银铜侧向复合材料界面结合机理分析

本文采用“包覆锭坯+扩散烧结+冷轧复合”联合工艺制备了银铜侧向复合带材,利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察分析银铜复合界面结构和元素分布,并分析其银铜复合界面的结合机理。结果表明,银铜复合界面形成过程为:1)银铜接触界面处凹凸不平的表面在轧制力的作用下相互咬合,形成机械结合界面;2)接触面在轧制力的作用下,银铜表面氧化膜破裂,新鲜表面质点间在轧制变形热的作用下产生原子结合;3)在扩散烧结过程中,银铜界面处的原子在高温作用下被激活,银铜原子相互扩散,在界面处发生银铜共晶反应形成液相金属层,随着烧结时间的延长,其共晶反应液相层厚度逐渐增加,随后冷凝结晶,使银铜实现侧向冶金结合。4)在后续中间退火过程中,共晶层与两侧的铜、银基体相互扩散,铜、银原子向更深的方向逐渐扩散,在靠近共晶层铜侧和银侧逐步形成固溶体层,使银与铜的结合强度进一步提高。银铜侧向复合界面结合机理包含机械咬合结合、接触共晶反应自钎焊结合和原子扩散结合3种,复合界面结合强度较好,剪切强度达220 MPa。

梯度热处理制备技术加速合金最佳热处理工艺参数筛选

AgCuNiInSn系列电接触合金的合金化程度要求高,需要对合金铸锭进行均匀化热处理来消除铸锭组织中的低熔点非平衡相和枝晶偏析。对于热处理最佳工艺参数的摸索,传统的“试错法”存在实验量巨大、研发周期长、研发效率低等不足。本研究提出一种梯度温度场均匀化热处理高通量制备方法,用于Ag-6Cu-0.5Ni-0.5In-0.5Sn合金最佳均匀化热处理条件筛选。结果表明,经过608.13℃/1h的梯度均匀化热处理,再经过75%的塑形变形后,硬度达到最大值为168.7,合金组织晶粒和第二相体积较小,点状第二相弥散分布较多且均匀,细晶强化效应和弥散强化效应最为显著。

Pt/C纳米催化剂的溶胶-凝胶法制备及性能

Pt/C是目前被广泛商业化应用的氧化还原催化剂,因此对于Pt/C材料的研究仍具有较高的现实意义。介绍了采用溶胶-凝胶法制备Pt/C纳米催化剂的方法和基本原理,使用X射线衍射(XRD)对样品的晶体结构进行分析,利用透射电镜(TEM)对Pt纳米颗粒的形貌、粒径和晶面间距进行了研究,使用能量散射X射线谱(EDS)分析了样品的成分,利用X射线光电子能谱(XPS)分析了材料表面的元素组成和化学价态。从实验结果看,使用溶胶-凝胶法所制备的Pt/C纳米材料,具有粒径小(平均粒径2.85nm),分布均匀,分散度高和表面含有较多吸附羟基氧物种等特点。合成路线具有反应条件容易控制,过程简单和生产成本低等优点。

基于K-means与Gale-Shapley算法的D2D干扰管理方案

针对设备到设备(device to device, D2D)直连技术复用蜂窝网络资源导致用户间干扰的问题,提出了一种基于K-means与Gale-Shapley稳定匹配算法的D2D通信干扰管理资源分配方案。通过分析信号与干扰加噪声比公式,采用K-means聚类算法进行用户分组,降低用户间干扰,实现多对一资源复用;为提高通信系统容量且保证用户的公平性,采用Gale-Shapley稳定匹配算法在用户分组基础上实现信道资源共享。仿真结果表明,与基于贪婪的图着色资源分配算法相比,本文算法在保证系统容量基本稳定的情况下,系统干扰降低了10%~30%。

Pd-20W合金的热压缩变形行为和显微组织

采用Gleeble-3500热模拟试验机对Pd-20W合金进行热压缩试验,研究了合金在变形温度1000~1200℃、应变速率0.001~1.000s-1条件下的流变应力以及变形过程中的显微组织。结果表明,合金的流变应力在变形初期随着真应变的增大快速上升,出现峰值应力后逐渐下降并达到稳态或略有下降。该合金热压缩变形的流变应力行为可用Zener-hollomon参数来描述,拟合计算得到了该材料的形变激活能等参数,获得流变应力的本构方程。热压缩变形后合金组织呈现一定程度的协同变形特征,晶界动态再结晶趋势增强,合金的主要软化机制为动态再结晶,表现出典型的应变诱发晶界形核机制特点。

铂金镍纳米合金的制备研究进展

铂基催化材料在燃料电池阳极催化剂和脱氢反应领域具有较大的应用前景,目前的纯铂和二元铂基催化剂并不能满足电催化领域的需求,新的三元铂基催化材料不断涌现。其中Pt-Au-Ni纳米合金催化剂在降低贵金属含量,增强催化活性,消除铂催化剂易中毒等方面具有较大的潜力。综述了近年来Pt-Au-Ni合金纳米材料的制备方法,包括液相合成法、种子生长法、化学蚀刻法等制备方法,对现有的制备方法进行了总结。在酸性环境下,合金催化剂容易出现Ni的溶解,降低催化剂的活性,甚至造成催化剂的失效,因此提出了金属间化合物催化剂可能是解决方法,为Pt-Au-Ni纳米合金的研究提供思路。

新型银基电接触材料的研究进展

综述了3种新型银基电接触材料的性能特点。以NiO、Bi2O3或CuO改性的Ag/SnO2MeO可以改善传统Ag/SnO2电接触材料的接触电阻稳定性、温升控制及室温加工性;以Ag/Ti3SiC2和Ag/Ti3AlC2为代表的三元层状化合物陶瓷相增强银基材料(Ag/MAX)可以改善AgNi材料大电流条件下的抗熔焊性能,降低直流负载条件下材料转移量;用石墨烯替代传统石墨研制的Ag/GNPs可以解决表面膜增厚、接触电阻增大、耐磨性不足等缺点。提出新型银基电接触材料的主要研发方向。

不同碳质相增强银基复合材料的电接触行为

采用粉末冶金工艺制备碳质相质量分数为3%的不同碳质相(石墨、碳纳米管和石墨烯)增强银基复合材料,并对其微观组织和物理性能进行表征。对复合材料触头进行直流阻性负载条件下的电弧侵蚀试验,研究了不同碳质相对复合材料电弧特征、材料转移和质量净损耗的影响。结果表明,银-碳纳米管复合材料具有最佳的致密度、硬度和抗拉强度;而银-石墨烯复合材料具有最好的导电率。复合材料触头的材料转移方式均为阴极向阳极转移。同等电接触参数条件下,银-石墨烯复合材料具有最佳电接触性能,其燃弧时间最短、燃弧能量最低、材料转移量和质量净损耗最少。

AgCuTi合金的组织与润湿性研究

采用粉末冶金技术制备Ag-34.5Cu-1.5Ti、Ag-26.5Cu-3Ti和Ag-10Cu-4Ti合金材料,用扫描电镜(SEM)、金相显微镜(OM)、差热分析仪(DSC)和润湿角测量仪,表征合金粉末及其材料的形貌、组织结构,研究合金的熔点和与TC4钛合金的润湿性。结果表明,通过真空雾化制粉、冷等静压、真空烧结和轧制等技术集成,可以制备AgCuTi合金材料;合金呈等轴晶组织,金属间化合物呈颗粒状和块状分布。随着钛含量的增加,使得Ag-10Cu-4Ti合金材料的固液相间隔温度最大、润湿角要小于Ag-34.5Cu-1.5Ti和Ag-26.5Cu-3Ti,Ag-10Cu-4Ti材料对TC4钛合金的润湿性能最好。

Au-Pt-Ni三元催化剂体系纳米相图的研究进展

Au-Pt-Ni体系在燃料电池催化剂领域具有较强的应用背景,体系纳米相图的研究及建立,将加深对纳米催化剂合成和稳定性以及纳米尺度的不同组元间相平衡关系的理解,并指导探索多金属间协同作用的纳米催化剂形成机理,为直接醇类燃料电池用新型贵金属合金纳米催化剂的设计与开发提供理论指导。目前关于纳米相图的研究还很有限,限制了兼具高活性、稳定性、抗中毒和廉价的新型贵金属合金催化剂的设计与开发。本文总结了Au-Pt-Ni体系块体和纳米相图的国内外研究进展,并对体系的热力学参数进行了整理与评估。

Ag-6Cu-1Zn-0.5Ni合金变形行为的高通量研究

对Ag-6Cu-1Zn-0.5Ni合金楔形试样进行轧制,获得了变形量从33%-80%连续变化的高通量实验样品,并对合金显微组织和性能进行了表征。结果表明,合金塑性变形后,晶粒发生变形,沿形变方向被压扁并拉长,最后全部转变为纤维组织。合金内晶粒从不均匀变形逐渐转变为均匀变形,晶界为滑移带的发射源。随着变形量的增大了,出现了交叉滑移和平行四边形的亚结构。硬度的变化分为4个阶段,呈台阶形式上升,其强化机制为固溶强化和位错强化的共同作用的结果。

石墨烯纳米片增强银基复合材料

采用粉末冶金方法成功制备了石墨烯增强块状银基复合材料。在V型混粉机中混粉制得含银-0.2%石墨烯纳米片(质量分数)复合粉末并使用冷等静压在200 MPa条件下将复合粉末压制成形。使用热等静压在750℃/100MPa条件下烧结获得石墨烯纳米片增强银基复合材料,然后在850℃条件下进行热挤压获得丝材,挤压比为40。用SEM、TEM和静态拉伸试验等研究了复合材料的微观结构和力学性能,结果表明,复合材料中石墨烯分布均匀,银基体与石墨烯之间界面结合良好。与未增强的银基体相比,银-0.2%石墨烯纳米片复合材料具有显著提高的强度而不损失塑性,表明石墨烯纳米片是银基复合材料理想的增强相。复合材料断口形貌显示出大量韧窝和撕裂棱,其断裂特征为典型的韧窝聚合型延性断裂。

银-石墨烯复合材料的滑动摩擦磨损性能

采用球磨混粉、冷等静压和真空烧结的工艺流程制备了含0.5%～2.0%石墨烯的银-石墨烯复合材料,并对复合材料进行销盘式摩擦磨损试验以研究其大气环境滑动摩擦磨损性能。研究结果表明,因石墨烯易团聚,石墨烯含量限于1.5%时能够有效改善复合材料的性能。与未增强的银相比,由于在接触表面形成自润滑碳质膜,银-石墨烯复合材料表现出较低的摩擦系数、较少的磨损量和较低的接触表面温度。随石墨烯含量的增加,复合材料的摩擦系数和磨损量均下降。复合材料的主要磨损机制为粘着磨损和磨料磨损。

AgPdCu/MX215复合带材白亮带形成机理研究

对AgPdCu/MX215复合带材白带形成机理进行分析。结果表明,复合带材在热复合和热处理过程中形成了界面,界面中含有大量脆性的PdSn金属间化合物,与基带和贵金属覆层的变形不协调,轧制过程中,表面的界面位置被撕裂,产生龟裂,而显示出不同的颜色差,外观上看来,显示出两条明显的白带。只要有界面的存在,白带不可能消失,可以通过制备工艺的改进,减小白带的宽度。

面向企业绿色创新的政府R&D补贴契约设计

企业的逆向选择行为极大地削弱了政府R&D补贴的效率,因此,合理设计政府R&D补贴激励契约显得尤为重要.运用委托代理理论,基于Kuhn-Tucker条件研究了政府如何设计面向企业绿色创新的R&D补贴激励契约.研究表明:在无监督情境下,政府应允许高技术企业获取信息租金,但这将扭曲低技术企业的绿色创新;政府将通过对高技术类型企业实施高补贴,以及对低技术类型企业的降低补贴以激励高技术类型的企业承担更多的绿色创新责任.有监督情境下,严格的监督和适当的罚金对政府R&D补贴效率的提升具有严格的正向意义.针对企业的异质性绿色创新能力,政府应灵活和多样化地设计R&D补贴.

过热度、传热系数以及高斯分布参数对Ag-28Cu-2Ni合金凝固组织的影响

基于CAFE法(元胞自动机CA-有限元FE耦合模型),借助Procast软件对水冷铜模浇铸条件下合金的三维微观组织结构进行模拟,模拟结果与实验结果一致。此外,研究了工艺参数(过热度和传热系数)以及高斯分布参数(平均过冷度、成核密度和过冷度标准方差)对合金凝固组织的影响。模拟结果表明,随着过热度的增大,柱状晶比例逐渐增大,细小柱状晶的晶粒尺寸变大,且CET(柱状晶向等轴晶转变)转化位置向合金铸件内部推移。水冷条件下(传热系数h=5000W/(m^2·K)),Ag-28Cu-2Ni合金凝固组织几乎全为柱状晶,而且晶粒粗大。空冷条件下(传热系数h=2000W/(m2·K)),柱状晶区缩小,等轴晶区占主要部分。缓冷条件下(传热系数h=10W/(m2·K)),铸件的凝固组织几乎全为等轴晶。此外,平均过冷度越高,柱状枝晶区域越大。最大成核密度越大,晶粒尺寸越小。随着标准偏差增大,晶粒分布更加离散化,且晶粒尺寸分布更加均匀。

Pt-M(M=Fe,Co,Ni)金属间化合物电子结构和弹性性质的第一性原理研究

通过基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Pt-M(M=Fe,Co,Ni)各金属间化合物的结构、能量、电子结构和弹性性质。首先对Pt-M(M=Fe,Co,Ni)金属间化合物进行几何优化,对其能带结构、总态密度、分态密度、键合特征和弹性性质进行研究,并计算各金属间化合物的结合能与生成焓。计算所得晶格参数与实验值和文献计算值吻合。PtFe_3的生成焓最小,结合能最大,说明PtFe_3较其他合金相更稳定、键合力更强。通过对Pt-M(M=Fe,Co,Ni)的能带结构和电子态密度进行计算,分析了其结构稳定性的物理本质。PtFe_3-t中Pt-Fe和Fe-Fe键相比其他合金相键长较短且电荷密度较高,说明PtFe_3-t中Pt-Fe和Fe-Fe键的键能比其他合金相大,所以PtFe_3-t合金相的结构稳定性最好。对Pt-M(M=Fe,Co,Ni)弹性性质的研究表明PtFe_3为脆性相,PtFe、Pt3Fe、PtCo、Pt_3Co、PtNi和PtNi3为延性相,其中Pt_3Co的塑性最好,PtFe_3-t有较高的弹性模量,其原子间结合力相对较强,材料的强度较大。

基于材料基因工程的超高温热障涂层研究

材料基因工程作为材料领域的变革性前沿技术,极大地缩短了材料从设计到应用的进程、提高研发效率、降低研发成本,成为一种全新的材料研发模式。主要介绍了运用材料基因工程技术对超高温热障涂层体系进行的前期研究,包括超高温稀土钽酸盐陶瓷隔热层和Pt-Ir基高温合金黏结层的研发,同时对材料基因工程技术在超高温热障涂层研发中的应用进行了展望。

无模拉拔工艺参数对Ag-28Cu-8Sn合金组织及性能的影响

采用连续铸造技术制备Ag-28Cu-8Sn合金棒材,通过无模拉拔工艺将合金棒材拉拔至目标丝径,分别探究加热温度和拉拔速度两种工艺参数对Ag-28Cu-8Sn合金组织、导电率、硬度、强度和延伸率性能的影响。结果表明,在相同拉拔速度和断面收缩率下,"吞并长大"现象导致横纵截面黑白两相的平均尺寸随着温度的增加而逐渐变大,同时导电率和延伸率随之增加,而强度和硬度减小;相同加热温度下,横纵截面合金相尺寸随着拉拔速度的升高而逐渐减小,硬度和强度随之增加,而延伸率和导电率随之减小。

NiPdCrBSi合金的钎焊组织与性能研究

以真空雾化制粉技术制备了NiPdCrBSi合金粉末,采用差热分析(DTA)、扫描电镜(SEM)、金相显微镜(OM)和真空钎焊等技术,对所得合金粉末的形貌、熔化特性,以及在不锈钢上的焊接铺展组织进行研究,并对钎焊界面组织进行分析表征。结果表明,NiPdCrBSi合金钎料在不锈钢上的润湿铺展性良好,所形成的焊接界面层的润湿机理,主要以扩散机制为主导,增强了合金的焊接性能和可靠性。