钢铁表面有机涂层的耐蚀与摩擦性能的研究进展

钢铁材料由于其优异的力学性能广泛应用于各个领域,然而钢铁的腐蚀失效一直是人们困扰的问题。有机涂层因其优异的结合力、简单的制备工艺和出色的长期防腐性能常用于钢铁表面的腐蚀防护。有机涂层中材料种类、填料取向、改性方法等对涂层腐蚀性能和摩擦性能都有一定的影响。综述了近年来钢铁表面有机涂层耐蚀与摩擦性能的研究进展。首先从物理阻隔、牺牲阳极的阴极保护、自修复技术和超疏水技术4种提高有机涂层耐蚀性的方法入手,阐述了各种方法的基本原理,探讨了4种方法所制备的用于钢铁表面防护的有机涂层的防腐性能,并对目前各种方法所制备的有机涂层存在的问题以及改善措施进行了分析。接着主要从掺杂填料的角度,探究了不同填料对钢铁表面有机涂层摩擦性能的影响,提出了润滑相/增强相协同作用、软硬协同作用和自润滑微胶囊3种提高有机涂层摩擦性能的策略。最后总结了目前钢铁表面有机涂层面临的一些挑战,并对钢铁表面有机涂层的发展方向进行了展望。

基于量子化学计算优化的氮掺杂碳量子点缓蚀剂制备及其缓蚀性能

[目的]氮掺杂碳量子点(N-CQDs)作为一种绿色高效的新型缓蚀剂,在腐蚀控制领域具有巨大的应用潜力。但由于其结构无法精确调控,很难对制备N-CQDs的众多前驱体进行筛选。[方法]依据密度泛函理论(DFT),通过Fukui指数计算各前驱体分子的优先反应活性位点,确定前驱体分子间一步脱水缩合反应产物的分子结构,并进行全局参量和局部参量的计算,分析了采用柠檬酸分别与乙二胺、尿素和氨基胍盐酸盐作为前驱体所合成的3种N-CQDs的缓蚀性能,再通过称重法对水热法合成的3种N-CQDs的缓蚀性能进行验证,优选出缓蚀性能最佳的缓蚀剂。采用紫外可见吸收光谱、荧光光谱和高分辨率场发射透射电镜表征优选缓蚀剂的荧光性能和表面形貌,并以电化学方法和表面分析方法研究此缓蚀剂对Q235碳钢在0.5 mol/L硫酸溶液中的缓蚀机理。[结果]以柠檬酸和氨基胍盐酸盐为前驱体制备的N-CQDs-3缓蚀性能最佳,且试验结果和理论计算结果一致。N-CQDs-3在紫外激发光下显示蓝绿光,平均粒径为(2.5±0.8)nm。该缓蚀剂是一种混合型缓蚀剂,主要通过物理和化学吸附同时抑制金属在酸溶液中腐蚀反应的发生,其对Q235碳钢在0.5 mol/L硫酸溶液中的缓蚀效率最高可达95.3%。[结论]通过量子化学计算方法对制备N-CQDs所用的前驱体进行筛选,提前预测其缓蚀性能,可提高试验效率。

锂离子电池无序结构正极材料的研究进展

介绍了国内外无序正极材料在锂离子电池中的应用现状与研究动态,论述了无序正极材料中2种Li^+扩散通道的激活方式.归纳分类了无序正极材料中的Ti基(Li-M-Ti-O)和Nb基(Li-Nb-M-O)2类正极材料,阐述了Ti基(Li-M-Ti-O)和Nb基(Li-Nb-M-O)无序正极材料的制备、工艺参数的优化、改性以及相应的电化学性能,并对比了2类无序正极材料的稳定性能及充放电机理.最后针对当前无序正极材料存在的容量保持率一般、倍率性能差等问题,提出了表面包覆、离子掺杂等改善措施,并对是否可以改变其充放电模式进行了讨论,展望了无序正极材料未来的研究方向.

浅析共沉淀法合成锂电池层状Li-Ni-Co-Mn-O正极材料

锂电池层状Li-Ni-Co-Mn-O正极材料凭借其低成本、高容量的优势,已实现产业化并开始取代传统正极材料LiCoO2。合成该材料的方法很多,共沉淀法因经济性与稳定性受到人们亲睐。本文定性地分析了共沉淀法合成Li-Ni-Co-Mn-O涉及的颗粒过程及热力学过程,详细探讨了共沉淀的工艺参数,如陈化时间、反应温度、pH值等对产物结构、性能的影响规律。根据分析与统计结果,明确了部分工艺参数的取值范围,提出了"有效加料速度"的概念,并引出完整描述加料过程所需要的全部变量,指出合成择优取向的一次颗粒、探索利于共沉淀的流体环境是下一步的研究方向。

Cr-Si-C-N系统中含Cr氮化物薄膜的结构及其摩擦学特性研究进展

目前广泛应用的含Cr的薄膜有Cr N薄膜,以及以Cr N薄膜为基础,通过添加Si和C元素形成的Cr Si N薄膜、Cr CN薄膜和Cr Si CN薄膜。综述上述4种薄膜的结构及其力学和摩擦学特性的研究进展,阐述在不同摩擦环境下掺杂元素含量对薄膜摩擦因数和磨损率的影响,指出Si和C元素的掺杂均能改善Cr N薄膜的摩擦学性能,并从结构角度分析其原因。

富锂锰基正极材料性能改性的研究进展

富锂锰基正极材料x Li_2MnO_3·(1-x)LiMO)2(M=Ni,Co或Mn)具有高比容量、低成本等优点,是下一代高比能锂离子电池正极材料有力竞争者。然而该材料也存在首次不可逆容量大,大功率下循环性能差等缺点。从富锂锰基正极材料的首次充放电容量、循环性能、倍率性能、阻抗分析等方面,重点讨论了包覆、掺杂、混合等改性方法对x Li_2MnO_3·(1-x)LiMO_2的电化学性能影响,指出了富锂锰基正极材料当前存在争议的问题,并展望了今后的改性研究工作。

锂镍钴锰氧化物正极材料改性研究进展

Li(Ni1-x-yCoxMny)O2正极材料具有容量高、循环性能好及安全性能好等优点,是最具潜力的锂离子电池正极材料之一。但同时存在的电子电导率低、倍率性不理想、大电流下循环可逆性差等缺点,阻碍了材料的进一步发展。从Li(Ni1-x-yCoxMny)O2正极材料的倍率性能、循环性能、放电容量及热稳定性能等方面,重点讨论了掺杂改性和包覆改性对Li(Ni1-x-yCoxMny)O2正极材料电化学性能的影响。揭示了当前Li(Ni1-x-yCoxMny)O2正极材料的研究现状和亟待解决的问题,并对今后的发展方向进行了展望。

TiO_2基薄膜的光生阴极保护研究进展

综述了Ti O_2薄膜的光生阴极保护基本原理、制备技术及其改性和复合的研究现状。探讨了Ti O_2基薄膜制备技术的优缺点,分析了Ti O_2基薄膜微观结构、离子掺杂、贵金属表面沉积及复合材料对光生阴极保护的影响及其作用机理。最后,对Ti O_2基薄膜光生阴极保护的未来前景进行了展望。

Ti-6Al-4V合金表面改性技术

Ti-6Al-4V合金作为一种重要的钛合金,其使用量占到了钛合金总使用量的75%～85%,但其耐磨性差、阻燃性差、疏水疏冰性能差、生物相容性不理想等性能缺陷在一定程度上限制了其在某些领域中的应用。首先对Ti-6Al-4V合金在各个领域应用时,其性能缺陷的表现形式及危害进行了概述,然后介绍了目前改善Ti-6Al-4V合金性能缺陷所普遍采用的以及具有创新性的表面改性技术,评述了部分表面改性技术的优缺点,最后提出了需对Ti-6Al-4V合金表面改性技术进一步研究的方向。

CrN_x梯度薄膜在不同水溶液中的腐蚀及摩擦学特性

采用增强阴极弧磁控溅射法在Si（100）片和WC硬质合金上制备了CrNx梯度薄膜。用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了CrNx梯度薄膜的结构及微观形貌；在人体模拟体液及海水中分别利用CHI660D电化学工作站及球盘摩擦磨损试验机对CrNx梯度薄膜的电化学特性及CrNx/Al2O3的摩擦学特性进行了研究。结果表明：CrNx梯度薄膜在海水中表现出更优异的耐腐蚀性，CrNx梯度薄膜在人体模拟体液中的摩擦因数随载荷的增加而增大（0.23~0.33），而在海水中的摩擦因数则是先增大后减小（0.26~0.30）。低载荷下，对摩副在人体模拟体液中的磨损程度更低，当载荷增大至12 N时，2种润滑环境下的磨损程度相当。

Li_(1.2)[Mn_(0.52–0.5x)Ni_(0.20–0.5x)Co_(0.08+x)]O_2正极材料的结构和储能特性

以碳酸钠为沉淀剂,乳酸钠为络合剂合成碳酸盐前驱体,950℃烧结制备了Li1.2[Mn0.52-0.5xNi0.20-0.5xCo0.08+x]O2(x=0,0.02,0.04,0.06)系列材料,探讨元素含量变化对材料的结构、形貌、充放电性能的影响。研究结果表明:随着x的增大,材料的晶格常数c/a比值增加,层状结构更加完整。当x=0.02时,该材料的充放电性能最优,其首次放电容量为261.0 m A·h/g,0.5C下循环100次后的放电容量仍有189.9 m A·h/g,容量保持率高达98.85%,2C倍率下放电容量最高达到157.6 m A·h/g。进一步增大x值时,由于Co含量的上升,使得更多的Co3+/4+2g轨道与O2–2p轨道发生带隙重叠,从而使得材料的比容量和循环性能下降。

锂离子电池过渡金属氧化物负极材料改性技术的研究进展

从过渡金属氧化物负极材料的循环稳定性、倍率性能以及首次库仑效率出发,重点讨论了制备特殊形貌纳米结构材料、特殊纳米结构膜以及纳米复合材料等改性方法对过渡金属氧化物电化学性能的影响,揭示了当前过渡金属氧化物负极材料的研究现状和亟待解决的问题,并展望了今后的发展方向。

锂离子电池富锂锰基正极材料的研究进展

富锂锰基正极材料xLi2MnO3·（1-x）LiMO2具有高比容量（200-300mAh／g），能很好地满足锂电池在小型电子产品和电动汽车等领域的使用要求，是最具潜力的下一代动力锂离子电池正极材料。介绍了富锂锰基正极材料xLi2MnOa·（1-x）LiMO2的结构特征及其充放电机理；总结了这类材料的合成方法以及改性方法；揭示了该材料的研究现状和亟待解决的问题；并展望了其今后的发展方向。

锂离子电池的SOC估算方法的研究进展

电池的荷电状态(SOC)是电池管理系统中的一个重要参数,精确的SOC估计能提高电池的安全性和使用寿命。设计一个合适的SOC估计算法需要克服许多来自电池自身、管理系统和周围环境的困难,为此,研究人员做出了许多努力。目前,常用的SOC估算方法有很多,许多针对性的改进算法和复合算法也不断被提出。将这些算法分成开环估计算法和闭环估计算法两大类,简单介绍了各种SOC估算方法的原理以及各自的优缺点,并用精确性、通用性、鲁棒性和快速性这四个指标对各种常用算法做了一个评估。

硅片表面原子层沉积Al_2O_3薄膜及其长期腐蚀行为

目前,对硅基材表面利用原子层沉积技术(ALD)制备的Al_2O_3薄膜的耐蚀性鲜见研究报道。利用ALD技术在硅片表面制备非晶Al_2O_3薄膜。采用扫描电镜(SEM)观察薄膜的表面及截面形貌;采用X射线光电子能谱仪(XPS)分析薄膜的价键结构;通过交流阻抗谱和动电位极化曲线研究硅基材与薄膜在不同浸泡时间下的耐腐蚀性能;采用光学显微镜观察腐蚀过程中基材与薄膜的表面形貌。结果表明:ALD非晶态Al_2O_3薄膜具有致密结构,在浸泡过程中,镀膜基材比裸基材具有更好的耐腐蚀性能;且在长期浸泡情况下,Al_2O_3薄膜对基材仍能起到良好的保护作用。

W-S-C(N)薄膜结构及摩擦学性能研究进展

WS2固体润滑薄膜在真空和干燥条件下具有极低的摩擦系数,但在湿空气下极易被氧化,使摩擦学性能恶化,而掺杂第三元素可获得性能优异的复合薄膜。综述了三元W-S-C(N)薄膜微观结构、力学性能以及其摩擦学性能的研究现状,分析了化学成分对三元W-S-C(N)薄膜纳米复合结构的影响,并阐述了薄膜微观结构变化对其力学性能及摩擦学特性的影响,深入探讨了W-S-C(N)薄膜在不同试验环境下的摩擦、磨损机制,最后展望了四元W-S-C-N纳米复合薄膜的研究前景。

LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2圆柱电池恒流放电过程温升特性

研究了2A h三元圆柱锂电池在环境温度275.15~303.15K下1C恒流放电温升特性,以及303K下0.5~4.0C时的恒流放电特性,通过Fluent仿真分析了空气对流下单体和模组的电池温升。结果表明:低温273K以下时充放电性能较差,与常温结果相比,低温电池容量和初始工作电压分别下降45%和10%;同时考虑欧姆热和熵变热能很好地预测单体电池的温升;模组结构对电池模组的最大温升和内部温差有一定影响,而倍率对模组内电池的温升和电池间差异影响较大。

切削刀具硬质涂层的结构及其切削性能的研究

阐述了切削刀具用硬质涂层材料的研究现状,分别介绍了二元、三元以及三元以上的碳、氮基涂层材料,探讨了加入不同元素对刀具涂层的结构、机械性能、抗氧化性能和切削性能的影响。涂层材料逐渐由二元材料发展为多元材料,元素的添加使得涂层的结构发生改变,进而影响涂层的力学性能、抗氧化性能,综合性能得到提升,因此使涂层的切削性能得到提高。涂层刀具的应用显著提高了刀具的使用寿命,可有效减少资源的浪费,促进高速干切削技术的发展,刀具涂层技术的发展也促进了制造业向绿色制造发展。

BCN基薄膜微结构及摩擦学特性研究进展

综述BCN基薄膜微结构以及摩擦学特性的研究进展;分析元素含量对BCN基薄膜微结构的影响,并阐述薄膜微结构对薄膜机械特性和摩擦学特性的影响。指出:BCN基薄膜微结构受到薄膜制备参数的影响;薄膜机械特性与薄膜微结构有关,而薄膜摩擦学特性与薄膜微结构和摩擦试验环境相关。同时讨论通过优化制备参数来制备性能更加优异的薄膜,以及探究薄膜在不同润滑环境下的磨损机制,并评估其实际工业应用的可行性。