金属有机框架衍生Ru-Cu@C催化剂制备及其糠醛转移加氢性能

以Cu基金属有机框架(MOF)负载RuCl 3,采用氢气还原法和真空碳热还原法制备Ru-Cu@C催化剂。以异丙醇为氢供体,研究Ru-Cu@C催化糠醛转移加氢制糠醇性能,考察催化剂制备方法、Ru负载量及催化反应条件的影响。结果表明,与氢气还原法相比,采用真空碳热还原法制备的Ru-Cu@C催化剂表现出更高的糠醛催化转移加氢活性和稳定性,T=453 K反应4 h,糠醛转化率93.7%,糠醇选择性98.2%,催化剂经5次循环使用后仍保持高的催化活性。

晶粒尺寸对界面含Cr-O-C防黏层Cu/Ni复合体拉伸性能的影响

通过分子动力学方法研究含Cr-O-C防黏层的具有不同晶粒尺寸的Cu/Ni复合体的拉伸变形。结果表明:当Cu/Ni复合体的晶粒尺寸大于12 nm时,不论界面不含Cr、O和C原子或含有定量Cr、O和C原子,复合体的屈服强度随着晶粒尺寸的减小呈现增大趋势,符合细晶强化规律,晶粒塑性变形主要受晶体内部的位错滑移控制,最大应力增加9.52%;当晶粒尺寸小于12 nm时,由于晶界所占比例的增加,拉伸过程的塑性变形更多受晶界变形控制,屈服强度下降。Cr-O-C界面弱化了Cu/Ni复合体的强度,随着界面上Cr、O和C原子数量的增加,Cu/Ni复合体的抗拉强度随之降低,最大应力下降56.40%,Cu/Ni复合体内部的位错数量也随之降低,转移到Ni表面的Cu原子数量随之减少。

一维Cu@C核壳结构纳米复合材料的制备与表征

以氯化铜作为铜源，六次甲基四胺（HMT）作还原剂和碳源，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作表面活性剂，在水热条件下合成了一维Cu@C核壳结构纳米复合材料，并进行了表征分析。结果表明，制备的Cu@C核壳结构纳米复合材料为立方相铜晶体，无杂质出现。长度在几微米到十几微米，直径大约200-400nm。产物由铜、碳2种元素构成；从透射电镜照片可以清楚的看出明暗对比，表明产物的核壳结构。在反应过程中，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）起到了形状控制剂的作用。

基于Cr-O-C钝化层改变多晶Cu表面能和表层位错的脱模力与脱模精度

Cr-O-C钝化层可以提高精密电铸脱模精度,但Cr-O-C钝化层对基底表面的钝化规律和对表层的影响尚未清楚。利用分子动力学方法,在多晶Cu表面沉积离散的Cr、O和C原子,获得不同比例和数量的Cr-O-C钝化层。计算结果表明,不同比例的Cr、O和C原子均可以大幅降低多晶Cu的表面能;随着原子数量的增加,多晶Cu的表面能呈下降趋势;Cr-O-C钝化层增加了多晶Cu表层的位错密度;新增加的位错以Shockley位错为主;在一定沉积原子数量内,位错密度有极值。在多晶Cu表面电沉积不同密度的Cr、O和C原子,通过接触角测试验证了Cr-O-C钝化层降低多晶Cu表面能的结论。电沉积脱模强度和脱模表面粗糙度结果显示,随着沉积原子数的增加,脱模强度和脱模表面粗糙度均降低。研究结果可为利用离散Cr-O-C界面辅助精密电铸脱模提供一种解释。

粉末锻造Al_(2)O_(3)颗粒增强Fe–Ni–Mo–C–Cu复合材料的组织与性能

通过粉末锻造技术制备了不同含量微米级Al_(2)O_(3)颗粒强化的Fe–Ni–Mo–C–Cu(Q61)复合材料,并对调质态和淬火态复合材料的组织和性能进行了研究。结果表明:当Al_(2)O_(3)质量分数为0.15%时,增强颗粒在基体内分布均匀;相较于同种状态下不添加增强颗粒的单一Q61,调质态复合材料的硬度从HRC 38增至HRC 39.8,屈服强度从1106 MPa增至1121 MPa,延伸率从12%降至6.5%;淬火态复合材料的硬度从HRC 61.5增至HRC 63.2,磨损率从5.27×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1)降至3.08×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1),低于对比试验用的典型齿轮材料40Cr的磨损率(3.34×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1))。当Al_(2)O_(3)质量分数大于0.15%时,Al_(2)O_(3)颗粒逐渐偏聚,虽然调质态下复合材料屈服强度仍继续小幅增加,但塑性严重退化,且淬火态复合材料磨损率增加,耐磨性变差。综合来看,添加0.15%Al_(2)O_(3)颗粒强化Q61复合材料在调质态下具有较高的综合力学性能,而在淬火态下表现出良好的抗摩擦磨损能力。

高强导电耐磨Cu-Fe-C复合材料的设计与制备

以高强导电耐磨Cu-Fe-C复合材料为研究对象,采用真空熔铸及变形热处理工艺,制备了不同C含量的Cu-Fe-C复合材料。通过X射线衍射(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电导率测定仪、维氏硬度测试仪、电子万能试验机等设备对Cu-Fe-C复合材料的组织结构和性能进行了检测与分析。结果表明,固溶温度对Cu-Fe-C复合材料的力学和电学性能有显著影响,材料硬度随固溶温度升高而降低,在1000℃时硬度达到最低值HV 77,且观察到了明显的过烧现象。复合材料的电导率也随固溶温度升高而降低,但在固溶温度900℃后就趋于不变,电导率达到最低值18%IACS,这主要是由于Fe和C元素已充分固溶。经过热轧、固溶、冷轧时效后,相较于铸态和固溶态,材料的电导率和硬度均有明显的升高,分别达到了56%IACS和HV 155。此外,随着C含量的增加,复合材料的界面会成为脆弱的铜石墨界面,强度和电导率稍有降低。复合材料的摩擦系数随C含量的增加明显降低,说明石墨的析出明显提高了复合材料的耐磨性。

不同温度下微波烧结Fe-Cu-C的性能

对微波烧结Fe-2Cu-0.6C粉末冶金材料进行探索性研究,研究不同烧结温度下微波烧结样品的性能和显微组织,并与相同温度下的常规烧结样品进行对比。研究结果表明:与常规烧结相比,微波烧结可得到较高的烧结密度以及较高的抗拉强度和伸长率,两者的洛氏硬度相当;微波烧结样品在1150℃时性能最佳,密度为7.20g/cm3,抗拉强度为413.90MPa,洛氏硬度为HRB75;微波烧结样品具有良好的微观结构,即小的、近圆形且均匀分布的孔隙结构,从而也有利于获得细小的晶粒和较高的致密度;微波烧结与常规烧结相比,样品具有更多片状和粒状珠光体,能显著改善其性能。

微波烧结Fe-2Cu-0.6C的性能与组织研究

研究了Fe-2Cu-0.6C粉末冶金材料在1150℃时的微波烧结的性能,并与常规烧结试样进行了对比,分析了其显微组织。结果表明:与常规烧结相比,微波烧结时间短,能量利用率高,微波烧结试样的性能有明显的提高,试样密度达到7.20g/cm3,硬度75HRB,抗拉强度为413.90MPa,伸长率6.0%。金相显微和扫描电镜断口分析的结果表明:微波烧结试样的组织主要是由铁素体、片状和粒状珠光体以及极少量的孔隙组成的。大量珠光体的存在能显著改善其力学性能。由断口分析可知,常规烧结试样属于脆性穿晶断裂,而微波烧结试样为脆性穿晶断裂和韧窝型的穿晶韧性断裂的混合型断裂。

C/C-Cu复合材料的组织和摩擦磨损性能

以炭纤维针刺整体毡为预制体,用化学气相渗透(CVI)、浸渍/炭化(I/C)的方法制备密度和基体炭不同的C/C多孔坯体,采用真空熔渗将熔融Cu渗入到C/C坯体中制备C/C-Cu复合材料,利用X射线衍射、金相显微镜和扫描电镜分析复合材料的组织结构,研究复合材料的摩擦磨损性能。结果表明:Cu成功地渗入C/C坯体中,并填充了坯体的孔洞和炭纤维之间的孔隙,复合材料的主要相为Cu、C及少量的TiC相,当渗剂中Ti的质量分数达到15%时,出现微量的Cu和Ti的金属化合物相;复合材料的摩擦因数随着摩擦时间的增加而逐渐增加并趋于稳定。渗剂相同时,摩擦因数和体积磨损量随着材料密度增加而增加;坯体相同时,随着渗剂中Ti含量增加,摩擦因数增加,体积磨损减小。随着外加载荷的增加,摩擦因数和体积磨损先增后减,80 N载荷时均达到最大值;与J204电刷对比,同样条件下,两者摩擦因数接近,但C/C-Cu复合材料的体积磨损量远远小于J204电刷的。

机械合金化制备Cu-C纳米晶复合粉末

研究了不同碳含量的铜-碳混合粉末在机械合金化(MA)过程中组织形态特征及微观结构的变化规律。结果表明:粉末X射线衍射图谱的宽度和强度均随着球磨时间的延长逐渐加宽和降低,这是晶粒细化和晶格畸变共同作用的结果。随着机械合金化的进行,粉末的晶粒度逐渐减小,而晶格常数和畸变则不断增加。不同碳含量的铜-碳混合粉末经过24 h高能球磨后均可形成纳米级的铜基过饱和固溶体。机械合金化导致复合粉末晶粒的细化、晶界、亚晶界以及位错等晶体缺陷密度的增加是形成过饱和固溶体的主要原因。

Li_4Ti_5O_(12)/(Cu+C)复合材料的制备及电化学性能

以Li4Ti5O12,Cu(CH3COO)2.H2O和C6H12O6为前驱体,化学沉积与热分解结合合成锂离子电池负极材料Li4Ti5O12/(Cu+C)。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒流充放电、循环伏安和电化学阻抗方法表征样品的结构、形貌和电化学性能。结果表明,Li4Ti5O12表面包覆的Cu与C提高了Li4Ti5O12电极材料的导电率,其循环性能和倍率性能得到有效地改善。在0.5C、1C和3C倍率下,经过50次充放电循环,放电比容量分别为168.2、160、140.6 mAh.g-1,其容量保持率分别为88.7%、84.4%、71.2%。电化学阻抗测试表明,表面包覆的Cu与C使其电荷转移阻抗大幅度减少。

不同载荷和对偶下C/C-Cu复合材料的摩擦磨损性能

以炭纤维针刺整体毡为预制体,用化学气相渗透(CVI)、浸渍/炭化(I/C)的方法制备密度和基体炭不同的C/C多孔坯体,采用真空熔渗将铜合金液渗入C/C坯体中制备C/C-Cu复合材料,研究试验条件对复合材料摩擦磨损性能影响。研究结果表明:随着时间的延长,C/C-Cu复合材料摩擦因数趋于稳定;随着载荷的增加,摩擦因数和体积磨损先增后减,当载荷为80 N时达到最大值;试样摩擦因数和体积磨损与对偶件有关,当采用硬度较高的40Cr钢为对偶件时,试样摩擦因数随着时间的延长而增加并趋于稳定,且磨损量最大;当采用硬度低的黄铜和紫铜为对偶件时,试样摩擦因数随着时间变化不大,与紫铜对偶时的磨损量最小;C/C-Cu复合材料的磨损机制主要为磨料磨损、粘着磨损,采用40Cr钢作对偶时氧化磨损加大。

C/C坯体对C/C-Cu复合材料摩擦磨损行为的影响

采用无压熔渗方法制备炭纤维整体织物/炭-铜(C/C-Cu)复合材料,在MM-2000型环-块摩擦磨损试验机上考察复合材料的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌,研究C/C坯体对材料的摩擦磨损行为的影响及机制。结果表明:随着C/C坯体密度的增加,摩擦系数及C/C-Cu材料自身和对偶的磨损量均降低;采用浸渍/炭化(I/C)坯体的C/C-Cu材料摩擦系数及自身和对偶件的磨损量均高于采用化学气相渗透(CVI)坯体的试样;摩擦面平行于纤维取向的试样摩擦系数低于垂直于纤维取向的试样,但磨损率较高。

微波烧结Fe-2Cu-0.6C合金的保温时间对组织与性能的影响

对微波烧结Fe-2Cu-0.6C粉末冶金材料进行了1150℃不同保温时间下的性能和显微组织研究,并与常规烧结试样进行了对比。结果表明:微波烧结保温时间由5min增加至15min,试样的各项性能达到最佳:密度为7.22g/cm3,硬度HRB为78,抗拉强度为416.8MPa,延伸率为5.5%;保温时间延长至20min对试样性能影响不大。微波烧结的性能较常规烧结高。通过金相显微分析表明:微波烧结有着良好的微观结构,即小的、近圆形且均匀分布的孔隙结构,从而也有利于获得细小的晶粒和高的致密度;微波烧结较常规烧结有着更多片状和粒状珠光体,能显著改善其性能。由断口分析可知,常规烧结样品属于脆性穿晶断裂,而微波烧结样品为脆性穿晶断裂和韧窝型的穿晶韧性断裂的混合型断裂。

用区熔法制备Cu/C复合材料

提出了一种制备颗粒改性铜基复合材料的新方法——区熔法 ,采用该法成功地制取了石墨 /铜基复合材料 .通过金相、扫描电镜分析和物理性能测试等手段对区熔法制成的复合材料的组织、性能进行了研究 .结果表明 ,在石墨平均粒度小于 1 μm时 ,并且在压制密度、加热和冷却速度合适的条件下 ,复合材料的组织均匀 ,致密性好 ,石墨在基体中弥散分布 ,材料的导电性明显提高 ,特别是电阻率较国内成分相同的市售商品牌号降低 4 1 % .

Cu-C-Ti系和Cu-CuO-Al系合金粉末的机械合金化

将CU－C3．3％－Til3．3％和CU－Cu02．5％－Al11．1％（质量分数）二合金粉末分别进行机械合金化，结果发现，经20h球磨后，C的衍射峰已经消失，Ti、Al、CuO的衍射峰强度显著降低；60h球磨后，二合金粉末都形成了Cu基过饱和固溶体；100h球磨后，部分Ti、C、Al、O溶质元素脱溶析出，并反应生成TiC和Al2O3。机械合金化导致粉末细化、亚晶界和位错等缺陷产生是形成过饱和固溶体和促进第二相析出的重要原因。

C/C-Cu复合材料的烧蚀性能及烧蚀机理

采用真空熔渗技术制备新型C/C-Cu复合材料。采用氧-乙炔焰测试不同时间下C/C-Cu复合材料的抗烧蚀性能,利用XRD、SEM分析材料烧蚀后的物相组成及组织形貌,对C/C-Cu复合材料的烧蚀机理进行研究。结果表明:烧蚀时间对材料的烧蚀率有显著影响,随着时间的延长,材料的质量烧蚀率和线烧蚀率均呈上升趋势;烧蚀后复合材料表面生成氧化物相TiO2和Cu2O,原来的TiC相被TiO2相替代;C/C-Cu复合材料的烧蚀性能优于C/C复合材料的烧蚀性能;C/C-Cu复合材料的氧-乙炔焰烧蚀机制为热氧化烧蚀、热物理烧蚀(升华)和机械冲刷的综合作用。

Cu_2O/C_(60)梯度薄膜的制备

功能梯度材料应用前景广阔 ,特别在 ICF研究中 ,梯度靶是一种重要的基础 -基准靶。以Cu2 O和 C60 为原料 ,用真空蒸镀法在石英基底上制备了 Cu2 O/C60 梯度薄膜 ,并用 XPS,AFM,紫外光谱仪对其成份分布、表面形貌、紫外吸收谱进行了测试。测量结果表明 ,薄膜的组成沿厚度方向呈连续梯度变化 。

合金元素对C/Cu复合材料界面结合特性及性能影响的研究

作者采用连续电沉积法,在碳纤维表面沉积单层或复层金属,如 Cu、Ni、Cr、Sn 等,并通过真空热压扩散制备复合材料。本文研究了合金元素对C/Cu复合材料界面结合特性和组织性能的影响,并定量地研究了复合材料的界面结合强度。

新型Ni-Cu-C合金中石墨的球化处理及其性能

采用熔炼法制备出新型Ni Cu C固体自润滑材料,研究了稀土镁球化剂对Ni Cu C合金中石墨的球化作用。结果表明:在加入铜量0～50%范围内,用0.75%的稀土镁球化剂可以使结晶的石墨有效球化;石墨经球化处理后,形核密度提高,分布均匀;铜的固溶作用提高了合金基体的硬度,增大了材料的电阻率,在加入量大的情况下,对石墨有一定的球化作用,但降低石墨的含量;Ni Cu C合金的自润滑性能随石墨含量的提高及球化而得到改善;与退火态45#钢和GCr15轴承钢进行干摩擦磨损时,Ni 20%Cu 3.5%C合金的摩擦因数分别保持在0.12和0.13。