“厚基础、强实践、重创新”的材料类本科专业人才培养模式重构与实践

材料科学与工程是国家“四个面向”的重要支撑,先进材料及制造是国家战略性、基础性产业,是涉及国家安全的关键核心领域。本文针对国家对材料类高素质人才的迫切需求和传统材料类本科人才培养中存在的专业过度细分、实践能力偏弱、创新能力不足等局限性问题,从一流高等院校本科生培养视角出发,依托四川大学厚重基础与综合优势,结合近二十年来材料科学与工程学院本科育人改革实践,系统阐释了“厚基础、强实践、重创新”的材料类本科人才培养特色与新模式。全文宗旨在于论述如何发挥“材料科学与工程”世界一流学科建设学科、一级学科国家重点学科的优势,服务国家重大需求和国民经济主战场,全面总结了系统性多层次育人探索和教学改革,对培养理想坚定、基础扎实、勇于创新的材料类优秀本科人才的具体内涵、实施路径及育人成效进行了思路分析与案例介绍,并对进一步持续改革工作进行了展望。

益母草联合卡贝缩宫素在预防高危产妇产后出血中的应用

目的 探讨益母草联合卡贝缩宫素在预防高危产妇产后出血中的应用价值。方法 选取2020年12月至2022年12月我院行剖宫产的高危产妇60例为研究对象,采用随机数字法分为观察组与对照组各30例。对照组采用卡贝缩宫素预防产后出血,观察组在对照组治疗基础上加用益母草预防产后出血。对比两组产妇产后出血量、宫底高度及恶露持续时间、血红蛋白含量及红细胞计数、凝血功能[D-二聚体、血浆纤维蛋白原(FIB)水平]及不良反应发生率。结果 观察组产妇产后24 h出血量显著少于对照组(P<0.05);观察组产后宫底高度低于对照组,恶露持续时间短于对照组(P<0.05);产后24 h,观察组血红蛋白含量、红细胞计数高于对照组(P<0.05);产后3 d,观察组D-二聚体、FIB水平低于对照组(P<0.05)。结论 益母草联合卡贝缩宫素可预防高危产妇产后出血,可减少产后出血量,有助于产后恢复。

薄壁铸造和退火工艺对LPCNi_(3.55)Co_(0.75)Mn_(0.4)Al_(0.3)贮氢合金电化学性能的影响

研究了不同铸锭厚度(1-10mm)对薄壁铸造的铸态和退火态LPCNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3贮氢合金电化学性能的影响。结果发现:铸态LPCNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3合金的0.2C放电容量随着合金锭厚度的增加有增大的趋势。lO mill厚铸态合金的活化性能优于其它厚度的合金,且在lC的放电容量和循环稳定性比在其它厚度的高。主要原因应归结为该厚度合金具有更大的晶胞体积和更小的晶格应力。退火态3 mmLPCNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3合金的综合电化学性能比铸态更优异,6 min合金的循环稳定性和3—6 min合金的活化性能得到改善。主要原因应归结为晶格应力的极大释放以及Mn等元素偏析的改善。

薄壁铸造铸态贮氢合金的电化学性能及微观分析

讨论了壁厚(1～10mm)对无钕低铈低钴LPC(NiCoMnAlCuFeSi)5和商用成分Mm(NiCoMnAl)5铸态贮氢合金电化学性能的影响。研究发现:10mm厚的两种合金活化性能均优于1～6mm厚度合金;在0.2C充放电制度下,两种合金的放电容量对铸锭厚度均不敏感,LPC(NiCoMnAlCuFeSi)5合金的最大容量约为285mAh/g,Mm(NiCoMnAl)5合金的放电容量约为300mAh/g;在1C充放电制度下,LPC(NiCoMnAlCuFeSi)5合金的最大容量约为250mAh/g,对壁厚不敏感,Mm(NiCoMnAl)5合金的放电容量为250～280mAh/g,对壁厚敏感,并且前者显示出更好的循环稳定性。造成LPC(NiCoMnAlCuFeSi)5合金电化学性能对冷却速度不敏感的主要原因是元素Cu、Fe和Si的作用;晶胞参数和内应力等因素的交互作用也对该合金的性能有一定的影响。

薄壁铸造和退火工艺对LPCN3.55Co0.75Mn0.4Al0.3贮氢合金电化学性能的影响

研究了不同铸锭厚度(1～10mm)对薄壁铸造的铸态和退火态LPCN3.55Co0.75Mn0.4Al0.3-一种新型贮氢合金电化学性能的影响。结果发现：铸态LPCNi3．55Co0.75Mn0.4Al0.3合金的0．2C放电容量随着合金锭厚度的增加有增大的趋势。10mm厚铸态合金的活化性能优于其它厚度的合金，且在1C的放电容量和循环稳定性比在其它厚度高。主要原因应归结为该厚度合金具有更大的晶胞体积和更小的晶格应力。退火态3mm LPCNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3合金的综合电化学性能比铸态更优异，6mm合金的循环稳定性和3～6mm合金的活化性能得到改善。主要原因应归结为晶格应力的极大释放以及Mn等元素偏析的改善。

无钕稀土系贮氢合金及其在动力电池中的应用

研究了薄壁铸造的无钕稀土LPC系贮氢合金,发现铸态高钴合金的综合电化学性能随着铸锭厚度的增加而改善,原因为晶胞体积增加、晶界缺陷减少和晶格应力降低;铸态低钴合金的电化学性能对厚度不敏感,归因于合金中Cu、Fe和Si等元素的引入.退火能够提高高钴合金的放电容量,并改善其循环稳定性,壁厚最薄的3mm合金显示出最好的综合电化学性能,主要应归功于晶格应力的降低,和元素偏析的改善.Ce/TE为20%～25%时,高钴合金可以得到最好的综合电化学性能.成分和工艺优化后的贮氢合金应用在Ni/MH电池和电动自行车中,得到了令人满意的结果.

稀土氧化物对贮氢合金电极电化学性能的影响

研究了稀土氧化物La_2O3_,CeO_2,Nd_2O_3和Y_2O_3对AB_5型贮氢电极电化学性能的影响。研究表明,除Y2_O3_外,其余的稀土氧化物可提高贮氢电极的1C放电容量和放电电压,延长贮氢电极的循环寿命,且对贮氢电极性能有利的顺序为:La2_O3_>CeO2_>Nd2_O3_;稀土氧化物添加量越多,贮氢电极的循环稳定性越好,但对贮氢电极的1C放电容量和放电电压的影响存在最佳值。造成这些结果的原因是:稀土氧化物增大贮氢合金颗粒间的接触电阻;稀土氧化物的催化作用;稀土氧化物对镍催化剂的稳定作用及抑制贮氢合金进一步氧化的作用。

V-Ti-Cr-Fe合金的储氢性能研究

研究了V（30％）-Ti（15％～55％）-Cr（7％～43％）-Fe（2％～18％）（原子分数，下同）四元合金的储氢性能。结果表明：V-Ti-Cr-Fe四元合金的吸氢量与有效吸氢量主要由Ti／（Cr＋Fe）比决定，当Ti／（Cr＋Fe）=1时，合金具有最好的吸放氢性能。随着Ti／（Cr＋Fe）比升高，合金的晶格常数增大，氢化物的生成焓增大，放氢平台压力降低。在298K时，V30Ti35Cr25Fe10合金的吸氢量达到3．6％（质量分数，下同），有效吸氢量达到2．0％。

V-Ti-Cr-Fe合金吸放氢性能的研究

通过均匀设计法对Ti/(Cr +Fe)比的优化控制以及对Cr/Fe比的调整,研究了V Ti Cr Fe系四元贮氢合金。结果表明:Ti/(Cr+Fe)比对合金的吸放氢性能产生重要影响。Ti/(Cr+Fe)比为1时,Cr/Fe比越偏离2 .5 ,合金有效吸氢量越小,放氢平台压随Fe含量增多而升高。Ti/(Cr +Fe)比为1,Cr/Fe比为2 .5的V30 Ti35Cr2 5Fe1 0 合金拥有最理想的吸放氢性能。

牙科低金含量银钯合金时效强化机制

采用差热分析、显微硬度测试、X射线衍射分析对牙科低金含量银钯合金的时效强化机制进行了初步探讨。结果表明:400℃等温时效20min和459℃等温时效10min样本的显微硬度较ST组样本分别提高了50%和128.5%,600℃等温时效5min组样本显微硬度较ST组样本降低了8%;合金在459℃和600℃有明显CuPd相析出,但是CuPd相与硬度的提高没有联系,合金硬度提高与Cu原子从基质相析出有关。

熔体快淬与退火处理对公斤级钒基贮氢合金结构与性能的影响

考察了真空高温退火工艺与熔体快淬工艺对用FeV80中间合金代替纯钒采用非自耗真空电弧熔炼制备的公斤级V-60%(TiCrFeMn)贮氢合金结构与性能的影响。结果表明,通过高温退火,合金的BCC主相成分均匀性有所改善,初始吸放氢量有一定提高,平台斜率降低,熔体快淬工艺使合金的活化性能和吸放氢性都恶化。

V_(55)Ti_(20.5)Cr_(18.1)Fe_(6.4)合金的吸放氢循环性能研究

对V55Ti20.5Cr18.1Fe6.4(原子分数,下同)贮氢合金进行了155次吸放氢循环性能实验研究。结果表明:随循环次数的增加,合金吸放氢量减小,放氢量的衰减呈减缓趋势,放氢平台区缩短,平台压力增大,合金表面有影响吸放氢性能的化合物生成,合金结构呈bcc与fcc的双相结构,合金颗粒由于微裂纹的不断累积而逐渐粉化。

LaH_3稀土催化及球磨时间对Mg_(17)Al_(12)氢化物水解性能的影响

金属间化合物Mg17Al12具有易粉化、氢化等优势,其氢化产物可作为原料用于水解制氢,1g Mg17Al12氢化物(记为MHA)可以产生1510.8mL的氢气,但纯MHA水解性能较差,需对其进行改性。研究了MHA中添加LaH3,测试了该复合体系的水解性能,并研究了球磨时间对复合体系水解性能的影响。研究表明,随着球磨时间的延长,水解性能逐渐变差;当MHA与含LaH3的Mg-La氢化物摩尔比为2∶1时,球磨时间为0.5h的复合体系水解性能最好,加热到70℃反应1.5h后,产氢量达到了90.9%。

钒基贮氢合金的公斤级熔炼工艺与性能改善

研究了V-60%(TiCrFeMn)贮氢合金的公斤级熔炼工艺和热处理工艺,采用真空中频感应和非自耗真空电弧熔炼两种不同的熔炼方法制备公斤级钒基贮氢合金,采用高温退火方法改善合金的性能。结果表明,采用真空中频感应熔炼的合金由于熔炼过程中合金液与坩埚反应,致使合金含氧量过高,合金性能恶化,而采用非自耗真空电弧熔炼的合金表现出优良的吸放氢性能,初始吸氢量为3.69%(质量分数),放氢量达到了2.25%(质量分数),平台压为0.45MPa。

Ni添加剂对MH-Ni蓄电池负极性能的影响

采用开口电池方式研究了三种不同粒度及用量的Ni粉添加剂对贮氢负极合金利用率、放电比容量、放电电压和循环寿命的影响。结果表明:5%(质量分数)的Ni粉添加量有最好的放电综合性能,特别是循环稳定性;增加Ni粉添加量显著提高了负极的合金利用率和放电中值电压,5%Ni添加量时0.2C放电合金利用率提高了8%～14%,1C放电合金利用率也提高了10%～12.5%,放电中值电压从1.19V提高到1.22V;Ni粉粒度减小负极利用率分别提高了8.1%、11.7%和13.8%,质量比容量提高了2.1%、9.1%和13.9%,但增大了容量衰减率,并且对放电电压影响不大。

金属氮氢化合物的贮氢性能及反应机制评述

介绍了金属氮氢化合物贮氢材料吸放氢性能和反应机制的研究进展,阐述了该系列贮氢材料的热力学和动力学性能及其影响因素。分析结果表明:Li-Mg-N-H系贮氢材料具有合适的热力学性能,其动力学问题成为制约该系列贮氢材料应用的瓶颈。根据两种反应机制理论讨论了Li-Mg-N-H系贮氢材料动力学问题中的关键控制步骤,并进一步分析了两种贮氢材料放氢反应机制的合理性和存在的问题。

V_(40)Ti_(26)Cr_(25)Fe_8Mo_1贮氢合金循环放氢过程研究

考察了V40Ti26Cr25Fe8Mo1贮氢合金的循环放氢性能,发现合金放氢量随循环次数呈指数衰减。对合金循环过程中的结构变化分析表明,合金一氢化物的结构在循环过程中由BCC结构向BCT结构转变,同时其晶格应变增长遵循指数增长模型,并且合金放氢量与晶格微应变呈线性关系。

可用于PEMFC燃料电池的钒基固体贮氢材料

介绍了V-Ti-Cr-Fe系列贮氢合金，该系列合金常温无需活化即可快速吸氢，放氢平台压可调，其1atm以上的可逆吸放氢量超过质量分数2．0％，吸放氢循环500次的容量衰减小于30％。此外，由于利用了廉价的FeV80中间合金，解决了钒基贮氢合金价格昂贵的问题，是目前少有的综合性能优良的贮氢合金，可用于PEMFC燃料电池的高纯氢燃料的贮存载体。

Ni添加对Mg_(17)Al_(12)合金吸放氢性能的影响

通过PCT测试及XRD分析研究了添加10%(质量分数,下同)Ni并球磨对Mg17Al12合金吸放氢性能及结构的影响。10%Ni的添加改善了Mg17Al12合金的吸放氢性能。合金在423K下即可快速吸氢,在523K下表现最优的吸放氢性能并具有优异的动力学性能,在15min内吸氢量可以达到2.93%(质量分数,下同),饱和吸氢量达到4.20%。合金在523K下放氢平台压达到0.3MPa,放氢量为3.45%。合金氢化物的生成焓和生成熵分别为–68.37kJ·mol-1H2、–121.42J·(mol-1·K-1)。在Mg17Al12合金添加10%Ni球磨1h后,主相仍然为Mg17Al12相并有少量的Al-Ni金属间化合物相,吸氢饱和后合金的相组成为MgH2、Al以及Al-Ni金属间化合物,放氢后主相为Mg17Al12相,表明Mg17Al12相在吸放氢过程中的相变是可逆的。

平板型SOFC合金连接板的研究进展

从材料设计和表面处理方面综述了合金材料作为连接板的研究近况。合金连接板具有高的电子传导和热传导性,成本低,加工性能优良,合金材料表面氧化膜生长速率适中。经过表面处理的合金,在工作过程中涂层与基体发生反应生成更抗氧化的保护层,面电阻率进一步降低,具有很好的应用前景。