添加镍包覆石墨对铁基固体自润滑复合材料性能的影响

研究了利用粉末冶金法制备添加镍包覆石墨的铁基固体自润滑复合材料的力学性能及摩擦学性能,结果表明:以Fe-Ni-Cu-Mo成分作为基体的含石墨材料中,当石墨含量为0.9%(质量分数)时其力学性能达到最佳值。添加镍包覆石墨复合材料的力学性能和摩擦学性能明显优于添加未包覆石墨的复合材料。随着镍包覆石墨含量的增加,复合材料的力学性能不断降低,摩擦系数也随之降低,磨损率呈现先降低后又逐渐升高的趋势,当镍包覆石墨含量为3.36%时磨损率降为最低,获得了良好的综合性能。所研制的添加镍包覆石墨的铁基固体自润滑复合材料已经在多家钢厂得到了应用。

锂离子电池负极材料用包覆石墨复合微粉及其研究

介绍了包覆石墨微粉负极材料及核壳模型概念 ,其优点和现阶段的研究现状。包覆石墨复合微粉由于其能在一定程度上克服石墨材料的缺点 。

酚醛树脂包覆石墨作为锂离子二次电池炭负极材料的研究

为改善石墨的充放电特性及与电解质相容性 ,以酚醛树脂包覆天然鳞片石墨 ,在惰性气氛下以不同的炭化条件对包覆材料进行炭化处理 ,将所制备的复合材料作为锂离子二次电池的负极 ,以金属锂片作为对电极 ,在 1mol/LLiPF6/ (EC +DEC) (1∶1)电解液中考察了其恒电流充放电特性。同时 ,对部分复合材料进行了元素组成、真密度。

SPS温度对含铜包覆石墨铜基粉末冶金材料性能的影响

以铜包覆石墨颗粒为润滑组元,采用放电等离子烧结(SPS)法分别在700、740、780、820、860℃的烧结温度条件下制备了5种铜基粉末冶金摩擦材料,并分别在上述5种温度下分别单独对铜包覆石墨颗粒进行烧结。通过对材料的力学性能、不同制动摩擦条件下的摩擦磨损性能和内部组织的测试分析,研究烧结温度对石墨与基体之间界面结合性和材料摩擦磨损性能的影响,并确定较佳的烧结温度。结果表明:随着烧结温度的升高,材料中铁颗粒与铜基体间界面固溶度增强,但温度过高也会造成石墨表面铜包覆层完整性下降而不利于石墨与基体间的界面结合;随着制动初速度的升高,5种烧结温度下所得材料的平均摩擦因数和磨损率均呈现出先明显下降而后又变化较小的特点;当制动初速度为100和150 km/h,在700和740℃烧结温度下所得2种材料的摩擦因数和磨损率明显高于其他3种材料;当制动初速度高于150 km/h,除860℃烧结温度下所得材料的摩擦因数明显偏低外,其他4种材料的摩擦因数相差不大,并且该条件下5种材料的磨损率间差异均较小;烧结温度为780℃时,所得材料具有较好的力学性能和摩擦磨损性能。

加压烧结树脂碳包覆石墨/铜复合材料的显微组织和性能

以电解铜粉、树脂包覆石墨粉和二氧化硅粉为原料,经粉末冶金和冷压成坯块后,分别采用常压烧结和加压烧结工艺制备树脂碳包覆石墨/铜复合材料,对比两种烧结工艺制备的树脂碳包覆石墨/铜复合材料与现有法国罗兰MCXXP牌号电刷高速列车用接地电刷的显微组织和导电、力学、摩擦磨损性能。结果表明:与常压烧结材料相比,采用加压烧结制备的树脂碳包覆石墨/铜复合材料中,铜相的连通性更好,石墨分布更离散均匀,二氧化硅更好、更多地被嵌入铜基体,复合材料的密度、抗弯强度、硬度、导电和摩擦磨损性能显著提高,且与法国罗兰MCXXP牌号电刷的性能相当。

压制压力对树脂碳包覆石墨/铜复合材料显微组织与性能的影响

以电解铜粉、天然鳞片石墨、树脂及Si O2粉等为原料,采用粉末冶金方法制备树脂碳包覆石墨/铜复合材料,研究压制压力对该复合材料的组织、导电性能、力学性能以及摩擦磨损性能的影响。结果表明,随压制压力增大,复合材料中Cu相的连通性更好,石墨分布更均匀并发生严重变形成为细长条形状,Si O2更好地被夹持于铜基体之间,复合材料的密度和力学性能增加,但电导率和摩擦性能降低。随压制压力从300 MPa提高至500 MPa,树脂碳包覆石墨/铜复合材料的电导率由12.23 MS/m降低到6.67 MS/m,抗弯强度与硬度(HV)分别由57.40 MPa和22.8提高到73.95 MPa和35.22,10 h的体积磨损率由2.49×10-7 mm3/(m·N)增加到3.04×10-7mm3/(m·N)。

锂离子电池炭负极材料的研究——包覆对天然石墨容量衰减的影响

研究了酚醛树脂包覆对天然石墨电化学性能的改善。酚醛树脂热解后形成的包覆石墨首次放电容量达到了460mAh·g-1以上,高于未处理石墨(384mAh·g-1);考察了热处理温度对包覆石墨性能的影响,结果表明在600℃～1000℃的范围内,随着热处理温度的升高,材料的不可逆容量降低,首次充电容量和循环效率提高;循环20周以后包覆石墨的容量仍保持在330mAh·g-1以上,而未处理石墨的容量则降低到300mAh·g-1以下,说明酚醛树脂包覆对抑制石墨的容量衰减有明显的作用。

树脂碳包覆石墨/铜复合材料组织和性能研究

为低成本制备高性能石墨/铜复合材料,以酚醛树脂包覆石墨粉、电解铜粉、二氧化硅为原料,采用传统的粉末冶金工艺制备了树脂碳包覆石墨/铜复合材料,对比了其与天然鳞片石墨/铜复合材料和镀铜石墨/铜复合材料组织和性能的差异。发现酚醛树脂包覆可有效保护石墨结构完整性,还原铜表面氧化膜,促进铜的扩散烧结,利于致密化。与天然鳞片石墨/铜复合材料相比,树脂碳包覆石墨/铜复合材料的导电性能、力学性能和摩擦磨损性能提高,其电导率、抗弯强度和硬度分别为9.87 MS·m^-1、81 MPa、220 MPa,与镀铜石墨/铜复合材料的相当,且摩擦磨损性能略优于镀铜石墨/铜复合材料。

静电自组装制备氧化石墨烯包覆铜粉研究

为了改善石墨烯与铜之间浸润性差及石墨烯自身难以分散的问题,制备高分散石墨烯增强铜基复合材料,利用静电自组装法制备了氧化石墨烯包覆铜粉,用不同修饰剂(十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([BMIm]BF4)、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体([BMIm]PF6))改性铜粉表面后,研究了氧化石墨烯对其包覆效果的影响;进而研究了不同含量[BMIm]BF4离子液体改性后氧化石墨烯包覆效果及复合粉末热稳定性。结果表明,3种修饰剂对铜粉表面改性后,氧化石墨烯成功包覆到铜粉表面,[BMIm]BF4离子液体修饰后包覆效果最佳,CTAB次之,[BMIm]PF6离子液体最差,当[BMIm]BF4离子液体与铜粉比例为1.5 mL:60 g时,氧化石墨烯均匀包覆在铜粉表面,氧化石墨烯包覆铜粉在高温下可被还原为石墨烯。

包覆鳞片石墨嵌锂行为的研究

采用混合后气流分散的方法制备了酚醛树脂包覆石墨,炭化后在石墨表面形成一层树脂炭包覆层。研究表明:包覆层越厚,锂离子嵌入越难。随着包覆层由0 54μm增加到1 49μm,内核石墨逐渐由一阶和二阶的混合阶石墨层间化合物过渡到二阶石墨层间化合物。鳞片石墨嵌锂时单方向、10%的巨大膨胀量和高强度树脂炭包覆层抑制膨胀,是抑制锂离子嵌入包覆石墨的主要原因。

铸造Cu包覆石墨/Al复合材料干滑动磨损性能研究

以ZL108铝合金为基体,添加Cu包覆石墨及稀土（Ce）,采用机械搅拌制备了Cu包覆石墨/Al复合材料。考察了不同Cu包覆石墨含量的Cu包覆石墨/Al复合材料的组织、硬度及磨损性能。结果表明,试验条件下,在2%~6%的Cu包覆石墨的范围内,石墨分布趋于均匀。制备的Al-4Cu包覆石墨/Al复合材料具有较高的硬度及较好的耐磨性。添加石墨使复合材料的磨损机制由磨粒磨损转变为剥层磨损。

镍包覆还原石墨烯复合材料的制备与性能研究

采用Hummers法将天然鳞片石墨氧化为氧化石墨,以水合肼为还原剂还原氧化石墨得到还原石墨烯,并对还原石墨烯化学镀镍,制备镍包覆的还原石墨烯复合材料。通过X-射线衍射分析、扫描电镜、X-射线能量分散、磁强计和双电测四探针测试仪对还原石墨烯、镍包覆还原石墨烯复合材料进行性能测试。结果表明,还原石墨烯经过碱性化学镀镍处理后,其表面包覆了非晶态的镍-磷合金,电阻率达到4.5064 mΩ·m,明显优于还原石墨烯的导电性;镍包覆的还原石墨烯的饱和磁化强度增大,矫顽力减小,剩磁均较小,适合做软磁材料。

石墨包覆对含Ti、Zr镁基合金性能的影响

用机械合金化法成功地合成了Mg0.9Ti0.1-x Zrx Ni(x =0.00,0.02,0.04,0.06)合金,研究了Zr和Ti的添加对Mg50Ni50型镁基合金电极容量和循环寿命的影响。同时,探索了用球磨法对四元非晶合金Mg0.9Ti0.06Zr0.04Ni进行石墨包覆的工艺及其对合金电极循环寿命和放电容量的影响。结果表明,在此系列合金中,石墨对Mg0.9Ti0.06Zr0.04Ni合金的包覆使合金电极容量和循环寿命都有所提高。同时对包覆石墨前后的合金进行了电子扫描电镜(SEM)和合金表面元素组成分布(EDAX)测试,来进一步研究石墨包覆对提高镁基合金抗腐蚀性能的作用机理。

石墨包覆纳米铁镍材料的制备及表征

碳包纳米磁性金属因其巨大的潜在应用前景成为了近年的研究热点,但现有各种方法都只能合成毫克量级样品。作者用金属钾还原镍铁氯化物石墨层间化合物合成了石墨碳网包覆纳米铁镍合金,一次至少可以得到几克样品。所合成样品成分分布比较均匀,w(Fe)=3.44%～9.67%,w(Ni)=0～2.95%。(Fe,Ni)纳米晶大小均匀,粒度因原料NiCl2 FeCl3GICs阶数不同而异,2阶为5.7nm,3阶为17.1nm。样品具有表观超顺磁性。

包覆天然石墨作锂离子电池负极材料的研究

X衍射和电镜扫描显示通过沥青包覆天然鳞片石墨能在天然鳞片石墨表面包覆了一层完整和均匀的膜。天然石墨经沥青包覆改性后,不可逆容量损失从125.2mAh/g减少到32.5mAh/g;初始库仑效率达到93%;比容量从290.8mAh/g提高到365.3mAh/g;100次循环后的容量保持率从55.4%提高到93.86%。电化学性能显示沥青包覆石墨材料的最佳烧结温度为850℃,沥青最佳含量为11%wt。

石墨类型对Al_(2)O_(3)-MgO浇注料性能的影响

为开发高性能含碳浇注料,首先以Si粉和鳞片石墨为原料,采用熔盐隔离法,经1350℃保温3 h制备了SiC包覆石墨;然后以板状刚玉颗粒、白刚玉粉、电熔镁砂粉、氧化铝微粉、Secar 71水泥、SiO_(2)微粉等为主要原料,分别将鳞片石墨和SiC包覆石墨引入其中,经1100、1600℃埋碳热处理后制备了Al_(2)O_(3)-MgO浇注料空白试样以及Al_(2)O_(3)-MgO-C浇注料试样,研究了石墨类型对浇注料性能的影响。结果表明:1)与未添加石墨的Al_(2)O_(3)-MgO浇注料试样相比,加入鳞片石墨的浇注料试样成型所需加水量显著增加,常温抗折强度明显降低,显气孔率明显升高,但抗热震性和抗渣性有所改善;加入SiC包覆石墨的浇注料试样加水量略有增加,常温抗折强度有所降低,显气孔率略有增加,高温强度、抗热震性和抗渣性改善。2)随着热处理温度的升高,试样的常温强度、加热永久线变化率均明显增加。3)当加入5%(w)SiC包覆石墨,热处理温度为1600℃时,试样综合性能最佳,其常温抗折强度为16.9 MPa,显气孔率为16.0%,高温抗折强度为2.0 MPa,抗热震性和抗侵蚀性能良好。

超高分子量聚乙烯/石墨包覆铜纳米粒子摩擦磨损性能

在超高分子量聚乙烯(UHMWPE)中填充石墨包覆铜纳米粒子(GECNP),利用扫描电子显微镜观察了复合材料的断面形貌,用XP销-盘摩擦磨损试验机研究了其摩擦磨损性能,并用铜粉(Copper)、纳米石墨粉(GNS)作对比添加剂进行了同等试验。结果表明,GECNP均匀分散在UHMWPE中,当线速度为0.25m.s-1,GECNP填充量不高于3%时,UHMWPE/GECNP复合材料与空白UHMWPE相比磨损率降低,摩擦系数保持不变,综合性能优于UHMWPE/Copper和UHMWPE/GNS。当GECNP填充量为1%时,磨损率最低,与空白样相比降低了53.9%,摩擦系数也略有降低。

微波法制备石墨烯包覆硅材料及其性能研究

利用XRD、Raman、FT-IR、TEM、循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等方法研究了微波法制备的石墨烯包覆硅材料(Si/RGO)的结构、形貌及其电化学性能。XRD、Raman、FT-IR结果表明,微波加热能够将氧化石墨烯还原为石墨化程度较低且无序度增加的石墨烯;TEM显示石墨烯均匀包覆着纳米硅,包覆厚度大约为4nm;充放电结果表明,石墨烯包覆硅材料具有较高的可逆比容量、良好的倍率性能和较好的循环稳定性,在400mA/g电流密度下,首次脱锂比容量为1 747mAh/g,库伦效率为67.4%,经3次循环之后,每一循环电量转换效率均在98%以上,循环100周后,可逆的嵌脱锂比容量仍可达1 175mAh/g。

石墨包覆纳米镍颗粒的结构及磁性能的表征

在密闭容器中,用爆轰分解掺杂含有镍离子的混合炸药前驱体合成了核壳结构石墨包覆镍纳米颗粒。调整混合炸药前驱体中碳源材料和金属源材料的有效摩尔比合成了球形、不同尺寸、核壳结构的磁性石墨包覆纳米镍颗粒。采用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、能谱分析仪(EDX)和振动样品磁强计(VSM)表征化学构成、结构形貌及磁性能。结果表明:颗粒大小主要分布在10～55 nm之间,复合纳米颗粒主要由面心立方镍纳米晶体和石墨碳构成,常温下这些复合纳米颗粒主要表现出超顺磁性和铁磁性能。

MoO2/C共包覆Si/石墨复合锂离子电池负极材料的研究

采用溶胶-凝胶法,用二氧化钼(MoO2)和C共同包覆Si/石墨粒子制备了Si/石墨/MoO2/C锂离子电池负极材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)等分析了材料的形貌和性质.结果表明,MoO2/C的共包覆在缓解材料体积膨胀的同时提高了材料的电子和离子电导率,进而提高了材料的电化学性能.复合材料的首次充电比容量为2494mA·h/g,首次库仑效率为72%,经过100次循环后比容量为636.6mA·h/g.