的最新进展,分别阐述了晶体/晶体Cu/Mo与晶体/非晶Cu/Cu-Zr金属叠层材料He^+辐照前后的结构演变与力学特性,揭示了上述两类金属叠层材料的强化与损伤机制的异同,并对高辐照损伤容限纳米叠层材料研究的发展趋势进行了展望。
- 张金钰吴凯刘刚孙军
- 关键词：塑性变形尺寸效应
- 高熵合金涂层的研究进展
- 2023年
- 高熵合金涂层由于具有优于块体高熵合金和传统金属涂层的综合性能,在航空航天、核反应堆等极端服役环境下表现出了巨大的应用潜力。涂层低维形态产生的尺寸效应与高熵合金独特的多主元特征效应相耦合,使高熵合金涂层具有成分均匀、组织致密、结构稳定、性能优异等特点。概述了近年来高熵合金涂层的主要制备技术,简述了不同制备方法的原理、优势及工艺参数对涂层组织性能的影响。探讨了高熵合金中主要组元元素的作用、相结构的调控准则、多相转变行为等微观组织结构的特征与影响机制。论述了高熵合金涂层的服役性能特点,包括力学性能、抗氧化、耐腐蚀、抗辐照及耐磨损性能,并分析了成分/工艺-组织-性能的关联及相关作用机理。最后,总结了目前研究工作中存在的关键科学难题与挑战,对高熵合金涂层的研究方向与应用前景进行了展望。
- 李星王亚强张金钰吴凯刘刚孙军
- 关键词：微观结构
- Cu/Cr纳米金属多层膜断裂行为及其尺寸效应
- <正>由于可以灵活调控组元成分、尺度以及层界面结构,金属多层膜表现出了诸多优良的物理和力学特,因此其不仅成为各种微电子器件结构的关键性材料之一,也有望成为工程结构中的多尺度高强高韧金属层状复合材料或涂层材料。本文通过单轴...
- 张金钰吴凯张鹏刘刚孙军
- 关键词：纳米金属多层膜尺寸效应
- 文献传递
- 金属/高熵合金纳米多层膜的制备、微观结构及力学性能研究进展
- 2024年
- 通过表面防护涂层技术制备综合力学性能与摩擦性能优异的涂层材料,对降低构件因碰撞摩擦磨损所引起的损伤失效问题十分重要。相较于单层膜结构防护涂层,金属纳米多层膜涂层材料由于其微观组织结构的独特性与可控性,表现出优异的服役特性,且其综合性能可通过结合新组元或界面调控得到进一步提高,因此该类材料受到了广泛关注。新颖的成分设计理念使得高熵合金具有独特的四大效应,即高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应和性能鸡尾酒效应,进而呈现出良好的综合性能。因此,在传统的双金属纳米多层膜结构材料中引入高熵合金组元,形成金属/高熵合金纳米多层膜,有望突破传统金属纳米多层膜的性能局限,极大地提高多层膜结构材料的力学性能。从功能基元序构的视角,围绕近几年金属/高熵合金纳米多层膜的相关研究,首先介绍了其制备方法和工艺原理,针对功能基元微观结构特征,从晶粒形貌、界面结构、组元成分等方面进行了阐释,在此基础上论述了其力学行为以及相应的内在机制,并提出了调控金属/高熵合金纳米多层膜力学性能的优化策略,最后对金属/高熵合金纳米多层膜的未来研究方向和面临的挑战进行展望。
- 高瑞泽王亚强张金钰吴凯刘刚孙军
- 关键词：高熵合金力学性能
- 多主元合金中局部化学短程有序的研究进展
- 2023年
- 多主元合金因其独特的微观结构和优异的综合性能而展现出了广阔的应用前景,也是近年来金属结构材料领域的研究热点之一。作为一类新型复杂合金,多主元合金与传统合金在原子尺度上存在本质的区别,其中局部化学短程有序作为多主元合金中一种特殊的原子级微观组织,其与位错的交互作用将对合金的变形行为及力学性能产生重要的影响。本文综述了多主元复杂合金中局部化学短程有序的相关研究进展,主要包括化学短程有序的形成因素、表征方法以及对位错行为和力学性能的影响,并针对目前关于化学短程有序的定量表征、调控技术、理论模型建立及对服役性能的影响等方面存在的问题与不足进行了分析和展望。
- 丁佳琪左家栋王亚强张金钰吴凯刘刚孙军
- 关键词：位错力学性能
- Cu系纳米金属多层膜微柱体的形变与损伤及其尺寸效应被引量：2
- 2016年
- 纳米金属多层膜材料已成为目前高性能微元器件以及互连结构的核心材料体系,其服役过程中的变形损伤与断裂是导致系统失效的关键因素.以本课题组近年来的研究结果为基础,结合当前国内外有关金属多层膜微柱体塑性变形行为研究的最新进展,阐述了金属多层膜微柱体微观结构-尺寸约束-服役性能三者之间的关联性,揭示了金属多层膜微柱体变形模式与损伤的内在规律,归纳了晶体/晶体与晶体/非晶两类层状结构材料加工硬化/软化行为的微观机理,并对纳米金属多层膜研究的发展趋势进行了展望.
- 孙军张金钰吴凯刘刚
- 关键词：纳米金属多层膜塑性变形尺寸效应
- 纳米金属多层膜/柔性基体体系屈曲变形与界面结合的尺寸效应
- 金属多层膜/柔性基体体系在柔性电子器件中具有广阔的应用前景,但是其在加工制备和服役过程中往往经受外加载荷的作用,导致薄膜开裂、脱层及屈曲从而影响体系的使用性能和可靠性,因此研究柔性基板上纳米金属多层膜的屈曲变形与界面结合...
- 吴凯张金钰刘刚孙军
- 关键词：纳米金属多层膜屈曲行为尺寸效应
- 金属/高熵合金纳米多层膜的力学性能及其辐照效应研究进展
- 2022年
- 核工程关键材料是保障我国核电技术顺利发展、核电系统安全高效运行的物质基础。纳米金属多层膜作为一类基于界面自修复理论设计的新型纳米结构材料,由于其高密度的界面结构不仅可以有效地阻碍位错运动从而提高材料强度,还可以显著吸收辐照产生的缺陷并促进其湮灭/复合进而提高材料的辐照损伤容限,具有广阔的核应用前景。本文围绕近几年国内外有关金属/高熵合金多层膜材料力学行为与辐照损伤特性的研究,阐述了金属/高熵合金纳米多层膜材料辐照前后的组织结构与力学特性演化行为及其内在机制,提出了调控纳米金属多层膜辐照损伤容限的策略,并对金属/高熵合金纳米多层膜材料的发展趋势进行了展望。
- 张金钰屈启蒙王亚强吴凯刘刚孙军
- 关键词：力学性能
