ZTA p/Fe45复合材料的强韧性研究

材料的强韧性与材料的耐磨性密切相关。本文研究了氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒(ZTA p)增强金属基复合材料的强度、韧性以及断裂机理,为改善ZTA p增强金属基复合材料耐磨性提供参考依据。首先通过真空烧结技术制备了不同粒径与不同体积分数的ZTA p/Fe45复合材料,测试了复合材料的拉伸性能、弯曲性能与冲击韧性,采用扫描电镜(SEM)观察了复合材料的断口,分析了复合材料的断裂机制。结果表明:ZTA p的加入使复合材料的强度降低、韧性提高。随着ZTA p体积分数增加,复合材料的抗弯强度逐渐降低;ZTA p粒径增大,复合材料的冲击韧性先增加后降低,ZTA p粒径为2.0 mm与2.5 mm(F14与F12)复合材料的冲击韧性高于Fe45基体。ZTA p/Fe45复合材料的断口为脆性断裂,其中Fe45基体的断裂机理为解理断裂;ZTA p主要有2种失效形式:颗粒断裂和颗粒脱粘拔出。

原位TiB_(2(p))/Fe复合材料的制备及其显微组织

利用Fe Ti B熔体反应制备了TiB2颗粒增强铁基复合材料,研究了该材料的显微组织。热力学分析表明,Fe Ti B熔体具有反应生成TiB2的可能性。试验结果表明,TiB2颗粒均匀分布于α Fe晶粒中,晶内TiB2粒子平均间距大于晶界。TiB2粒子尺寸大多为1～6μm,形状大多为接近等轴的多面体。

分步碳包覆合成高密度LiFePO4/C复合材料

采用分步碳包覆法合成LiFePO4/C复合材料。首先,将原料Fe2O3、NH4H2PO4和葡萄糖经过固相反应合成Fe2P2O7/C复合材料,再将Fe2P2O7/C与前驱体Li2CO3、葡萄糖混合,通过二次碳包覆工艺合成LiFePO4/C复合材料,并考察合成温度对LiFePO4/C复合材料电化学性能的影响。采用X射线衍射、扫描电镜、差热-热重分析、电化学阻抗谱(EIS)和充放电测试对材料的性能进行表征。结果表明:以制取的Fe2P2O7/C为前驱体合成的LiFePO4/C复合材料具有较好的物理和电化学性能,材料的振实密度达1.26 g/m3,0.1C放电容量为158.3 mA.h/g,1C初次放电比容量达到140 mA.h/g。

水热法合成Ni_2P/Fe_3O_4复合材料及其光催化性能

以直径约为2μm的Ni_2P微球作为前驱体,乙二醇(EG)作为溶剂,在添加表面活性剂聚乙二醇10000(PEG-10000)的条件下利用水热法成功制备出了Ni_2P/Fe_3O_4复合材料.通过对所制备产物的结构和形貌表征后得知所制备的Ni_2P/Fe_3O_4复合材料是由六方相的Ni_2P微球和立方相的Fe_3O_4纳米颗粒构成的.其中,Fe_3O_4纳米粒子附着于Ni_2P微球的表面,并在其表面形成一些凸起.通过对其光催化性能的研究,发现Ni_2P/Fe_3O_4复合材料对亚甲基蓝溶液有很好的降解效果.

原位制备Fe(TiC)_p复合材料中增强相颗粒的组织遗传性及调控技术

以羰基Fe粉、Ti粉及C粉为原料,采用真空原位反应烧结法制备颗粒增强型Fe(TiC)_p复合材料。对微观组织的观察和元素分析发现,原料Ti粉对TiC增强颗粒的形貌和粒径具有较明显的遗传性。对这一组织遗传性,从反应热力学和扩散动力学方面给出解释,并基于此认识,设计原料Ti粉的球磨细化预处理工序。经预处理后原位反应烧结材料的致密度明显提升,并能够在铁基体中形成分散度更高、尺度更细小、且近球形的TiC增强颗粒,从而使复合材料的硬度从HV99.4提高到HV152.3,抗弯强度从550 MPa提高到935 MPa。

基于应力强度因子评估WC_P形状对WC_P/Fe复合材料热疲劳裂纹扩展行为的影响

应力强度因子在断裂力学中广泛应用于预测由远程载荷或残余应力引起的裂缝尖端附近应力状态。本文基于平面应力条件下应力强度因子建立WC P形状与其尖端应力之间的规律,利用有限元分析软件对含不同形状WC P的WC P/Fe复合材料的热应力进行模拟仿真,研究WC P形状对WC P/Fe复合材料热疲劳裂纹扩展行为的影响。研究结果表明,WC P的形状显著影响应力强度因子,进一步影响WC P/Fe复合材料的热疲劳裂纹扩展行为。含球状和不规则状WC P的WC P/Fe复合材料的极限抗压强度分别约为460 MPa和370 MPa。含不规则状WC P的WC P/Fe复合材料因应力集中而容易产生脆性开裂现象。通过热震实验进行验证,发现实验结果与模拟仿真结果相近,说明有限元法的准确性,同时为WC P/Fe复合材料的热疲劳裂纹扩展行为研究提供科学依据和理论基础。

氮、磷共掺杂三维多孔碳纳米复合材料在锂硫电池中的应用

多孔碳材料由于具有优异的导电性,高的孔隙率以及可有效地吸附多硫化物等优点被广泛应用于锂硫电池.本文以植酸(PA)和三聚氰胺作为磷源和氮源,通过高温裂解法成功制备了N,P共掺杂的三维多孔碳纳米复合材料(FeNi/FeNiP@NP-C)作为载硫基质.FeNi/FeNiP@NP-C三维多孔碳骨架具有良好的导电性能,它不仅能够有效地吸附可溶性多硫化物,同时能够促进电子转移从而提高反应动力学.实验结果表明S@FeNi/FeNiP@NP-C正极有较好的电化学性能和循环稳定性,在硫负载量为1.0 mg cm^(-2)以及0.1C的电流密度下,S@FeNi/FeNiP@NPC电极可达到1035.8 mAh g^(-1)的初始放电比容量,在0.1 C电流密度及较高硫负载量(4.3 mg cm^(-2))下循环100圈后仍能保持435.5 mAh g-1的放电比容量.

工艺参数对WC颗粒增强表层复合材料与钢基界面组织的影响

以45钢为基材,通过放电等离子烧结和铸造工艺成功制备了WC颗粒增强表层复合材料,研究不同浇铸工艺参数对表层WC/Fe复合材料与基材之间的界面结合及微观组织的影响。结果表明:随着浇铸量的增加,锭模的数值模拟温度可达1493℃,高温停留时间约734 s,为实现钢液与WC/Fe复合材料冶金结合提供有利条件,但是过高的浇铸量使WC/Fe复合材料的组织发生明显的变化,几乎观察不到WC增强相,组织出现大量鱼骨状碳化物Fe_(3)W_(3)C。当浇铸量控制在锭模体积的2/5时,可得到良好的WC/Fe复合材料与基材的宏观界面,界面反应产物Fe_(3)W_(3)C增加,但是增强颗粒仍保留了浇铸前的原始形貌。