2020年第49卷第4期文章目次
2020, 49(4):1105-1109.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.SG20190065
摘要:
本文以KMnO4和P123为原料采用溶胶-凝胶法在不同条件下制备了介孔MnO2。研究了反应物比和pH对催化剂结构和催化降解性能的影响。溶胶-凝胶法制备介孔MnO2的最佳条件为：原料配比为10：1,pH值为7。合成材料的结构和性能采用XRD、N2吸脱附、FT-IR的测试方法表征,结果表明P123和KMnO4合成的介孔MnO2具有较大的比表面积和孔径,且有良好的HCHO催化降解性能。最后讨论了介孔MnO2催化氧化HCHO的影响因素,发现在pH7 的情况下最有利于介孔MnO2的活性稳定；在原料比为10：1情况下生成的介孔MnO2比表面积较大,催化降解性能较强,在10h内保持在对甲醛的降解率为95%以上。
本文以KMnO4和P123为原料采用溶胶-凝胶法在不同条件下制备了介孔MnO2。研究了反应物比和pH对催化剂结构和催化降解性能的影响。溶胶-凝胶法制备介孔MnO2的最佳条件为：原料配比为10：1,pH值为7。合成材料的结构和性能采用XRD、N2吸脱附、FT-IR的测试方法表征,结果表明P123和KMnO4合成的介孔MnO2具有较大的比表面积和孔径,且有良好的HCHO催化降解性能。最后讨论了介孔MnO2催化氧化HCHO的影响因素,发现在pH7 的情况下最有利于介孔MnO2的活性稳定；在原料比为10：1情况下生成的介孔MnO2比表面积较大,催化降解性能较强,在10h内保持在对甲醛的降解率为95%以上。
2020, 49(4):1110-1118.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.SG20190074
摘要:
表面建造是提高半导体光催化活性的一种有效方法。本文利用Zn5(CO3)2(OH)6纳米片为基底沉积了BiVO4再通过煅烧成功制备了二维ZnO/Bi3.9Zn0.4V1.7O10.5复合纳米片。通过X射线衍射，透射电镜和元素映像技术表征了所制样品。结果显示随着锌与铋的原子比的上升，ZnO多孔片状的表面逐渐变成Bi3.9Zn0.4V1.7O10.5物质。但其比例高于1:0.02时，在片状Bi3.9Zn0.4V1.7O10.5的区域表面又生长出BiVO4纳米颗粒。漫反射光谱测试显示出ZnO/Bi3.9Zn0.4V1.7O10.5复合物随着锌与铋的原子比的上升其在400~600 nm可见光区的吸收逐渐增强。所制样品在可见光（波长大于420 nm）进行了光催化降解罗丹明B的测试，结果表明在所制样品中，锌与铋的原子比为1:0.0133的ZnO/Bi3.9Zn0.4V1.7O10.5纳米片虽然其可见光的吸收并没有明显增强但却表现出最佳的光催化活性。荧光与电化学测试得出了低含量BZVO的ZnO纳米片可见光催化活性的提高主要是因为表面ZnO/Bi3.9Zn0.4V1.7O10.5异质结构提高了光生载流子的分离与传送。这种二维材料的表面建造有利于光催化的进行。因此，此法可应用于其它二维纳米材料的建造以提高光催化活性。
表面建造是提高半导体光催化活性的一种有效方法。本文利用Zn5(CO3)2(OH)6纳米片为基底沉积了BiVO4再通过煅烧成功制备了二维ZnO/Bi3.9Zn0.4V1.7O10.5复合纳米片。通过X射线衍射，透射电镜和元素映像技术表征了所制样品。结果显示随着锌与铋的原子比的上升，ZnO多孔片状的表面逐渐变成Bi3.9Zn0.4V1.7O10.5物质。但其比例高于1:0.02时，在片状Bi3.9Zn0.4V1.7O10.5的区域表面又生长出BiVO4纳米颗粒。漫反射光谱测试显示出ZnO/Bi3.9Zn0.4V1.7O10.5复合物随着锌与铋的原子比的上升其在400~600 nm可见光区的吸收逐渐增强。所制样品在可见光（波长大于420 nm）进行了光催化降解罗丹明B的测试，结果表明在所制样品中，锌与铋的原子比为1:0.0133的ZnO/Bi3.9Zn0.4V1.7O10.5纳米片虽然其可见光的吸收并没有明显增强但却表现出最佳的光催化活性。荧光与电化学测试得出了低含量BZVO的ZnO纳米片可见光催化活性的提高主要是因为表面ZnO/Bi3.9Zn0.4V1.7O10.5异质结构提高了光生载流子的分离与传送。这种二维材料的表面建造有利于光催化的进行。因此，此法可应用于其它二维纳米材料的建造以提高光催化活性。
2020, 49(4):1119-1125.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.sg20190079
摘要:
由于锂空气电池具有超高理论能量密度、低污染、零排放等特点,其在电动汽车方面具有良好的应用前景,因而吸引了全球众多研究者的关注。但其主要的问题是正极上的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)过程的钝化,导致放电性能和循环性能欠佳。本实验通过以Mn掺杂TiO2作为正极催化剂,提高锂空气电池的电化学性能。首先,通过简便的水热方法处理煅烧过的金红石制备Mn-TiO2；第二,将聚偏氟乙烯(PVDF)溶于N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶剂中,然后将KB和Mn-TiO2与PVDF/NMP溶液混合,制备正极悬浮液。最后, 将正极悬浮液涂覆到碳纸上(直径 = 15 mm),并在60℃烘箱里烘干3h,获得空气正极。循环伏安法(CV)的结果表明,以Mn-TiO2和KB为催化剂的正极具有较高的峰值电流密度。
由于锂空气电池具有超高理论能量密度、低污染、零排放等特点,其在电动汽车方面具有良好的应用前景,因而吸引了全球众多研究者的关注。但其主要的问题是正极上的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)过程的钝化,导致放电性能和循环性能欠佳。本实验通过以Mn掺杂TiO2作为正极催化剂,提高锂空气电池的电化学性能。首先,通过简便的水热方法处理煅烧过的金红石制备Mn-TiO2；第二,将聚偏氟乙烯(PVDF)溶于N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶剂中,然后将KB和Mn-TiO2与PVDF/NMP溶液混合,制备正极悬浮液。最后, 将正极悬浮液涂覆到碳纸上(直径 = 15 mm),并在60℃烘箱里烘干3h,获得空气正极。循环伏安法(CV)的结果表明,以Mn-TiO2和KB为催化剂的正极具有较高的峰值电流密度。
2020, 49(4):1126-1130.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.SG20190088
摘要:
本文采用水热法制备了具有金红石结构的F-Mn共掺杂SnO2纳米粒子，研究了碱源、pH值、掺杂剂、表面活性剂、煅烧温度对F/Mn共掺杂SnO纳米粒子晶相、微观形貌、分散性和光学性能的影响。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和紫外/可见/近红外分光光度计对F-Mn共掺杂SnO2纳米粒子进行了表征。结果表明，该方法可以获得较高的结晶度、较小的粒径和分散良好的F-Mn共掺杂SnO2纳米粒子。F-Mn共掺杂SnO2涂层具有较好采光的同时有较高的近红外屏蔽性能，其中可见光透过率约为90%，近红外阻隔率约为93%左右。
本文采用水热法制备了具有金红石结构的F-Mn共掺杂SnO2纳米粒子，研究了碱源、pH值、掺杂剂、表面活性剂、煅烧温度对F/Mn共掺杂SnO纳米粒子晶相、微观形貌、分散性和光学性能的影响。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和紫外/可见/近红外分光光度计对F-Mn共掺杂SnO2纳米粒子进行了表征。结果表明，该方法可以获得较高的结晶度、较小的粒径和分散良好的F-Mn共掺杂SnO2纳米粒子。F-Mn共掺杂SnO2涂层具有较好采光的同时有较高的近红外屏蔽性能，其中可见光透过率约为90%，近红外阻隔率约为93%左右。
2020, 49(4):1131-1139.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20200230
摘要:
通过热模拟压缩试验对铸态TC17钛合金的高温变形行为进行了研究。温度范围1073-1373K,应变速率范围0.01-20s-1。建立了四种本构模型,分别是应变补偿双曲正弦模型、修正Arrhenius模型、Johnson Cook模型和修正Johnson Cook模型,用来表征铸态TC17钛合金的高温流动应力。采用相关系数、平均相对误差和相对误差统计分析了四种模型的准确性,结果表明：Johnson Cook模型不能用来描述铸态TC17钛合金高温流动应力；在α+β两相区,应变补偿双曲正弦模型精度最高,而在β单相区修正Johnson Cook模型更为准确；在整个变形温度范围内,应变补偿双曲正弦模型比其他几种模型的准确性更高。
通过热模拟压缩试验对铸态TC17钛合金的高温变形行为进行了研究。温度范围1073-1373K,应变速率范围0.01-20s-1。建立了四种本构模型,分别是应变补偿双曲正弦模型、修正Arrhenius模型、Johnson Cook模型和修正Johnson Cook模型,用来表征铸态TC17钛合金的高温流动应力。采用相关系数、平均相对误差和相对误差统计分析了四种模型的准确性,结果表明：Johnson Cook模型不能用来描述铸态TC17钛合金高温流动应力；在α+β两相区,应变补偿双曲正弦模型精度最高,而在β单相区修正Johnson Cook模型更为准确；在整个变形温度范围内,应变补偿双曲正弦模型比其他几种模型的准确性更高。
2020, 49(4):1140-1143.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181187
摘要:
本文以某型号飞行器用减振器性能研究为背景,设计了一种由NiTi合金丝经卷簧编织、冷冲压成型、后处理得到的新型记忆合金金属橡胶(SMA-MR)阻尼减振器。通过对SMA-MR减振器进行理论和试验研究,分析其在不同温度下的等效刚度与能量耗散系数的变化情况,研究SMA-MR减振器的力学特性随温度变化的规律,利用试验结果,分析等效刚度、能量耗散系数与温度的关系。研究结果表明SMA-MR减振器的力学特性受温度影响呈现一定的规律性,分析结果为SMA-MR减振器的设计及特种环境下的减振应用提供理论依据与数据参考。
本文以某型号飞行器用减振器性能研究为背景,设计了一种由NiTi合金丝经卷簧编织、冷冲压成型、后处理得到的新型记忆合金金属橡胶(SMA-MR)阻尼减振器。通过对SMA-MR减振器进行理论和试验研究,分析其在不同温度下的等效刚度与能量耗散系数的变化情况,研究SMA-MR减振器的力学特性随温度变化的规律,利用试验结果,分析等效刚度、能量耗散系数与温度的关系。研究结果表明SMA-MR减振器的力学特性受温度影响呈现一定的规律性,分析结果为SMA-MR减振器的设计及特种环境下的减振应用提供理论依据与数据参考。
2020, 49(4):1144-1150.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181222
摘要:
为了进一步研究单晶锗的微纳米切削机理,首次采用分子动力学方法研究了材料原子的应力场分布以及不同刀具角度对应力分布的影响。采用近邻平均法计算了切削过程中不同时刻的hydrostatic应力和von Mises平均应力值。结果表明,在单晶锗的纳米切削过程中,最大平均应力集中于刀具尖端的亚表面区域,最大应力值为8.6Gpa。在切屑中也有很高的应力值,在4.2GPa左右。此外,刀具的角度也对应力场的分布有很大影响,绘制了不同刀具角度的切削力曲线。发现,刀具前角对切削力有显著影响。刀具采用负前角切削时切削力最大,而刀具后角对切削力没有影响,这与宏观切削理论相一致。
为了进一步研究单晶锗的微纳米切削机理,首次采用分子动力学方法研究了材料原子的应力场分布以及不同刀具角度对应力分布的影响。采用近邻平均法计算了切削过程中不同时刻的hydrostatic应力和von Mises平均应力值。结果表明,在单晶锗的纳米切削过程中,最大平均应力集中于刀具尖端的亚表面区域,最大应力值为8.6Gpa。在切屑中也有很高的应力值,在4.2GPa左右。此外,刀具的角度也对应力场的分布有很大影响,绘制了不同刀具角度的切削力曲线。发现,刀具前角对切削力有显著影响。刀具采用负前角切削时切削力最大,而刀具后角对切削力没有影响,这与宏观切削理论相一致。
2020, 49(4):1151-1158.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181224
摘要:
制备了三种氟锆酸钾(K2ZrF6)盐混合物(M),分别在三个温度下将三种盐混合物加入到铸态Mg-3Y-3.5Sm-2Zn合金中。通过差热分析(DSC),X射线衍射(XRD),光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM),能量色散谱(EDS)和拉伸试验研究了合金的显微组织和力学性能,讨论了K2ZrF6盐混合物在合金中的晶粒细化机理。结果表明,铸态Mg-3Y-3.5Sm-2Zn合金由α-Mg,Mg12(Y,Sm)Zn 和 (Mg,Zn)3(Y,Sm)三种相组成。SEM和XRD检测发现,添加K2ZrF6盐混合物不会在合金中产生新的相。在780°C下加入M3盐(60wt% K2ZrF6-20wt% NaCl-20wt% KCl)时,合金的晶粒细化效果最佳。通过在780℃下加入三种盐,铸态Mg-3Y-3.5Sm-2Zn合金的力学性能得到提高,由M3盐细化后的合金具有最佳的力学性能。K2ZrF6盐混合物可细化铸态Mg-3Y-3.5Sm-2Zn合金,这是由于Mg和K2ZrF6之间还原反应得到的细Zr质点和富锆区在合金中起到的晶粒细化作用。
制备了三种氟锆酸钾(K2ZrF6)盐混合物(M),分别在三个温度下将三种盐混合物加入到铸态Mg-3Y-3.5Sm-2Zn合金中。通过差热分析(DSC),X射线衍射(XRD),光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM),能量色散谱(EDS)和拉伸试验研究了合金的显微组织和力学性能,讨论了K2ZrF6盐混合物在合金中的晶粒细化机理。结果表明,铸态Mg-3Y-3.5Sm-2Zn合金由α-Mg,Mg12(Y,Sm)Zn 和 (Mg,Zn)3(Y,Sm)三种相组成。SEM和XRD检测发现,添加K2ZrF6盐混合物不会在合金中产生新的相。在780°C下加入M3盐(60wt% K2ZrF6-20wt% NaCl-20wt% KCl)时,合金的晶粒细化效果最佳。通过在780℃下加入三种盐,铸态Mg-3Y-3.5Sm-2Zn合金的力学性能得到提高,由M3盐细化后的合金具有最佳的力学性能。K2ZrF6盐混合物可细化铸态Mg-3Y-3.5Sm-2Zn合金,这是由于Mg和K2ZrF6之间还原反应得到的细Zr质点和富锆区在合金中起到的晶粒细化作用。
2020, 49(4):1159-1165.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181230
摘要:
本文系统地研究了7050铝合金双级双峰时效微观组织对强度和硬度的影响。 结果表明，7050铝合金的双级时效出现了双峰现象。 第二峰的硬度和强度均略高于第一峰。 透射电子显微镜（TEM）观察表明，第二峰值的硬度和强度的增加是由于一定数量的n相数量的增加引起的。 此外，n相和GP区的共同作用优于GP区单独的效果。
本文系统地研究了7050铝合金双级双峰时效微观组织对强度和硬度的影响。 结果表明，7050铝合金的双级时效出现了双峰现象。 第二峰的硬度和强度均略高于第一峰。 透射电子显微镜（TEM）观察表明，第二峰值的硬度和强度的增加是由于一定数量的n相数量的增加引起的。 此外，n相和GP区的共同作用优于GP区单独的效果。
2020, 49(4):1166-1170.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180369
摘要:
本文详细研究了预时效对Al-5.2Mg-0.45Cu-2.0Zn合金时效析出行为的影响。预时效不仅提高了合金的室温稳定性,避免了合金烤漆软化,同时提高了合金的烤漆时效响应速度。合金经T4处理后,再峰时效处理后的组织包括粗大的T-Mg32(AlZn)49相以及针状的S-Al2MgCu相。然而合金经T4P处理后,再峰时效处理的组织只含有细小而高密度的T-Mg32(AlZn)49相而不包括S-Al2MgCu相。自然时效后不稳定的原子团簇在180℃时效后会回溶到基体中, 从而抑制了合金的时效析出强化。而预时效后生成的稳定的原子团簇会成为180℃时效的形核点,显著提高了合金的时效响应速度。
本文详细研究了预时效对Al-5.2Mg-0.45Cu-2.0Zn合金时效析出行为的影响。预时效不仅提高了合金的室温稳定性,避免了合金烤漆软化,同时提高了合金的烤漆时效响应速度。合金经T4处理后,再峰时效处理后的组织包括粗大的T-Mg32(AlZn)49相以及针状的S-Al2MgCu相。然而合金经T4P处理后,再峰时效处理的组织只含有细小而高密度的T-Mg32(AlZn)49相而不包括S-Al2MgCu相。自然时效后不稳定的原子团簇在180℃时效后会回溶到基体中, 从而抑制了合金的时效析出强化。而预时效后生成的稳定的原子团簇会成为180℃时效的形核点,显著提高了合金的时效响应速度。
2020, 49(4):1171-1176.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181158
摘要:
通过高脉冲磁场的捆扎和拉伸工艺制备了具有高强度和高导电性的Cu-18vol.％Nb微复合材料（873*873*873）。 我们报告了我们对多丝Cu-Nb微复合材料的微观结构，强度和磁性的演变的研究。 结果表明，在高达830℃的温度下退火过程中，Nb的（110）衍射峰的强度变得更尖锐和更高。 观察到铌丝的显着球化和粗化现象。 讨论了微观结构变化对Cu-Nb微复合材料力学性能和磁性能的影响。
通过高脉冲磁场的捆扎和拉伸工艺制备了具有高强度和高导电性的Cu-18vol.％Nb微复合材料（873*873*873）。 我们报告了我们对多丝Cu-Nb微复合材料的微观结构，强度和磁性的演变的研究。 结果表明，在高达830℃的温度下退火过程中，Nb的（110）衍射峰的强度变得更尖锐和更高。 观察到铌丝的显着球化和粗化现象。 讨论了微观结构变化对Cu-Nb微复合材料力学性能和磁性能的影响。
2020, 49(4):1177-1183.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190700
摘要:
以Na2MoO4为钼源,CS(NH2)2为硫源,H2C2O4为还原剂,采用水热合成法制备了球花状MoS2微球,并利用XRD、SEM-EDS和TG-DSC-FTIR等分析手段对其晶型、微观形貌、热性能等进行分析。研究结果表明：Mo/S比、还原剂添加量、反应温度和反应时间均对产物收率产生影响。球花状微球为纯净的六角2H-MoS2,微球直径约为1-2 um,微球上球花厚度约为15-20 nm。球花状MoS2微球热损失大致可以分为两个阶段：MoS2转化阶段(温度区间为221.40 °С～603.15 °С)和MoO3相变阶段(温度区间为603.15 °С～1220 °С)。转化阶段MoS2转化为MoO2和MoO3,质量损失为22.3%；相变阶段主要是发生了固相MoO3转变为液相和气相的相变反应。FTIR结果表明,SO2气体在603.15℃之前全部析出,证明了MoS2在600℃左右完全转化。与常规MoS2相比,球花状MoS2微球表现出更高的活性。
以Na2MoO4为钼源,CS(NH2)2为硫源,H2C2O4为还原剂,采用水热合成法制备了球花状MoS2微球,并利用XRD、SEM-EDS和TG-DSC-FTIR等分析手段对其晶型、微观形貌、热性能等进行分析。研究结果表明：Mo/S比、还原剂添加量、反应温度和反应时间均对产物收率产生影响。球花状微球为纯净的六角2H-MoS2,微球直径约为1-2 um,微球上球花厚度约为15-20 nm。球花状MoS2微球热损失大致可以分为两个阶段：MoS2转化阶段(温度区间为221.40 °С～603.15 °С)和MoO3相变阶段(温度区间为603.15 °С～1220 °С)。转化阶段MoS2转化为MoO2和MoO3,质量损失为22.3%；相变阶段主要是发生了固相MoO3转变为液相和气相的相变反应。FTIR结果表明,SO2气体在603.15℃之前全部析出,证明了MoS2在600℃左右完全转化。与常规MoS2相比,球花状MoS2微球表现出更高的活性。
2020, 49(4):1184-1190.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20180037
摘要:
本文采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备了Na掺杂的Bi2.1Sr1.96Ca1-xNaxCu2.0O8+d超导材料。Bi-2212前驱体粉末采用改进的共沉淀工艺制备,并在烧结前将前驱体粉末与NaOH混合。本文系统研究了Na离子掺杂对Bi-2212体系晶格结构、相组成、微结构和相关超导性能的影响。Na离子掺杂导致Bi-2212体系相转变温度的显著降低。因此在SPS过程中,烧结温度相应发生了变化。但Na掺杂仍然导致大量Bi2Sr2CuO6 (Bi-2201)相生成,进而导致了超导相含量的降低和织构度的破坏,所以给体系的超导电性带来了负面的影响。另一方面,Na掺杂相Bi-2212中掺入了大量的点缺陷,这些点缺陷可以作为有效钉扎中心。因此,通过优化Na掺杂Bi-2212的烧结工艺,有可能在高场条件下获得体系性能的改善。
本文采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备了Na掺杂的Bi2.1Sr1.96Ca1-xNaxCu2.0O8+d超导材料。Bi-2212前驱体粉末采用改进的共沉淀工艺制备,并在烧结前将前驱体粉末与NaOH混合。本文系统研究了Na离子掺杂对Bi-2212体系晶格结构、相组成、微结构和相关超导性能的影响。Na离子掺杂导致Bi-2212体系相转变温度的显著降低。因此在SPS过程中,烧结温度相应发生了变化。但Na掺杂仍然导致大量Bi2Sr2CuO6 (Bi-2201)相生成,进而导致了超导相含量的降低和织构度的破坏,所以给体系的超导电性带来了负面的影响。另一方面,Na掺杂相Bi-2212中掺入了大量的点缺陷,这些点缺陷可以作为有效钉扎中心。因此,通过优化Na掺杂Bi-2212的烧结工艺,有可能在高场条件下获得体系性能的改善。
2020, 49(4):1191-1199.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181165
摘要:
利用激光熔覆技术在钛基材表面制备了NiCr-Ag复合涂层。用XRD、SEM和HRTEM分析了涂层的组成和组织结构,利用空间摩擦学系统对复合涂层在三种模拟空间环境(高真空、原子氧和紫外辐照)以及大气环境下的摩擦磨损性能进行了系统的研究。采用SEM和EDS对磨损后复合涂层和对偶钢球的形貌和元素面分布进行了分析,揭示了复合涂层在模拟空间环境及大气环境下摩擦磨损失效机理。结果表明：复合涂层在大气环境条件下的摩擦磨损性能优于在三种模拟空间环境下的摩擦磨损性能；真空下的辐照对复合涂层的摩擦磨损性能有显著的影响,辐照会增加涂层表面氧化；复合涂层在高真空、原子氧和紫外辐照模拟空间环境下的磨损机理为较严重的粘着磨损、磨粒磨损和塑性变形,在大气环境条件下的磨损机理主要为磨粒磨损。
利用激光熔覆技术在钛基材表面制备了NiCr-Ag复合涂层。用XRD、SEM和HRTEM分析了涂层的组成和组织结构,利用空间摩擦学系统对复合涂层在三种模拟空间环境(高真空、原子氧和紫外辐照)以及大气环境下的摩擦磨损性能进行了系统的研究。采用SEM和EDS对磨损后复合涂层和对偶钢球的形貌和元素面分布进行了分析,揭示了复合涂层在模拟空间环境及大气环境下摩擦磨损失效机理。结果表明：复合涂层在大气环境条件下的摩擦磨损性能优于在三种模拟空间环境下的摩擦磨损性能；真空下的辐照对复合涂层的摩擦磨损性能有显著的影响,辐照会增加涂层表面氧化；复合涂层在高真空、原子氧和紫外辐照模拟空间环境下的磨损机理为较严重的粘着磨损、磨粒磨损和塑性变形,在大气环境条件下的磨损机理主要为磨粒磨损。
2020, 49(4):1200-1203.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181242
摘要:
以聚焦离子束( FIB )制备的直径在1000 nm至7400 nm范围内的< 110 >取向铱单晶柱为材料，进行了单轴压缩试验。实验在纳米机械仪器Sementort中进行，结果表明，单晶柱的屈服强度与直径有显著关系，而与FIB制备无关。单晶柱的微压缩实验与整体铱在单轴压缩试验中的力学行为不同，微纳米尺度的流动应力随着柱直径的减小而增加，即尺寸效应。此外，塑性变形过程有明显的突变和大应变，重点研究了单轴压缩下铱单晶柱的应变突变的速度和应变敏感性问题。结果表明，压缩位移量随着持续时间和立柱直径的增加而增加，同时指出了应变敏感性( SRS )指数m，其值随着柱直径的减小而增加。
以聚焦离子束( FIB )制备的直径在1000 nm至7400 nm范围内的< 110 >取向铱单晶柱为材料，进行了单轴压缩试验。实验在纳米机械仪器Sementort中进行，结果表明，单晶柱的屈服强度与直径有显著关系，而与FIB制备无关。单晶柱的微压缩实验与整体铱在单轴压缩试验中的力学行为不同，微纳米尺度的流动应力随着柱直径的减小而增加，即尺寸效应。此外，塑性变形过程有明显的突变和大应变，重点研究了单轴压缩下铱单晶柱的应变突变的速度和应变敏感性问题。结果表明，压缩位移量随着持续时间和立柱直径的增加而增加，同时指出了应变敏感性( SRS )指数m，其值随着柱直径的减小而增加。
2020, 49(4):1204-1210.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181178
摘要:
本文以Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶合金薄膜作为研究对象,研究了其压磁效应的特征及其负压磁效应现象。研究结果表明,淬态下的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶合金薄膜在0-0.6KPa压力带具有显著的正压磁效应,随着压应力增大,薄膜电感值下降。当压应力σ=0.6kPa时,压磁效应值Si%达到5.5%;环境温度对压磁效应灵敏度有影响,在20~30 ℃范围内,压磁效应和灵敏度稳定性最好,随着环境温度升高,薄膜灵敏度和压磁效应值均降低；薄膜经过退火处理后,薄膜内应力状态会发生变化,当退火温度≧350℃时,薄膜的压磁效应类型由“正压磁效应”转变为“负压磁效应”,且随着薄膜中内应力降低,|Si%|值下降,且薄膜的压磁效应受环境温度影响减小。当退火温度为555℃时,|Si%|值最小,σ=0.66kPa时,|Si%|值0.5%；当退火温度达到薄膜的晶化温度时,薄膜的压磁效应受环境温度影响最小。
本文以Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶合金薄膜作为研究对象,研究了其压磁效应的特征及其负压磁效应现象。研究结果表明,淬态下的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶合金薄膜在0-0.6KPa压力带具有显著的正压磁效应,随着压应力增大,薄膜电感值下降。当压应力σ=0.6kPa时,压磁效应值Si%达到5.5%;环境温度对压磁效应灵敏度有影响,在20~30 ℃范围内,压磁效应和灵敏度稳定性最好,随着环境温度升高,薄膜灵敏度和压磁效应值均降低；薄膜经过退火处理后,薄膜内应力状态会发生变化,当退火温度≧350℃时,薄膜的压磁效应类型由“正压磁效应”转变为“负压磁效应”,且随着薄膜中内应力降低,|Si%|值下降,且薄膜的压磁效应受环境温度影响减小。当退火温度为555℃时,|Si%|值最小,σ=0.66kPa时,|Si%|值0.5%；当退火温度达到薄膜的晶化温度时,薄膜的压磁效应受环境温度影响最小。
2020, 49(4):1211-1219.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181287
摘要:
针对亚稳β-T51Z(51.1Zr-40.2Ti-4.5Al-4.2V)合金,采用Gleeble-3500试验机进行热模拟实验,利用EBSD和TEM分析了变形温度和应变速率对合金热变形行为的影响及其组织演变规律。结果表明：T51Z合金在热变形时,其流变应力曲线呈现典型的单峰动态再结晶特征,其应力增幅随着变形温度的降低或应变速率的增加逐渐增加。基于峰值应力建立了合金热变形本构方程,计算得出热变形激活能为159.57 kJ/mol,该合金在热压缩过程中的变形机制主要与位错的交滑移有关。变形温度和应变速率对合金形变组织影响较大,整个热变形过程都存在动态回复,随着变形温度的升高或应变速率的降低,合金动态再结晶分数逐渐增大。在800°C/10 s-1变形条件下,合金容易形成绝热剪切带,宏/微观变形不均匀现象严重。
针对亚稳β-T51Z(51.1Zr-40.2Ti-4.5Al-4.2V)合金,采用Gleeble-3500试验机进行热模拟实验,利用EBSD和TEM分析了变形温度和应变速率对合金热变形行为的影响及其组织演变规律。结果表明：T51Z合金在热变形时,其流变应力曲线呈现典型的单峰动态再结晶特征,其应力增幅随着变形温度的降低或应变速率的增加逐渐增加。基于峰值应力建立了合金热变形本构方程,计算得出热变形激活能为159.57 kJ/mol,该合金在热压缩过程中的变形机制主要与位错的交滑移有关。变形温度和应变速率对合金形变组织影响较大,整个热变形过程都存在动态回复,随着变形温度的升高或应变速率的降低,合金动态再结晶分数逐渐增大。在800°C/10 s-1变形条件下,合金容易形成绝热剪切带,宏/微观变形不均匀现象严重。
2020, 49(4):1220-1226.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190023
摘要:
本文采用升温热膨胀和SEM观察1K/min升温条件下组织组成为(β+球状α)的Ti-55531合金的组织演变，发现组织演变为片状α析出，片状α回溶，球状α回溶。建立了升温条件下片状析出相的生长和回溶动力学方程和球状析出相的生长和回溶动力学方程，模拟这两种形貌α相的动力学行为，并将计算结果与实验测试结果进行比较。模拟结果发现片状α的生长和回溶受Gibbs-Thomson效应影响，Gibbs-Thomson效应降低片状α尖端的稳定性，使得片状α尖端在低于平衡温度发生回溶。片状α尖端的延长遵循体扩散和界面扩散混合机制控制的动力学，而侧面增厚由体扩散控制，片状α的溶解主要受体扩散的影响。而球状α在低温下生长受扩散速率较低的β稳定元素的体扩散控制，高温下回溶受较高扩散速度Al的体扩散控制。
本文采用升温热膨胀和SEM观察1K/min升温条件下组织组成为(β+球状α)的Ti-55531合金的组织演变，发现组织演变为片状α析出，片状α回溶，球状α回溶。建立了升温条件下片状析出相的生长和回溶动力学方程和球状析出相的生长和回溶动力学方程，模拟这两种形貌α相的动力学行为，并将计算结果与实验测试结果进行比较。模拟结果发现片状α的生长和回溶受Gibbs-Thomson效应影响，Gibbs-Thomson效应降低片状α尖端的稳定性，使得片状α尖端在低于平衡温度发生回溶。片状α尖端的延长遵循体扩散和界面扩散混合机制控制的动力学，而侧面增厚由体扩散控制，片状α的溶解主要受体扩散的影响。而球状α在低温下生长受扩散速率较低的β稳定元素的体扩散控制，高温下回溶受较高扩散速度Al的体扩散控制。
2020, 49(4):1227-1234.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181299
摘要:
对三种不同初始晶粒度的锻态GH720Li合金的等温热变形组织演变行为进行研究。结果表明，细于ASTM 6.5级的晶粒度是最终获得均匀细小热变形晶粒组织的关键临界初始组织条件，而初始ASTM 10级以上晶粒度合金具有较宽的热加工窗口。初始晶粒度对流变行为的影响非常明显，晶粒组织越粗大，合金的流变抗力越大。初始ASTM 3级合金热变形时不连续和连续动态再结晶都发挥重要作用，初始ASTM 6.5级合金热变形时以不连续动态再结晶为主，初始ASTM 10级合金热变形时除了动态再结晶，超塑性变形机制也起重要作用。进一步确定了初始ASTM 6.5和ASTM 10级晶粒度的合金获得均匀细晶组织的热加工区间。
对三种不同初始晶粒度的锻态GH720Li合金的等温热变形组织演变行为进行研究。结果表明，细于ASTM 6.5级的晶粒度是最终获得均匀细小热变形晶粒组织的关键临界初始组织条件，而初始ASTM 10级以上晶粒度合金具有较宽的热加工窗口。初始晶粒度对流变行为的影响非常明显，晶粒组织越粗大，合金的流变抗力越大。初始ASTM 3级合金热变形时不连续和连续动态再结晶都发挥重要作用，初始ASTM 6.5级合金热变形时以不连续动态再结晶为主，初始ASTM 10级合金热变形时除了动态再结晶，超塑性变形机制也起重要作用。进一步确定了初始ASTM 6.5和ASTM 10级晶粒度的合金获得均匀细晶组织的热加工区间。
2020, 49(4):1235-1241.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190094
摘要:
本文针对近β型Ti-4.5Mo-5.1Al-1.8Zr-1.1Sn-2.5Cr-2.9Zn新型钛合金,研究了轧制及热处理两种状态下材料的动态力学性能及其失效行为。经880℃多道次轧制,获得由β相基体及“等轴+条状”非均匀分布的α相组成的双态组织；经895℃保温0.5h炉冷热处理后,其组织则由β相及完全等轴化的α相构成。3100s-1~3800s-1不同应变率条件下的动态压缩试验结果表明,轧制态钛合金较热处理态钛合金的动态压缩强度高出约200MPa~400MPa,最高可达2133MPa,但其临界断裂应变则明显较低,最高仅10.8%；热处理后,虽然动态压缩强度有所下降,但临界断裂应变最高可达23.6%,表现出良好的强塑性匹配特性。进一步研究发现,轧制态钛合金高的位错密度及非均匀的组织分布特征,导致其在动态压缩过程中出现分叉的绝热剪切带,断口呈现出平滑区及韧窝区两种特征,表明其断裂机制为脆性断裂+韧性断裂；而热处理态钛合金断口则以韧窝区为主,表明其断裂机制为韧性断裂。相关研究为该新型合金的工程化制备及应用提供了理论及技术支撑。
本文针对近β型Ti-4.5Mo-5.1Al-1.8Zr-1.1Sn-2.5Cr-2.9Zn新型钛合金,研究了轧制及热处理两种状态下材料的动态力学性能及其失效行为。经880℃多道次轧制,获得由β相基体及“等轴+条状”非均匀分布的α相组成的双态组织；经895℃保温0.5h炉冷热处理后,其组织则由β相及完全等轴化的α相构成。3100s-1~3800s-1不同应变率条件下的动态压缩试验结果表明,轧制态钛合金较热处理态钛合金的动态压缩强度高出约200MPa~400MPa,最高可达2133MPa,但其临界断裂应变则明显较低,最高仅10.8%；热处理后,虽然动态压缩强度有所下降,但临界断裂应变最高可达23.6%,表现出良好的强塑性匹配特性。进一步研究发现,轧制态钛合金高的位错密度及非均匀的组织分布特征,导致其在动态压缩过程中出现分叉的绝热剪切带,断口呈现出平滑区及韧窝区两种特征,表明其断裂机制为脆性断裂+韧性断裂；而热处理态钛合金断口则以韧窝区为主,表明其断裂机制为韧性断裂。相关研究为该新型合金的工程化制备及应用提供了理论及技术支撑。
2020, 49(4):1242-1249.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190042
摘要:
镁合金在室温下塑性较差,导致其在轧制过程中组织分布不均而引起应力差异,因此从镁合金材料特性角度出发,分析成形过程中力学特征及组织演变过程就显得至关重要。基于此,本文通过实验建立AZ31镁合金分段本构模型,构建包含晶粒拓扑技术的元胞自动机模型。借助二次开发技术,将上述本构模型、元胞自动机与有限元软件结合起来进行仿真,获得包含应力、应变、晶粒大小和分布规律等预测结果,对控制皮尔格轧制AZ31镁合金成形工艺以实现对成形和性能的协调控制具有一定意义,并通过实验对模拟结果进行验证。
镁合金在室温下塑性较差,导致其在轧制过程中组织分布不均而引起应力差异,因此从镁合金材料特性角度出发,分析成形过程中力学特征及组织演变过程就显得至关重要。基于此,本文通过实验建立AZ31镁合金分段本构模型,构建包含晶粒拓扑技术的元胞自动机模型。借助二次开发技术,将上述本构模型、元胞自动机与有限元软件结合起来进行仿真,获得包含应力、应变、晶粒大小和分布规律等预测结果,对控制皮尔格轧制AZ31镁合金成形工艺以实现对成形和性能的协调控制具有一定意义,并通过实验对模拟结果进行验证。
2020, 49(4):1250-1255.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190326
摘要:
为完善钛合金微动摩擦磨损特性数据,以磨损颗粒在不同位移幅值下于界面间的运动分布为手段,研究不同运动分布下的微动行为和损伤机制。结果表明：位移幅值显著影响着磨损颗粒的运动分布。小位移下中心粘着撕裂形成的片状脱层沿垂直于微动的方向堆积成“脊”；中等位移下磨屑颗粒平铺于接触表面；较大位移下团簇状磨屑沿平行于微动的方向重新聚集成水平“脊”。磨屑在接触界面不同的运动分布导致磨损机制由粘着磨损,过渡到磨粒伴随轻微粘着,最终以磨粒伴随氧化磨损为主。
为完善钛合金微动摩擦磨损特性数据,以磨损颗粒在不同位移幅值下于界面间的运动分布为手段,研究不同运动分布下的微动行为和损伤机制。结果表明：位移幅值显著影响着磨损颗粒的运动分布。小位移下中心粘着撕裂形成的片状脱层沿垂直于微动的方向堆积成“脊”；中等位移下磨屑颗粒平铺于接触表面；较大位移下团簇状磨屑沿平行于微动的方向重新聚集成水平“脊”。磨屑在接触界面不同的运动分布导致磨损机制由粘着磨损,过渡到磨粒伴随轻微粘着,最终以磨粒伴随氧化磨损为主。
2020, 49(4):1256-1260.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.SG20190061
摘要:
C/SiC复合材料具有高强度、低密度、耐高温等优良性能,然而碳纤维及基体碳化硅的高温氧化限制了其进一步的广泛应用。本文针对C/SiC复合材料的防氧化要求,在材料表面通过等离子喷涂法制备了莫来石/硅酸钇的双层涂层,对涂层的形貌、组成和结构及其与基底的结合强度进行了表征,开展了1500℃、1h静态空气氧化实验,对抗氧化涂层的结构演变进行了分析,并对C/SiC复合材料氧化实验前后的质量和力学性能变化进行了研究。结果表明,莫来石/硅酸钇双层涂层抗氧化作用较好,涂层C/SiC复合材料的强度保留率达95.3%。
C/SiC复合材料具有高强度、低密度、耐高温等优良性能,然而碳纤维及基体碳化硅的高温氧化限制了其进一步的广泛应用。本文针对C/SiC复合材料的防氧化要求,在材料表面通过等离子喷涂法制备了莫来石/硅酸钇的双层涂层,对涂层的形貌、组成和结构及其与基底的结合强度进行了表征,开展了1500℃、1h静态空气氧化实验,对抗氧化涂层的结构演变进行了分析,并对C/SiC复合材料氧化实验前后的质量和力学性能变化进行了研究。结果表明,莫来石/硅酸钇双层涂层抗氧化作用较好,涂层C/SiC复合材料的强度保留率达95.3%。
2020, 49(4):1261-1267.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.SG20190062
摘要:
为实现铝合金结构材料在高温环境下的热防护,本文采用溶胶-凝胶法在铝合金表面制备无机锆溶胶涂层。采用正丙醇锆和冰醋酸制备了稳定性良好的锆溶胶,研究了PVP含量对锆溶胶粒子大小和黏度的影响规律,并分析了PVP对溶胶粒子的作用机制。添加60wt%SiO2填料制备无机涂层,并对涂层进行烧蚀考核,对比研究了不同胶粘剂对涂层结构和热防护性能的影响。根据涂层在烧蚀考核中的宏微观响应,分析了无机涂层在高温下的热防护机制。研究结果表明：冰醋酸含量为22wt%时,锆溶胶稳定性最好；添加7wt% PVP优化后,锆溶胶粒子大小均匀并且具有最好的涂覆性；三种不同胶黏剂基涂层在1300℃火焰烧蚀30s后基体均未发生破坏,水玻璃基涂层烧蚀后发生剥落；较其它胶黏剂涂层,锆溶胶基涂层具有最好的热防护效果。烧蚀过程中,锆溶胶粒子在高温下发生脱水缩合形成纳米氧化锆粒子,弥散分布在填料周围,与填料产生良好的协同隔热作用,使涂层整体具有良好的高温热防护性能。
为实现铝合金结构材料在高温环境下的热防护,本文采用溶胶-凝胶法在铝合金表面制备无机锆溶胶涂层。采用正丙醇锆和冰醋酸制备了稳定性良好的锆溶胶,研究了PVP含量对锆溶胶粒子大小和黏度的影响规律,并分析了PVP对溶胶粒子的作用机制。添加60wt%SiO2填料制备无机涂层,并对涂层进行烧蚀考核,对比研究了不同胶粘剂对涂层结构和热防护性能的影响。根据涂层在烧蚀考核中的宏微观响应,分析了无机涂层在高温下的热防护机制。研究结果表明：冰醋酸含量为22wt%时,锆溶胶稳定性最好；添加7wt% PVP优化后,锆溶胶粒子大小均匀并且具有最好的涂覆性；三种不同胶黏剂基涂层在1300℃火焰烧蚀30s后基体均未发生破坏,水玻璃基涂层烧蚀后发生剥落；较其它胶黏剂涂层,锆溶胶基涂层具有最好的热防护效果。烧蚀过程中,锆溶胶粒子在高温下发生脱水缩合形成纳米氧化锆粒子,弥散分布在填料周围,与填料产生良好的协同隔热作用,使涂层整体具有良好的高温热防护性能。
2020, 49(4):1268-1272.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.SG20190063
摘要:
采用改进的溶胶-凝胶法,在以水为主要溶剂的反应体系中,控制钛酸四丁酯充分水解、缓慢聚合,在 常压、低温(70℃)的温和条件下制备出稳定的TiO2纳米晶溶胶,并利用TiO2纳米晶溶胶在膨润土表面负载,获得TiO2/膨润土复合光催化材料。采用 X 射线衍射、扫描电镜、比表面积测定等研究手段对样品的结构形貌进行了表征,并考察了其光催化活性。结果表明：较高的水用量有利于TiO2晶体形成,当去离子水:钛酸四丁酯摩尔比大于167:1时,在溶胶体系中出现了锐钛矿型TiO2纳米晶体；TiO2纳米晶主要负载于膨润土表面,并未嵌入到膨润土层间结构,但相对于单一膨润土,TiO2负载显著提高了材料比表面积；当去离子水:钛酸四丁酯摩尔比=192:1时,在紫外光照射下,复合光催化材料表现出最高的光催化活性,对亚甲基蓝的降解率达到93.8%。
采用改进的溶胶-凝胶法,在以水为主要溶剂的反应体系中,控制钛酸四丁酯充分水解、缓慢聚合,在 常压、低温(70℃)的温和条件下制备出稳定的TiO2纳米晶溶胶,并利用TiO2纳米晶溶胶在膨润土表面负载,获得TiO2/膨润土复合光催化材料。采用 X 射线衍射、扫描电镜、比表面积测定等研究手段对样品的结构形貌进行了表征,并考察了其光催化活性。结果表明：较高的水用量有利于TiO2晶体形成,当去离子水:钛酸四丁酯摩尔比大于167:1时,在溶胶体系中出现了锐钛矿型TiO2纳米晶体；TiO2纳米晶主要负载于膨润土表面,并未嵌入到膨润土层间结构,但相对于单一膨润土,TiO2负载显著提高了材料比表面积；当去离子水:钛酸四丁酯摩尔比=192:1时,在紫外光照射下,复合光催化材料表现出最高的光催化活性,对亚甲基蓝的降解率达到93.8%。
2020, 49(4):1273-1276.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.SG20190067
摘要:
以天然的柚子皮为生物模板，高锰酸钾为锰源，通过化学浴（CBD）方法和后续煅烧处理成功制备MnO/碳（MnO/C）复合材料。采用X射线衍射（XRD），热重-差热分析法（TG-DTA），拉曼（Raman），扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对材料的物相组成、形貌和微结构进行表征。结果表明柚子皮模板原位转变为碳基体，同时MnO颗粒均匀负载于碳基体形成MnO/C复合材料，其中碳含量约为30%。电化学测试表明该复合材料具有优异的储锂性能，在0.2 A/g电流密度下循环100次后可逆容量依旧保持在664 mAh/g，在3 A/g大电流密度下，可逆容量仍有441 mAh/g。
以天然的柚子皮为生物模板，高锰酸钾为锰源，通过化学浴（CBD）方法和后续煅烧处理成功制备MnO/碳（MnO/C）复合材料。采用X射线衍射（XRD），热重-差热分析法（TG-DTA），拉曼（Raman），扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对材料的物相组成、形貌和微结构进行表征。结果表明柚子皮模板原位转变为碳基体，同时MnO颗粒均匀负载于碳基体形成MnO/C复合材料，其中碳含量约为30%。电化学测试表明该复合材料具有优异的储锂性能，在0.2 A/g电流密度下循环100次后可逆容量依旧保持在664 mAh/g，在3 A/g大电流密度下，可逆容量仍有441 mAh/g。
2020, 49(4):1277-1281.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.SG20190069
摘要:
铁电光伏效应的光生载流子分离方式不同于传统的光伏效应，使得铁电光伏效应能够得到远高于传统光伏效应的开路电压，这对提高光电转换效率具有重大意义，而克服铁电薄膜光学带隙过大的缺点一直是铁电光伏研究的重要课题。本文通过溶胶-凝胶法制备了不同掺加浓度的Fe-BTO铁电薄膜以减小其光学带隙，研究不同Fe掺杂浓度对 BTO 铁电薄膜铁电光伏效应的影响。研究结果表明，使用溶胶-凝胶法对BTO铁电薄膜掺加不同浓度的Fe，所制备的薄膜结晶度较好、网状结构明显、空间分布均匀，晶粒尺寸大小均一；通过溶胶-凝胶法制备Fe-BTO铁电薄膜在Fe掺杂浓度x=0.9附近可以明显减小其禁带宽度。
铁电光伏效应的光生载流子分离方式不同于传统的光伏效应，使得铁电光伏效应能够得到远高于传统光伏效应的开路电压，这对提高光电转换效率具有重大意义，而克服铁电薄膜光学带隙过大的缺点一直是铁电光伏研究的重要课题。本文通过溶胶-凝胶法制备了不同掺加浓度的Fe-BTO铁电薄膜以减小其光学带隙，研究不同Fe掺杂浓度对 BTO 铁电薄膜铁电光伏效应的影响。研究结果表明，使用溶胶-凝胶法对BTO铁电薄膜掺加不同浓度的Fe，所制备的薄膜结晶度较好、网状结构明显、空间分布均匀，晶粒尺寸大小均一；通过溶胶-凝胶法制备Fe-BTO铁电薄膜在Fe掺杂浓度x=0.9附近可以明显减小其禁带宽度。
2020, 49(4):1282-1287.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.SG20190070
摘要:
以银纳米线(AgNW)为导电材料,添加羟丙基甲基纤维素(HPMC)和氟碳表面活性剂FSO-100制备了水基导电墨水,使用迈耶棒在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜表面刮涂制备了柔性透明导电薄膜,研究了AgNW、HPMC和FSO-100等组分的添加量对透明导电薄膜光电性能的影响。结果表明,表面活性剂FSO-100可以明显提高导电墨水对PET衬底的润湿性,但过量后会使方块电阻上升；HPMC的加入可以消除AgNW的团聚,但过多的HPMC会提高薄膜的方块电阻；AgNW含量增加后,薄膜的方块电阻和透过率均随之下降,在AgNW浓度2.6 mg/mL时,透明导电薄膜的方块电阻为12 Ω/sq和550 nm透过率为94.02%的透明导电薄膜,品质因子可达448.63,薄膜的粗糙度均方根为7.28 nm,并可在1000次弯折后保持光电性能不变,在可穿戴器件、柔性有机发光二极管等领域有很大的应用前景。
以银纳米线(AgNW)为导电材料,添加羟丙基甲基纤维素(HPMC)和氟碳表面活性剂FSO-100制备了水基导电墨水,使用迈耶棒在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜表面刮涂制备了柔性透明导电薄膜,研究了AgNW、HPMC和FSO-100等组分的添加量对透明导电薄膜光电性能的影响。结果表明,表面活性剂FSO-100可以明显提高导电墨水对PET衬底的润湿性,但过量后会使方块电阻上升；HPMC的加入可以消除AgNW的团聚,但过多的HPMC会提高薄膜的方块电阻；AgNW含量增加后,薄膜的方块电阻和透过率均随之下降,在AgNW浓度2.6 mg/mL时,透明导电薄膜的方块电阻为12 Ω/sq和550 nm透过率为94.02%的透明导电薄膜,品质因子可达448.63,薄膜的粗糙度均方根为7.28 nm,并可在1000次弯折后保持光电性能不变,在可穿戴器件、柔性有机发光二极管等领域有很大的应用前景。
2020, 49(4):1288-1294.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.SG20190071
摘要:
以不同的锌源，锡源与沉淀剂为原料，采用化学共沉淀法成功合成了具有尖晶石结构的高纯度立方锡酸锌纳米粉体。采用机械合金化和粉末冶金技术制备Ag/Zn2SnO4电接触材料。探究了煅烧温度、锌源种类和沉淀剂类型等工艺参数对Zn2SnO4粉体的微观结构和Ag/Zn2SnO4电接触材料性能的影响规律。采用场发射扫描电子显微镜和X射线电子衍射仪表征锡酸锌粉体的形貌和物相，并测试Ag/Zn2SnO4电接触材料的电阻率，硬度与密度等物理性能。结果表明：以五水四氯化锡，氯化锌与碳酸钠为原料，于1000℃条件下煅烧3h合成的Zn2SnO4增强Ag基电接触材料可达到最佳电阻率2.31μΩ·cm，此时材料相应的密度和维氏硬度分别为9.51g / cm3和65.63Hv0.5。相比于传统的Ag/SnO2与Ag/ZnO电接触材料，Ag/Zn2SnO4电接触材料在电学性能和致密度上具有明显优势；由Ag/Zn2SnO4材料的断口组织分析可知，Ag相与Zn2SnO4增强相颗粒间结合良好。
以不同的锌源，锡源与沉淀剂为原料，采用化学共沉淀法成功合成了具有尖晶石结构的高纯度立方锡酸锌纳米粉体。采用机械合金化和粉末冶金技术制备Ag/Zn2SnO4电接触材料。探究了煅烧温度、锌源种类和沉淀剂类型等工艺参数对Zn2SnO4粉体的微观结构和Ag/Zn2SnO4电接触材料性能的影响规律。采用场发射扫描电子显微镜和X射线电子衍射仪表征锡酸锌粉体的形貌和物相，并测试Ag/Zn2SnO4电接触材料的电阻率，硬度与密度等物理性能。结果表明：以五水四氯化锡，氯化锌与碳酸钠为原料，于1000℃条件下煅烧3h合成的Zn2SnO4增强Ag基电接触材料可达到最佳电阻率2.31μΩ·cm，此时材料相应的密度和维氏硬度分别为9.51g / cm3和65.63Hv0.5。相比于传统的Ag/SnO2与Ag/ZnO电接触材料，Ag/Zn2SnO4电接触材料在电学性能和致密度上具有明显优势；由Ag/Zn2SnO4材料的断口组织分析可知，Ag相与Zn2SnO4增强相颗粒间结合良好。
2020, 49(4):1295-1300.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.SG20190076
摘要:
采用磁控溅射技术在硅基底上交替沉积WSx、W以及DLC膜层制备WSx/W/DLC/W多层膜。利用X射线衍射仪、扫描电镜、纳米压痕仪等对多层膜的微观结构和力学性能进行了表征，使用球盘式摩擦磨损试验机测试了多层膜在大气中的摩擦学性能。结果表明：多层膜表面均光滑致密。随着周期中W单层厚度的增加，多层膜中出现α-W、W2C和 β-WC1-x结晶相，多层膜的硬度大幅提高（6 nm时具有极大值17.3 GPa），摩擦因数呈下降趋势，结合力逐渐降低，磨损率先降低后升高。W单层厚度为6 nm的多层膜的耐磨性能最佳，磨损率约为1.4×10-14 m3N-1m-1。
采用磁控溅射技术在硅基底上交替沉积WSx、W以及DLC膜层制备WSx/W/DLC/W多层膜。利用X射线衍射仪、扫描电镜、纳米压痕仪等对多层膜的微观结构和力学性能进行了表征，使用球盘式摩擦磨损试验机测试了多层膜在大气中的摩擦学性能。结果表明：多层膜表面均光滑致密。随着周期中W单层厚度的增加，多层膜中出现α-W、W2C和 β-WC1-x结晶相，多层膜的硬度大幅提高（6 nm时具有极大值17.3 GPa），摩擦因数呈下降趋势，结合力逐渐降低，磨损率先降低后升高。W单层厚度为6 nm的多层膜的耐磨性能最佳，磨损率约为1.4×10-14 m3N-1m-1。
2020, 49(4):1301-1305.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.SG20190082
摘要:
采用机械合金化技术将不同用量的CuO或Fe2O3粉掺入银和SnO2粉中制备Ag/SnO2(x)-MeO(y)复合粉体,并辅以热压成型工艺制得Ag/SnO2(x)-MeO(y)电接触材料。采用扫描电镜、X射线衍射仪、电阻测试仪、硬度计及拉伸试验机等测试仪器对材料的组织结构、物理和力学性能进行了表征。结果表明：随着掺杂剂用量的增加,Ag/SnO2(x)-MeO(y)材料的密度逐渐降低,且CuO较Fe2O3更利于提高材料的导电性。两种掺杂剂均能显著改善Ag/SnO2(x)-MeO(y)材料的塑性变形能力。Ag/SnO2(11.2%)-CuO(0.8%) (也即CuO用量为0.8%)材料的电阻率达到最低值2.35 μΩ.cm,延伸率约为9.1%,比Ag/SnO2材料的延伸率提高近93.6%,综合性能最优。
采用机械合金化技术将不同用量的CuO或Fe2O3粉掺入银和SnO2粉中制备Ag/SnO2(x)-MeO(y)复合粉体,并辅以热压成型工艺制得Ag/SnO2(x)-MeO(y)电接触材料。采用扫描电镜、X射线衍射仪、电阻测试仪、硬度计及拉伸试验机等测试仪器对材料的组织结构、物理和力学性能进行了表征。结果表明：随着掺杂剂用量的增加,Ag/SnO2(x)-MeO(y)材料的密度逐渐降低,且CuO较Fe2O3更利于提高材料的导电性。两种掺杂剂均能显著改善Ag/SnO2(x)-MeO(y)材料的塑性变形能力。Ag/SnO2(11.2%)-CuO(0.8%) (也即CuO用量为0.8%)材料的电阻率达到最低值2.35 μΩ.cm,延伸率约为9.1%,比Ag/SnO2材料的延伸率提高近93.6%,综合性能最优。
2020, 49(4):1306-1311.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.SG20190083
摘要:
以硝酸镧、硝酸铜、硝酸锶等为原料，分别采用固相法、溶胶-凝胶法和共沉淀法合成了不规则颗粒状(LSCOg)、介孔状(LSCOm)和片层状(LSCOl)的LaSrCuO4(LSCO)粉体。采用高能球磨并结合初压-初烧-热压工艺制备出Ag/LSCO电接触材料。利用X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、金属电导率仪、维氏硬度计和电寿命试验机等对粉体形貌及电接触材料的物理和电学性能进行了表征。结果表明：与Ag/LSCOm、Ag/LSCOl材料相比，Ag/LSCOg电接触材料表现出更加优异的物理性能，其电阻率为2.37 μΩ ? cm，硬度为800 MPa，密度为9.32 g/cm3；但电学性能差异较小，其在AC220V12A开断状态下的燃弧能量为400 mJ、燃弧时间为23 ms，关合状态下的燃弧能量为1500 mJ，燃弧时间为 68 ms。Ag/LSCO电接触材料的主要失效形式是液滴喷溅，微裂纹和孔洞。
以硝酸镧、硝酸铜、硝酸锶等为原料，分别采用固相法、溶胶-凝胶法和共沉淀法合成了不规则颗粒状(LSCOg)、介孔状(LSCOm)和片层状(LSCOl)的LaSrCuO4(LSCO)粉体。采用高能球磨并结合初压-初烧-热压工艺制备出Ag/LSCO电接触材料。利用X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、金属电导率仪、维氏硬度计和电寿命试验机等对粉体形貌及电接触材料的物理和电学性能进行了表征。结果表明：与Ag/LSCOm、Ag/LSCOl材料相比，Ag/LSCOg电接触材料表现出更加优异的物理性能，其电阻率为2.37 μΩ ? cm，硬度为800 MPa，密度为9.32 g/cm3；但电学性能差异较小，其在AC220V12A开断状态下的燃弧能量为400 mJ、燃弧时间为23 ms，关合状态下的燃弧能量为1500 mJ，燃弧时间为 68 ms。Ag/LSCO电接触材料的主要失效形式是液滴喷溅，微裂纹和孔洞。
2020, 49(4):1312-1324.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.sg20190084
摘要:
以Ag粉和自制SnO2为原料，采用机械合金化和热挤压拉拔工艺制备Ag/SnO2电接触材料。采用冷压焊工艺设备制备了Ag/SnO2铆钉元件。采用X射线衍射仪（XRD）对Ag粉、自制SnO2及Ag/SnO2复合粉体进行物相分析；采用扫描电子显微镜（SEM）对电寿命测试前后Ag/SnO2铆钉元件的表面形貌进行了表征。并考察了不同电气参数对Ag/SnO2铆钉元件的燃弧特性、电弧侵蚀形貌、质量损失及其失效退化模式等特性研究。结果表明： Ag/SnO2电接触材料在电弧作用下相比于纯Ag表现出更高的燃弧时间和燃弧能量，平均闭合与断开燃弧时间分别为51.78ms 和25.86ms，比纯Ag高出4.87ms 和2.78ms；同理，平均闭合、断开燃弧能量分别为988.14mJ和493.85mJ，比纯Ag高出104.93mJ 和58.76mJ；随着循环循环次数的增加，Ag/SnO2电接触材料的总质量损失为负值，其失效退化模式主要表现为液滴飞溅与SnO2颗粒上浮。
以Ag粉和自制SnO2为原料，采用机械合金化和热挤压拉拔工艺制备Ag/SnO2电接触材料。采用冷压焊工艺设备制备了Ag/SnO2铆钉元件。采用X射线衍射仪（XRD）对Ag粉、自制SnO2及Ag/SnO2复合粉体进行物相分析；采用扫描电子显微镜（SEM）对电寿命测试前后Ag/SnO2铆钉元件的表面形貌进行了表征。并考察了不同电气参数对Ag/SnO2铆钉元件的燃弧特性、电弧侵蚀形貌、质量损失及其失效退化模式等特性研究。结果表明： Ag/SnO2电接触材料在电弧作用下相比于纯Ag表现出更高的燃弧时间和燃弧能量，平均闭合与断开燃弧时间分别为51.78ms 和25.86ms，比纯Ag高出4.87ms 和2.78ms；同理，平均闭合、断开燃弧能量分别为988.14mJ和493.85mJ，比纯Ag高出104.93mJ 和58.76mJ；随着循环循环次数的增加，Ag/SnO2电接触材料的总质量损失为负值，其失效退化模式主要表现为液滴飞溅与SnO2颗粒上浮。
2020, 49(4):1325-1330.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.sg20190086
摘要:
采用溶胶-凝胶辅助水热法制备了硼掺杂纳米二氧化钒（VO2）粉体，探究了双氧水（H2O2）浓度、水热时间、退火温度、不同硼掺杂剂、硼掺杂量等工艺参数对合成硼掺杂纳米VO2(M)粉体的影响，并采用X-射线衍射仪（XRD）、X-射线光电子能谱分析仪（XPS）、电感耦合等离子体光谱仪（ICP）、场发射扫描电镜（SEM）、差示扫描量热仪（DSC）对硼掺杂纳米VO2粉体的结构、形貌和相变特性进行了表征。结果表明：H2O2浓度为15%，水热时间为72 h，退火温度为600 ℃，硼掺杂剂为硼酸、硼掺杂量≤10%为较优合成工艺条件；所制备出的硼掺杂纳米VO2粉体尺寸约为100 nm，形貌呈珊瑚状；硼原子成功替代了VO2(M)晶格中的钒原子，当实际掺杂量为0.6 at.%时，相变温度降低7.2 ℃。
采用溶胶-凝胶辅助水热法制备了硼掺杂纳米二氧化钒（VO2）粉体，探究了双氧水（H2O2）浓度、水热时间、退火温度、不同硼掺杂剂、硼掺杂量等工艺参数对合成硼掺杂纳米VO2(M)粉体的影响，并采用X-射线衍射仪（XRD）、X-射线光电子能谱分析仪（XPS）、电感耦合等离子体光谱仪（ICP）、场发射扫描电镜（SEM）、差示扫描量热仪（DSC）对硼掺杂纳米VO2粉体的结构、形貌和相变特性进行了表征。结果表明：H2O2浓度为15%，水热时间为72 h，退火温度为600 ℃，硼掺杂剂为硼酸、硼掺杂量≤10%为较优合成工艺条件；所制备出的硼掺杂纳米VO2粉体尺寸约为100 nm，形貌呈珊瑚状；硼原子成功替代了VO2(M)晶格中的钒原子，当实际掺杂量为0.6 at.%时，相变温度降低7.2 ℃。
2020, 49(4):1331-1336.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.SG20190089
摘要:
本文采用溶胶-凝胶法合成了碱钨青铜(MxWO3,M=Cs、Rb中的一种或两种)粉体,探究了铯、铷分别单掺杂和铯、铷共掺杂对钨青铜粉体晶相、形貌的影响。利用X-射线衍射仪(XRD)、X-射线能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线光电子能谱仪(XPS)、紫外可见近红外光谱(UV-Vis-NIR)、隔热膜温度测试仪对所合成碱钨青铜粉体的物相、形貌、光学性能和隔热性能进行了表征。结果表明: 溶胶-凝胶法所合成的碱钨青铜粉体结晶性较好、粒径较小且分散性较好；Cs、Rb共掺杂的透明绝热指数K=150.34比Rb单掺杂提高了23.92,改善了Cs单掺杂在1076nm处透过率突变的情况；Cs、Rb共掺杂的温差(与起始温度相比)为4.9℃比Rb单掺杂的温差下降了5.7℃。
本文采用溶胶-凝胶法合成了碱钨青铜(MxWO3,M=Cs、Rb中的一种或两种)粉体,探究了铯、铷分别单掺杂和铯、铷共掺杂对钨青铜粉体晶相、形貌的影响。利用X-射线衍射仪(XRD)、X-射线能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线光电子能谱仪(XPS)、紫外可见近红外光谱(UV-Vis-NIR)、隔热膜温度测试仪对所合成碱钨青铜粉体的物相、形貌、光学性能和隔热性能进行了表征。结果表明: 溶胶-凝胶法所合成的碱钨青铜粉体结晶性较好、粒径较小且分散性较好；Cs、Rb共掺杂的透明绝热指数K=150.34比Rb单掺杂提高了23.92,改善了Cs单掺杂在1076nm处透过率突变的情况；Cs、Rb共掺杂的温差(与起始温度相比)为4.9℃比Rb单掺杂的温差下降了5.7℃。
2020, 49(4):1337-1344.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190812
摘要:
研究了喷射沉积制备2195铝锂合金锭坯挤压板坯经不同终轧温度热轧至6 mm厚度板材，以及经不同中间退火后再冷轧至6 mm厚度板材固溶后的晶粒组织。结果表明，终轧温度290?C时，热轧板固溶后表层为粗大再结晶晶粒，而中心层为细长纤维状晶粒；终轧温度降低至220?C时，虽然表层再结晶晶粒尺寸减小，但中心层转变为尺寸粗大的长条状再结晶晶粒。板材中尺寸1 ?m以上的富Cu第二相粒子数量随中间退火（空冷）温度的增加（从330?C提高至450?C）而增加；冷轧固溶后表层等轴状再结晶晶粒尺寸增加，而中心层晶粒逐渐由粗大长条状再结晶晶粒转变为细小等轴状再结晶晶粒。适当温度中间退火、随炉冷却并冷轧、固溶后表层和中心层全部为细小等轴状再结晶晶粒。优化中间退火后的冷轧板材T8时效态强度最高，而终轧温度220?C的热轧板材T8时效态强度最低。
研究了喷射沉积制备2195铝锂合金锭坯挤压板坯经不同终轧温度热轧至6 mm厚度板材，以及经不同中间退火后再冷轧至6 mm厚度板材固溶后的晶粒组织。结果表明，终轧温度290?C时，热轧板固溶后表层为粗大再结晶晶粒，而中心层为细长纤维状晶粒；终轧温度降低至220?C时，虽然表层再结晶晶粒尺寸减小，但中心层转变为尺寸粗大的长条状再结晶晶粒。板材中尺寸1 ?m以上的富Cu第二相粒子数量随中间退火（空冷）温度的增加（从330?C提高至450?C）而增加；冷轧固溶后表层等轴状再结晶晶粒尺寸增加，而中心层晶粒逐渐由粗大长条状再结晶晶粒转变为细小等轴状再结晶晶粒。适当温度中间退火、随炉冷却并冷轧、固溶后表层和中心层全部为细小等轴状再结晶晶粒。优化中间退火后的冷轧板材T8时效态强度最高，而终轧温度220?C的热轧板材T8时效态强度最低。
2020, 49(4):1345-1351.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190795
摘要:
以低氧氢化脱氢钛粉和陶瓷先驱体聚合物聚碳硅烷(PCS)为原料,通过粉末冶金工艺原位自生制备高强高塑钛基复合材料,探究了PCS的引入对钛基复合材料的控氧效果、烧结致密化过程、基体显微组织和力学性能的影响规律。研究表明：采用湿混包覆工艺可以将PCS包覆于Ti粉表面,有效控制材料制备过程中的氧增,其中制备的Ti-1.0 wt.% PCS复合材料的氧含量为0.21~0.24 wt.%,显著低于未经处理的CP-Ti样品(0.36~0.41 wt.%)。在烧结过程中,PCS受热分解并与Ti基体原位反应生成TiC颗粒,弥散分布在基体中,而Si元素则固溶于Ti基体。PCS的引入对Ti基体的性能具有明显的改善作用,经1200 °C/2 h烧结制备的Ti-1.0 wt.% PCS复合材料致密度达到98.4%,洛氏硬度为47.3 HRC,屈服强度为544 MPa,抗拉强度为650 MPa,延伸率为14.5%,其综合性能指标显著优于CP-Ti样品。
以低氧氢化脱氢钛粉和陶瓷先驱体聚合物聚碳硅烷(PCS)为原料,通过粉末冶金工艺原位自生制备高强高塑钛基复合材料,探究了PCS的引入对钛基复合材料的控氧效果、烧结致密化过程、基体显微组织和力学性能的影响规律。研究表明：采用湿混包覆工艺可以将PCS包覆于Ti粉表面,有效控制材料制备过程中的氧增,其中制备的Ti-1.0 wt.% PCS复合材料的氧含量为0.21~0.24 wt.%,显著低于未经处理的CP-Ti样品(0.36~0.41 wt.%)。在烧结过程中,PCS受热分解并与Ti基体原位反应生成TiC颗粒,弥散分布在基体中,而Si元素则固溶于Ti基体。PCS的引入对Ti基体的性能具有明显的改善作用,经1200 °C/2 h烧结制备的Ti-1.0 wt.% PCS复合材料致密度达到98.4%,洛氏硬度为47.3 HRC,屈服强度为544 MPa,抗拉强度为650 MPa,延伸率为14.5%,其综合性能指标显著优于CP-Ti样品。
2020, 49(4):1352-1359.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190046
摘要:
近年来，以Cu2Se为代表的类液态热电材料在热电领域获得了高度关注。相对于Cu2Se类液态材料电、热输运性质方面的诸多研究，目前热电领域对Cu2Se基热电器件的研究则很少。扩散阻挡层作为热电器件的重要组成部分，可用于阻止热电材料和电极材料在高温下的快速反应，保证热电器件长时间稳定服役。本工作首先选用Mo作为Cu2Se的扩散阻挡层材料，通过一步法热压烧结制备了Cu2Se/Mo/Cu2Se三明治结构样品，发现Cu2Se/Mo界面具有极低的界面接触电阻率。但是，Cu2Se/Mo界面结合强度较差，不利于器件的长时间稳定工作。随后，通过在Mo层中引入活性元素Mn，利用Mn在Cu2Se中易于扩散的特点，在保持极低界面接触电阻率的同时，显著提高了界面的结合强度。高温长时间老化后， Cu2Se/Mo-Mn界面仍然保持良好的界面结合和低的界面接触电阻率。本工作表明Mo-Mn金属混合相是与Cu2Se材料相匹配的扩散阻挡层，可用以开发具有良好服役性能的Cu2Se基热电器件。
近年来，以Cu2Se为代表的类液态热电材料在热电领域获得了高度关注。相对于Cu2Se类液态材料电、热输运性质方面的诸多研究，目前热电领域对Cu2Se基热电器件的研究则很少。扩散阻挡层作为热电器件的重要组成部分，可用于阻止热电材料和电极材料在高温下的快速反应，保证热电器件长时间稳定服役。本工作首先选用Mo作为Cu2Se的扩散阻挡层材料，通过一步法热压烧结制备了Cu2Se/Mo/Cu2Se三明治结构样品，发现Cu2Se/Mo界面具有极低的界面接触电阻率。但是，Cu2Se/Mo界面结合强度较差，不利于器件的长时间稳定工作。随后，通过在Mo层中引入活性元素Mn，利用Mn在Cu2Se中易于扩散的特点，在保持极低界面接触电阻率的同时，显著提高了界面的结合强度。高温长时间老化后， Cu2Se/Mo-Mn界面仍然保持良好的界面结合和低的界面接触电阻率。本工作表明Mo-Mn金属混合相是与Cu2Se材料相匹配的扩散阻挡层，可用以开发具有良好服役性能的Cu2Se基热电器件。
2020, 49(4):1360-1365.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190057
摘要:
利用OM、SEM微观组织分析以及显微硬度测试研究了挤压铸造成形工艺对Al-7Si-0.4Mg-0.3Er铝合金汽车发动机左支架显微组织和性能的影响。研究结果表明：凝固顺序对铸件不同部位微观组织影响较大,较先凝固左支架薄壁区初生α-Al组织相较于后凝固厚壁区细小。低温浇注成形相较于高温浇注制备左支架初生α-Al更为细小且均匀分布,但低温浇注支架晶间Er-π-AlFeMgSi 相粗大且偏聚分布。高挤压速度相较于低速制备左支架晶间Er-π-AlFeMgSi 相更为均匀细小。低温650℃高速成形铸件热处理后显微硬度为119HV,标准偏差为5HV,相较于低温低速制备左支架14HV性能分布均匀。铝合金发动机支架适于在低温浇铸高速挤压铸造成形。
利用OM、SEM微观组织分析以及显微硬度测试研究了挤压铸造成形工艺对Al-7Si-0.4Mg-0.3Er铝合金汽车发动机左支架显微组织和性能的影响。研究结果表明：凝固顺序对铸件不同部位微观组织影响较大,较先凝固左支架薄壁区初生α-Al组织相较于后凝固厚壁区细小。低温浇注成形相较于高温浇注制备左支架初生α-Al更为细小且均匀分布,但低温浇注支架晶间Er-π-AlFeMgSi 相粗大且偏聚分布。高挤压速度相较于低速制备左支架晶间Er-π-AlFeMgSi 相更为均匀细小。低温650℃高速成形铸件热处理后显微硬度为119HV,标准偏差为5HV,相较于低温低速制备左支架14HV性能分布均匀。铝合金发动机支架适于在低温浇铸高速挤压铸造成形。
2020, 49(4):1366-1371.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190083
摘要:
为了提高烧结Nd-Fe-B磁体的磁性能和抗腐蚀性能,采用二元合金法,通过晶界添加MgO/Mg纳米粉烧结成(PrNd)15.5B6Cu0.1FebalMgx(wt%,x=0.1-0.3)永磁体。利用永磁特性自动测量仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和CHI660E电化学工作站对不同添加量的MgO/Mg(质量比为1:2)纳米粉的烧结Nd-Fe-B磁体的磁性能、微观结构及抗腐蚀性能进行了研究。结果表明：当MgO/Mg纳米粉添加量为0.1wt%时,磁体综合磁性能表现最好,此时磁体矫顽力1183kA/m,剩磁1.22T,最大磁能积288kJ/m3。由塔菲尔曲线可知,随着MgO/Mg纳米粉添加量的增多,腐蚀电位从-1.093V提高到-0.929V；腐蚀电流密度从223.87μA/cm2降低到42.66μA/cm2；由电化学阻抗谱图可知,添加了适量的MgO/Mg纳米粉的磁体的高频容抗弧的半径大于未添加磁体的高频容抗弧的半径,增大了电荷迁移阻力。因此晶界添加适量的MgO/Mg纳米粉提高了烧结Nd-Fe-B磁体的磁性能和抗腐蚀性能。
为了提高烧结Nd-Fe-B磁体的磁性能和抗腐蚀性能,采用二元合金法,通过晶界添加MgO/Mg纳米粉烧结成(PrNd)15.5B6Cu0.1FebalMgx(wt%,x=0.1-0.3)永磁体。利用永磁特性自动测量仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和CHI660E电化学工作站对不同添加量的MgO/Mg(质量比为1:2)纳米粉的烧结Nd-Fe-B磁体的磁性能、微观结构及抗腐蚀性能进行了研究。结果表明：当MgO/Mg纳米粉添加量为0.1wt%时,磁体综合磁性能表现最好,此时磁体矫顽力1183kA/m,剩磁1.22T,最大磁能积288kJ/m3。由塔菲尔曲线可知,随着MgO/Mg纳米粉添加量的增多,腐蚀电位从-1.093V提高到-0.929V；腐蚀电流密度从223.87μA/cm2降低到42.66μA/cm2；由电化学阻抗谱图可知,添加了适量的MgO/Mg纳米粉的磁体的高频容抗弧的半径大于未添加磁体的高频容抗弧的半径,增大了电荷迁移阻力。因此晶界添加适量的MgO/Mg纳米粉提高了烧结Nd-Fe-B磁体的磁性能和抗腐蚀性能。
2020, 49(4):1372-1378.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190565
摘要:
采用Gleeble-1500D热模拟试验机,在应变速率0.001s-1 ~5s-1的条件下对热等静压态TC4合金进行降温多道次热压缩实验,总变形量为70%。热等静压态TC4合金采用935℃+60min+水冷固溶处理,分别在520℃+4/6h+水冷和560℃+4/6h+水冷下进行时效处理；多道次变形后热等静压态TC4合金分别在945℃+60min+水冷进行固溶处理和560℃+6h+水冷进行时效处理。结果表明：热等静压态试样组织随着时效温度的升高,板条状次生α相含量减少；而随着时效时间变长,等轴α相逐渐增多,组织主要以次生条状的α相与等轴α为主。多道次变形态试样,在应变速率为0.1s-1时,合金经过950→850℃降温多道次变形后再通过固溶-时效处理,获得了较为理想的三态组织。
采用Gleeble-1500D热模拟试验机,在应变速率0.001s-1 ~5s-1的条件下对热等静压态TC4合金进行降温多道次热压缩实验,总变形量为70%。热等静压态TC4合金采用935℃+60min+水冷固溶处理,分别在520℃+4/6h+水冷和560℃+4/6h+水冷下进行时效处理；多道次变形后热等静压态TC4合金分别在945℃+60min+水冷进行固溶处理和560℃+6h+水冷进行时效处理。结果表明：热等静压态试样组织随着时效温度的升高,板条状次生α相含量减少；而随着时效时间变长,等轴α相逐渐增多,组织主要以次生条状的α相与等轴α为主。多道次变形态试样,在应变速率为0.1s-1时,合金经过950→850℃降温多道次变形后再通过固溶-时效处理,获得了较为理想的三态组织。
2020, 49(4):1379-1387.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190008
摘要:
利用非平衡磁控溅射技术在316L不锈钢基底和316L不锈钢基底喷焊Ni60C涂层表面分别制备a-C、a-C:H、a-C:Cr三种类金刚石碳基（DLC）薄膜，对比分析了不同防护体系在5 wt% H2SO4溶液中的耐磨蚀性能。结果表明：较单层DLC薄膜，Ni60C/DLC复合体系膜-基结合强度大幅提高，腐蚀磨损性能显著改善，其摩擦系数在0.05~0.14之间，腐蚀磨损率在0.66 ~ 5.7×10-8 mm3/N?m之间。Ni60C涂层作为硬质支撑层提高了薄膜的承载能力，且有效抑制了腐蚀摩擦过程中碳基（DLC）薄膜的石墨化进程，提高了Ni60C/DLC复合体系耐磨蚀性能。
利用非平衡磁控溅射技术在316L不锈钢基底和316L不锈钢基底喷焊Ni60C涂层表面分别制备a-C、a-C:H、a-C:Cr三种类金刚石碳基（DLC）薄膜，对比分析了不同防护体系在5 wt% H2SO4溶液中的耐磨蚀性能。结果表明：较单层DLC薄膜，Ni60C/DLC复合体系膜-基结合强度大幅提高，腐蚀磨损性能显著改善，其摩擦系数在0.05~0.14之间，腐蚀磨损率在0.66 ~ 5.7×10-8 mm3/N?m之间。Ni60C涂层作为硬质支撑层提高了薄膜的承载能力，且有效抑制了腐蚀摩擦过程中碳基（DLC）薄膜的石墨化进程，提高了Ni60C/DLC复合体系耐磨蚀性能。
2020, 49(4):1388-1394.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190012
摘要:
采用激光熔覆技术在304不锈钢基板上制备了Ni3Al合金和Ni3Al/Cr3C2(25wt.%)复合材料耐磨涂层,考察了Ni3Al合金和Ni3Al/Cr3C2熔覆层的显微组织、硬度及耐磨性能。结果表明,Ni3Al/Cr3C2熔覆层显微组织由基体γ"-Ni3Al相和原位自生M7C3(M=Cr,Fe)型碳化物组成,且细小近圆形的M7C3弥散分布在γ"-Ni3Al基体中。与Ni3Al合金熔覆层相比较,Ni3Al/Cr3C2熔覆层显微硬度提高了近2.5倍。650℃时,其磨损量仅为对比材料蠕墨铸铁的28%左右。因此,激光熔覆制备Ni3Al/Cr3C2复合材料熔覆层具有良好的耐磨性能。
采用激光熔覆技术在304不锈钢基板上制备了Ni3Al合金和Ni3Al/Cr3C2(25wt.%)复合材料耐磨涂层,考察了Ni3Al合金和Ni3Al/Cr3C2熔覆层的显微组织、硬度及耐磨性能。结果表明,Ni3Al/Cr3C2熔覆层显微组织由基体γ"-Ni3Al相和原位自生M7C3(M=Cr,Fe)型碳化物组成,且细小近圆形的M7C3弥散分布在γ"-Ni3Al基体中。与Ni3Al合金熔覆层相比较,Ni3Al/Cr3C2熔覆层显微硬度提高了近2.5倍。650℃时,其磨损量仅为对比材料蠕墨铸铁的28%左右。因此,激光熔覆制备Ni3Al/Cr3C2复合材料熔覆层具有良好的耐磨性能。
2020, 49(4):1395-1401.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190028
摘要:
研究了固溶、固溶后单时效以及固溶后双时效处理对Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb合金组织和力学性能的影响。结果表明，820 ℃下固溶0.5 h后，合金中的α相完全溶解；单/双时效合金的硬度均随时效时间增加先升高后降低；合金经300 ℃/8 h+500 ℃/8 h双时效处理后可达到458 HV的峰值硬度，1462 MPa抗拉强度以及3.4%延伸率，其强度比原始合金高6%，也高于单时效合金。界面能计算结果表明ω相使α相形核的阻力降低50%，促进了α相的析出并细化α板条，从而提升合金的硬度，强度及塑性。
研究了固溶、固溶后单时效以及固溶后双时效处理对Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb合金组织和力学性能的影响。结果表明，820 ℃下固溶0.5 h后，合金中的α相完全溶解；单/双时效合金的硬度均随时效时间增加先升高后降低；合金经300 ℃/8 h+500 ℃/8 h双时效处理后可达到458 HV的峰值硬度，1462 MPa抗拉强度以及3.4%延伸率，其强度比原始合金高6%，也高于单时效合金。界面能计算结果表明ω相使α相形核的阻力降低50%，促进了α相的析出并细化α板条，从而提升合金的硬度，强度及塑性。
2020, 49(4):1402-1408.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190035
摘要:
本文对比研究了超声作用和无超声作用下Ni/Sn/Ni钎焊界面金属间化合物的形成和演变规律。结果表明,无超声作用时,Ni/Ni3Sn4界面较为平直且致密,而Sn/ Ni3Sn4界面被液态Sn钎料逐渐溶解而呈扇贝状,并且有少量Ni3Sn4分布在焊缝中。其次,界面IMC层厚度与时间呈抛物线关系,Ni3Sn4的生长受体扩散的控制。超声作用下,声空蚀作用使得界面Ni3Sn4发生溶解而形成很多沟槽,甚至在界面IMC的局部区域出现了“neck”状连接,重新为母材Ni原子向钎料的溶解打开了通道,在声流的辅助作用下促进母材的溶解。随着超声时间的增加,声空化作用将界面 “neck” 状连接的细长的Ni3Sn4晶粒打碎而进入焊缝,使得界面IMC逐渐减薄。进入焊缝的Ni3Sn4进一步在空化作用下溶解和破碎,最终大量细小的Ni3Sn4均匀分布在焊缝中。
本文对比研究了超声作用和无超声作用下Ni/Sn/Ni钎焊界面金属间化合物的形成和演变规律。结果表明,无超声作用时,Ni/Ni3Sn4界面较为平直且致密,而Sn/ Ni3Sn4界面被液态Sn钎料逐渐溶解而呈扇贝状,并且有少量Ni3Sn4分布在焊缝中。其次,界面IMC层厚度与时间呈抛物线关系,Ni3Sn4的生长受体扩散的控制。超声作用下,声空蚀作用使得界面Ni3Sn4发生溶解而形成很多沟槽,甚至在界面IMC的局部区域出现了“neck”状连接,重新为母材Ni原子向钎料的溶解打开了通道,在声流的辅助作用下促进母材的溶解。随着超声时间的增加,声空化作用将界面 “neck” 状连接的细长的Ni3Sn4晶粒打碎而进入焊缝,使得界面IMC逐渐减薄。进入焊缝的Ni3Sn4进一步在空化作用下溶解和破碎,最终大量细小的Ni3Sn4均匀分布在焊缝中。
2020, 49(4):1409-1414.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181284
摘要:
采用对喷涂粒子进行槽内约束的电爆喷涂方法，研究了喷涂粒子在垂直槽中的约束调控机制及其沉积行为。结果表明：约束深度达20mm时，即喷涂距离为丝径的100倍时，仍可获得连续、均匀的涂层。约束宽度从6mm减小至2mm，涂层表面呈现出由粗糙的“丘壑状”形貌向均匀的“薄饼状”形貌逐渐过渡的演变趋势，且涂层厚度显著提高；能量密度从57J/mm3提高至152J/mm3，同样可提高涂层厚度并改善涂层均匀性。对喷涂粒子进行收集，发现减小约束宽度和提高能量密度均可有效细化喷涂粒子并使喷涂粒子粒径分布更加均匀。分析认为，由焦耳加热导致的“热膨胀效应”和击穿电弧伴生的“压力效应”共同决定电爆冲击波和喷涂粒子的形成，并随能量密度和约束参数的变化，对喷涂粒子表现出不同的约束调控作用，使其沉积行为产生显著差异。
采用对喷涂粒子进行槽内约束的电爆喷涂方法，研究了喷涂粒子在垂直槽中的约束调控机制及其沉积行为。结果表明：约束深度达20mm时，即喷涂距离为丝径的100倍时，仍可获得连续、均匀的涂层。约束宽度从6mm减小至2mm，涂层表面呈现出由粗糙的“丘壑状”形貌向均匀的“薄饼状”形貌逐渐过渡的演变趋势，且涂层厚度显著提高；能量密度从57J/mm3提高至152J/mm3，同样可提高涂层厚度并改善涂层均匀性。对喷涂粒子进行收集，发现减小约束宽度和提高能量密度均可有效细化喷涂粒子并使喷涂粒子粒径分布更加均匀。分析认为，由焦耳加热导致的“热膨胀效应”和击穿电弧伴生的“压力效应”共同决定电爆冲击波和喷涂粒子的形成，并随能量密度和约束参数的变化，对喷涂粒子表现出不同的约束调控作用，使其沉积行为产生显著差异。
2020, 49(4):1415-1421.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181286
摘要:
本文采用高温度梯度液态金属冷却技术(LMC)制备了Ni-28.5Al-43V(at%)过共晶合金,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和三点弯曲(3PB)测试对合金的组织演变和断裂韧性进行了研究。在温度梯度GL=310K/cm,生长速率V=6～150μm/s的实验条件下, NiAl-43V的凝固组织均为初生V枝晶+共晶组织(NiAl片层+V片层)。断裂韧性测试表明NiAl-43V过共晶合金最大室温断裂韧性相比NiAl合金提高了四倍。随着生长速率的增大室温断裂韧性从6μm/s的22.679 MPa.m1/2逐渐下降到150μm/s的18.422 MPa.m1/2。这是因为生长速率增大产生的细晶强化效应弱于初生V枝晶和胞间区域的增加对断裂韧性产生的不良影响。合金的断口形貌分析表明合金断裂为准解理断裂,在裂纹扩展中裂纹钝化、裂纹再形核、裂纹偏转、界面剥离、裂纹桥接和微裂纹键合韧化机制对提高NiAl-43V合金的室温断裂韧性做出了贡献。初生V枝晶的析出一定程度降低了合金的断裂韧性。
本文采用高温度梯度液态金属冷却技术(LMC)制备了Ni-28.5Al-43V(at%)过共晶合金,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和三点弯曲(3PB)测试对合金的组织演变和断裂韧性进行了研究。在温度梯度GL=310K/cm,生长速率V=6～150μm/s的实验条件下, NiAl-43V的凝固组织均为初生V枝晶+共晶组织(NiAl片层+V片层)。断裂韧性测试表明NiAl-43V过共晶合金最大室温断裂韧性相比NiAl合金提高了四倍。随着生长速率的增大室温断裂韧性从6μm/s的22.679 MPa.m1/2逐渐下降到150μm/s的18.422 MPa.m1/2。这是因为生长速率增大产生的细晶强化效应弱于初生V枝晶和胞间区域的增加对断裂韧性产生的不良影响。合金的断口形貌分析表明合金断裂为准解理断裂,在裂纹扩展中裂纹钝化、裂纹再形核、裂纹偏转、界面剥离、裂纹桥接和微裂纹键合韧化机制对提高NiAl-43V合金的室温断裂韧性做出了贡献。初生V枝晶的析出一定程度降低了合金的断裂韧性。
2020, 49(4):1422-1426.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181308
摘要:
副钴锑硫矿（CoSbS）基热电材料，因其组成元素廉价、环境友好等优点，近期受到人们的广泛关注。但由于其具有较高的热导率限制了热电性能，此外，常规方法制备该材料的周期较长，工艺较为繁琐。本文利用一步高压烧结方法制备了CoSbS1-xSex基固溶体合金，测试并分析了其结构和热电性能。结果表明，高压能够加快反应速率，快速制备出单相CoSbS化合物；加入少量Se能够同步优化三个热电参数：即提高Seebeck系数，降低电阻率和热导率。在673 K时，CoSbS0.8Se0.2具有最大的品质因子ZT~0.25，约为母体材料CoSbS的4倍，而且在相同温度条件下高压合成样品的ZT远高于传统方法（固相反应结合放电等离子体烧结）制备CoSbS1-xSex的数值。这些结果表明,高压方法是制备CoSbS基热电材料的一种有效方法。
副钴锑硫矿（CoSbS）基热电材料，因其组成元素廉价、环境友好等优点，近期受到人们的广泛关注。但由于其具有较高的热导率限制了热电性能，此外，常规方法制备该材料的周期较长，工艺较为繁琐。本文利用一步高压烧结方法制备了CoSbS1-xSex基固溶体合金，测试并分析了其结构和热电性能。结果表明，高压能够加快反应速率，快速制备出单相CoSbS化合物；加入少量Se能够同步优化三个热电参数：即提高Seebeck系数，降低电阻率和热导率。在673 K时，CoSbS0.8Se0.2具有最大的品质因子ZT~0.25，约为母体材料CoSbS的4倍，而且在相同温度条件下高压合成样品的ZT远高于传统方法（固相反应结合放电等离子体烧结）制备CoSbS1-xSex的数值。这些结果表明,高压方法是制备CoSbS基热电材料的一种有效方法。
2020, 49(4):1427-1436.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181310
摘要:
钛合金因为具有高强低密、低弹性模量、优异的韧性、疲劳性能和耐蚀性,已经成为严酷工况环境下油井管和海洋开发工具的热门可选材料。由于我国油气开发工况更为恶劣,部分钛合金材料制备的油井管在服役时会发生一定的腐蚀问题,特别是缝隙腐蚀问题最为明显,严重者会导致钛合金油井管在服役过程中的接头密封失效而带来巨大的经济损失。本文选取5种油气开常用钛合金材料(Ti-6Al-4V、Ti-6Al-4V-0.1Ru、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo、Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo和Ti-5.5Al-4.5V-2Zr-1Mo)为研究对象,使用高温高压釜模拟国内典型严酷服役工况环境,研究了不同钛合金材料耐均匀腐蚀、局部腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂及缝隙腐蚀的性能,通过使用扫描电镜和能谱分析等手段对腐蚀形貌和腐蚀产物进行了分析,并使用电化学方法对不同合金的耐腐蚀机理进行了研究。结果显示,在所测试工况条件下,所有钛合金材料腐蚀反应均为阳极控制过程,均匀腐蚀速率均低于0.001mm/a,并且对应力腐蚀开裂均有良好的抗力。Ti-6Al-4V和Ti-5.5Al-4.5V-2Zr-1Mo合金出现明显的点蚀和缝隙腐蚀问题。对腐蚀机理研究表明,在工况条件温度下,随着pH值的降低,所有钛合金均发生的自腐蚀电位降低,极化电阻减小,腐蚀电流增大,耐腐蚀性能下降,其中Ti-6Al-4V耐腐蚀性能下降的最为明显,研究结果为油气开发工况下钛合金石油管的选材和缝隙腐蚀问题防治提供理论基础。
钛合金因为具有高强低密、低弹性模量、优异的韧性、疲劳性能和耐蚀性,已经成为严酷工况环境下油井管和海洋开发工具的热门可选材料。由于我国油气开发工况更为恶劣,部分钛合金材料制备的油井管在服役时会发生一定的腐蚀问题,特别是缝隙腐蚀问题最为明显,严重者会导致钛合金油井管在服役过程中的接头密封失效而带来巨大的经济损失。本文选取5种油气开常用钛合金材料(Ti-6Al-4V、Ti-6Al-4V-0.1Ru、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo、Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo和Ti-5.5Al-4.5V-2Zr-1Mo)为研究对象,使用高温高压釜模拟国内典型严酷服役工况环境,研究了不同钛合金材料耐均匀腐蚀、局部腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂及缝隙腐蚀的性能,通过使用扫描电镜和能谱分析等手段对腐蚀形貌和腐蚀产物进行了分析,并使用电化学方法对不同合金的耐腐蚀机理进行了研究。结果显示,在所测试工况条件下,所有钛合金材料腐蚀反应均为阳极控制过程,均匀腐蚀速率均低于0.001mm/a,并且对应力腐蚀开裂均有良好的抗力。Ti-6Al-4V和Ti-5.5Al-4.5V-2Zr-1Mo合金出现明显的点蚀和缝隙腐蚀问题。对腐蚀机理研究表明,在工况条件温度下,随着pH值的降低,所有钛合金均发生的自腐蚀电位降低,极化电阻减小,腐蚀电流增大,耐腐蚀性能下降,其中Ti-6Al-4V耐腐蚀性能下降的最为明显,研究结果为油气开发工况下钛合金石油管的选材和缝隙腐蚀问题防治提供理论基础。
2020, 49(4):1437-1444.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181313
摘要:
采用固相燃烧法在500℃反应1 h后然后进一步在650℃二次焙烧6 h,快速合成了Ni、Mg共掺杂的LiNi0.03Mg0.10Mn1.87O4正极材料。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射光谱仪(XPS)和电化学测试等对材料的结构、形貌、物相和电化学性能进行测试。结果表明：LiNi0.03Mg0.10Mn1.87O4正极材料为立方尖晶石型结构,颗粒尺寸在100-200 nm之间,为多面体形貌。合成的LiNi0.03Mg0.10Mn1.87O4材料有良好的电化学性能,在1 C时首次放电比容量为107.6 mAh.g-1,10 C首次放电比容量有68.7 mAh.g-1,在55℃、1 C首次放电比容量有103.7 mAh.g-1,CV和EIS测试得出该材料有较大的锂离子扩散系数为1.038×10-11 cm2s-1和较小的活化能32.69 kJ.mol-1,对循环1000次后的极片进行剖面分析,该材料的晶体结构和颗粒形貌基本没有变化,适量Ni、Mg共掺杂能够有效提高尖晶石型LiMn2O4在循环过程中的容量衰减和结构稳定性,抑制了Jahn-Teller效应。
采用固相燃烧法在500℃反应1 h后然后进一步在650℃二次焙烧6 h,快速合成了Ni、Mg共掺杂的LiNi0.03Mg0.10Mn1.87O4正极材料。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射光谱仪(XPS)和电化学测试等对材料的结构、形貌、物相和电化学性能进行测试。结果表明：LiNi0.03Mg0.10Mn1.87O4正极材料为立方尖晶石型结构,颗粒尺寸在100-200 nm之间,为多面体形貌。合成的LiNi0.03Mg0.10Mn1.87O4材料有良好的电化学性能,在1 C时首次放电比容量为107.6 mAh.g-1,10 C首次放电比容量有68.7 mAh.g-1,在55℃、1 C首次放电比容量有103.7 mAh.g-1,CV和EIS测试得出该材料有较大的锂离子扩散系数为1.038×10-11 cm2s-1和较小的活化能32.69 kJ.mol-1,对循环1000次后的极片进行剖面分析,该材料的晶体结构和颗粒形貌基本没有变化,适量Ni、Mg共掺杂能够有效提高尖晶石型LiMn2O4在循环过程中的容量衰减和结构稳定性,抑制了Jahn-Teller效应。
2020, 49(4):1445-1456.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181266
摘要:
钨增强块体非晶复合材料属于一种新型材料,具有高强度、高硬度和耐磨损等优质性能,而且还具有非常优越的穿甲性能,在国防军事上有广阔的应用前景。所以国内外学者对钨增强块体非晶复合材料的制备方法、准静态和动态的力学性能和侵彻穿甲方面进行了广泛的研究,研究表明,钨增强块体非晶复合材料的性能与增强相钨的形态、体积分数、直径、环境温度、应变速率等密切相关。本文综述了钨增强块体非晶复合材料的国内外研究现状,并对其制备方法、力学性能和侵彻穿甲性能三个方面在不同影响因素下的差异性进行了总结和归纳,同时对未来的研究工作和方向进行了展望。
钨增强块体非晶复合材料属于一种新型材料,具有高强度、高硬度和耐磨损等优质性能,而且还具有非常优越的穿甲性能,在国防军事上有广阔的应用前景。所以国内外学者对钨增强块体非晶复合材料的制备方法、准静态和动态的力学性能和侵彻穿甲方面进行了广泛的研究,研究表明,钨增强块体非晶复合材料的性能与增强相钨的形态、体积分数、直径、环境温度、应变速率等密切相关。本文综述了钨增强块体非晶复合材料的国内外研究现状,并对其制备方法、力学性能和侵彻穿甲性能三个方面在不同影响因素下的差异性进行了总结和归纳,同时对未来的研究工作和方向进行了展望。
2020, 49(4):1457-1468.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181220
摘要:
高熵合金是一种具有优异物理化学性能的新型合金,其中含有轻质元素的轻质高熵合金具有较高的比强度和比硬度及耐蚀性能等突出特点,其潜在的工程应用价值引起了人们的关注。因此,本文详细阐述了轻质高熵合金的研究现状,归纳了轻质高熵合金的组元设计规则与方法,分析了轻质高熵合金的微观相结构,总结了高熵合金的各种性能,探讨了轻质高熵合金目前存在的问题,并提出了轻质高熵合金的发展趋势。
高熵合金是一种具有优异物理化学性能的新型合金,其中含有轻质元素的轻质高熵合金具有较高的比强度和比硬度及耐蚀性能等突出特点,其潜在的工程应用价值引起了人们的关注。因此,本文详细阐述了轻质高熵合金的研究现状,归纳了轻质高熵合金的组元设计规则与方法,分析了轻质高熵合金的微观相结构,总结了高熵合金的各种性能,探讨了轻质高熵合金目前存在的问题,并提出了轻质高熵合金的发展趋势。
