Co-Mn-Co复合涂层沉积过程及其高温氧化导电性能研究

在固体氧化物燃料电池(SOFC)工作温度下,金属连接体氧化生成的铬化物易挥发,导致电池“阴极毒化”问题。为了有效抑制铬化物的挥发,钴锰尖晶石涂层作为最有前途的SOFC连接体涂层,具有良好的高温导电性能、抗氧化性能及与电池其它组件相匹的配热膨胀系数(CTE)。为研究金属Co和Mn离子在水溶液中的电沉积工艺,选择在430 SS金属连接体上制备Co-Mn-Co复合涂层和Co-Mn复合涂层,然后在750℃高温下热生长得到复合尖晶石涂层。同时,对500 h后生成的尖晶石氧化物涂层的表截面形貌、组织结构及高温抗氧化性和导电性能进行研究。结果表明,Co-Mn-Co结构涂层的性能优于Co-Mn双沉积结构涂层,多层复合涂层利于涂层内Co和Mn元素的互扩散,促进Co和Mn氧化物向MnCo2O_(4)尖晶石的转换,从而提高涂层的高温抗氧化与导电性能。

电解液成分对TA1纯钛等离子电解氧化陶瓷膜生长与组织的影响

钛合金长期植入体内依然存在磨损和腐蚀的问题,因此钛合金表面改性的目的就是提高其表面耐蚀性、耐磨性并赋予生物活性。本文在3种不同的电解液中,采用等离子电解氧化技术在TA1纯钛表面制备含有Ca、P的氧化钛多孔复合陶瓷层。研究了不同电解液中,改变工艺参数对纯钛表面陶瓷层平均厚度和生长机制的影响。采用扫描电镜和能谱分析了电流密度改变时,3种不同电解液中生成复合陶瓷膜的表截面形貌以及成分。结果表明,相同的电流密度,在电解液B中,陶瓷膜初始击穿电位最大,电解液C中陶瓷膜初始击穿电位值最小。正向电流为16 A/dm2时,在电解液A中陶瓷膜表面出现粉末状团聚物,在电解液B和C中,没有粉末状团聚物出现。无论是工艺参数还是电解液成分,对纯钛生物陶瓷膜的生长过程与组织结构都产生很大的影响,适当控制可制备所需的功能陶瓷膜。

仿真模拟与物理成形相结合的叶片锻造实验

针对锻造类实验教学开展的困难,提出了基于仿真模拟与物理成形相结合的叶片锻造及其辅助成形的实验教学模式。开发了较为完善的叶片锻造成形实验装置,并设计了丰富多样的实验教学内容及课后任务形式。实验项目教学活动的开展有利于学生更好地理解及掌握复杂金属成形制坯、锻造及冲切方面的专业知识及工装设计方法,丰富了相关课程内容的教学方式及手段,所开发的实验装备及实验课程内容经实际教学过程检验,取得了较好的运行及教学效果。

电化学及热处理氧化对商业纯钛耐蚀性能的影响

利用电化学氧化、热处理氧化对商业纯钛进行表面处理。不同的氧化电压和时间将产生不同形貌的氧化钛膜,电压过大时会生成很多的瘤状氧化物。热处理氧化后,钛表面生成均匀金红石和锐钛矿型混合氧化物膜,并且氧化膜下会出现Ti-O固溶体构成的渗氧层。在酸性含氯溶液和碱溶液中比较不同处理后钛板的腐蚀性能,在2种腐蚀介质中所有材料均随电位升高进入钝化区。在酸性溶液中,电化学氧化处理后钛板的腐蚀电流、维钝电流密度最小;在碱性溶液中,虽然热处理氧化对应维钝电流密度最小,但其钝化电位区间比电化学氧化对应电位区间窄。扫描电镜分析表明,热处理氧化膜随电位升高局部出现破损,而未经过表面处理的钛板,局部区域发生沿晶腐蚀。

高能微弧制备NiAl微晶合金化层的结构与抗蚀性能

采用高能微弧合金化技术(HEMAA)在K3高温合金上制备NiAl金属间化合物合金化层。通过反复试验,筛选出合适的输出功率、沉积时间、频率等工艺参数,得到均匀致密的微晶合金化层,实现了合金化层与基体之间的冶金结合。对合金化层的显微组织、常温电化学腐蚀以及高温氧化性能进行了研究。无论在酸性含氯离子还是在酸性不含氯离子溶液中,NiAl微晶合金化层的耐蚀性能较电极材料有所提高。在1000℃高温氧化性能显示,无论合金化层还是电极材料都形成连续致密的、粘附性良好的富Al2O3氧化膜,但是由于合金化层制备时产生热裂纹,在裂纹处易生成了富Ni的氧化物,使得其氧化增重比电极材料更大。

高能微弧合金化制备Ni_3Al(Cr)涂层及其高温抗氧化性能

采用高能微弧合金化技术在K3合金表面制备了Ni_3Al(Cr)涂层;对其制备工艺进行了优化,并对涂层在1000℃下的氧化行为进行了研究。结果表明:用高能微弧合金化技术可在K3合金表面制备出微晶涂层,阳极材料采用铸态Ni_3Al(Cr)金属间化合物所得涂层能够与基体形成冶金结合;在1000℃下,所得涂层因晶粒细化可以在较短时间内生成连续保护性富铝/铬氧化膜,而铸态电极和K3合金不能形成连续致密的氧化膜,因此所得涂层比铸态Ni_3Al(Cr)电极和K3合金具有更好的抗氧化性能,并且NiO和尖晶石的生成量也减少。

复杂叶片锻造工艺实验装置的研制与开发

以研究开发复杂叶片锻造装置及相关成形实验为目的,在充分考虑实验教学开展的便捷性、安全性及易操作性基础上,详细分析并介绍了叶片锻造及配套成形模具的结构设计特点及主要实验内容,为实验教学课程的开展打下了坚实基础。所开发的实验装备及实验课程内容经实际教学过程检验,取得了较好的教学效果。

基于渐进优化的锻造预成形优化设计研究

体积成形的预成形设计及优化是金属多工序成形设计领域的难点之一,也是获得高质量产品的关键。借鉴渐进结构优化(Evolutionary structural optimization,ESO)的思想,并考虑体积成形特点,建立一种针对体积成形预成形设计的方法——拓扑优化法,并详细给出该方法的优化策略、单元增删准则、插值处理等关键技术。利用自行开发的优化程序,结合DEFORM-2D有限元模拟软件,以理想充填模膛、改善锻件变形均匀性为目标,以静水压力的大小作为单元的增删准则,对开式模锻下轴对称结构的盘形锻件预成形几何外形进行优化设计。优化结果表明,该方法算法原理清晰明确,实现方便,整个过程集成化以后,从模拟到优化均可实现自动进行,运行效率高,同时也有较高的优化精度,预成形结构比较理想。

体积成形预成形设计及优化方法的研究与应用

文章立足于体积成形预成形设计及优化领域的新发展,侧重介绍了在叶片锻造预成形设计及优化方面的应用。对包括工程实际、物理模拟、数值模拟以及类等势场模拟在内的体积成形预成形的各种设计方法进行了全面阐述;归纳总结了目前研究较为热门的基于数值模拟,并结合一定寻优方法的体积成形预成形优化设计的各种主流及创新方法,而且对这些方法的基本原理、优缺点以及应用前景等做了详细介绍;对未来预成形设计及优化技术的总体发展趋势进行了展望。

精锻叶片模具三维型面优化技术

基于有限元模拟技术,对包括切边工序在内的叶片精锻过程进行了准确模拟,并针对叶片锻造过程中叶身型面产生的尺寸偏差,采用模具型面直接补偿的方法对叶片精锻模具进行了三维优化设计.通过模拟,定量给出了锻件型面的尺寸偏差,建立了偏差类型与型面变形之间的关系.以锻件型面偏差总量最小为优化目标,设计了基于变化的权重优化算法,准确计算了模具型面各节点上的插补值,并利用B样条曲面构建技术对优化后的模具型面进行了重构.开发了模具型面直接补偿优化设计系统,并对镍基叶片模具进行了优化设计.结果表明,模具型面偏差明显减小,优化效果显著.

有机-无机杂化改性水性丙烯酸铁红漆的制备及其性能研究

通过溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)为原料,通过γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)制备环氧基改性硅溶胶。将改性后的硅溶胶应用到丙烯酸铁红漆中。用红外光谱、热质分析、接触角及电化学测试对制备的涂层进行性能测试。实验结果发现:加入0.5%的环氧改性硅溶胶的丙烯酸铁红漆与未改性的相比,其热稳定性、疏水性及耐腐蚀性有很大的提高。

线上线下混合式注塑模具拆装实验教学改革研究

针对线上或线下独立开展注塑模具拆装实验的局限性,该文提出了线上线下混合的注塑模具拆装实验教学改革的新方法。通过引入虚拟仿真项目并利用在线课程教学管理平台,基于数据驱动,构建了集课前预习、仿真模拟操作、成绩综合评价、互动答疑等全流程闭环的线上运行系统,可实现对个体的客观、准确、全面的综合评价,有利于统一课程执行标准,可显著提高教学开展质量及效率。所提出的教学改革方法经实践检验,取得了较好的运行及教学效果。

基于双向渐进结构优化的叶片锻件预成形设计

为了实现体积成形的预成形优化设计,基于双向渐进结构(BESO)优化的思想,提出了一种针对体积成形预成形设计的新方法——拓扑优化法,并详细给出了该方法的优化策略、单元增删准则、插值处理等关键技术.利用自行开发的优化程序,结合DEFORM-2D有限元模拟软件,以理想充填模腔、最小飞边状态为目标,以静水压力的大小作为单元的增删准则,从毛坯的欠填充状态出发,对二维叶片锻件的预成形结构进行了优化设计.优化结果表明:该方法算法原理清晰明确,实现方便,整个过程集成化后,从模拟到优化均可实现自动进行,运行效率高,并具有较高的优化精度.

挤杆成形工艺的改进

分析了挤杆成形过程中挤压坯表面质量较差的原因,并针对传统挤杆模结构上的问题,提出了改进方案并重新设计了模具。结果表明,新模具生产出的挤压坯外形更加合理,表面质量有所提高,并可减少加热火次,对提高生产效率,降低制造成本有积极意义。

晋北滹沱河流域稻田杂草防除研究

本文对山西省北部滤沱河流域稻田杂草化学防除方面作了初步的研究，试验结果表明，以稗草和眼子菜为主要危害杂草的稻田，使用稻草敌、北斗星或采用以苄黄隆为主的二元混配除草剂，均可取得良好的除草效果；适当推迟用药期、加大用药量、合理保水。

碾齿锻模应力断裂行为的有限元分析

针对压实机碾齿在实际锻造生产过程中,锻模接连出现的整体断裂行为,利用有限元方法模拟了碾齿的锻造成形过程,并对模具在工作过程中的应力分布及变化情况进行了分析.结果表明:在螺旋压力机上连续打击成形过程中的最后一锤,由于受到坯料强度降低及模腔复杂结构的影响,金属流动比较困难,造成打击能量过多地被模具吸收,导致模具局部应力集中,并超过强度极限而发生断裂.

紫外光固化法制备半互穿凝胶聚合物电解质

利用紫外光辐照制备半互穿凝胶聚合物电解质,组成中的预交联组分利用溶胶-凝胶法合成.通过红外光谱、差示扫描量热、X-射线衍射力学拉伸测试仪、扫描电镜、电化学交流阻抗谱、线性扫描伏安法等不同测试方法对不同比例下制得的半互穿凝胶聚合物电解质进行表征.其断裂强度达到6.58 MPa,断裂伸长率为127.2%;且室温下离子导电率达2.34×10-3S.cm-1,相对于锂电极的电化学稳定窗口达+4.6 V.研究表明,此类半互穿凝胶聚合物电解质同时具有较好的力学性能和电化学性能,应用前景广泛.

关于高校理工科开放性选修实验课的若干思考

合理利用高校理工科开放性选修实验课,学生认真对待每一项实验工作,有效利用课余时间。让学生有充分的知识准备,对实验中的问题先进行思考,充分锻炼了学生独立的专研和思考能力、独立的动手能力和独立的解决问题能力。

连接体用Co-Mn基合金与尖晶石涂层的设计及其初期热生长与导电性能研究

MnxCo3-xO4尖晶石具有很好的铬离子外扩散抑制性能,且通过调整组成可设计最佳的热膨胀系数与电导率,以满足铁素体连接体的应用.Co-Mn合金涂层在热生长/氧化过程中要转化为性能优异的尖晶石层,除受到涂层成分、厚度与制备方法等因素的影响,还受到热生长过程中的氧分压、温度等的影响.文中通过研究高Mn的Co-40Mn和低Mn的Co-10Mn合金,在不同温度和氧分压下初期热生长特点选择涂层成分,在相对低温(750℃)时氧化物组分受氧分压影响明显;并研究了高Mn合金Co-38Mn-2La和Co-40Mn涂层在固体氧化物燃料电池服役温度中的初期热生长特点,结果表明所生成的产物为Co 3O 4夹杂少量(Co,Mn)3O 4尖晶石,这与相同反应条件下铸态合金存在着差异.Co-40Mn和Co-38Mn-2La氧化后涂层面比电阻遵循半导体氧化物随温度的变化规律,lg(ASR/T)vs.10^3/T之间均满足线性关系,Co-38Mn-2La涂层面比电阻值在500~800℃时低于Co-40Mn涂层.

MB8镁合金表面多孔陶瓷膜的制备与结构特点研究

采用微弧氧化技术在MB8镁合金表面制备了陶瓷膜,使用的电解质溶液清洁、对环境友好。分析了选用不同制备参数时对应的电流密度与时间的关系曲线。同时,分析了陶瓷氧化膜厚度、微观形貌、膜层结构和成分。结果表明,随着电压和频率的增加,微弧氧化陶瓷层的厚度呈快速增长趋势,而随着占空比的增加,膜层的厚度呈先增加后减小的趋势。当电压为200V和250V时,陶瓷膜分布着大量不规则的堆积层,主要为Si、Ca、P的产物。