新能源材料技术课程实施课程思政的设计及实践

在专业课程教学中融入课程思政是坚持立德树人、教书育人的需要。该文结合作者从事新能源材料技术课程教学的实际,深入挖掘该课程中的思政元素,并辅以适当的教学方法将职业道德教育、法律意识、环境保护理念和爱国主义教育等元素引入到课堂教学中,以此提高学生参与教学积极性,丰富材料相关专业教学内容,使学生在学习专业课程知识的同时思想道德素质得到全面提高。该文为专业课的课程思政实施提供有效案例,为材料专业人才落实立德树人根本任务、围绕培养目标、细化课程目标进行积极的探索,取得较好的效果。

铜及铜合金增材制造技术现状和发展趋势

文章介绍了目前用于增材制造(AM)的铜及铜合金原料粉末的种类及制备方法,总结了国内外铜基零件AM技术的现状。重点阐述了不同AM方法的工艺流程和优缺点,分析了影响零件质量的技术难点和相应的解决方案,并对铜基零件AM技术的发展方向进行了展望。

功能梯度硬质合金和金属陶瓷材料研究的新进展

综述了国内外梯度硬质合金和金属陶瓷材料研究的进展情况,重点介绍了其粉末冶金制造方法、性能特征和典型应用开发。

纳米W-Cu粉末的均相沉淀法制备及其烧结性能

采用湿化学工艺———蒸氨均相沉淀法, 制备了纳米 CuWO4 ·2H2O/Cu2WO4 (OH)2 均相沉淀物, 然后煅烧、还原, 得到含Cu 30%的W Cu复合粉。将该复合粉压坯在H2 气氛中于不同温度下烧结后, 对烧结体的微结构和物理、力学性能等进行了测试分析。实验结果表明: 蒸氨均相沉淀法制备的 W Cu复合粉体具有纳米粒度和均匀的化学组成, 其烧结活性高, 在较低温度下烧结即可达很高的致密化程度。由上述 W Cu粉体所制备的烧结体具有良好的物理、力学性能。

凝胶-共还原法制备超细Mo-Cu粉末及其烧结性能

以(NH4)6Mo7O24·4H2O和CuO为前驱体,采用有机物辅助的凝胶工艺制得干凝胶。干凝胶经煅烧、还原后,获得Cu含量为20%(质量分数)的Mo-Cu复合粉末。该Mo-Cu粉末模压成形后,在H2中于1050～1150℃烧结,制得Mo-Cu复合材料。通过X射线衍射,透射电镜等对干凝胶煅烧后产物及其还原后粉体的相组成、形貌和粒度等进行了表征;通过扫描电镜观测了不同温度烧结所得Mo-Cu复合材料烧结体的显微结构,并对其密度、电导率和强度等物理力学性能进行了测定。结果表明:通过凝胶-共还原法可以制备分散均匀、平均粒度为200nm的Mo-Cu超细粉末;该Mo-Cu粉末烧结活性高,其成形压坯在1150℃下于H2气氛中烧结90min后相对密度可达99.65%,且烧结体的晶粒细小均匀,具有良好的物理力学性能。

固体氧化物燃料电池Ni/SDC阳极材料的制备与表征

采用一种改进的均相共沉淀法—缓冲溶液法合成出NiO Ce0.8Sm0.2O1.9复合粉体,对其相组成和粒度进行了表征。以NiO Ce0.8 Sm0.2O1.9复合粉体为原料制备出固体氧化物燃料电池Ni/SDC阳极材料,对其微结构和相关性能进行了测试分析,并与由机械混合NiO SDC粉体所制备的Ni/SDC材料进行了比较。结果表明,通过缓冲溶液法合成的NiO SDC粉体具有纳米级粒度,以其制备的Ni/SDC阳极材料比由机械混合粉体所制备Ni/SDC材料的晶粒度和孔隙更为均匀和细小,电导率也更高,且以此为阳极的SOFC单电池表现出更优异的电池性能。

添加Al_2O_3对Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)固体电解质烧结行为和性能的影响

通过凝胶浇注法制备了Al2O3掺杂0～3%(按质量计)的Ce0.8Sm0.2O1.9(samarium doped ceria,SDC)粉体.对所得粉体的相组成和粒度等进行了测定.粉体经模压成形,生坯在1 350～1 450℃烧结5 h,制成Al2O3-SDC固体电解质材料,对该材料样品的密度、微结构、电导率及抗弯强度等进行了测试分析.试验结果表明:掺入适量的Al2O3,所得Al2O3-SDC粉体具有良好的烧结性能,并能使Ce0.8Sm0.2O1.9粉体保持立方萤石结构,其烧结样品具有较高电导率,并且力学性能明显提高.未添加和添加1.0%Al2O3的SDC材料在600℃的电导率分别为0.28 S/cm和0.030 S/cm;室温抗弯强度分别为89.3 MPa和109.7 MPa.

缓冲溶液法制备钴酸锶钐阴极材料及其性能

以硝酸盐为前驱体，NH3·H2O-NH4HCO3为沉淀剂，用缓冲溶液法制得了Sm1-xSrCoO3复合沉淀物，将其在800～1000℃不同温度煅烧5h。用x射线衍射、透射电镜对煅烧产物的相组成和微观形貌进行了测定。所制备的（Sm1-xSr2CoO3）粉体模压成形后，在1000～1200℃进行烧结。用Archimedes排水法测定了烧结体的密度和孔隙率。用扫描电镜对烧结体的微观结构进行了观测。用直流四端子法测定了烧结样品的电导率。实验结果表明：缓冲溶液法所获得的沉淀物在800℃煅烧形成了具有钙钛矿结构的Sm1-xSrxCoO3粉体，其粒度均匀细小，形状规则。在一定的烧结温度，Sm1-xSrxCoO3烧结体具有多孔结构。随着烧结温度的增加，烧结体密度增大，孔隙率和孔径减小。Sr的掺入，使Sm1-xSrxCoO3烧结体的电导率明显高于未掺杂的SmCoO3。在500～800℃，Sm1-xSrxCoO3材料的电导率随温度的增高而降低。在500℃，样品Sm0．6Sro4CoO3的电导率可达2700S·cm^-1。

机械热化学法制备纳米W-Cu复合粉末及其烧结性能研究

WO3和CuO原料粉末经气流粉碎后,在H2气氛中进行共还原,制得了Cu含量为20%（wt%）的纳米W-Cu复合粉末;通过X射线衍射,透射电镜和扫描电镜等方法研究分析所制备W-Cu粉末的烧结行为和烧结体性能。结果表明：气流粉碎可以明显地降低WO3和CuO的粒度;通过对气流粉碎氧化物粉末进行共还原,可获得粒度为50-100nm的W-Cu复合粉末。该粉末烧结活性较高,其成形压坯在1200℃下于H2气氛中烧结后相对密度可达98%以上,且烧结体晶粒细小均匀。其抗弯强度和维氏硬度分别超过1000MPa和300MPa,电导率高于35%IACS。

缓冲溶液法制备氧化钐稳定氧化锆纳米粉体及其表征

以硝酸盐为前驱体、NH3·H2O-NH4HCO3为复合沉淀剂，采用缓冲溶液法制备了含4％～12％（摩尔分数）Sm2O3的ZrO2粉体。通过X射线衍射、透射电镜及比表面吸附法等对所得粉体的相结构、形貌和粒度进行了测定。所得粉体经冷等静压成形后，在1300～1500℃下烧结5h，得到烧结体。采用阿基米德法（水介质）测定了烧结体的密度，采用扫描电镜对烧结体的微结构进行了观测，并通过交流阻抗谱法测定了烧结体的电导率。实验结果表明：当Sm2O3掺杂量大于8％时，在600℃煅烧共沉淀物可得到具有立方结构的氧化钐稳定氧化锆（SSZ）粉体，其颗粒形状规则，粒径在10～20nm。随着Sm2O3掺杂量的增加和烧结温度的升高，烧结体的相对密度增加，1500℃烧结的掺杂12％Sm2O3的ZrO2（12SSZ）烧结体的相对密度为96．91％。在500～800℃的测量范围内，SSZ烧结体的电导率与温度成线性关系，12SSZ在800℃时的电导率可达0．043S·cm^-1，电导活化能为0．72eV。

中温固体氧化物燃料电池新型连接体材料的研制

以SUS430不锈钢粉末和具有钙钛矿结构的La0.8Sr0.2 FeO3(LSF)陶瓷粉末为原料,通过粉末冶金方法制得了SUS430/LSF双层复合试样。对烧结SUS430不锈钢和LSF试样的密度和相组成进行了测试;通过氧化增重法测算了SUS430不锈钢及SUS430/LSF双层结构材料的氧化速率常数;采用四探针法对SUS430不锈钢及SUS430/LSF双层结构材料的面比电阻进行了测试;并对氧化前后材料的微观组织进行了观测。结果表明,采用本实验方法可以在烧结不锈钢基体表面制得致密的LSF涂层;在循环氧化过程中,LSF涂层与不锈钢基体结合牢固。SUS430/LSF双层结构材料在空气中于800℃氧化150 h后,氧化速率常数为2.81×10-15 g2.cm-4.s-1,比SUS430不锈钢降低了一个数量级以上,而其面比电阻则由SUS430不锈钢的74.65 mΩ.cm2降为15.55 mΩ.cm2。

纳米Fe-Cu粉末的制备及其对铁基压坯烧结行为的影响

以化学共沉淀法制备出纳米Fe -Cu复合粉末并对其性能进行了表征 .分别以此纳米Fe -Cu粉末和电解Cu粉与铁粉进行混合获得铁基粉末混合料 ,成形压坯在H2 气氛中于不同温度下进行烧结 ,测定其加入不同形态Cu(合金 )粉末铁基烧结坯的烧结性能 .结果表明 ,在相同的Cu添加量及烧结条件下 ,添加纳米Fe -Cu粉末较加入电解Cu粉于铁基压坯中可以明显地提高压坯烧结后的密度、硬度及强度等性能 ;而添加纳米Fe -Cu粉末压坯在较低温度下烧结即可达到添加电解Cu粉压坯在较高温度下烧结后的性能水平 ,说明采用纳米Fe -Cu粉末形式向铁基压坯中引入Cu有利于制备高密度。

热压法制备WC-Co梯度硬质合金的研究

采用分层铺叠装粉 ,压制出Co相呈层状非连续分布的WC Co系多层复合压坯 ,经热压后得到了Co相沿截面呈连续梯度分布的梯度硬质合金 ,并对其物理、力学性能及微观组织进行了测试分析。试验结果表明 :热压温度、保压时间等工艺参数对梯度合金的热压致密化及梯度组织的形成有着明显的影响 ;与平均Co含量相同的均一组织合金相比 ,梯度合金中高Co区具有较高的强度 ,低Co区呈现较高的硬度 ,因而能够实现高强度与高硬度的合理结合 。

碳纤维增强铜基轴承合金的制造工艺和性能研究

在碳纤维增强铜基轴承合金前期研究的基础上，对短碳纤维增强铅青铜基和锡青铜基复合轴承合金的机械性能和摩擦磨损性能作进一步研究，探讨了制造工艺对其性能的影响。结果表明，碳纤维的加入明显提高了两种轴承合金的减摩耐磨性能和机械性能；除热压法外，二次压制烧结法也是制造碳纤维／铜基轴承合金的可行方法；碳纤维加入铜基轴承合金中对其摩擦对偶件没有特殊的要求。

WS_2超细粉体的固相法合成

以W粉和S粉为原料，混合压片后，在保护气氛中加热反应合成WS2粉体，考察了反应温度、过硫系数等对反应的影响。同时研究了W-S混合粉末高能球磨处理对合成反应和产物性能的影响。X射线衍射分析（XRD）结果表明，在适当的反应温度（650℃）和过硫系数（2．0）下，通过固相法可合成出具有六方结构的WS，粉体。透射电镜观测表明，以经过高能球磨的W—S混合粉为原料，控制反应温度650℃，过硫系数1．5，所制得的WS，粉末粒度细小均匀，尺寸在0．1～0．4μm，与激光粒度仪测得粒径相一致。实验结果表明，高能球磨处理可以细化原料粒度，提高反应物粉体的活性，有利于WS2的形成。对固相法制备WS2的反应机理讲行了初步探讨。

燃料电池Ni/SCO阳极流延膜的性能研究

以有机基流延工艺制备出了不同Ni含量的NiO/Sm0.2Ce0.8O1.9(NiO/SCO)燃料电池阳极支撑体膜。研究了制备工艺条件和Ni含量等因素对阳极膜微结构和性能的影响。试验结果表明:NiO/SCO流延生坯的烧结温度对最终阳极烧结体的孔隙特性有着决定的影响;为获得具有较高孔隙率和一定孔径分布的阳极烧结体,生坯的烧结温度应不超过1350℃;此外,不同含Ni量阳极流延生坯的烧结行为及烧结体的性能也存在明显的差异,在相同的烧结温度下,高含Ni量阳极烧结体的孔隙率和孔径都明显小于低含Ni量的烧结体,其晶粒的平均尺寸则增大。对不同温度下Ni/SCO阳极电导率的测量结果则表明,Ni/SCO阳极的导电性能也与其Ni含量和制备工艺有着密切的关系。

CF/Cu-10Sn复合轴承材料温压成形致密化规律和其有关性能研究

采用粉末冶金温压成形方法制备出了碳纤维体积含量为 10 %的短碳纤维增强锡青铜 (CF/Cu 10Sn)复合轴承材料 ,研究了温压温度、压力等对温压压坯密度的影响 ,同时对温压压坯的烧结行为和烧结体的力学性能进行了测试分析。试验结果表明 :通过选取合适的温压温度 ,温压成形可以明显提高CF/Cu 10Sn复合压坯的密度 ;对含有高模量碳纤维的CF/Cu 10Sn体系 ,温压成形时仍可用经典的粉末压制方程来描述压坯密度和压制压力之间的关系。此外 ,温压成形可以改善压坯中的颗粒充填状况 ,有利于控制烧结体的尺寸变化 ,并提高烧结体的密度和相关力学性能。

纳米W-Cu粉末的热机械化学法制备及其烧结性能研究

通过均相沉淀获得Cu2WO4(OH)2/CuWO4·2H2O共沉淀物,并对煅烧该沉淀物所得的W、Cu氧化物进行球磨,然后H2还原,得到了含Cu量为30%的W-Cu复合粉末。对该复合粉末的性能进行了表征,并对其烧结体的密度、微结构和力学性能等进行了测试分析。结果表明,热机械化学法制备的W-Cu复合粉末粒度为纳米级,烧结活性高,其压坯在H2气氛中固相烧结可达到96%的相对密度,液相烧结则可达到高于99%的相对密度,烧结体具有细小均匀的微结构和良好的力学性能。

固体氧化物燃料电池阳极材料的制备和性能研究新进展

作为固体氧化物燃料电池 (SOFC)关键材料之一 ,阳极材料的性能对整个SOFC的性能有着十分重要的影响。概述了SOFC阳极材料的最新研究动态 ,重点对以钇稳定氧化锆 (YSZ)、掺杂氧化铈 (DCO)、以及镓酸镧 (La GaO3 )作电解质时SOFC阳极材料的选择 ,不同结构类型SOFC中阳极的制备方法 ,以及阳极的热学、电学及电化学性能的研究现状进行总结。

La_(2)O_(3)第二相强化W合金的制备及物理与力学性能

第二相强化钨(W)合金具有高强度、良好的抗蠕变和抗辐照等优异性能,是一种极具潜力的聚变堆面向等离子体材料。本文以偏钨酸铵和硝酸镧(La(NO3)3)为主要原料,采用溶液燃烧合成法(solution combustion synthesis,SCS)制备不同La_(2)O_(3)掺杂量(w(La_(2)O_(3))=0~1.5%)的W-La_(2)O_(3)复合粉末,并通过放电等离子烧结制备La_(2)O_(3)第二相强化W合金,研究La_(2)O_(3)含量对W合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:通过SCS可制备出平均粒径约200 nm、分散性好、La_(2)O_(3)均匀分布的W-La_(2)O_(3)复合粉末。适量La_(2)O_(3)的加入可有效改善W合金的物理和力学性能。随La_(2)O_(3)含量增加,La_(2)O_(3)第二相强化W合金的显微硬度和抗拉强度均呈现先升高后降低的趋势,相对密度则逐渐降低。w(La_(2)O_(3))=0.5%时,W5La合金的显微硬度(HV)达到最大值524.10。引入La_(2)O_(3)第二相后,W基体的断裂方式由W晶粒断裂为主转变为沿晶断裂和穿晶断裂共同存在的混合型断裂,并且晶粒尺寸有所减小,平均晶粒尺寸为4.1μm。与纯W相比,W5La合金具有更高的抗拉强度和更低的韧脆转变温度(ductile-brittle transition temperature,DBTT),其室温和500℃的抗拉强度分别为279.6 MPa和498.9 MPa,DBTT为200~300℃。