花瓣状纳米硫和球状纳米硫的制备及性能

锂硫电池因能量密度高、环境友好,被认为是最有希望的新一代能源储存装置。但是,多硫化物穿梭效应和体积膨胀等问题是锂硫电池目前所面临的巨大挑战。通过化学合成法制备了不同形貌且具有稳定规则结构的纳米硫,为电池在充放电过程中提供更多的活性位点,有效减少正极活性物质的损失,使电池的电化学性能得到提升。结果表明,花瓣状纳米硫材料在0.1C的电流密度下有740.72 mAh/g的初始容量,100次循环后容量保持在362.07 mAh/g;球状纳米硫材料在0.1C的电流密度下初始容量为825.30 mAh/g,100次循环后容量保持在418.06 mAh/g,每圈的容量衰减率仅为0.493%。

核级海绵锆制备工艺进展及分析

近年来随着国内核电的重启,核级海绵锆作为核级锆合金的主要原材料得到业内广泛重视,从而加快了国内核级海绵锆产业的发展。本文简要回顾了国内核级海绵锆的研究进展,论述了核级海绵锆常见的工业化制备过程,总结了主要生产工艺的优缺点及应用情况,从技术角度研判了未来核级海绵锆制备工艺的发展趋势,并着眼于降本增效、绿色环保等方面提出了建议。

场致发射阴极材料的研究进展

场致发射显示是一种具有良好应用前景的新型显示技术,场致发射阴极材料是场致发射显示器的核心内容。综述了近年来场致发射材料的研发热点,对金属、硅、金刚石及类金刚石薄膜、GaAs和GaN等场致发射材料的研究做了简要的归纳,同时介绍了碳纳米管、表面传导型场致发射材料及采用定向凝固技术制备的Si-TaSi2共晶自生复合场致发射材料等新型场致发射材料的研究进展,并展望了场致发射材料的研究及应用前景。

Ni-Si共晶的位向关系及晶格错配度的高分辨透射电镜研究

采用HRTEM研究了Ni-Si共晶的位向关系及相界面的微观结构。研究表明共晶体之间的位向关系为(1 11)_(Ni)∥(111)_(Ni3Si)且[110]_(Ni)∥[211]_(Ni3Si)。它们之间形成这样的位向关系符合界面能量最低原则,使材料性能达到最优状态。两相在〈111〉向的错配度为5%,界面产生错配位错来吸纳相界面两侧的错配,两相界面为半共格界面。

Si-TaSi_2共晶自生复合场发射材料的定向凝固组织特征

采用电子束悬浮区熔装置(EBFZM)制备了Si-TaSi_2共晶自生复合场发射材料,系统地研究了Si-TaSi_+2共晶的定向凝固组织特征.当凝固速率在0.3～9.0mm/min范围内变化时,均可获得Si-TaSi_2共晶自生复合材料,具有高精确取向的TaSi_2纤维在硅连续基体中均匀分布.随着凝固速率的增大,TaSi_2纤维的直径和平均间距减小,面密度和体积分数增大.采用零功率法考察了不同凝固速率时的固-液界面形貌.当凝固速率由0.3mm/min变化到5.0mm/min时,固-液界面经历了平界面→浅胞状界面→胞状界面→平界面的演化过程.

Fe-Al金属间化合物的研究进展

概述了Fe-Al金属间化合物的基本特性,简述了几种改善Fe-Al金属间化合物脆性的常规方法。详细介绍了Fe-Al金属间化合物作为高温耐磨耐蚀涂层和高温气体净化多孔材料的研究新方向,以及借助先进的定向凝固技术制备Fe-Al-Ta金属基复合材料的研究新进展,指出了当前Fe-Al金属间化合物的研究领域存在的问题及今后的主要发展方向。

亚共晶Ni-Si合金的凝固组织特征研究

采用布里奇曼定向凝固技术制备了NiNi3Si亚共晶复合材料,系统地研究了Ni-Ni3Si亚共晶的定向凝固组织特征。在较低的凝固速率R=3μm/s时亚共晶成分的合金为规则的层片共晶组织。随着凝固速率的增大,当R=8μm/s时,平界面失稳,在第二相的旁边出现浅胞状组织。当R=25μm/s时在析出相的旁边出现了突起的胞状组织。当R=40μm/s时由于固液界面前沿的成分过冷逐渐增大,凝固组织生长成为典型的树枝晶组织。并根据"成分过冷"判据,评估了固液界面前沿的"成分过冷"的大小,理论计算与实验结果基本吻合。此外,根据BH模型计算和比较了α-Ni相的界面生长温度和共晶界面生长温度,证明较高速定向凝固下不太可能制备出全耦合生长的共晶组织。随凝固速率的增大,一次枝晶间距减小,组织细化。

二硫化钼对锂硫电池正极材料性能的影响机理

炭黑具有良好的导电性、价格较低、来源稳定、可大量制备等优点,可有效提高硫正极材料的导电性,改善电极的动力学性能。二维层状结构的二硫化钼(MoS2)因其含有的金属-硫键可以与多硫化物通过静电作用或化学键作用结合,从而可以有效地抑制锂硫电池存在的穿梭效应,提高锂硫电池的倍率性能。本文采用球磨法和水热法制备了硫/炭黑复合材料以及类石榴状硫/炭黑/层状MoS2复合正极材料,并研究了该复合正极材料的性能。研究结果表明,硫/炭黑/层状MoS2复合正极材料有效提高了电池的比容量,改善了电池的倍率性能和循环稳定性。在0.2 A/g倍率下,初始放电容量可达767.9 mAh/g。

电子束区熔定向凝固Ni-Si共晶合金的固-液界面演化规律

采用电子束悬浮区熔定向凝固技术制备了Ni-Ni3Si共晶自生复合材料,在稳态晶体生长区,采用零功率法获取了不同凝固速率的固-液界面。研究表明,随凝固速率的增大,固-液界面的形态发生了明显的变化。在凝固速率较低时,固-液界面基本保持平界面,形成的是规则的层片状共晶组织。随凝固速率的增大,成分过冷增大,平界面失稳,凝固组织的规则性也降低。此外,根据M-S界面稳定性判据,计算了不同凝固速率不同干扰波长对固-液界面稳定性的影响,理论计算与实验结果基本吻合。

难熔金属硅化物TaSi_2的研究进展

介绍了TaSi2及其复合材料的制备、性能及研究现状,并展望了TaSi2材料的研究及应用前景。

“热处理工艺学”理论教学与实践教学融合的探索

根据新经济形势和新工科对人才培养的要求,结合多年的教学经验,通过改革教学方式、教学内容以及实践教学环节,多层次、多规格、多视角地体现"热处理工艺学"课程内涵,实现"热处理工艺学"理论教学与实践教学的较好融合,该项目的研究有助于学生创新意识和创新能力的培养,使学生具备智能制造和虚拟生产的能力。

凝固速率对Si-Ta合金固液界面稳定性的影响

以Si-Ta合金为研究对象,采用零功率法研究凝固速率对定向凝固固液界面稳定性的影响。结果表明:当凝固速率在0.3～9.0mm/min范围内,随着凝固速率的增大,固液界面经历了平界面→浅胞状界面→锯齿状界面→浅胞状界面→平界面的演化规律。在较低的凝固速率范围之内,实验结果与理论计算基本吻合。然而,在较高凝固速率时,实验结果与理论计算出现偏差,这是由于热力学和动力学均发生变化,使得在凝固速率V=5.0mm/min时固液界面就已经达到了稳定的平界面。

Si-TaSi_2场发射阴极阵列制备工艺的研究

Si-TaSi2共晶自生复合材料由于具有较低的功函数、良好的电传输特性和自生三维肖特基结等特点，被认为是具有良好应用前景的场致发射材料之一。依据选择性腐蚀的原理，把电子束区熔技术制备的Si—TaSi2共晶自生复合材料制作为Si—TaSi2场发射阴极阵列。对影响选择性腐蚀工艺的两个因素：腐蚀时间和腐蚀液配比进行了系统的研究。研究表明，随着腐蚀时间的延长，TaSi2尖锥的曲率半径减小，长径比增大；制备Si-TaSi2场发射阴极阵列的最佳腐蚀液配比是浓硝酸和浓氢氟酸的体积比v（HNO3）：v（HF）=4：1，最佳的腐蚀时间是20～30min。采用透明阳极法对制备的Si—TaSi2阴极阵列进行了场发射性能的测试，结果表明该腐蚀工艺制作的Si—TaSi2阴极阵列有较好的场发射性能。

Ni-Si共晶的标准生成焓估算及晶体生长机理研究

对采用布里奇曼定向凝固技术制备的Ni-Si共晶复合材料的晶体生长机理进行了研究。结果表明,在初始过渡区形成的是较粗大的金属间化合物和α-Ni基体。在稳态晶体生长区,形成了α-Ni、Ni_3Si、Ni_31Si_(12)三相。在分析已有的热力学数据基础上,采用双参数模型,并通过模型求解,估算了二元金属化合物Ni_3Si、Ni_31Si_(12)的标准生成焓,并从热力学角度,探索了亚稳相的形成机理。

合金材料亚稳相的研究进展

亚稳合金材料对于材料科学领域的影响是巨大的,它包括晶态亚稳相、微晶亚稳相、准晶亚稳相和金属玻璃4大类。它与一般的金属材料性能不同,例如,晶态亚稳相具有良好的耐腐蚀性能;微晶亚稳相由于晶粒细小而具有高强度和硬度;金属玻璃,即为非晶态合金,其内部组织均匀且无缺陷,又没有晶体的磁各向异性,因此表现出了高强度和低的矫顽力。正是由于这些优异性能,使得亚稳合金材料在材料科学领域掀起了一股研发浪潮。在亚稳相发现的这几十年里,研究者们通过大量的实验研究,提出并丰富了很多亚稳相的制备方法,例如通过控制凝固过程来获得亚稳相,但该制备方法操作过程较为复杂,还需要进一步优化;通过积聚方法可以制备出金属玻璃、非晶薄膜等,大大提高了材料的抗腐蚀性能。通过这些方法,制备出了能够大大提高材料性能的亚稳相合金材料。为了完善亚稳相的制备体系,研究者们还需要做进一步的探索。但对于会对材料产生负面影响的亚稳相,要进行转化和消除。介绍了亚稳相的概念及其形成机理,并从动力学和热力学两个方面证明了亚稳相在一定条件下是可以稳定存在的,系统地总结了合金材料中亚稳相的分类、特点及其应用。由于不同的亚稳相对材料会产生不同的影响,详细阐述了对合金材料产生负面影响的亚稳相的消除方法,并说明了亚稳相被消除以后对材料性能的改善。另外,论述了提高材料性能的亚稳相的制备方法及其特点。最后对合金材料亚稳相的研究重点和发展方向进行了展望。

《热处理工艺学》课程教学体系改革的研究与实践

本文通过分析《热处理工艺学》课程的现状,通过对教学方式的改革、教学内容、教学方式以及实践教学环节的改革,《热处理工艺学》课程网络教学平台的建立,极大提高了金属材料专业学生的学习兴趣与主动性,并进一步提升了学生的创新意识和创新能力。

《有色金属熔炼与铸锭》课程教学体系改革的研究与实践

针对我校的"卓越工程师教育培养计划"的需要,结合多年的教学经验,通过对教学方式、教学内容以及实践教学环节的改革,多层次、多规格、多视角地体现《有色金属熔炼与铸锭》课程内涵。进一步提升金属材料专业及材料成型与控制专业学生的创新意识和创新能力。

定向凝固Ni-Ni3Si共晶的晶体学择优取向研究

Ni-Ni3Si共晶自生复合材料是一种具有良好的应用前景的高温结构材料。布里奇曼定向凝固技术是制备Ni-Ni3Si共晶复合材料的先进技术之一。在定向凝固过程中,共晶两相长大方向在某一晶体学方向上是优先的,这种择优取向是由系统自动减小其总界面能所致。本文采用透射电镜研究了定向凝固技术制备的Ni-Ni3Si共晶自生复合材料的显微组织结构和晶体学最优生长方向。研究表明Ni-Ni3Si共晶是具有层片组织的规则共晶组织,规则排列的Ni3Si化合物均匀分布在Ni基体上。其晶体学择优方向[110]Ni//[211] Ni3Si, ( 113)Ni//(113)Ni3Si。

难熔金属单晶的电子束悬浮区熔定向凝固

难熔金属及合金以其优异的性能在航空航天、电子信息、能源、化工、冶金和核工业等国防及民用领域有着不可替代的作用,其发展日益受到高度重视。本文综述了难熔金属及合金的应用和发展,以钼、钨及其合金单晶的发展历程为例,概述了难熔金属单晶的电子束悬浮区熔定向凝固制备技术的发展,简要介绍了难熔金属钼的电子束悬浮区熔定向凝固生长工艺与组织的研究。

医用NiTi形状记忆合金表面氧化改性研究进展

氧化是NiTi形状记忆合金表面改性的重要手段,常用的氧化工艺包括热氧化、微弧氧化、阳极氧化和化学氧化。虽然四种工艺都依靠合金自身的Ti元素在合金表面原位生成以晶态或非晶态TiO2为主的氧化膜,但四种氧化工艺的原理及所制备的膜层形貌、结构等均不相同。本文评述了四种表面改性工艺的优势和缺陷,并对NiTi合金表面改性的发展方向进行了展望。