热等静压法制备大尺寸铝基碳化硼复合材料及性能研究

采用热等静压法制备铝基碳化硼复合材料(Al-B4C)板材,测试板材的密度和抗拉强度,并观察复合材料的微观组织和拉伸断口形貌。结果表明,Al-31%B4C(质量分数)板材的尺寸为3 mm×200 mm×5000 mm;Al-31%B4C复合材料的相对密度大于99.69%,抗拉强度大于300 MPa,断后延伸率大于3%,B4C颗粒均匀分布在基体中,并与基体紧密结合;Al-B4C复合材料板材的力学性能符合工程用中子吸收材料的要求。比较含不同质量分数B4C颗粒(10%、15%、20%、25%、30%、31%、35%、40%)的Al-B4C复合材料性能,当B4C质量分数为10%~40%时,随基体中B4C颗粒含量的增加,Al-B4C复合材料的密度和相对密度均逐渐降低;当B4C质量分数为10%~35%时,随基体中B4C颗粒含量的增加,Al-B4C复合材料的抗拉强度逐渐增大,断后延伸率逐渐降低。

粉末冶金法制备铝基碳化硼复合材料的研究进展

本文归纳了粉末冶金法制备铝基碳化硼复合材料的制备工艺,主要包含混料、压制、烧结、变形等工艺环节;对铝基碳化硼复合材料主要性能及影响因素做了阐述,重点整理了材料均匀性、相对密度、力学性能的研究情况;总结了工程用铝基碳化硼材料的生产及使用情况,分析几种常见铝基碳化硼产品的特点;提出采用粉末冶金法生产大尺寸、高品质、低成本的铝基碳化硼材料是未来研究方向之一的观点,并阐述了工艺优化方案。在核电等相关产业的带动下,中国有望成为全球铝基碳化硼复合材料生产和研究中心。

纳米Ce(0.95)M(0.05)O2(M=Fe,Nd,Eu)光谱特征及其催化性能研究

采用水热法制备纳米Ce(0.95)M(0.05)O2(M=Fe^3+,Nd^3+,Eu^3+)固溶体,系统研究了固溶体的微观晶体结构及光谱特性。X射线衍射(XRD)结果表明,掺杂样品均为单相萤石立方结构,无对应于掺杂离子氧化物的杂相存在,说明三种掺杂离子均成功掺入CeO2晶格内而形成固溶体。计算各样品的晶粒尺寸,得到掺杂固溶体的粒度均低于20 nm。采用紫外可见光谱(UV-Vis)表征固溶体的电子跃迁性能。与纯CeO2相比,掺杂固溶体的吸收边均发生红移;同时,拟合得到各样品能隙由大到小依次为:CeO2(3.13 eV)>Ce(0.95)Eu(0.05)O2(3.04 eV)>Ce(0.95)Nd(0.05)O2(2.94 eV)>Ce(0.95)Fe(0.05)O2(2.75 eV)。荧光光谱(PL)测试表明,掺杂样品的发射峰强度均比纯CeO2低,其中Fe^3+掺杂固溶体样品的荧光强度降低最为明显。其原因在于Fe^3+掺杂会使固溶体晶格内引入更多缺陷,从而阻碍了电子与空穴的复合。将固溶体作为催化剂添加到Mg2Ni-Ni中,球磨制得Mg2Ni-Ni-5%Ce(0.95)M(0.05)O2复合材料,系统测试复合材料电极的电化学和动力学储氢性能。结果表明, Ce(0.95)M(0.05)O2固溶体可有效提高Mg2Ni-Ni合金复合材料的电化学放电性能,最大放电容量分别为:Ce(0.95)Fe(0.05)O2(874.8 mAh·g^-1)>Ce(0.95)Nd(0.05)O2(827.8 mAh·g^-1)>Ce(0.95)Eu(0.05)O2(822.7 mAh·g^-1)>CeO2(764.9 mAh·g^-1)。同时,催化剂还可有效提高复合材料的电化学循环稳定性,经20次循环后的容量保持率为:Ce(0.95)Fe(0.05)O2(49.8%)>Ce(0.95)Eu(0.05)O2(49.7%)>Ce(0.95)Nd(0.05)O2(46.3%)>CeO2(34.1%)。对复合材料进行高倍率放电性能(HRD)表征,掺杂固溶体催化剂能够显著提高样品的大电流放电性能,如当放电电流密度为200 mAh·g^-1时,各样品的HRD为:Ce(0.95)Fe(0.05)O2(59.5%)>Ce(0.95)Eu(0.05)O2(57.4%)>Ce(0.95)Nd(0.05)O2(55.7%)>CeO2(54.4%)。采用恒电位阶跃测试催化剂对复合材料中H扩散能力的影响, H扩散系数由大到小依次为Ce(0.95)Fe(0.05)O2>Ce(0.95)Eu(0.05)O2>Ce(0.95)Nd(0.05)O2>CeO2。分析认为,固溶体的催化效果与其氧空位浓度、晶格缺陷及掺杂离子易变价特性密切相关。

Effect of Graphite Content and Granularity on Mechanical and Tribological Properties of Bronze Alloyed Powder Composite

The bronze alloyed powder composite containing nanoparticles was developed by hot pressing.The effects of the content and granularity of graphite on hardness,machinability,bending strength,compression strength,and friction and wear behavior of the composites were studied.The microstructures of the specimens were analyzed by SEM.The results showed that the graphites are distributed in net when nanographites are added,resulting in the decrease of mechanical properties and abrasive resistance.When the content of nanographite is 10%,the composite is brittle.The graphite is distributed in the form of block when micrographite is added,improving the mechanical properties and abrasive resistance.Wear track was studied by SEM.

热处理工艺对铝基碳化硼板材性能的影响

选用热等静压法制备的铝基碳化硼板材(B4C体积分数为10.5%,下同),对铝基碳化硼板材进行热处理,测试热处理前后铝基碳化硼板材的密度、硬度、室温力学性能,并观察断口组织。结果表明,热处理后,铝基碳化硼板材的密度几乎相同,硬度显著提高;热处理工艺对铝基碳化硼板材的力学性能有显著影响,其中,经加热(500℃×3 h)、水淬、人工时效(170℃×1 h)后,Al-10.5%B4C板材的抗拉强度为365 MPa,断后伸长率为9.6%,比未热处理板材的抗拉强度提高了89.1%,而伸长率降低了48.3%。

铝基碳化硼复合材料10B面密度测量及其均匀性评价

采用热等静压法制备B4C质量分数为31%的铝基碳化硼板材,尺寸为3 mm×200 mm×5000 mm,测试Al-31%B4C板材的密度、厚度,并观察金相组织。采用中子辐照透射法检测板材各位置试样的10B面密度,推算3.05 mm厚的工程板10B面密度值范围为0.0352~0.0389 g·cm^-2,结果显示所测Al-31%B4C板材各处的10B面密度均匀,满足中子吸收工程板对10B面密度的要求。

基于降低轧机负荷的高性能特厚钢板轧制工艺

为了得到综合性能合格的特厚钢板产品,对特厚钢板轧制工艺进行优化,通过轧机扭矩测试、钢板显微组织与力学性能分析,研究轧制道次压下率、轧制速度和开轧温度对轧机轧制过程扭矩及钢板力学性能的影响。结果表明,提高开轧温度、降低粗轧道次的轧制速度,可有效控制钢板的变形抗力、降低轧机负荷、增加钢板芯部的变形量,使得试验钢板的各项力学性能显著提高、厚度方向的抗拉与冲击性能均得到明显改善。