应变和极化协同作用下裂纹尖端阳极溶解行为

金属材料在服役过程中,其表面裂纹的尖端会因受到应力作用而优先发生局部塑性变形;加之极化的共同作用,其与裂纹以外区域在腐蚀行为和腐蚀速率方面存在明显差异。本文使用自主设计的原位加载台,与扫描振动电极技术(SVET)和电化学工作站相结合,深入研究了酸性NaCl溶液中316L不锈钢裂纹尖端在应变和极化协同作用下的阳极溶解行为。结果表明:裂纹尖端是应力集中区,应变会导致裂纹尖端的钝化膜破裂及金属局部的快速阳极溶解。当金属处于开路电位或较低阳极极化电位下时,裂纹尖端新暴露的金属表面能快速钝化,导致总电流短暂上升然后迅速下降。在较高的阳极极化电位下,即使该电位处于316L不锈钢的钝化区,新暴露的金属表面也不能再次钝化,导致裂纹尖端局部位置持续的阳极溶解。在点蚀电位以上,316L表面会发生点蚀,由于应变新暴露的金属表面也不能再次钝化,导致裂纹尖端局部位置和点蚀处均为样品表面持续的阳极溶解区。

亚角秒空间分辨的太阳极紫外宽波段成像光谱仪光学设计

狭缝式成像光谱仪是太阳极紫外光谱成像探测的重要工具之一,然而目前国内尚无该类载荷,导致太阳物理学和空间天气学等学科在极紫外光谱诊断研究方面主要依赖国外仪器数据,严重制约了相关学科的发展.国外已发射的成像光谱仪仅具有2"量级的空间分辨率,很难观测到日冕加热模型预测的等离子体核心特征.为了更好地理解太阳不同层次大气之间的耦合过程,需要更宽光谱覆盖的太阳观测数据.鉴于此,本文提出并设计了一款亚角秒空间分辨的太阳极紫外宽波段成像光谱仪,相比现有仪器,系统能够实现更高空间和光谱分辨率、更宽光谱范围覆盖的观测.性能评价结果表明,系统在62—80 nm,92—110 nm波段内的像元空间分辨率均优于0.4",光谱分辨率均优于0.007 nm,光谱成像质量接近衍射极限,对我国未来首台空间太阳极紫外成像光谱仪的研制具有重要参考价值.

TH2103A型速调管阳极电流测量和保护系统

[目的]工作频率3.7 GHz的TH2103A型高功率速调管广泛应用在托卡马克实验装置中。为了简化高压供电系统(去掉阳极调制中的电真空四极管),在HL-2A装置的TH2103A型速调管中引入了一种基于分压模式的供电方式。为了保证速调管在该供电模式下安全运行,研制了阳极电流的测量和保护系统。[方法]对该供电模式下的阳极电流特点进行了分析:阳极电流会出现正常、正向过流或反向过流的情况。当阳极电流出现正向过流或反向过流时,代表有大量的电子轰击阳极或大量电子从阳极流出,这些现象对速调管来说都是非常危险的,通常会引起速调管钛泵过流,甚至损坏速调管。因此对阳极电流进行准确的测量以及当阳极电流出现过流时切断高压对速调管进行保护非常重要。文章介绍了阳极电流测量系统的原理和供电模式,阳极保护系统的原理和实施方案,在实验过程中对阳极电流的测量和保护系统的可靠性进行了验证。[结果]证明了该供电模式下阳极电流测量和保护系统的有效性和可靠性。[结论]文章所述供电模式和阳极测量保护系统对基于TH2103A型速调管的运行和维护具有重要参考意义。

感应读出延时线阳极光子计数探测器研究

针对空间天文、生物荧光、光谱测量等领域对高灵敏、大面阵探测器的应用需求,研制出基于感应读出方式的延迟线阳极光子计数成像探测器。该探测器由微通道板、延时线阳极以及读出电路组成,其中延时线阳极的性能直接影响探测器的成像质量。作为一种电荷感应读出延时线阳极,该阳极利用信号到达的时间差解码入射光子的位置,可获得高的探测灵敏度和大的成像面积,同时简化了工艺难度并提升了可靠性。设计了感应读出延时线阳极,理论分析了探测器不同设计参数及材料对感应电荷量的影响,提出了解决异层电极间感应电荷量难以平衡的方法。据此研制出了收集面积为40 mm×40 mm的位敏阳极。测试结果表明该阳极信号传输衰减小于10%,极间串扰小于3%。利用该阳极进行了光子计数成像实验,获得了优于150μm的空间分辨率,为研制可应用于天文紫外光谱测量的大面阵、高灵敏探测器提供了理论依据及实验指导。

基于Na-BP-DME@C阳极的长寿命准固态钠-空气电池

钠-空气电池因其能量密度高、成本低而成为金属-空气电池领域的研究热点。然而,以金属钠为阳极的钠-空气电池存在钠枝晶生长、金属钠界面稳定性差以及金属钠的反应活性高等问题,限制了钠-空气电池的快速发展。为解决上述问题,将联苯钠与导电炭黑复合材料Na-BP-DME@C作为阳极,单壁碳纳米角(SWCHNs)作为催化剂,构建准固态钠-空气电池。基于Na-BP-DME@C阳极的准固态钠-空气电池表现出优异的电化学性能,其电压差为1.5 V,功率密度为3.32 mW/cm^(2),在0.1 mA/cm^(2)电流密度下可稳定循环459 h(约459次)。

阳极氧化后某2A12铝合金零件表面缺陷的成因

阳极氧化后某2A12铝合金零件膜层异常发亮、存在表面缺陷。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪等分析技术,研究了阳极氧化后零件膜层颜色异常,显现出线条状缺陷的原因。结果表明:该铝合金基体存在富铜偏析相和夹杂相,在阳极氧化过程中,基体中的偏析相优先溶解,杂质相不被氧化,导致阳极氧化膜不均匀,膜层局部区域出现孔洞和夹杂物。

大口径辅助阳极型辉光放电溅射源的设计与研究

辉光放电原子发射光谱分析技术可对金属样品表面进行沿深度方向的逐层分析与表征,具有溅射速率快、分析效率高、可大面积溅射的优点。另外,辉光放电等离子体能量较低,材料逐层溅射激发过程中不易引起材料本身组织结构的变化,能够实现沿样品深度方向逐层剥蚀制样。将辉光放电溅射源与扫描电镜、光谱分析检测仪器等联用,可作为金属材料高通量定量表征的有效手段。为了高通量地获取材料表面的成分分布信息,需要对材料表面在多尺寸、大面积溅射条件下进行辉光放电等离子体溅射。因此在传统辉光溅射源的基础上,改进了阳极筒结构,设计了4种直径为cm级的(15、20、30和40 mm)大口径阳极筒,并对其进行COMSOL数值模拟仿真和实际溅射效果研究。大尺寸溅射面可获得材料表面更为丰富的信息,但在相同溅射条件下,阳极口径增大也带来溅射速率下降、溅射面中心区域离子化率降低、影响溅射均匀性和坑型平整度等问题。为解决这些问题,设计了可应用于大口径直流辉光放电溅射源的辅助阳极结构,通过改变放电空间的电场分布情况调控等离子体分布,增强了阳极中心区域离子化率。详细阐述了辅助阳极结构的设计原理,并对传统阳极和辅助阳极进行了数值模拟仿真研究和实际溅射效果对比实验。结果表明增设辅助阳极对大口径溅射源溅射速率的提升效果明显,对阳极口径30 mm溅射源的溅射速率提升33%~48%,对阳极口径40 mm溅射源的溅射速率提升34%~57%。采用大口径辅助阳极型溅射源对紫铜样品进行了溅射激发,并用光学相干断层扫描仪(OCT)测试了溅射坑形貌,结果表明增设辅助阳极可有效改善溅射均匀性和坑型平整度。

FeS_(2)/还原氧化石墨烯复合物修饰碳布电极所制微生物燃料电池阳极的产电性能研究

调整氨水用量(30,50,100,150μL),以氯化铁和还原氧化石墨烯(rGO)为主要原料采用水热法合成4种二硫化亚铁/rGO复合物[FeS_(2)(30)/rGO、FeS_(2)(50)/rGO、FeS_(2)(100)/rGO、FeS_(2)(150)/rGO)],滴涂在碳布电极表面制备FeS_(2)/rGO修饰碳布电极。以修饰碳布电极构建微生物燃料电池(MFCs)阳极,并在阳极溶液中添加活性大肠杆菌培养液,用作MFCs生物催化剂;以碳纸小片构建MFCs阴极,和阳极构成双室型MFCs,以考察MFCs的产电性能。结果表明,FeS_(2)/rGO为呈薄纳米片层结构的rGO与呈片状的白铁矿FeS_(2)和黄铁矿FeS_(2)的混合物或呈八面体结构的黄铁矿FeS_(2)自组装形成的微球,以其修饰碳布电极制成MFCs阳极后,产电功率得到不同程度的提高,其中以FeS_(2)(50)/rGO制得的MFCs阳极在1.0 mV·s^(-1)扫描速率下的最大功率密度可达2 984.8 mW·m^(-2),是rGO以及裸碳布所构建MFCs阳极的1.7倍和2.5倍。循环伏安和电化学阻抗谱测试结果显示,FeS_(2)(50)/rGO修饰的碳布电极的电活性面积较大,FeS_(2)(50)/rGO和活性大肠杆菌间的胞外电子转移效率较高,二者协同作用,提升了MFCs的功率密度。

SOFC复合孔隙阳极材料的制备及性能研究

使用共流延工艺分别制备了以不同配比可溶性淀粉和碳纤维混合物作为造孔剂的阳极支撑型固体氧化物燃料电池(SOFC),阳极支撑层具有不规则的球型和直线型交错的复合孔隙,造孔剂总质量分数均为10%。电池以(Y_(2)O_(3))0.08(ZrO_(2))0.92(8YSZ)及Ni作为阳极材料,其中Ni与8YSZ的质量比为1∶1,以8YSZ作为电解质材料,以(La_(0.75)Sr_(0.25))0.95MnO_(3±δ)(LSM)及8YSZ作为阴极材料。使用氢气作为燃料测试了各电池在750℃下的电化学性能,结果表明,淀粉与碳纤维质量之比为1.5的复合造孔剂所制备电池的功率密度最高,可达0.199 W/cm^(2)。扫描电子显微镜法(SEM)图像显示,淀粉和碳纤维在阳极支撑层中所形成的复合孔隙相互交织,连通性较好,具有较理想的微观结构。

碳化及氯盐侵蚀条件下锌牺牲阳极对钢筋保护行为研究

采用水泥基材料包覆的金属锌作为牺牲阳极,通过混凝土模拟孔溶液模拟碳化及氯离子侵蚀环境,研究牺牲阳极材料对钢筋的保护作用。电化学测试结果表明,当Q235钢片和纯锌片形成电偶对时,Q235钢在质量分数为1.5%的氯化钠溶液中易发生锈蚀,而在溶液中添加适量的碱(LiOH)以及卤素碱金属化合物(LiBr)能够激发金属锌持续溶解,持续提供牺牲阳极保护,有效抑制钢片的腐蚀。结合XRD测试结果可知:LiOH可以维持锌的溶解,并且与锌片反应生成锌的氢氧化物;卤素碱金属化合物可以诱发金属锌的腐蚀。相比于卤素碱金属化合物,加入高浓度LiOH对钢筋的阻锈效果更好。本研究有助于完善牺牲阳极材料的激发技术,提升牺牲阳极技术对钢筋的保护作用。

LDH预处理溶胶凝胶封闭对铝合金阳极氧化膜耐蚀性的影响

目的开发一种新型LDH预处理溶胶凝胶封闭工艺,以获得高耐蚀性的封闭阳极氧化膜层。方法用LDH预处理溶胶凝胶封闭法对阳极氧化铝合金进行表面处理,采用场发射扫描电镜、原子力显微镜对封闭前后的氧化膜进行微观形貌表征,通过接触角测试评价阳极氧化膜层表面的润湿性能,通过浸泡实验、电化学阻抗谱对阳极氧化膜的耐蚀性进行研究,并与传统沸水封闭工艺进行比较。结果经LDH预处理后,膜层表面被一层致密的LDH覆盖,多孔结构和孔洞缺陷均消失。涂覆溶胶凝胶后,膜层表面均匀平整,无明显缺陷。与沸水封闭相比,LDH预处理溶胶凝胶封闭的氧化膜具有更平整均匀的表面和更低的粗糙度,接触角为92.3°,具有疏水性。在3.5%(质量分数)NaCl溶液中浸泡15 d后,膜层的低频阻抗值仍可达到6.79×10^(6)Ω·cm^(2),与传统沸水封闭法相比,高出2个数量级。膜层具有良好的长期耐蚀性,其主要机理为LDH的铝合金氧化膜空隙和表面生长出双片层状的LiAl-LDH,表面膜层更致密,片层结构在一定程度上阻挡了腐蚀溶液的入侵,同时使膜层表面存在更多的-OH基团,在溶胶凝胶封闭时提供了更多的反应位点,促进了溶胶凝胶涂层与基体之间的结合,有效阻挡了外界溶液对基体的入侵,因此延缓了腐蚀。结论LDH预处理溶胶凝胶封闭工艺提高了铝合金阳极氧化膜的致密性和表面疏水性以及膜层的耐蚀性能。

镁空气电池阳极研究现状

镁空气电池作为一种高能量密度和低成本的储能装置,在绿色清洁能源中受到广泛关注,但阳极合金的自腐蚀行为和放电产物等限制了镁空气电池的应用。本文围绕镁空气电池阳极材料,首先总结了镁空气电池的研究现状及当前主要问题,探讨了其优势;然后从体系多元化的角度评述了镁空气电池阳极材料的发展现状,从阳极合金化、塑性变形处理、热处理和电解液优化等方面综述了镁空气电池阳极改性策略。此外,还阐述了晶粒尺寸、第二相和织构等微观结构对镁空气电池性能的影响,最后展望了镁空气电池的发展前景。

草酸和Ti(OBu)_(4)协同增强α-Fe_(2)O_(3)光阳极光电化学性能研究

α-Fe_(2)O_(3),光阳极材料具有电导率差,表面反应速率慢,空穴扩散长度短等缺点,导致了光生载流子的快速复合,导致其光电化学性能较差。本文创新性地提出通过草酸无表面活性剂自腐蚀技术对电沉积Fe膜进行改性,获得草酸修饰α-Fe_(2)O_(3),光阳极(Fe_(2)O_(3)-H_(2)C_(2)O_(4)),具有纳米结构形貌,使其表面电荷注入效率(nsurface)得到提高。然后联合Ti(OBu)_(4)协同改性获得草酸与Ti(OBu)_(4)共改性α-Fe_(2)O_(3)光阳极(Fe_(2)O_(3)-H_(2)C_(2)O_(4)+TBT),在1.23V时其光电流密度增加一倍达到0.59mA·cm^(2),在1.5V时光电流密度增加两倍至1.5mA·cm^(2)。Fe_(2)O_(3),-H_(2)C_(2)O_(4)+TBT样品性能提升的主要原因是其表面积和表面态的增加提高了表面电荷注入效率。同时,本文通过系统表征研究了草酸和Ti(OBu)_(4)对α-Fe_(2)O_(3)光阳极光电性能、形貌和晶体结构的影响。

基于分裂阳极的非柱对称电弧电流密度分布测量方法

电弧是弧焊过程中熔池金属熔化的能量来源,分裂阳极法是电弧阳极能量密度直接测量的有效方法之一.常规分裂阳极法是建立在电弧为柱对称结构的基础上,不适用于非柱对称电弧的阳极电流密度测量.试验提出在两条相互垂直的路径上依次进行分裂阳极电流数据采集的新方法,引入表征电弧不对称度的特征参量,进行椭圆环分割,以计算电弧阳极电流密度分布,修正分裂阳极法.通过预设的二维高斯分布的电流密度模型,检验了修正的分裂阳极法的可行性.结果表明,采用修正的分裂阳极法可以有效计算出电弧阳极电流密度分布.利用修正后的分裂阳极法实现了非柱对称侧向压缩等离子弧阳极电流密度的测量,与x方向相比,侧向压缩的等离子弧在y方向压缩明显,呈现典型的非柱对称特性.

预焙阳极厂工艺路线及设备选型分析

本文对预焙阳极厂的工艺路线和设备选型进行了探讨,详细描述了预焙阳极生产过程中的关键工序,包括原料预处理、生阳极制造、焙烧等工序,分析了适用于各工序的设备,并针对具体的产能给出了设备选型建议,以实现高效、优质的预焙阳极生产。

电沉积锌用铅基阳极服役后表面结构演变研究

针对由于析氧反应的过电位对阳极氧化膜的高度依赖性,极大地影响了能耗这一问题,采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)、电子探针(EPMA)和X射线衍射(XRD)对Pb基阳极(阳极含量:Pb-0.5%Ag-(0.02~0.03%)Ca-(0.01~0.02%)Sr-(0.01~0.02%)La)的表面形貌、元素分布和织构进行了表征分析,结果表明:服役后的阳极板表面出现了裂纹和大量空洞。同时还观察了阳极泥的形成可能会导致阳极表面的钝化,影响了其电化学性能。

纳米晶TiO_(2)复合光阳极的制备及DSSC光电性能测试综合实验项目开发

项目以“新型电池材料”这一研究热点为主题,依托功能材料专业,以案例式教学为切入点,旨在培养探索应用型人才。实验采用水热法在FTO导电基底上制备出纳米棒TiO_(2)薄膜。采用丝网印刷法将P25纳米浆料均匀地涂敷在TiO_(2)纳米棒薄膜上,得到复合TiO_(2)纳米棒/纳米颗粒光阳极。将纳米棒TiO_(2)光阳极和纳米晶TiO_(2)复合光阳极引入到染料敏化太阳能电池(DSSCs)中测试其光电性能。结果表明:TiO_(2)纳米棒/纳米颗粒复合光阳极表现出更优异的光电性能。

低磷灰铸铁浇铸阳极在500 kA电解槽的应用试验

本文通过分析磷生铁各元素作用并控制磷生铁组分,实现浇铸后的磷铁环为灰铸铁组织结构,并对比低磷灰铸铁与白铸铁的阳极浇铸情况以及其浇铸阳极在500 kA电解槽上整个服役周期内的性能表现,得出结论:低磷灰铸铁在1 300℃左右的流动性比白铸铁更好;使用低磷灰铸铁的浇铸阳极的Fe-C压降比白铸铁浇铸的阳极的低10 mV左右,节省电量30 kWh/t-Al;低磷灰铸铁浇铸工艺不仅降低了残极的垂直裂纹和掉角的概率,还改善了磷铁环的压脱情况。

预焙阳极超细残分离技术研究与应用

残极长期与电解质接触,含有较高的电解质成分,如铝、钠、钾、钙、镁、锂、氟等成分,残极经过破碎、筛分,分成不同的粒度,在阳极炭块或阳极糊生产配料时,作为一种骨料加入。残极可分为两类:硬残极和软残极。软残极即是质量差的阳极,外部和内部被严重氧化所致,机械强度低,极易被碎成细末,细残极中钠、钙、铁元素含量极高,对阳极和原铝质量影响较大。再次循环利用前需予以排除。本文就超细残外排技术进行了研究和应用,实施后完全满足电解生产需求。

SA-PQ-11/CF阳极提高MFC废水处理效果与发电性能

为提高微生物燃料电池(MFC)的废水处理效果和发电性能,制备了一种海藻酸钠(SA)-聚季铵盐-11(PQ-11)/碳毡(CF)阳极(SA-PQ-11/CF),分别以制药废水和糖蜜废水为阳极液,以CF为阴极,构建了MFC系统,采用SEM对阳极表面形貌进行了表征,通过循环伏安(CV)特性和电化学阻抗(EIS)特性、化学需氧量(COD)去除率对其性能进行了考察。结果表明,SA-PQ-11/CF阳极具有较大的比表面积,MFC的溶液电阻和电荷转移电阻得到明显降低。阳极液为制药废水时,采用SA-PQ-11/CF阳极的MFC的稳态输出电压和COD去除率分别约为0.22 V和62%,较常规CF阳极的MFC分别提高了100%和130%;阳极液为糖蜜废水时,采用SA-PQ-11/CF阳极的MFC的稳态输出电压和COD去除率分别为0.15 V和43%,分别较采用常规CF阳极的MFC提高了275%和95%。