【摘 要】
：
有害病菌给人类社会的生产生活造成了不可估量的损失,以含Cu抗菌不锈钢为主的传统抗菌合金难以兼顾力学、耐腐蚀以及抗菌性能的综合要求,迫切需要开发综合性能更加优异的抗菌合金。高熵合金多主元的设计理念赋予其独特的理化性能,在抗菌领域表现出了具大的潜力。本文基于高熵合金设计思想设计研发力学性能、耐腐蚀性能良好且具有优异抗菌性能的含Cu、Ag抗菌高熵合金。探究了Al对AlxCo0.4Fe Cr0.9Cu0.
论文部分内容阅读
有害病菌给人类社会的生产生活造成了不可估量的损失,以含Cu抗菌不锈钢为主的传统抗菌合金难以兼顾力学、耐腐蚀以及抗菌性能的综合要求,迫切需要开发综合性能更加优异的抗菌合金。高熵合金多主元的设计理念赋予其独特的理化性能,在抗菌领域表现出了具大的潜力。本文基于高熵合金设计思想设计研发力学性能、耐腐蚀性能良好且具有优异抗菌性能的含Cu、Ag抗菌高熵合金。探究了Al对AlxCo0.4Fe Cr0.9Cu0.3系列合金晶体结构及力学性能的影响,开发出抗菌性能优异的四元Co0.4Fe Cr0.9Cux合金和七元Co0.4Fe Cr0.9Cu0.3Al0.15Ag0.03Nix系列合金。本文对上述系列合金的铸态样品进行了晶体结构、组织形貌及力学性能分析,并对两种抗菌合金的耐腐蚀性能及抗菌性能进行了分析,研究发现:（1）Co0.4Fe Cr0.9Cux合金为BCC+FCC双相结构。随Cu含量的增加,合金屈服强度由1070 MPa下降到732 MPa,Co0.4Fe Cr0.9Cu0.3合金与含Cu不锈钢耐氯离子腐蚀性能相似。体外表面接触抗菌性能测试表明,Co0.4Fe Cr0.9Cu0.3合金对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌24小时抗菌率分别为99.97%和99.96%,而含Cu不锈钢分别为71.50%和56.90%。Co0.4Fe Cr0.9Cu0.3合金在力学、耐腐蚀及抗菌性能方面具有优异的综合性能。（2）AlxCo0.4Fe Cr0.9Cu0.3系列合金为BCC+FCC双相结构。随Al元素含量的增加,合金相结构及组织形貌未发生改变,合金屈服强度由1051 MPa提高到1986 MPa,硬度由399 HV增加到662 HV,Al含量小于3 wt.%时合金能保持较好的综合力学性能。（3）Co0.4Fe Cr0.9Cu0.3Al0.15Ag0.03Nix系列合金为BCC+FCC双相结构,Cu、Ag元素在枝晶间富集。Co0.4Fe Cr0.9Cu0.3Al0.15Ag0.03Ni0.45合金拉伸屈服强度484 MPa,抗拉强度655 MPa,拉伸应变10.5%,其耐氯离子腐蚀性能接近含Cu不锈钢。体外抗菌性能测试表明,24小时后Co0.4Fe Cr0.9Cu0.3Al0.15Ag0.03Ni0.45对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别为99.63%和99.78%,相同条件下,含Cu不锈钢的抗菌率分别为40.32%和50.19%。Co0.4Fe Cr0.9Cu0.3Al0.15Ag0.03Ni0.45合金在力学、耐腐蚀及抗菌性能方面综合性能优异。（4）含Cu、Ag抗菌高熵合金优异的抗菌性能源于“接触杀菌”机制,即合金与细菌接触时表面溶出Cu、Ag离子,Cu、Ag离子与细菌作用导致细菌细胞膜损伤及蛋白质失活。同时Cu、Ag离子会诱导产生活性氧,进一步对细菌造成损伤,抑制细菌代谢活动,使合金表现出优异的抗菌性能。对照传统抗菌不锈钢,抗菌高熵合金中较高的Cu、Ag含量保证了Cu、Ag离子较高的释放量,因此其抗菌性比传统抗菌不锈钢更加优异。
其他文献
碳纤维增强树脂基复合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP）以其高比强度、比模量、耐疲劳等优异性能广泛应用于航空航天等领域。受工作环境影响,CFRP容易发生湿热老化等损伤,导致其力学性能下降,影响构件安全服役。现有的HB7401-1996、ASTM D5229等标准均基于小试样质量分析开展老化评价,对于大型构件并不适用,因此发展湿热老化的原位、无损评价方法
相控阵超声检测（Phased Array Ultrasonic Testing,PAUT）具有声束可设计性强、声场覆盖范围大、检测灵敏度高等特点,已成为工业领域无损检测技术应用热点。PAUT检测结果以二维图像形式呈现,虽然直观,但图像内容和缺陷类型、尺寸等信息之间具有复杂相关关系,采用人工方式分析不但效率低,且易受检测人员主观因素的影响,难以保证缺陷识别结果的准确性和可靠性。基于神经网络算法的机器
弹道冲击是一个非常复杂的力学过程,主要取决于目标材料的不同设计、厚度、强度、密度和弹丸参数。由于高强力、高模量纤维的发展,大量纺织织物用于防弹衣设计。本研究主要目的是分析不同织物结构、层数及纱线间摩擦力的织物靶板的防弹性能。使用有限元模拟评估机织物在圆柱形弹丸以475 m/s的冲击速度下的防弹性能。该模型中织物设为边长为7.54 cm的正方形,采用四边夹紧的边界条件。层数变化为1、4、8和12层,
熔喷非织造成型技术是一种高效、绿色和商业化的超细纤维非织造材料制备技术,其所生产的超细纤维非织造材料具有比表面积大、结构蓬松和孔隙致密的特性,已被广泛应用于医疗卫生、过滤分离和个人防护等领域。随着环境友好型生物基和生物可降解材料的快速兴起,以聚乳酸（Polylactic acid,PLA）为主要原料的超细纤维非织造材料逐渐受到人们的关注,展现出广阔的应用前景。然而,由于PLA固有脆性和较差的韧性,
粉末冶金法制备的碳化硅颗粒增强铝基（SiCp/Al）复合材料中常出现局部高浓度Al或SiC颗粒的聚集,即偏聚缺陷,对其进行无损检测至关重要。超声检测技术具有灵敏度高、穿透能力强、对人体无害等特点,在复合材料检测中应用广泛。但对于SiCp/Al复合材料中的偏聚缺陷,超声检测还存在以下难点:一方面,偏聚缺陷往往边界模糊、形态多变,超声波的反射、散射行为复杂,单纯依靠实验测试手段进行超声检测效果不佳;另
在纺织品生产过程中,织物表面不可避免地出现各式各样的瑕疵,然而这些瑕疵对于纺织品的质量有着极大的影响。目前工业场景下仍较多采用人工视觉检测方法,受主观影响,效率低下且容易出现误检、漏检导致准确率不高,难以满足当前织物疵点检测要求,迫切需要有效的织物疵点自动检测方法对纺织品质量进行管理和控制。基于生物视觉系统提出的视觉显著性方法可以快速地搜索并定位感兴趣的区域。卷积神经网络（Convolutiona
铝合金在工业领域应用广泛,焊接通常采用搅拌摩擦焊（Friction stir welding,FSW）技术。然而,FSW焊接参数选择不当将会引起缺陷产生,以弱结合为代表的内部缺陷界面间隙较窄且与铝合金材料声阻抗较为接近,导致超声检测信噪比不足,制约缺陷识别与定量。为解决上述问题,本文基于正交匹配追踪（Orthogonal matching pursuit,OMP）算法,结合粒子群优化（Partic
精梳机通过锡林对纤维丛的梳理,可以提高纤维的整齐度,增强成纱条干均匀度、提高纱线强力。棉型化纤与传统棉纤相比,具有整齐度好的优点,在传统的棉型化纤纺纱工艺流程中一般不过精梳。随着消费市场对化纤织物的质量要求越来越高,将精梳引入化纤纺纱过程显得十分重要。精梳锡林梳理力的大小对棉型化纤精梳质量及纤维损伤有着重要影响,过大的梳理力会对纤维造成损伤的同时增加落纤量,导致可纺纤维量的减少;过小的梳理力会使得
2.5D/3D封装技术迅速发展使得凸点互连尺寸持续减小,封装制造和服役过程中凸点互连结构内原子扩散与交互作用加剧,使凸点互连界面反应生成的金属间化合物所占整个凸点体积的比例增加,界面特性对互连结构可靠性的影响更加显著,亟需寻求新型的凸点下金属化层（Under Bump Metallization,UBM）材料应用到2.5D/3D封装中。纳米孪晶铜（nanotwinned Cu,nt-Cu）具有优异
Z2CND18.12N奥氏体不锈钢具有单一奥氏体组织,优异的耐腐蚀性和力学性能,被广泛应用于核电管道构件。由于管道所处工况的特殊性,高温、高压环境中这些奥氏体不锈钢常会发生疲劳等循环力学损伤,降低表界面完整性,因此为确保工程构件的安全服役,研究材料的损伤机理是十分重要的。已有关于Z2CND18.12N钢疲劳损伤的研究主要集中在低周疲劳对应的微观位错结构、宏观力学响应等方面,对细观尺度上的变形机理研