Ti_(3)SiC_(2)涂层的电泳沉积动力学和耐腐蚀性

利用电泳沉积工艺在304不锈钢表面成功制备了三元层状材料Ti_(3)SiC_(2)陶瓷涂层,本实验研究了Ti_(3)SiC_(2)悬浮液的水解行为和分散剂聚乙烯亚胺(PEI)对悬浮液Zeta电位的影响,优化了Ti_(3)SiC_(2)悬浮液的稳定制备和Ti_(3)SiC_(2)涂层的电泳沉积动力学。分析表明,电压越高,水解反应对沉积的影响越大,沉积物的单位面积增重量偏离了Hamaker线性关系,呈抛物线状态。通过扫描电子显微镜(SEM)、3D光学轮廓、开路电位(OCP)、动电位极化和接触角测量,分析了涂层的形貌、耐腐蚀性和疏水性。结果表明:加入15 mg/g的PEI可以获得稳定的悬浮液,且分散剂的加入不影响Ti_(3)SiC_(2)悬浮液的水解行为;带有Ti_(3)SiC_(2)涂层的SS_(3)0_(4)双极板的腐蚀电位提高了435 mV,腐蚀电流密度下降了4个数量级,与水的接触角增加到111.48°,表明Ti_(3)SiC_(2)涂层可以有效地增强SS_(3)0_(4)的耐腐蚀性。

一种基于Boltzmann方程的碳基复合材料氧化烧蚀微观界面的追踪方法

针对碳基复合材料的非均相特点,构建环境-纤维—中间相-基体多相单胞烧蚀模型,应用非平衡统计物理学的Boltzmann方程,求解该扩散—表面非均相氧化反应体系中各相的空间演化过程,实现对介尺度下烧蚀界面的精确追踪。本文先对两相单胞模型进行了求解,获得了与解析解一致的结果,验证了模型。再对三相单胞模型的烧蚀过程进行了数值模拟。结果表明,氧化烧蚀界面的形貌主要取决于相邻两相之间的状态;气相浓度的线性化假设在远离界面处具有合理性,但在界面附近气相浓度呈非线性分布。由于扩散的限制,纤维与基体之间的界面相在氧化烧蚀过程中存在最大烧蚀深度。通过数值模拟给出了烧蚀深度与舍伍德数、纤维半径和反应速率比之间的函数关系,提出的界面追踪算法在求解过程中表现出了很好的稳定性。

铅酸电池多物理场建模与数值模拟

探索铅酸电池的放电机理,建立物理化学模型以模拟电池放电过程.依据电池实验数据对模型进行验证,证明了模型模拟结果的准确性,并使用模型经验参数的平均值验证了模型的普适性.利用模型对已有电池的结构参数进行分析,并依据模拟结果对电池结构提出改进意见,给出了一款成本更低、体积更小、重量更轻但容量更大的新型电池设计方案.利用物理化学模型和数值模拟技术进行新型电池的研发,能够大大减少开发成本,缩短开发时间,加快电池的发展进程.