吸收强化甲烷水蒸气重整制氢Ni基复合催化材料的研究进展

阐述了吸收强化甲烷水蒸气重整制氢(SESMR)反应机理及其影响因素,重点从活性中心Ni,助剂(铝、镧、锆、镁、钴)掺杂和构型调整方面综述了SESMR工艺中Ni基复合催化材料的研究进展,还介绍了SESMR复合催化剂在应用中的再生、以及其他复合催化剂的研发情况。并指出:易积炭和高温烧结是Ni/CaO复合催化剂大规模应用于SESMR工艺的技术阻碍,如何降低复合催化剂在脱碳再生过程中的高温、高能耗是SESMR工艺应用的主要瓶颈,开发更加低成本、高活性、高稳定性的高效能SESMR复合催化材料是今后研究的核心。

用于含尘气体分离的Ni基多孔过滤材料的制备及性能研究

为满足工业生产中含尘气体过滤的需求,本文开展了Ni基高温过滤管的成形和烧结工艺研究,获得了最佳成形和烧结工艺。结果表明:本实验选用的Ni基粉末采用气氛烧结的最佳烧结温度为1 240℃,在该温度下所获样品的耐压强度为86.2 MPa,相对透气系数271.7 m3·m-2·KPa-1·h-1,并且对于5μm以上的气体粉尘过滤效率>99.9%,制备的Ni基过滤材料完全满足了相关工业中的含尘气体分离需求。

Ni3Al基自润滑复合材料摩擦学性能的研究

采用真空热压烧结方法制备了Ni3Al基自润滑复合材料,通过HT-1000型球盘式高温摩擦仪分别测试了不同条件下Ni3Al基自润滑复合材料的摩擦磨损性能.结果表明:复合材料在20～1 000℃均具有良好的自润滑性能,其摩擦系数在0.24～0.43之间.研究发现复合材料在低载(5 N、滑动速度为0.2 m/s)低温(20～400℃)下具有最低的摩擦系数(0.24～0.29),但在低载高温下(600℃以上)摩擦系数较高(0.39～0.41);而在高载(20 N)时在整个温度测试区间(20～1 000℃)拥有低而稳定的摩擦系数(0.28～0.31).Ni3Al基自润滑材料优异的高温摩擦学性能归因于高温下材料摩擦表面形成的银、氟化物、氧化物以及钼酸盐等低剪切化合物的协同润滑作用.

Al2O3对Ni基复合材料摩擦学性能的影响及机理研究

通过高能球磨和真空热压烧结技术制备了NiCrMoAlAg合金和NiCrMoAlAg-Al2O3复合材料。研究了Al2O3对NiCrMoAlAg-Al2O3复合材料的微观组织结构和机械性能的影响,考察了复合材料室温至800℃下的摩擦磨损性能并探究其磨损机理。结果表明:NiCrMoAlAg-Al2O3复合材料主要由镍基固溶体、Ag、Al的氧化物和微量γ相组成;随着Al2O3加入,复合材料密度降低,但硬度、抗拉强度和抗压强度提高;NiCrMoAlAg-Al2O3复合材料摩擦系数随温度的升高逐渐减小,磨损率随着温度的升高先增大后减小;通过SEM及Raman分析发现,在600℃及以上摩擦过程中磨损表面形成了一层由NiO、MoO2、MoO3和Ag2MoO4等组成的润滑膜,从而降低了材料的摩擦系数和磨损率。

无钴镍基正极材料LiNi_(0.8)Mn_(0.2)O_2的制备及电化学性能研究

采用共沉淀法合成球形前驱体Ni（0.8）Mn（0.2）（OH）2,混合LiOH·H2O通过高温烧结制备出锂离子电池镍基正极材料LiNi（0.8）Mn（0.2）O2。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、热重-差热分析（TG-DTA）以及恒电流充放电测试对材料进行表征,研究了烧结温度和烧结气氛对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明：800℃纯氧气氛（0.6L/min）下煅烧12h合成的材料晶型完整,是典型的六方晶系α-NaFeO2型结构;SEM测试显示材料平均粒径在10μm左右;电化学性能测试显示材料在25℃、2.75-4.20V、0.2C充放电条件下,首次放电比容量达173.6mAh/g,循环95次后,容量保持率达90.73%。

加和函数及其在Ni基喷涂材料硬度研究中的应用

提出了加和函数的概念,根据Ni基喷涂材料的研制经验,给定一些基本概念和合理假设,并以此为基础对加和函数的表达形式进行理论上的推导,探讨人工神经网络在材料研究中存在的问题及其局限性,而后利用人工神经网络得到的影响函数对Ni基喷涂材料性能加以研究和预测。计算结果表明,该加和函数的表达形式比较准确地刻画了Ni基喷涂材料成分-性能相关性,预测效果明显优于人工神经网络。对于检验样本而言,绝大多数预测误差小于5.0HRC,满足工程要求。为材料性能研究和预测提供了新的计算处理工具,可以在新材料开发的过程中,使试验目的明确,从而降低开发费用,并缩短研制周期。

Ni基复合材料的研究进展

综述了近年来Ni基复合材料的研究热点,同时介绍了采用定向凝固技术制备Ni-Ni3Si共晶自生复合材料的研究进展,并展望了Ni-Ni3Si共晶自生复合材料的研究及应用前景。

煅烧温度对钠离子电池P2-Na_(0.67)Ni_(0.1)Fe_(0.1)Mn_(0.8)O_(2)正极材料性能的影响

层状氧化物材料因其容量高被认为是钠离子电池(SIBs)的候选正极材料,其中,锰基P2型层状氧化物因成本低、稳定性好,是具有发展前景的钠离子电池层状正极材料。本文采用固相烧结法制备一种P2-Na_(0.67)Ni_(0.1)Fe_(0.1)Mn_(0.8)O_(2)正极材料,研究煅烧温度对正极材料性能的影响。结果表明:在875℃下获得的Na_(0.67)Ni_(0.1)Fe_(0.1)Mn_(0.8)O_(2)正极材料具有结晶良好的P2纯相,表现出优异的电化学性能。在1.5~4.3 V的电压范围内,0.05C下所制备正极材料的初始放电容量为232 mA·h/g,且循环100次后,正极材料的容量保持率为69.5%。

原位反应法制备TiC_x/Ni基复合材料及其压缩性能研究

为了制备出性能优异的TiC_x-Ni基复合材料,利用Ti_3AlC_2在Ar、1250℃下会发生分解反应生成超细TiC_x增强颗粒,同时Al原子会在高温下与Ni反应生成Ni3Al的原理,通过后挤压热压烧结工艺来制备TiC_x/Ni基复合材料。通过XRD、SEM、EDS以及压缩压缩实验发现,TiC_x/Ni基复合材料的性能与烧结温度和陶瓷相体积比有着较大的关系。其中随着温度的提高,复合材料的增强相大小以及TiC_x的x值会随之增大;随着陶瓷相含量的增加,复合材料微观结构中界面缺陷也相应的增加。结果表明,在Ti_3AlC_2预制体体积含量为40%,烧结温度为1400 oC条件下制备TiC_x/Ni基复合材料,其抗压性能和微观结构最为优异。TiC_x的x值为0.65、增强颗粒大小在亚微米级甚至纳米级,抗压强度为1.8 GPa,压缩变形率12%。

共沉淀pH对钠离子电池O3-NaNi_(0.4)Fe_(0.2)Mn_(0.4)O_(2)正极材料性能的影响

采用共沉淀法制备Ni_(0.4)Fe_(0.2)Mn_(0.4)(OH)_(2)前驱体并将其配钠煅烧为O3-NaNi_(0.4)Fe_(0.2)Mn_(0.4)O_(2)正极材料,研究pH对前驱体物化性质及正极材料电化学性能的影响。结果表明,随着pH的增加,前驱体二次颗粒粒径减小,Ni元素质量分数升高,相应正极材料二次颗粒粒径减小,首次放电比容量增加。2.0~4.0 V的电压范围内,pH=10.0下制备前驱体配钠煅烧后的NaNi_(0.4)Fe_(0.2)Mn_(0.4)O_(2)正极材料表现出最优循环性能,1 C下循环100次后容量保持率为75.75%;pH=10.6下制备前驱体配钠煅烧后NaNi_(0.4)Fe_(0.2)Mn_(0.4)O_(2)正极材料表现出最优倍率性能,5 C下放电比容量为87.07 mAh/g。

热处理对Ni/Ti_(2)AlC复合材料显微组织和摩擦学性能的影响

通过真空热压烧结方法制备Ni/Ti_(2)AlC复合材料,并对材料进行热处理,考察了两种不同热处理工艺对复合材料的显微组织和室温及800℃下摩擦学性能的影响.结果表明:烧结后,Ni/10%Ti_(2)AlC复合材料包含Ni基固溶体、TiC_(x)、Ni_(3)Al和少量Al_(2)O_(3),而Ni/50%Ti_(2)AlC主要由Ni_(2)TiAl、TiC_(x)、Ti_(3)NiAl_(2)C和少量Al_(2)O_(3)组成.分别于1200和1350℃热处理16 h后,Ni/10%Ti_(2)AlC中的Ni_(3)Al相和Ni/50%Ti_(2)AlC中的Ti_(3)NiAl_(2)C相消失.热处理导致TiC_(x)相的生长,复合材料显微组织得到优化,同时材料保持了高度致密性.热处理后,两种复合材料的维氏硬度下降,这主要归结于Ni_(3)Al强化相的消失和碳化物的长大.随着热处理温度的升高,室温下复合材料的磨损率降低,这主要归结于热处理优化了显微组织,提高了两相结合强度,进而抑制了TiC_(x)颗粒的脱出,减少了磨粒磨损的发生;800℃摩擦条件下,热处理前后,复合材料均表现出较低的摩擦系数和磨损率,这主要归结于高温下磨损表面形成的由TiO_(2)、NiO和NiTiO_(3)组成的润滑膜所起到的减摩抗磨作用,此外,热处理使得显微组织更均匀,更有利于磨损表面TiO_(2)和NiTiO_(3)润滑相的形成,对摩擦学性能有利.

新能源汽车用Mg2Ni基储氢合金的制备与性能

以LaMg2Ni、PrMg2Ni和NdMg2Ni作为稀土氢化物载体制备了Mg2Ni-%(质量分数)LaMg2Ni(=0,10,20和30)和Mg2Ni-20%REMg2Ni(RE=La,Pr和Nd)复合材料,研究了LaMg2Ni含量对Mg2Ni基复合材料物相组成、显微形貌和储氢性能的影响,并对比分析了Mg2Ni-20%REMg2Ni(RE=La,Pr和Nd)复合材料的储氢性能。结果表明,添加LaMg2Ni的Mg2Ni基复合材料的可逆吸放氢容量明显高于纯Mg2Ni合金,且在LaMg2Ni含量为20%时达到最大值;Mg2Ni基复合材料的放氢量和放氢过程中的扩散性能会随着LaMg2Ni含量的增加而表现为先增加而后减小的趋势,在LaMg2Ni含量为20%时取得最大值。充分氢化后Mg2Ni-20%REMg2Ni(RE=La,Pr和Nd)复合材料中除Mg2NiH4相外分别含有LaH3、PrH2.37和NdH2.5相,最大吸氢量分别为3.31%、3.45%和3.48%,最大放氢容量分别为0.57%、0.67%和0.60%,且放氢速率都高于纯Mg2Ni合金;3种Mg2Ni基复合材料中Mg2Ni-20%PrMg2Ni复合材料在250和200℃时的放氢平台电压最高且明显高于纯Mg2Ni合金,具有最优的扩散性能。

通过添加水溶性材料提高Ni(OH)_2超级电容器的比电容

采用水热法将聚丙烯酰胺(PAM)和十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)作为软性模板合成样品Ni(OH)2-PAM,Ni(OH)2-CTMAB和Ni(OH)2.在PAM和CTMAB的作用下,合成出来的样品有了更多的介孔,并且展现出了较宽的尺寸分布.通过扫描电镜(SEM)可以观察到不同的形貌.Ni(OH)2-PAM和Ni(OH)2-CTMAB基电极在1 A/g的放电密度下的比电容分别是1200 F/g和757 F/g,这大大地高于没加水溶性材料合成的Ni(OH)2样品基的电极的比电容,只有113 F/g.因此,适当的添加一些水溶性材料能够提高电极材料的电化学性能.

自蔓延高温合成制备Ni_3Si基复合涂层及其性能

采用自蔓延高温合成法制备了Ni3Si-Cr7C3和Ni17.5Si29.3Cr两种Ni3Si基复合涂层,研究了两种涂层材料的相组成和微观结构。结果表明,两种涂层材料的基体相均为高温相β3-Ni3Si;同时由于后者具有更高的绝热温度,其晶粒尺寸显著小于前者,从而使Ni17.5Si29.3Cr合金涂层具有更高的显微硬度。摩擦学研究表明,两者在干摩擦和水润滑条件下的磨损机理相似,但是在硫酸溶液条件下由于发生了不同的摩擦化学反应,因此其磨损机理不同,后者具有更好的抗磨损性能。

Ni/CTs改性隔膜在Na-Se电池中的应用

Na-Se电池因其较高的理论容量,被认为具有较高的研究价值.但是由于其在充放电过程中的仍存在大倍率性能弱,充放电容量低的问题.所以需要设计新的电池结构材料以解决上述问题.本文通过一步热解法利用过渡金属镍原位催化生长碳纳米管,用Ni/CTs修饰聚丙烯隔膜用于Na-Se电池中以改善其电化学性能.结果表明,使用Ni/CTs修饰的隔膜在Na-Se电池中表现出良好的循环和倍率性能.在0.2 C电流密度下循环100圈后仍有354 mAh g^(-1)的比容量,在20 C的大电流密度下仍具有213 mAh g^(-1)的比容量,并且回到1 C电流密度下仍有283.7 mAh g^(-1)的比容量.

氢化物载体LaMg_(2)Ni对汽车用Mg_(2)Ni合金储氢性能的影响

采用机械球磨法制备了Mg_(2)Ni-x%LaMg_(2)Ni复合材料(质量分数x=0、10、20和30),研究了LaMg_(2)Ni含量对Mg_(2)Ni基复合材料物相组成、显微形貌和储氢性能的影响。结果表明,未添加LaMg_(2)Ni的Mg_(2)Ni合金在充分氢化后主要由Mg_(2)NiH_(4)和Mg_(2)NiH_(0.3)组成,而添加LaMg_(2)Ni的Mg_(2)Ni基复合材料主要由Mg_(2)NiH_(4)和LaH_(3)组成;充分放氢后,Mg_(2)NiH_(4)和Mg_(2)NiH_(0.3)转变为Mg_(2)Ni,而LaH_(3)相仍然存在。添加LaMg_(2)Ni的Mg_(2)Ni基复合材料中都弥散分布着白亮色LaH_(3)颗粒,x=20时白亮色细小颗粒分布最为均匀,且随着LaMg_(2)Ni含量增加,Mg_(2)Ni基复合材料基体中镧元素含量逐渐增多。不同LaMg_(2)Ni含量的Mg_(2)Ni基复合材料的最大吸氢容量从大至小顺序为:x=0、x=10、x=20、x=30,最大放氢容量从大至小顺序为:x=20、x=10、x=30、x=0,即添加LaMg_(2)Ni后Mg_(2)Ni基复合材料的储氢性能得到改善,且x=20时Mg_(2)Ni基复合材料具有最高的储氢容量,这主要与Mg_(2)Ni基复合材料中含有弥散分布的LaH_(3)相以及La元素扩散至基体有助于氢的吸附/脱附有关。

Ni_3AI及其合金的发展

本文综述了有序金属间化合物 Ni_3Al 的晶界脆性,以及改善多晶 Ni_3Al 脆性的途径,单相Ni_3Al 的固溶强化和两相 Ni_3Al 基合金的发展。

煅烧温度对钠离子电池O3-NaNi_(0.33)Fe_(0.33)Mn_(0.33)O_(2)正极材料的影响

O3型正极材料因较高的理论比容量成为钠离子电池正极材料研究的热点。采用共沉淀法制备Ni_(0.33)Fe_(0.33)Mn_(0.33)(OH)_(2)前驱体并配钠煅烧为O3-NaNi_(0.33)Fe_(0.33)Mn_(0.33)O_(2)正极材料,探究煅烧温度对该正极材料物相结构与电化学性能的影响。结果表明,煅烧温度影响正极材料表面钠残渣含量,进而影响其电化学性能。2.0~4.0 V的电压范围内,850℃下制备的NaNi_(0.33)Fe_(0.33)Mn_(0.33)O_(2)正极材料表现出最优电化学性能,1 C下循环100次后容量保持率为71.08%,5 C下放电比容量为91.67 mAh/g。

SA387-Gr.11与SUS304异种钢的焊接

通过对异种钢焊接性能分析,采用堆焊过渡层的方法,比较焊接接头的金相组织、熔合区宽度和力学性能等,提出在SA387-Gr.11材料基体上堆焊Ni基材料,经热处理后,再与SUS304材料用Ni基材料焊接,能够获得较满意的异种钢接头,对其他形式的异种钢接头也有一定的参考价值。