地方高校与具有优势学科科研院所联合培养研究生的机制探讨——以辽宁科技大学和中国科学院金属研究所为例

联合培养研究生是国家积极鼓励的创新人才培养模式和提升培养质量的一个重要途径.文章围绕辽宁科技大学和中国科学院金属研究所在联合培养研究生过程中出现的情况和问题,提出了建议,并探讨了地方高校与具有优势学科的科研院所联合培养研究生的机制.

高熵稀土铪酸盐热障/环境障涂层材料的制备与性能研究

综合性能优异的热障/环境障涂层是先进航空发动机涡轮叶片等高温部件的关键热防护材料。本研究通过两步烧结法制备了高熵稀土铪酸盐(La_(0.2)Gd_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12)和(Yb_(0.2)Lu_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12),系统研究了两种材料的力学、热学性能和CMAS腐蚀性能。多主元高熵材料具有较低的热膨胀系数和热导率,其中(Yb_(0.2)Lu_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12)表现出比(La_(0.2)Gd_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12)更高的硬度和断裂韧性。1300℃下CMAS腐蚀结果表明,(La_(0.2)Gd_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12)与CMAS的反应速率快,更容易析出磷灰石,对阻止CMAS迅速渗透是有益的。高熵稀土铪酸盐材料具有优异的综合性能,在热障/环境障涂层领域具有良好的应用前景。

固体氧化物燃料电池新型连接体材料的研究进展

连接体是固体氧化物燃料电池(SOFC)中的关键组件,对连接体的高性能需求一直制约着SOFC的商业化发展。随着SOFC的运行温度降低到800℃以下,廉价的高温抗氧化金属连接体材料取代掺杂铬酸镧(LaCrO_(3))陶瓷的可能性大大增加。此外,为了优化连接体的性能,大量的导电/保护性涂层及新的复合材料也不断地涌现。综述了迄今为止连接体材料的发展现状,在对各种连接体材料以及涂层材料的性能和优缺点进行比较的同时,重点介绍了新开发连接体材料的研究进展,并对连接体材料的发展趋势进行了展望。

陶瓷/金属焊接技术研究现状及发展

陶瓷和金属是两类重要的结构材料,将二者连接在一起可以优势互补,制造出满足实际应用需求的复合构件。传统的机械连接或粘接连接将陶瓷与金属结合,由于热/力学性能的不匹配,接头处容易发生断裂。本文综述了陶瓷与金属的钎焊、扩散焊和摩擦焊及其研究进展,并着重介绍了影响焊接效果的主要因素。综合分析表明,通过选择恰当的工艺参数和合适的中间层(或钎料),有望获得高性能的焊接接头,从而更好地实现陶瓷与金属的连接。

固相反应法制备LiMn_(0.6)Fe_(0.4)PO_(4)/C材料优化碳包覆工艺研究

与LiFePO_(4)材料相比,锰基橄榄石是一种具有高能量密度的锂离子电池正极材料。由于其极低的电子和离子电导率,其速率和循环性能仍然面临挑战。通过引入一种新型碳源聚丙二醇(PPG 2000)并采用固相合成法对材料进行包覆,获得了较高的倍率性能。与传统碳源葡萄糖相比,聚丙二醇(PPG 2000)可以极大提高橄榄石材料的电子电导率和离子电导率,从而改善材料的充放电特性。结果表明,LiMn_(0.6)Fe_(0.4)PO_(4)/C材料即使在10 C的速率下也能有约115 mAh/g的比容量。这项工作为固相法大规模制备锰基橄榄石正极材料开辟了新的途径。

优化评价 加强培养 协同创新——九三学社科学家谈“强化基础研究,促进重大原始创新”

建设世界科技强国,必先提振基础研究。中共十八大以来,我国基础研究持续快速发展,步入从量的积累向质的飞跃、从点的突破向系统能力提升的重要时期,产生了一批标志性成果。从衡量基础研究的重要指标——国际科技论文来看,数量不断增长,多年稳居世界第二位。但与建设世界科技强国的要求相比,我国基础研究的短板却依然突出,重大原创性成果缺乏,基础研究投入不足、结构不合理,顶尖人才和团队匮乏,评价激励制度也亟待完善。中共十九大报告提出瞄准世界科技前沿,强化基础研究;围绕国家重大战略需求,加强应用基础研究。如何加强基础研究,支撑创新驱动发展,让中国的原始创新上不再“老是差口气”?四位来自九三学社的院士、教授谈了他们的看法。

石墨烯/碳纤维混杂复合材料的结构功能一体化研究进展

航空航天领域对碳纤维增强树脂基复合材料的性能不断提出更高要求,结构功能一体化已成为现代先进复合材料的必然发展趋势。石墨烯因其卓越的物理性能为构建新型结构功能一体化复合材料提供了新的设计思路。文章主要介绍了石墨烯在碳纤维增强树脂基复合材料结构功能一体化技术方面的研究进展,侧重阐述了石墨烯/碳纤维混杂复合材料在导热、电磁屏蔽以及雷电防护等方面的代表性研究成果,并探讨了该领域目前存在的主要问题及未来发展趋势。

航天用高温铌合金研究进展

与其他种类的高温合金相比,高温铌合金具有密度低、高温(600~1600℃)比强度高、冷热成形性能优良、焊接性能好等优点,可以加工成形薄壁和复杂形状的零件,用来制造火箭发动机、卫星、宇宙飞船和导弹的姿态控制/轨道控制发动机的推力室身部延伸段等部件,是航天结构件的重要候选材料之一。为了满足航天发动机的需求,我国相继在美、俄铌合金的基础上仿制研发了多种火箭发动机用铌合金结构材料,其中使用最多的是C-103和Nb521合金。本文对铌合金的分类、航天用铌合金的发展、应用及进展情况进行了综述。针对应用较为广泛的C-103、PWC-11、Nb521合金及在研的低密度铌合金进展情况进行了重点介绍,并讨论了航天用铌合金研究目前存在的问题,对未来发展更高强度、更高强韧性和轻质化的新型铌合金,以及更高温度、长寿命的高温抗氧化防护涂层的研究方向进行了展望。

SiC与球形石墨颗粒混杂增强铝基复合材料的摩擦磨损性能研究

以6092铝合金为基体,通过粉末冶金法分别制备了球形石墨颗粒(Gr)以及SiC_(p)和Gr混杂增强的铝基复合材料,并采用田口模型结合方差分析,对复合材料与铜合金摩擦副之间的干滑动摩擦磨损行为进行了分析研究.结果表明:随着载荷从10 N增至20 N,3种复合材料的摩擦系数、磨损率均相应增加;随滑动速率从0.5 m/s增至1.0 m/s,15%Gr/6092Al和(5%Gr+20%SiC_(p))/6092Al的摩擦系数先减小后增大;而(5%Gr+10%SiC_(p))/6092Al的摩擦系数呈递减趋势.相同条件下,单一石墨颗粒增强的复合材料的磨损率大于混杂增强的复合材料的磨损率.方差分析的结果表明:增强相百分比单独作用、增强相百分比和滑动速率相互作用以及滑动速率单独作用3个因素对磨损率和摩擦系数产生了显著的影响.随SiC_(p)含量增加,材料硬度增加,SiC_(p)对基体起到支撑保护作用,磨损面上的磨痕变浅,分层剥落现象明显减轻,磨屑变得细小,摩擦系数更为稳定,磨损机制由剥层磨损向磨粒磨损转变.

莫来石复合耐火材料的应用进展

莫来石具有较高的熔点,较大的硬度,良好的抗热震性、抗侵蚀性、高温力学性能等。莫来石原料多通过烧结法和电熔法合成。综述了以莫来石为原料制备的莫来石复合耐火材料在陶瓷、冶金、航天、军工、水泥、玻璃等领域的研究与应用进展,指出了莫来石在耐火材料应用中的发展趋势。

Zr微合金化对稀土镁合金微观结构和力学性能影响的电子显微学研究

微量Zr的添加不仅能够细化镁合金的晶粒,改善铸造性能,还会影响镁合金在热处理过程中微观结构的演变。利用多种电子显微学技术系统研究了Zr微合金化影响Mg-Zn-Nd镁合金力学性能和微观结构演变的机理。研究表明,含有微量Zr的Mg-2.7Nd-0.6Zn-0.5Zr镁合金经798 K固溶处理后,大量纳米Zn-Zr相的析出显著提升了该合金的显微硬度。在系列微束电子衍射分析的基础上,结合多方向原子分辨率结构和成分分析,确定了这些纳米Zn-Zr相为简单四方结构的Zn_(2)Zr_(3)相(空间群:P42/mnm,a=b=0.761 nm,c=0.682 nm),并重构出其原子构型。此外,研究结果还表明固溶处理过程中形成的纳米尺寸Zn_(2)Zr_(3)相,降低了基体中Zn元素的含量,显著提升了强化效果较好的柱面析出相β1-Mg3Nd的比例,进而提高了合金峰时效后的强度。研究结果丰富了Zr影响镁合金微观结构和力学性能机理的研究。

类四方BiFeO_(3)薄膜中新型极化拓扑结构研究

结合像差校正透射电子显微术和精密脉冲激光沉积技术,本文研究了生长在LaAlO_(3)衬底上的单层铁电BiFe_(3)薄膜中应变调控和缺陷诱导的极化涡旋拓扑畴组态。HAADF⁃STEM成像揭示了薄膜中的层状BiO^(+)面缺陷有助于稳定畴壁面为(100)型的类180°畴结构,并在这种新型的180°畴壁和LaAlO_(3)界面相交区域诱导形成了半涡旋和极化涡旋拓扑结构。

微波强化壳聚糖固相酸降解研究

本文研究了微波强化下的壳聚糖固相酸降解反应,分析了降解过程中微波辐射功率和盐酸用量等参数对降解产物分子量变化的影响,并利用红外光谱和核磁共振氢谱对降解产物的结构进行了表征。研究表明,微波辐射功率和盐酸用量的增加均有利于壳聚糖分子量的降低。采用微波辐射壳聚糖固相酸化物料15 min,即可获得重均分子量低于50000的低分子量壳聚糖,且糖单元的结构在反应过程中保持稳定。采用微波强化固相酸降解和酶降解复合工艺制备壳寡糖,壳寡糖单位时间内的产能可提高4倍以上。综上所述,本研究建立了一种基于微波强化的壳聚糖固相酸降解的高效制备低分子量壳聚糖和壳寡糖的方法,有助于低分子量壳聚糖和壳寡糖的广泛应用。

镁合金中位错的高分辨Z衬度成像研究

利用Z衬度成像技术研究了两种耐热镁合金Mg_(97)Zn_1Y_2与Mg_(97)Zn_1Gd_2(at.%)中的位错。塑性变形过程中形成的倾侧晶界上周期性分布的基面〈a〉位错分解形成层错,伴随合金元素在层错上富集可以形成类似长周期堆垛的结构,能够钉扎晶界并抑制晶界高温软化。随着应变量增加,观察到了基面〈a〉位错与锥面〈c+a〉位错构成的复合倾侧晶界,以及单纯由〈c+a_(60)〉位错或〈c+a_s〉位错重排构成的晶界,表明开动了〈c+a〉锥面滑移系,有利于协调材料变形。合金元素在位错处偏聚形成柯垂尔气团,可以强化材料。热变形过程中Gd元素在Mg基体内位错的张应变区富集形成柯垂尔气团,加速β′-Mg_7Gd柱面析出相的异质形核生长。

快捷货车转向架用Q345E钢板焊接接头疲劳性能研究

采用熔化极非惰性气体保护电弧焊(MAG)工艺对快捷货车转向架用Q345E钢板进行焊接试验,经无损检测合格后对焊接接头进行疲劳性能试验,制定了焊接接头的疲劳S-N曲线,并采用升降法确定了接头的疲劳极限及标准偏差,通过对疲劳试样断口进行系统分析,确定了接头的疲劳失效机制,结果表明:接头焊缝内的微小气孔和夹渣缺欠对接头的疲劳性能有明显影响,该缺欠在接头疲劳试验过程中将成为疲劳裂纹的萌生位置,进而恶化接头的疲劳性能。

点蚀形核机制的透射电子显微学研究

钝性金属材料的点蚀是腐蚀领域中的经典问题。受研究手段空间分辨率的限制,点蚀形核阶段的机制有待进一步阐明。以透射电子显微技术为主要研究手段,围绕与点蚀形核密切相关的材料基体结构特征及钝化膜性质两方面,阐明了点蚀形核的基体结构相关性以及钝化膜结构及与Cl^-的交互作用这两大基本科学问题。在原子尺度下建立了材料基体结构特征与腐蚀溶解活性之间的关联,揭示了钝化膜的结构特征和Cl^-与之交互作用之间的内在规律,丰富、完善甚至修正了材料点蚀形核机制方面的经典认识。研究发现,在点蚀形核初期,无论是基体中夹杂或第二相的腐蚀溶解活性,还是表面钝化膜本身的击破,起源都可以追溯到原子尺度的结构缺陷。

像差校正电子显微镜研究Cr2 Nb中的棱柱面层错结构

解析具有复杂结构的材料内部缺陷特征是理解材料变形机理的前提。本文针对高温变形后的Laves相Cr2Nb,利用像差校正电子显微镜的高分辨成像技术分析Cr2Nb(1100)棱柱面内的层错结构,在原子尺度上明确其精细构型,并辅以高角环形暗场成像技术确定每个原子的元素种类。结果表明这种层错结构特异,而且其中Cr原子的配位多面体不同于Laves相中的配位体构型,形成了畸变的CN12配位体和不常见的CN13配位体。新层错结构的发现丰富了我们对复杂结构内缺陷类型的认知。

表面电荷转移掺杂石墨烯的研究进展

表面电荷转移掺杂是调制石墨烯电学特性的重要手段。发展高效、稳定的表面电荷转移掺杂剂对于提高石墨烯的电学和光电性能、从而推动其在电子和光电领域中的应用具有重要意义。本文围绕高效与稳定两个方面综述了近年来石墨烯表面电荷转移掺杂剂的研究现状以及掺杂石墨烯在光电器件应用方面的进展。根据掺杂剂的类型,着重介绍了最新发展的高效p型和n型掺杂剂,并概述了稳定掺杂方面的重要研究工作。此外,专门介绍了基于掺杂石墨烯透明电极的高性能光电器件。最后,根据表面电荷转移掺杂研究面临的主要挑战,对其未来的发展方向进行了展望。

TRIP980钢板激光焊接工艺研究

采用不同焊接工艺对TRIP980钢板进行激光焊试验,研究了激光功率及焊接速度对接头宏观组织及力学性能的影响。结果表明:随着激光功率的增大,焊缝熔深逐渐增加直至完全焊透,此时接头强度先提高,之后保持稳定,断裂位置由焊缝过渡为母材,当功率过大时将产生严重飞溅,恶化焊缝性能,导致拉伸时沿焊缝开裂。随着焊接速度的提高,飞溅开始严重,导致接头强度较低,沿焊缝开裂,之后飞溅减小,接头强度提高且保持稳定,并沿母材断裂,继续提高焊接速度,焊缝熔深减小,接头强度降低,且沿焊缝处断裂。对于本研究钢板焊接合理的热输入为:33 333~50 000 J/m。

核用马氏体耐热钢焊接性研究

采用数值模拟与物理模拟相结合的方法,初步探索了EP823和9Cr2WVTa 2种马氏体耐热钢在焊接热循环作用下的组织性能变化规律。结果表明:EP823和9Cr2WVTa钢母材及热影响区不同微区组织、硬度和冲击性能的变化规律相近,母材为回火索氏体组织,硬度较低,冲击吸收功较高,经历焊接热循环后,热影响区形成马氏体组织,导致硬度升高,冲击性能恶化。与9Cr2WVTa钢相比,EP823钢具有更高的合金元素含量,导致其性能恶化更为严重,焊接性较差。