Al−Cu−Li−Mg合金纳米相之间溶质配分行为的第一性原理研究

采用一性原理计算考察25种合金化元素在大多数商业牌号Al−Cu−Li−Mg合金中主要纳米相(δʹ-Al3Li、θʹ-Al2Cu、T1-Al6Cu4Li3和S-Al2CuMg)之间的溶质配分能和配分行为。计算结果表明,主合金化元素Li不能直接影响θʹ和S相,Cu不能直接影响δʹ相,Mg不能直接影响θʹ和δʹ相,但可以较弱地固溶于T1相。对于微合金化元素,Si是唯一一种可以固溶于4种纳米相的元素。Au能固溶于δʹ、θʹ和S相,Cd能固溶于δʹ、T1和S相,Zr能固溶于δʹ和T1相,Ni仅有微弱的趋势固溶于θʹ和S相。Ti、V、Zn、Ag和Mo只能固溶于δʹ相,而Cr、Mn、Fe和Co对这4种纳米相均没有直接影响。几乎所有的稀土元素均能强烈固溶于T1、δʹ和S相,但无法固溶于θʹ相。仅Sc略显特殊,对S相没有明显的固溶趋势。计算预测的溶质配分能构成了一个原型数据库,有利于指导和加速Al−Li合金及其他相关Al合金的设计。

掺杂Mg对LiCo_(0.7)Al_(0.3)O_2性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成了锂离子电池正极材料LiCo0.7Al0.3-xMgxO2(x=0,0.03,0.05,0.07)。用XRD和SEM研究了材料的晶体结构和表观形貌;通过恒流充放电和循环伏安研究了材料的电化学性能。结果表明:LiCo0.7Al0.3-xMgxO2样品均为-αNaFeO2型层状结构,形貌近似为球形,且颗粒分布均匀。掺杂Mg后,材料的充放电电压略有降低;LiCo0.7Al0.25Mg0.05O2样品的首次放电比容量为122.10 mAh/g,30次循环后的容量保持率为95.03%。

Al-Zn-Mg-Cu-Li合金均匀化与固溶热处理工艺优化

本文研究了Al-7-4Zn-1-5Mg-1-7Cu-1-1Li(wt-%)合金在不同均匀化和固溶处理条件下的显微组织和力学性能。结果表明,该铝合金的铸态组织主要由α-Al基体、Li_(3)CuAl_(5)相和Mg_(32)(Al,Zn)_(49)相构成。为充分溶解第二相,提高过饱和固溶度,需要改善该含Li合金的热处理工艺。优化后的热处理工艺为510℃/24 h均匀化处理加510℃/1 h固溶处理。对比发现,使用优化后的热处理工艺可明显减少该合金中第二相颗粒的含量,且不发生过烧。相比传统均匀化和固溶热处理制度(460℃/24 h+475℃/1 h),采用新的均匀化和固溶工艺后,合金120℃时效峰值硬度提升了34-3 HV,提升幅度约22%。

微量Ag,Mg对Al-Cu-Li合金时效特性和显微组织的影响

研究了微量Ag,Mg对Al-Cu-Li合金显微组织和时效特性的影响。结果表明:单独加Ag对Al-Cu-Li系2197合金的固溶强化效果很小,但有较强的时效强化作用,Ag含量不同,时效强化效果也不同;Ag,Mg共同加入提高了T1相(Al2CuLi)的析出速率和析出密度,使合金具有较大的固溶强化效果及最强烈的时效响应和时效强化效果。Ag,Mg的添加对合金的不同影响可通过溶质原子与空位、溶质原子与溶质原子之间的相互作用来解释。

超轻Mg-Li-Al系变形镁合金冷轧及热处理后的组织和性能

研究了超轻变形镁合金Mg (5% ~ 22%)Li 2%Al冷轧性能,热处理特性以及机械性能。合金的密度为1.206~1.642g/cm3。在室温条件下β相合金(16%和22%(质量分数)Li)具有非常良好的延展性,压下极限可达到90%以上。研究了Mg Li Al 系变形镁合金铸锭经不同温度、时间均匀化退火后的组织性能。对均匀化后的合金锭进行了冷轧,轧后板材在不同温度下进行了退火,研究其再结晶行为及组织性能。结果表明, Mg 9Li 2Al 2Ca合金在573K温度均匀化退火12h后合金铸锭组织均匀,有利于冷轧开坯变形;而对于Mg 9Li 2Al 合金, 523K 温度均匀化退火24h后组织较好。冷轧合金板材在573K温度退火1h 可发生完全再结晶,生成细小均匀的等轴晶组织。

Al-Li-Mg(Ti)合金形成焓的EAM研究

采用普适分析型的嵌入原子模型,通过拟合纯元素的晶格常数、空位形成能、结合能和体积弹性模量等,确定了Al、Li、Mg和Ti4个元素的嵌入原子模型参数.不同元素之间的相互作用势的参数由拟合实验或第一原理计算结果确定.用确定的嵌入原子模型分别计算了由Al、Li、Mg和Ti元素构成的二元系以及三元系中的有序合金化合物的形成焓,计算结果与已有的实验结果和第一原理计算结果符合得比较好.

Mg-Li-Al合金阻尼性能的研究

研究了 Mg L i4Al和 Mg L i8Al合金的阻尼性能。结果表明 ,Mg- L i- Al合金的阻尼性能随锂含量的增多和温度的提高而明显增高。其中 Mg L i8Al合金的室温阻尼性能达到 Q- 1 =0 .0 1的高阻尼值。Mg L i8Al合金的阻尼明显大于Mg L i4Al合金的阻尼是由于 Mg L

Ca对超轻Mg-Li-Al合金显微组织和力学性能的影响

本试验熔制了Mg-5,9,16%Li-2%Al合金,研究了添加不同Ca含量对合金组织和性能的影响。通过显微观察可知,元素Ca对显微组织中的α相(hcp)和β相(bcc)有细化作用。通过EPMA分析可知,Ca主要富集在晶界处,合金中的晶界网格为Ca和Al的富集物,为Al2Ca化合物。显微组织细化机理可以认为,由于Ca在晶界处的吸附作用极大的抑制了晶粒的长大而使其细化。室温下进行拉伸测试,结果表明,添加1%Ca可以提高合金的强度,却降低合金的塑性,分别是因为元素Ca的细化作用和晶界处Al2Ca具有脆性的原因。

电磁搅拌对Mg-8Li-3Al合金显微组织和力学性能的影响

研究了不同强度的电磁搅拌对Mg-8Li-3Al合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,电磁搅拌能改善凝固过程的传热传质,细化枝晶,提高合金的抗拉强度、伸长率和硬度。当施加的电磁场电压为100V时,Mg-8Li-3Al合金的显微组织细小均匀,室温抗拉强度、伸长率和硬度(HB)分别达到212.9MPa、10.5%和71.3,合金的组织和力学性能达到最佳。

Mg-Li-Al合金的力学性能和阻尼性能

研究了不同锂含量的Mg Li Al合金的力学性能和阻尼性能。结果表明 ,随锂含量的增加 ,Mg Li Al合金的密度和抗拉强度降低、塑性明显提高 ;而Mg Li Al合金的阻尼性能随锂含量的增多和温度的提高而明显增高 ,其中Mg 8Li 1Al合金的室温延伸率为 35% ,室温阻尼性能高达 0 .0 1。Mg 8Li 1Al合金的阻尼明显大于Mg 4Li 1Al合金的阻尼 ,是由于Mg 8Li 1Al合金具有α +β双相共晶混合组织 ,α和β相的相界面在循环载荷下产生微滑移 ,而形成相界阻尼 ;而Mg 4Li 1Al合金中只存在α单相组织。

钙与电磁搅拌对Mg-Li-Al合金微观组织和力学性能的影响

以Mg-8%Li-3%Al合金为基体,研究合金化元素Ca以及Ca与电磁搅拌复合作用对其凝固组织和力学性能的影响,并探讨其化学成分、组织结构和力学性能间的关系。结果表明:合金化元素Ca以及Ca与电磁搅拌复合作用都能改善Mg-8%Li-3%Al合金的凝固组织和力学性能;当铸态合金中Ca含量为0.5%(质量分数)时,合金中β相细小均匀,室温抗拉强度和伸长率分别达到188.93MPa和11.35%;施加80V电磁场电压以及加入0.5%Ca后,晶粒组织均匀有序,布氏硬度、抗拉强度和伸长率分别为67.5HB、203.8MPa和7.7%。

(Nb,Mg,Al)多元掺杂对ZnO压敏材料电学性质的影响

研究了(Nb,Mg,Al)多元掺杂对ZnO压敏材料电学性能的影响。施主Nb离子的掺杂显著提高了压敏电阻的势垒高度,这与它能提供晶界势垒形成所必需的正电荷和负电荷直接相关。小半径离子Mg和Al易于处在ZnO的填隙位置,适量的掺杂也能提高晶界势垒高度,这与处在填隙位置的金属离子能提供正电荷和负电荷有关。而且填隙掺杂还能有效地改善陶瓷的致密度和均匀度,从而降低了ZnO压敏电阻漏电流、残压比和提高了非线性。(Nb,Mg,Al) 多元掺杂的ZnO压敏电阻的漏电流、残压比和非线性系数分别达到了 0.3 mA、V40kA/V1mA 2.5和a 110。

Al掺杂对尖晶石型Li[Mn(Al)]_2O_4结构的影响

采用共沉淀法按不同 Al掺杂比例 x[x=n( Al)∶ n( Mn+ Al) =0 ,0 .0 2 5 ,0 .0 5 0 ,0 .1 0 0 ,0 .1 5 0 ,0 .2 0 0 ]制得了 Al( OH) 3 和 Mn3 O4混合物 ,将其与 Li NO3 按一定比例混合 ,在空气中于 70 0℃烧结得Li[Mn( Al) ]2 O4样品 .X射线衍射和 Raman光谱结果表明 ,在 0≤x≤ 0 .2 0范围内均得到了单相的尖晶石型样品 ,随着 x的增加 ,晶胞参数减小 ,晶格振动能量增加 ,Mn( Al)— O的结合增强 ,结构稳定性增强 .

Mg-Al共掺杂ZnO薄膜的制备及其光学特性

采用溶胶-凝胶(sol-gel)旋涂法在载玻片上制备了不同Al掺杂量的Mg-Al共掺杂ZnO薄膜.在室温下利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光(PL)谱仪等手段分析了Mg-Al共掺杂ZnO薄膜的微结构、形貌和发光特性.XRD结果表明Mg-Al共掺杂ZnO薄膜具有六角纤锌矿结构;随着Al掺杂量的增加,共掺杂薄膜呈c轴取向生长.由SEM照片可知薄膜表面形貌随Al掺杂量的增加由颗粒状结构向纳米棒状结构转变.透射光谱表明共掺杂薄膜在可见光区内的透射率大于50%,紫外吸收边发生蓝移.在室温下的PL谱表明Mg-Al共掺杂ZnO薄膜的紫外发射峰向短波长方向移动;Al掺杂摩尔分数为1%和3%的Mg-Al共掺杂ZnO薄膜的可见发射峰分别为596 nm的黄光和565 nm的绿光,黄光主要与氧间隙有关,而绿光主要与氧空位有关.

Al掺杂Li_2MnSiO_4锂离子电池正极材料的合成和电化学性能

以Li2SiO3、Mn(CH3COO)2.4H2O和Al(OH)3为原料,用传统高温固相合成法成功制备出Li2Al0.1Mn0.9SiO4锂离子电池正极材料。采用XRD、FESEM分析了正极材料的相组成、结构和形貌,利用电池测试仪测试了正极材料的电化学性能。研究结果表明,固相合成的产物主相为Li2Al0.1Mn0.9SiO4,同时存在少量的杂质,产物表面形貌为非球形颗粒,颗粒尺寸为100～500 nm。实验结果表明,Al掺杂后,正极材料的可逆容量和循环寿命都得到提高。正极材料电化学性能提高的机理在于Al掺杂稳定了Li2MnSiO4正极材料的结构。

Mg-Li-Al合金近液相线制浆及部分重熔

采用近液相线铸造方法制备了Mg 5%Li 3%Al合金的半固态浆料。通过对该合金近液相线铸造与常规铸造组织进行比较,以及在不同静置时间、不同冷却速率下对其铸造组织的影响,较详细地分析了近液相线铸造组织的变化过程。试验结果表明,在Mg Li合金熔炼中,添加2%Ca可实现阻燃,但效果不如对一般镁合金;与常规铸造相比,近液相线铸造可获得均匀、细小枝晶的组织结构;适当静置或提高冷却速率有利于组织的细化和均匀化;在适当的部分重熔工艺条件下,坯料组织可获得较理想的触变组织。

Li_2Mg_2Si_4O_(10)F_2、H_2Mn_8O_(16)·1.4H_2O和Li_(1.3)Ti_(1.7)Al_(0.3)(PO_4)_3在高浓度LiCl水溶液中的离子交换行为

研究了用功能材料Li_2Mg_2Si_4O_(10)F_2(LHT)、H_2Mn_8O_(16)·1.4H_2O(CRYMO)和Li_(1.3)Ti_(1.7)Al_(0.3)(PO_4)_3(LTAP)分别去除高浓度氯化锂水溶液中的杂质Fe^(3+)、K^+和Na^+.实验结果表明,这几种功能材料分别对溶液中的杂质Fe^(3+)、K^+和Na^+有很高的选择性,除杂效果明显.分析和研究了这几种功能材料在高浓度氯化锂水溶液中分别与Fe^(3+)、K^+和Na^+的交换行为.结果表明,在高浓度氯化锂溶液中这几种功能材料与杂质交换的动力学行为可近似用JMAK方程描述.

5wt%YAl_2p/Mg-Li复合材料的组织与性能的研究

采用搅拌铸造法制备了5wt%YA l2p颗粒增强Mg-14L i-1A l合金基复合材料,研究了YA l2p/Mg-14L i-1A l复合材料的界面、组织特征,并对基体合金和复合材料的室温力学性能进行了测试。组织分析表明,YA l2p增强颗粒在基体合金中分布均匀,界面结合良好,未发现明显的团聚现象,也未观察到化学反应或明显的原子扩散。复合材料的室温拉伸强度为189 MPa,较基体合金提高了约45.3%,而塑性得到了良好的保持(7%)。

Al^(3+)掺杂0.5Li_2MnO_3-0.5LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的研究

采用聚合热解法制备了掺入3%Al3+的富锂锰基Li[Li0.2Co0.13Ni0.13Mn0.51Al0.03]O2材料,经过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)实验表明,掺入3%Al3+样品仍然保持层状结构,没有观察到杂质相的存在。在2.0~4.8 V范围内进行恒流充放电测试表明,掺Al3+样品在30 mA/g的电流密度下,首周充放电比容量可达349.1和303.8 mAh/g(首次库仑效率87%);在100 mA/g的电流密度下,100次循环后,容量保持率为91.7%,显示出高的循环稳定性。这些结果表明掺杂Al3+能够在一定程度上提高富锂氧化物材料层状结构的稳定性,为发展高容量和高稳定性正极材料提供一种新途径。

固溶处理对Al-Li-Cu-Mg-Ag-Zr合金组织与性能的影响

通过力学性能、电导率测试和差示扫描量热法(DSC)、能谱分析(EDX)及光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察,分析研究了固溶处理对Al-Li-Cu-Mg-Ag-Zr合金组织与性能的影响。结果表明:当固溶时间为30 min时,随固溶温度升高,合金的拉伸强度和硬度先升高后降低,520℃固溶温度下合金的力学性能最好;520℃下,随固溶时间的延长,合金力学性能也呈现出先升高后降低的趋势;520℃/30 min固溶处理的合金能获得最佳时效组织模式,T1相数量多、尺寸细小、弥散分布,合金的综合力学性能最佳,在此固溶制度下合金的断裂机制呈现穿晶断裂和沿晶分层断裂的混合断裂模式;固溶温度为525℃时合金有局部过烧现象。