Metal-Ceramic Smart Composite in Ti(C,N)-Ni-Mo-W System

Goal: Low wolfram-containing cutting composite was obtained by fusion of titanium carbonitride and high melting temperature binding metallic phase. Method: The composite was obtained via compaction and further sintering in vacuum furnace at 1600°C under 10-3 Pa pressure. Phase analysis was performed on X-ray apparatus “DRON-3”;microstructure was determined by electron microscope NANOLAB-7, microhardness by MUCKE-mark microhardness meter;relative resistance of cutters was evaluated at similar modes of cutting according to distances they passed;experiments were carried out on turning lathe. Results: Physical-mechanical characteristics of the obtained composite are: σbend, = 1000 - 1150 MPa, σbend1000°C = 600 MPa, HV = 14 GPa;HV1000°C = 6.5 GPa. High speeds of cutting and high temperatures resistance of cutters made by the obtained composites exceeds 1.5 - 2-folds that of cutters made of the known BK8 and KNT20 hard alloys. Conclusion: Its application is recommended in hot steel treatment by cutting, for removal of the so-called burrs, as well as in steel treatment by cutting during pure and semi-pure operations. It can also be used in jet engines, chemical industry apparatuses, electric-vacuum devices, in industry of responsible details of rockets, nuclear reactors, flying apparatuses.

全钒液流电池用双极板材料研究进展

双极板是全钒液流电池(VRFB)不可或缺的多功能元件。双极板在全钒液流电池中起着重要的作用,如以串联/并联的方式连接多个单电池,提供从kW到多MW的容量,分离每个电池,防止电极之间的直接接触,为电堆提供结构支撑等,这些功能与燃料电池双极板的功能非常相似。然而,与燃料电池不同的是,VRFB中的双极板会遇到强酸性环境和变化的电压条件,这严重限制了双极板材料的选择。详细介绍了各种类型的双极板材料(金属基、石墨基和碳/聚合物复合基)及其加工方法。还介绍了与双极板材料相关的挑战,如界面腐蚀、界面接触电阻和电解液泄漏等。

膨胀石墨/金属网/ABS复合材料电磁屏蔽性能的研究

以膨胀石墨(EG)和金属网(MN)作为电磁屏蔽基元材料与ABS树脂采用共混、挤出、热压等成型工艺制备了电磁屏蔽复合材料,研究了膨胀石墨的含量、处理方式、复合材料的厚度和金属网的目数对电磁屏蔽复合材料屏蔽性能的影响。结果表明,在膨胀石墨/ABS电磁屏蔽复合材料中,其电磁屏蔽效能随着膨胀石墨含量增加及复合材料厚度增加而增大,膨胀石墨经超声处理后,可以提高复合材料的屏蔽效能。在两种单层金属网/ABS电磁屏蔽夹层复合材料中,屏蔽效能并不随着金属网目数增加而增大。在30MHz～1.8GHz频率范围内,200目不锈钢网/ABS复合材料和100目铜网/ABS复合材料的屏蔽性能最好,最大屏蔽效能分别为76.1和70dB。在多相电磁屏蔽复合材料中,膨胀石墨/不锈钢网/ABS复合材料的屏蔽效能比不锈钢网/ABS复合材料高约5dB。

塑料模具钢表面激光熔覆陶瓷复合涂层的性能研究

为了提高覆层的硬度和耐磨性,在塑料模具钢P20表面预置非晶的纳米Al2O3,TiC,WC等陶瓷硬质颗粒的涂层,采用CO2激光器进行熔覆处理。对激光熔覆陶瓷复合层的显微组织结构进行了分析,并测试了其硬度和耐磨性。结果表明:通过高能量密度的激光处理,基体和熔覆层元素相互扩散与反应,其中的WC,Al2O3,FeSi成为熔覆层中的硬质相,显著提高了材料的硬度和耐磨性。磨损后熔覆层表面主要为细小的划痕,其磨损方式主要为磨粒磨损。

应用人工肌肉IPMC材料的三指微型柔性手爪设计

为满足现代小型驱动器的微型化、智能化、多功能及高集成度等要求,利用一种智能材料即离子聚合物金属复合物(ionic polymer-metal composite,简称IPMC)研制了一款三指微型柔性手爪。运用ANSYS有限元分析软件,通过等效压电双晶片的机电耦合模型对IPMC驱动元件进行有限元位移仿真,得到其在3V电压下最大变形及相应的位移分布图。根据仿真结果,设计IPMC手爪的夹持机构,制备了体积不大于13.5 cm3的IPMC微型手爪。试验测试结果表明,在3 V直流电驱动下,IPMC驱动薄膜(总长度为19 mm,自由端长度为14 mm)的末端最大变形为22 mm(负向位移与正向位移的总和),其最大变形速度约为4.44 mm/s,总重量为1.033g的手爪可以抓取1.973g的物体,其手爪的推重比约为2,而材料(IPMC的总重量为0.177g)的推重比甚至大于11.5。此IPMC柔性手爪的性能满足低耗能的设计要求,具有结构简单、柔顺、安静、体积小和推重比大等特点,在微小型驱动领域具有较好的应用前景。

石墨对铜基自润滑材料高温摩擦磨损性能的影响

通过基体多元合金化和选用不同粒度的石墨颗粒,采用常规粉末冶金方法制备了铜基石墨固体自润滑材料,在大越式OAT-U型摩擦磨损试验机上考察了复合材料从室温到500℃温度条件下的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌,进而探讨其摩擦磨损机理.结果表明:在室温条件下,石墨颗粒越小,则复合材料的摩擦系数越小,减摩自润滑效果越好;在室温至500℃条件下,选用合适的石墨粒度(0.3～0.5mm)和多元基体合金化,可使铜基石墨固体自润滑材料保持较好的自润滑特性.

有机小分子/膨胀石墨复合相变材料的制备及性能

采用真空负载技术,将有机小分子相变材料组装到结构稳定的膨胀石墨载体中,制得结构稳定、性能良好的复合相变材料;利用X射线衍射分析仪(XRD)、差式扫描量热计(DSC)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和透射电子显微镜(TEM)等技术对复合相变材料的结构、性能和负载效果进行表征.结果表明:经过负载处理后的复合相变材料在膨胀石墨纳米级狭缝限域作用和异向成核作用下,有机小分子相变单元在相转变过程中不但保持了结构稳定性,而且晶胞结构更加规整,结晶度明显提高,整个复合相变材料表现出优异的相变功能,相变过程的过冷现象也得到明显改善.

电力工程接地材料研究现状及展望

常规接地材料在一些土壤环境中腐蚀速率较快,给接地造成安全隐患,并且在高土壤电阻率地区仅使用金属接地体难以达到接地电阻值要求,采用耐蚀接地材料和降阻接地材料能较好地解决上述问题。针对这2类材料的研究进展及应用状况进行了综述,并展望了接地材料今后的发展方向。

金属基石墨复合材料的制备与应用

介绍了金属基石墨复合材料的性能特点、制造工艺,论述了该复合材料的应用。

约束条件下石蜡—膨胀石墨复合相变材料热膨胀实验

采用水浴加热石蜡—膨胀石墨复合相变材料热膨胀压力试验装置,测试了约束条件下纯石蜡以及膨胀石墨质量分数分别为5%和10%的石蜡—膨胀石墨复合相变材料的膨胀压力.实验表明膨胀石墨的加入明显改善了石蜡—膨胀石墨复合相变材料的导热性能,使复合相变材料中石蜡的相变提前发生.膨胀石墨质量分数为5%和10%时,相变时间范围较纯石蜡相变时间分别缩短了30%和40%.膨胀石墨质量分数为5%时,石蜡—膨胀石墨复合相变材料产生的最大膨胀压力比纯石蜡相变产生的最大膨胀压力提高了25%,最大膨胀压力可达87.3 MPa.将石蜡—膨胀石墨复合相变材料用作驱动材料是切实可行的.

形貌与晶相可控的微纳米金属氧化物提升高能氧化剂热分解性能的研究进展（英文）

综述了近期关于金属氧化物的形貌可控合成以及它们作为燃烧催化剂的应用方面的一些研究。简要介绍了微纳米材料的可控合成,讨论了几种典型的具有特殊形貌金属氧化物纳米材料的结构特征,以及它们在含能化合物催化热分解过程中所表现出的良好催化性能。最后,对形貌及晶相可控的纳米燃烧催化剂未来的发展趋势以及其在固体复合推进剂应用方面所能够发挥的重要作用进行了总结和展望。附参考文献57篇。

金属薄膜/复合材料结构高低温循环过程的热应力分析

分析了用于卫星天线反射器的金属薄膜/复合材料结构在模拟空间环境寿命试验的高低温循环过程中的应力;给出了金属薄膜在经历高低温循环时产生微裂纹的机理。根据微裂纹产生机理,提出了选用合适的过渡层材料在金属薄膜和复合材料基底之间形成应力释放层,抑制金属薄膜产生微裂纹。仿真分析和试验结果均证实了这一方法的可行性,并提出了进一步降低微裂纹产生的措施。

石墨模具在复合材料成型领域的应用研究

石墨材料具有良好的热传导性,耐高温、耐腐蚀,热稳定性能好,热膨胀系数低,摩擦系数小,这些都便于树脂基复合材料的成型和脱模,并可获得较高精度的制品。本文介绍了石墨材料的特点及在模具加工领域的应用,制造了尺寸相同的石墨模具及金属模具,按照相同的成型工艺分别成型出碳纤维复合材料制品,并进行了比较。结果表明:石墨模具比金属模具更适合成型精度要求比较高的复合材料制品。

车辆集电滑动部件自润滑耐磨材料的研究

目前，国内普遍使用的城市电车石墨滑靴的运行寿命只有两周左右，而且雨雪天气的运行寿命更短；电力机车受电弓石墨滑板的运行寿命仅为数百公里。针对这种情况，将电接触部件的干式润滑法与湿式润滑法结合起来，通过粉末冶金法研制出ＭＳＬＯ－Ⅰ和ＭＳＬＯ－Ⅱ两种金属－固体润滑剂复合含油材料。测试结果表明，ＭＳＬＯ系列材料的摩擦系数、磨损率和电阻率都比滑靴石墨材料和现用受电弓滑板材料的低。利用ＭＳＬＯ－Ⅰ和ＭＳＬＯ－Ⅱ材料分别制成的电车滑靴和电力机车受电弓滑板之行车试验结果表明，ＭＳＬＯ－Ⅰ滑靴的运行寿命比石墨滑靴的高１０倍左右，而两者对架空铜线的磨损却基本相当；ＭＳＬＯ－Ⅱ滑板的运行寿命比现用受电弓滑板的高一倍以上，因此，ＭＳＬＯ系列材料在城市电车和电力机车上具有良好的应用前景。

质子交换膜燃料电池双极板材料研究进展

燃料电池是把化学能直接连续转化为电能的高效、环保的发电系统,是继水电、火电和核电之后第四种发电装置。其中,质子交换膜燃料电池有着寿命长、比功率和比能量高、室温下启动速度快等优点,可作为移动式电源和固定式电源使用,且在军事、交通、通讯等领域有着广阔的应用前景,被认为是适应未来能源与环境要求的理想动力源之一。双极板是质子交换膜燃料电池核心部件之一,占据了电池组很大一部分的质量和成本,且承担着均匀分配反应气体、传导电流、串联各单电池等功能。为了满足这些功能需要,理想的双极板应具有高的热/电导率、耐蚀性、低密度、良好的力学性能以及低成本、易加工等特点。但目前生产的双极板存在耐蚀性和导电性匹配性差、生产成本高和寿命短等问题。实现双极板材料的导电性和耐蚀性的合理匹配,即在保证导电性合理的前提下,实现高的耐蚀性,保障整个体系的服役寿命,是燃料电池商业化的关键环节之一。目前广泛用作质子交换膜燃料电池双极板的基体材料主要有石墨材料、金属材料及复合材料三种。这三种材料制成的双极板有不同的优缺点,但综合而言均不能满足双极板的性能要求。针对以上问题,近几年来研究者利用掺杂或表面改性的方法,在弥补双极板材料的性能不足方面取得了较多的成果,很多改进后的材料已经可以满足美国能源部提出的性能要求。本文系统总结了上述三类常见的双极板材料,详细综述了近年研究较为深入的金属双极板的涂层材料,并归纳了各种涂层与不锈钢、铝合金、钛合金基材组合的双极板的性能。文末展望了双极板特别是金属双极板材料的发展方向。

石墨烯/银导电复合材料的制备与表征

以天然鳞片石墨为原料,采用Hummer法制备氧化石墨,然后经过水解、超声分散、加还原剂和硝酸银反应得到石墨烯/银复合材料。采用紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、粒径分布仪(Auto sizer)、四探针(Four-Point Probes)等对制备的氧化石墨的氧化程度、石墨烯的结构、银颗粒在石墨烯上的分布和硝酸银的浓度对导电效率的影响进行了分析。实验结果表明,Hummer法可以制备出优质的氧化石墨烯。硝酸银浓度为0.15g/mol时石墨烯复合金属材料的导电性更佳。

影响碳/金属复合材料导热性能的主要因素探讨

碳/金属复合材料在充分发挥增强体高导热、低热膨胀等优异性能的同时,还结合了金属材料易成形性等特点,成为近年来新型热管理材料的研究热点之一。目前,高性能导热复合材料仍存在一些关键问题亟待解决,如:碳材料与金属基体之间的界面调控、材料在制备过程中易产生微观裂纹等缺陷以及增强体空间排布的优化设计等。本文介绍常用高导热碳/金属复合材料的制备方法,并对影响金属基复合材料导热性能的因素及相应的改进措施进行了深入探讨。

尺寸高稳定性复合材料桁架结构的研制

介绍了某卫星复合材料桁架结构的研制情况,通过材料选择、铺层设计、材料的热膨胀系数测试与分析,制造了高精度的复合材料桁架,并测量了结构的热变形。测量结果表明:采用高模量碳纤维复合材料能够制造出热变形只有微米级的高稳定结构。这是针对超稳卫星平台所需的尺寸高稳定性结构的首次成功探索。文章最后对进一步降低结构热变形、提高尺寸稳定性和测量精度提出了建议。

浸金属碳石墨复合材料的导热系数

研究了漫金属碳石墨复合材料的导热系数，提出了网络导热模型，并由此给出了确定没金属碳石黑复合材料导热系数的计算方法。

金属夹层复合材料平板的固化变形分析

金属夹层复合材料有着隔音降噪、防火、抗电磁屏蔽等优点,在碳纤维复合材料平板中铺设金属铁片夹层,以热传导和固化动力学为理论基础建立金属夹层复合材料平板在固化过程中的ABAQUS分析模型。通过对有限元计算结果与实验结果进行比对,研究了铺层角度、金属铁片夹层、金属夹层材料的热膨胀系数3个参数对金属夹层复合材料平板固化变形的影响。结果表明,采用0°或90°的铺层角度、在复合材料中铺设金属铁片夹层、选择热膨胀系数较大的金属夹层材料都能够有效减小金属夹层复合材料平板的固化变形。计算结果与实验结果相比相差在9%左右,验证了结果的可靠性,也为金属夹层复合材料的固化变形计算提供了一定的研究基础。