煅烧对空气电极的多孔结构和电化学性能的影响

优化空气电极的孔道结构对提升电极的电化学性能至关重要。通过电极多孔结构的重组,可以提高氧气的传输速率,从而实现金属空气电池的高能量密度和长放电寿命。采用扫描电镜、差热分析仪、比表面积测试仪、润湿角测试仪和电化学测试仪等检测技术,研究了不同煅烧温度(200、250、300、350、400℃)对空气电极的表观形貌、微孔结构和电化学性能的影响,并进一步测试了镁基空气电池的放电性能。结果表明,随着煅烧温度升高,电极中黏结剂聚四氟乙烯(PTFE)的纤维熔融状态改变了其微孔结构分布(包括气孔和液孔),从而影响了电极的氧还原电化学性能和放电寿命。尤其在接近PTFE相变点(343℃)的煅烧温度350℃下制备的空气电极,具有均匀的孔径分布和最佳疏水特性(包含疏水点和气体扩散孔道)。因此,空气电极表现出最小电极极化(-0.45 V极化电位下,电极电流密度为159.1 mA/cm^(2))、最长放电寿命(15 mA/cm^(2)电流密度下,放电时长为39.0 h),较大的容量及功率密度(分别为37.4 A·h和13.05 mW/cm^(2))。

虚拟仿真实验教学项目中网络安全意识教育探究——以企业园区网综合布防项目为例

文章从网络安全意识教育视角探究虚拟仿真实验教学项目的建设,在深入分析虚拟仿真实验教学项目建设的目标、特点、流程和与理论教学之间联系的基础上,提出高校应系统全面、多措并举的开展网络安全意识教育,在专业课程的知识传授过程中融合思政教育,引导大学生遵纪守法,树立正确的网络行为素养。

5xxx系铝合金研究现状及发展趋势

5xxx系铝合金因具有高耐蚀性又被称为防锈铝,是海洋工程装备的重要材料之一。随着海洋工业的快速发展和海洋环境的复杂多变,人们对海洋工程装备用材料的性能提出了更高的要求,因此5xxx系铝合金材料既要保证轻质高强还要进一步提高耐蚀性。本文综述了5xxx系铝合金中主加合金元素的含量范围,讨论了微合金元素对5xxx系铝合金组织与性能影响研究现状,分析了5xxx系铝合金的制备和热处理工艺,阐明了5xxx系铝合金热变形工艺与热处理工艺的协同调控、组织细化和性能提升的发展趋势,最后对5xxx系铝合金的微合金化、热处理工艺、热变形行为及耐腐蚀性能等方面的研究进行了展望。

Fe颗粒增强Al/PTFE反应材料的力学性能、冲击反应特性及能量释放效应

铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)复合材料是一种非常有前景的反应结构材料。为了提高材料的力学性能和反应性,将Fe颗粒加入Al/PTFE反应材料中。对Al/PTFE/Fe反应材料进行准静态和动态压缩试验,观察到明显的应变和应变率硬化现象,且当Fe含量为30%(质量分数)时,在5000 s^(-1)的应变率下,抗压强度达191.8 MPa,较Al/PTFE提升了39%。定向的PTFE纳米纤维丝能有效地阻碍裂纹的扩展。通过高速摄影对霍普金森杆和落锤冲击下的能量释放进程进行观察,且通过新设计的装置对反应活性进行定量表征。结合TG-DSC和XRD,明确了Al/PTFE和Al/Fe之间的反应。通过霍普金森杆的实验数据建立Johnson-Cook本构模型,模型结果与实验数据吻合较好。在冲击状况下,材料的反应性是多重行为的结果。

变形镁合金的研究、开发及应用

综述了国内外主要的变形镁合金材料的基本特性、力学性能和应用领域,介绍了目前变形镁合金材料的研究现状和进展,以及制备高性能变形镁合金材料的新工艺,探讨了镁合金的合金化原理和主要合金元素在变形镁合金中的作用,重点阐述了稀土元素对变形镁合金性能的影响及稀土镁合金的研究与进展。塑性变形与热处理工艺相结合,可获得高强度和优良延展性、更多样化性能的镁合金结构材料。变形镁合金将成为21世纪重要的商用轻质结构材料。

含稀土镁合金的研究与开发

重点阐述了含稀土镁合金的研究、开发和应用情况 ,讨论了稀土在铸造、变形及快速凝固镁合金中的物理化学作用 ,并简介了我国稀土镁合金材料的研究开发现状。

微量Sc和Zr对2618铝合金再结晶行为的影响

配制了２６１８ 及２６１８ ＋ Ｓｃ＋ Ｚｒ 两种不同成分的合金， 采用硬度测试初步研究了微量Ｓｃ 和Ｚｒ对２６１８ 合金冷轧板材退火后再结晶行为的影响， 并采用金相显微镜和透射电镜观察了合金不同状态下的显微组织结构。结果表明： 加入Ｓｃ 和Ｚｒ 后生成的Ａｌ３（Ｓｃ ，Ｚｒ） 质点细小弥散， 与基体共格， 可钉扎位错， 稳定亚结构， 阻碍亚晶长大及晶界的迁移， 从而抑制合金的再结晶， 使含Ｓｃ 和Ｚｒ 的合金再结晶温度比参比的２６１８ 合金的再结晶温度提高约２００ ℃； 亚晶聚合机制对合金的再结晶发挥了作用。

Ce对镁及镁合金中晶粒的细化机理

研究了Ce对镁及镁合金晶粒细化效果和力学性能的影响。结果表明:纯镁结晶时易形成粗大的柱状晶和扇形晶,加入微量稀土元素Ce后,晶粒被明显细化,柱状晶全部转化成等轴晶。在AZ31合金中添加微量稀土元素Ce,晶粒由未细化前的约300μm下降到约30μm。稀土Ce在镁及AZ31合金中的固溶度很小,在凝固过程中固/液界面前沿Ce容易富集引起成分过冷形成新形核带导致晶粒细化。凝固过程中溶质再分配造成固液界面前沿成分过冷度增大是稀土元素细化镁及镁合金的主要机理。

AZ31镁合金挤压薄板织构及力学各向异性

研究AZ31镁合金挤压薄板的显微组织、织构及室温下板面内各不同方向的力学性能。织构分析表明,挤压薄板主要有{0002}<1-010>和{10-10}<11-20>2种织构组分。拉伸测试结果显示,沿挤压方向屈服强度最高,达到200.4MPa,这是由于这种取向基面滑移和{1-012}锥面孪生均不能开动,发生织构强化的结果;与挤压方向呈45°方向伸长率最高达19.0%,这是由于具有{10-10}<11-20>织构组分晶粒的基面滑移开动;与挤压方向呈90°方向屈服强度最低仅为挤压方向相应值的一半左右,这是由于具有{10-10}<11-20>织构组分晶粒发生了{10-12}锥面孪生。

快速凝固镁合金开发原理及研究进展

介绍快速凝固镁合金材料研究与开发的物理冶金原理及发展历程。在开发原理中着重介绍快速凝固镁合金的镁基固溶体扩展、新型弥散合金相的形成、晶粒及显微组织细化以及合金钝化等基础理论。在这些研发理论基础上,进一步阐述镁合金雾化快凝、模冷淬火和表面重熔这3种典型的快速凝固制备技术,举例说明了这3种快速凝固技术制备的多种镁合金的各项性能及显微组织特征。综合评价快速凝固技术制备镁合金材料的优势,说明快速凝固技术是开发新型镁合金材料,扩展镁合金在工程材料中应用的重要且具有发展前途的制备技术。

热处理工艺对挤压变形ZK60镁合金组织与力学性能的影响

采用硬度检测、拉伸实验、金相分析、TEM分析等方法测试和分析了ZK60合金在铸态、挤压态、固溶态及T5和T6时效态下的硬度、强度和显微组织等。结果表明:ZK60镁合金在塑性变形和不同热处理状态下硬度和强度等力学性能变化明显。经过挤压和T5热处理后,ZK60合金的硬度和强度都大幅度提高。ZK60合金挤压后进行T5处理,其强度要比T6处理的强度明显要高,这与T5状态下合金中析出强化相分布更加密集和细小有关,T6热处理时,由于第二相尺寸以及相互间距都较大,因此强化效果反而不如T5状态。

AZ31镁合金变形行为的热/力模拟

采用GLEEBLE-1500热/力模拟机在变形温度为423～723K,应变速率为0.01～10s-1,最大变形量为60%的条件下对铸态AZ31镁合金进行热/力模拟研究,并结合热变形后显微组织,分析合金力学性能与显微组织之间的关系。研究结果表明:应变速率和变形温度是影响变形激活能的关键参数;当变形温度一定时,流变应力和应变速率之间呈线性关系,合金的变形激活能在523～573K时变化不大,而在大于573K时增大较快,可用包含Arrheniues项的参数Z描述AZ31镁合金热压缩变形的流变应力行为。

镁合金塑性变形机制

针对不同晶粒尺寸的镁合金AZ31及添加稀土Ce或Nd的AZ31Ce/AZ31Nd的轧制变形行为,探讨了滑移、孪生和晶界滑动三种变形机制在镁合金塑性变形过程中的作用.结果表明:多种变形机制共同作用可提高镁合金在热变形时的塑性变形能力;合金热变形及再结晶退火后,在平均晶粒尺寸为50 μm以上的大晶粒中,变形机制以滑移和孪生为主,位错运动和增殖会使位错在变形过程中互相缠结、钉扎以及受晶界的阻碍而终止运动;孪生容易发生在不利于滑移的晶粒中促进塑性变形;在5～20μm的小晶粒中,晶界滑动机制发挥了重要作用,它可以协调大尺寸晶粒的变形而对提高镁合金变形能力起有益的补充作用.

轧制及热处理对WE43镁合金组织和性能的影响

用硬度检测、拉伸实验、X射线、光学显微镜和TEM观察等方法,测试分析了WE43镁合金铸态、轧制态、T5和T6热处理态时的性能和显微组织等。结果表明:WE43镁合金经过轧制和T5热处理后硬度和强度都有大幅度的提高。轧制后的WE43合金在强度上表现出明显的各向异性,垂直轧制方向的屈服强度要比沿轧制方向的屈服强度低。WE43合金轧制后进行T5处理,其强度要比T6处理强度明显要高,这与在T5状态下合金中析出强化相分布更加密集和细小有关。

Mg-Al-Zn系变形镁合金轧制及热处理后的组织和性能

研究了Mg Al Zn系AZ31和AZ6 1变形镁合金铸锭经不同温度、时间均匀化退火后的组织性能。对均匀化后的合金锭进行了热轧 ,轧后板材在不同温度下进行了退火 ,研究其再结晶行为及组织性能。并测量了合金在热轧态及退火态下的主要拉伸力学性能 ,观察了合金拉伸断口形貌。结果表明 ,在 72 3K温度均匀化退火 8～ 10h后合金铸锭组织均匀 ,有利于热轧开坯变形。热轧合金板材在 5 73K温度退火 1h可发生完全再结晶 ,生成细小均匀的等轴晶组织。热轧状态下AZ31和AZ6 1合金的抗拉强度分别为 2 70 6MPa和 2 6 0 3MPa ,退火后板材强度略有下降 ,但伸长率有明显提高 ,分别达到 18 8%和 11 2 %。合金热轧态呈脆性准解理断裂 ,退火后转变为韧性断裂。

稀土Ce和Nd对AZ31镁合金耐蚀性能的影响

采用盐雾腐蚀和动电位扫描研究了稀土元素Ce、Nd对AZ31镁合金耐腐蚀性能的影响。采用数码相机、金相显微镜和扫描电镜观察及定量金相分析系统测量分析了样品的腐蚀程度,并采用恒电位仪测量了动电位扫描极化曲线。结果表明,盐雾腐蚀试验中,合金试样腐蚀面积百分数随时间延长呈直线上升,添加稀土Ce和Nd后腐蚀速率降低50%以上。在电化学试验中,添加稀土后合金腐蚀电流密度降低了1/3～1/2。稀土可以起到提高α(Mg)固溶体耐蚀性能的作用,还可以形成含稀土的第二相并使AZ31合金中的β(Mg17Al12)相均匀分布,发挥其阻碍腐蚀的作用,从而最终提高AZ31镁合金的耐蚀性能。

含稀土镁合金的研究与开发

重点阐述了含稀土镁合金的研究、开发和应用情况 ,讨论了稀土在铸造、变形及快速凝固镁合金中的物理化学作用 。

半连续铸造AZ31B镁合金的热压缩变形行为

针对半连续铸造的AZ31B镁合金,采用Gleeble-1500热/力模拟机在变形温度为473～723 K、应变速率为0.01～10 s-1、最大变形量为80%条件下进行热/力模拟研究;结合热变形后的显微组织,分析合金力学性能与显微组织之间的关系。结果表明:当变形温度一定时,流变应力和应变速率之间存在对数关系,并可用包含Arrheniues项的Z参数描述半连续铸造的AZ31B镁合金热压缩变形的流变应力行为;实验合金在523 K时开始发生动态回复;随着变形温度的升高和应变速率的降低,动态再结晶开始对AZ31B合金的变形行为产生明显影响,在变形温度623 K以上的各种应变速率下,AZ31B镁合金易变形。

热轧AZ31镁合金板材高温塑性变形行为

采用Gleeble-1500热/力模拟系统,研究热轧的AZ31镁合金板材在应变速率0.01,0.1,1,5和10 s-1,变形温度473～723 K,预设最大变形量80%条件下的高温塑性变形行为。采用实验得到的真应力-真应变曲线,分析合金流变应力与应变速率、变形温度之间的关系,计算合金高温变形的材料参数和激活能;用Zener-Hollomon参数法建立合金高温变形的本构关系,并比较实测应力与计算得到的应力。研究结果表明:AZ31镁合金高温变形时受应变速率的影响较大,应变速率小于1 s-1时(573～723 K),合金的真应变接近100%,但当应变速率大于5 s-1时,实验温度范围内合金的真应变都小于60%。AZ31镁合金高温变形的流变应力-应变速率-变形温度的关系可用双曲正弦函数描述,激活能随应变速率和变形温度的提高,从110.4 kJ/mol升高到163.2 kJ/mol。实验获得的AZ31镁合金应力-应变本构方程的计算结果与实验结果较吻合。

铸造Mg-RE-Zn-Zr合金的组织和性能

通过熔剂保护 ,在大气环境下制备了Mg RE中间合金 ,并制备了Mg MM Zn Zr,Mg Nd Zn Zr和Mg Nd Y Zr 3种稀土镁合金 ,对合金分别进行了热处理 ,测量了各种状态下试验合金的硬度、抗拉强度及伸长率等力学性能 ,观察了合金的显微组织。结果发现 :含稀土元素Nd ,Y的试验合金有良好的热处理强化效果 ,其硬度和抗拉强度都高出常用的Mg MM Zn Zr合金。从过饱和固溶体中析出的细小弥散的含稀土元素强化相既可提高镁合金的强度 ,又可以提高镁合金的塑性 ,使合金由脆性断裂转化为韧性断裂。