金属玻璃脱合金制备高催化性能的多元掺杂纳米多孔Pd

为获得具有高催化活性的多元掺杂纳米多孔Pd,将Pd10Ni50Co20P16B4金属玻璃作为预合金,分别在H2SO4+H3PO4酸溶液和NaCl盐溶液中以不同过电位,进行了电化学脱合金处理。在酸溶液中,制得了Ni、Co和P共掺的Pd纳米多孔金属材料。该多孔金属具有三维连通的纳米多孔结构,在对甲酸的催化中表现出了良好的催化活性。与市售碳负载的纳米Pd催化剂相比,在Ni、Co和P共掺的纳米多孔Pd催化条件下,甲酸的氧化电位发生了显著负移。在NaCl溶液中,Pd10Ni50Co20P16B4金属玻璃脱合金后不能获得具有高催化活性的纳米多孔结构。

Mo对TiC/Al复合材料组织和性能的影响

为了细化TiC/Al基复合材料中的增强颗粒,进一步提高TiC颗粒对基体的强化效果,在锻铝6A02基体中加入适量Mo元素,用原位合成的方法制备TiC/Al基复合材料.对制备得到的铸态和轧制态材料进行了显微组织观察、拉伸和磨损实验.结果表明,TiC颗粒可以作为异质形核核心起到细化基体组织的作用.TiC颗粒的引入提高了材料在室温和高温的抗拉强度和屈服强度,同时改善了材料的耐磨损性能,且随着载荷的增加,耐磨性能的提高越明显.当加入质量分数1.0%的Mo时,可改善基体对TiC颗粒的润湿性,细化TiC颗粒的尺寸(0.5μm),使TiC颗粒分布更为均匀,材料的力学性能和磨损性能得到提高.然而,过高的Mo含量将导致在组织中出现粗大的脆性Al5Mo相,同时使材料的力学性能和磨损性能有所降低.

热电材料β-FeSi_2机械合金化和热处理相变

用机械合金化法研制出了β-FeSi2热电材料.研究了球料比、球磨时间等机械合金化参数以及热处理工艺对Fe-Si合金相变的影响.采用X射线衍射仪(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)分析了Fe-Si合金相组成及微观形貌.研究结果表明:在球料比为80∶1、球磨速度为450r/min的条件下,球磨5h后的粉体的组成相为α-Fe2Si5,β-FeSi2和ε-FeSi;随着球磨时间的延长,Fe-Si合金粉体的颗粒度变细,成分更加均匀,β-FeSi2的含量逐渐增多;增加球料比也能使Fe-Si合金粉体中的β-FeSi增多;经800℃热处理保温0.5h后可以获得单相β-FeSi.

微量元素对Cu-Zr-Al块体金属玻璃形成能力及力学性能的影响

研究微量元素Ag、Ti、Ga、Ni和Sn对Cu55Zr38Al7铜基块体金属玻璃形成能力及力学性能的影响。结果表明:添加2%(摩尔分数)的Ag、Ti或Ga均可以提高Cu55Zr38Al7合金的玻璃形成能力;用6%的Ag替代Cu,玻璃棒的临界直径可从2 mm增加到4 mm;因此,替代化学性质相似的元素或者扩大合金系的原子尺寸范围对提高玻璃形成能力具有显著的效果;然而,添加微量元素均不同程度地降低Cu-Zr-Al金属玻璃的硬度。断口表面形貌显示;微量相似元素替代影响基体在压缩过程中剪切带的繁殖;在微量元素替代的伪四元铜基块体金属玻璃中,2%Ti和2%Ag替代可分别获得最大压缩强度2 163 MPa和最大压缩应变8.7%。因此,通过添加微量元素可以调谐金属玻璃的玻璃形成能力和力学性能。

原位合成TiC颗粒弥散强化2A50铝基耐磨材料

采用原位合成的方法制备30wt%TiC/Al中间合金,再以2A50铝合金为基体,通过搅拌铸造法加入一定量的中间合金制备TiC颗粒弥散强化2A50铝基耐磨材料。采用XRD和SEM研究了中间合金的显微组织和相组成以及TiC颗粒的加入对基体的组织及力学性能的影响。结果表明:TiC为原位合成反应的唯一生成产物,且颗粒细小分布均匀,TiC颗粒的加入能够细化基体的晶粒,显著提高基体合金的力学性能,尤其是耐磨损性能。

TiC弥散强化2A50铝基复合材料性能的研究

采用原位合成法制备了TiC颗粒弥散强化2A50铝基复合材料。研究了TiC对材料力学性能及耐磨损性能的影响。结果表明,加入TiC颗粒后,合金铸态组织细化,室温抗拉强度和屈服强度得到一定程度提高;高温下,合金的拉伸性能随TiC加入量增加而变化的规律与室温相似。合金中TiC颗粒的引入大大提高了合金的耐磨性能。在油润滑条件下,TiC/2A50材料的耐磨损性能远远优于其母合金以及其他典型的金属耐磨材料。

石墨烯及其纳米复合材料作为锂离子电池负极的研究进展

自2004年被发现以来,石墨烯及其纳米复合材料因其特殊的结构和优异的性能而受到广泛关注,并在锂离子电池负极方面展现出巨大的应用价值。首先简单介绍了石墨烯及其常用制备方法,然后详细介绍了石墨烯及其纳米复合材料作为锂离子电池负极材料的研究现状,并阐述了各自的优势与不足,提出了一些改进方案,最后展望了其在锂电负极的应用前景和未来面临的挑战。

CeO_2对铁基自润滑轴承材料性能的影响

采用粉末冶金法在Fe-C-Cu自润滑轴承材料基体上添加了不同比例的CeO2,研究了CeO2加入量及压坯密度对铁基自润滑轴承材料性能的影响。通过显微组织观察、能谱分析、摩擦表面形貌观察以及滑动轴承模拟试验可知,加入适量CeO2可以活化烧结、改善组织,增大材料的径向压溃强度和表观硬度,减小摩擦系数和磨损量,以及提高力学性能和耐磨性能;加入过量CeO2会使组织中的"条状物"增多、粗化,恶化材料的性能。较高的压坯密度可以提高材料的径向压溃强度和表观硬度,磨损量略微减小或基本不变,摩擦系数有所增大,温升提高,故应针对不同使用要求,合理选择材料的压坯密度,使密度与摩擦性能合理搭配。

稀土氧化物对铁铜基粉末冶金轴承材料性能的影响

采用粉末冶金的方法在Fe-40CuSn基体里加入不同含量的稀土氧化物,研究了稀土氧化物对铁-铜基粉末冶金轴承材料力学性能和摩擦磨损性能的影响。通过测试材料的径向压溃强度、含油密度、表观硬度(HB)以及通过材料的摩擦磨损试验、轴承的温升试验等结果表明:含0.2%稀土氧化物的粉末冶金轴承材料的力学性能和摩擦性能最好;在不同的载荷条件下,轴承材料的摩擦因数随着载荷的增加呈现先减小后增大的趋势,而磨损量则随着载荷的增加而缓慢增加,表明该体系材料可以承受一定的负载且摩擦性能良好;通过不同烧结温度对比发现,该体系的合适烧结温度为880℃。

金属板料多道次渐进成形过程的数值模拟

介绍了金属板料渐进成形工艺的基本原理。以ANSYS/LS-DYNA为分析平台,构建了板料多道次渐进成形的有限元模型,并以LS-PREPOST和ETA/Post-Processor为后处理平台,得到各道次厚度云图及网格变形图。对半球形制件的三道次成形过程进行了模拟,将模拟结果与实验结果进行比较,证明了模拟的可行性。

燃烧合成Co(Ti)-Al_2O_3金属陶瓷的组织与性能

利用低放热Al-TiO2反应体系部分取代高放热Al-CoO反应体系,并加入适量的稀释剂Al2O3吸收反应热量,通过热爆燃烧合成结合致密化工艺制备了铁磁性Co(Ti)-Al2O3金属陶瓷。研究表明,Co(Ti)-Al2O3金属陶瓷中随着Al-TiO2体系的增加,燃烧反应温度降低,金属相尺寸减小,分布更均匀,同时在金属相与基体之间形成过渡区域,提高了界面结合。Co(Ti)-Al2O3复合材料的饱和磁化强度随着金属Co含量增加而增加,最高可达到37.2849Am2/kg,而矫顽力在3997.6～5615.4A/m范围内变化,介于软磁体和硬磁体之间。

保温处理对B4C／Al复合材料组织和性能的影响

为了降低无压浸渗制备的B4C/Al复合材料中铝的含量,增加复合材料中陶瓷相的含量,并提高复合材料的性能,研究了保温处理对B4C/Al复合材料的组织和性能的影响。结果表明,无压浸渗制备的B4C/Al复合材料中主要包含Al、B4C和Al3BC相,保温处理可有效减少B4C/Al复合材料中Al和B4C的含量,并显著提高Al3BC和AlB2相的含量。由于保温处理后B4C/Al复合材料中Al含量明显减少,以及陶瓷相含量明显增多,B4C/Al复合材料的硬度、抗压和抗弯强度均得到了较大的提高。且在850℃下保温24h后,B4C/Al复合材料的组织和性能可达到最佳状态。

蒙脱土改性酚醛树脂复合材料的制备与性能研究

为提高酚醛树脂(PF)的热稳定性,利用原位插层法制备了PF/蒙脱土(MMT)、PF/有机化蒙脱土(OM-MT)纳米复合材料,并比较了PF、PF/OMMT或PF/MMT经高温热处理后的力学性能和导电性能。研究表明,与PF复合后,OMMT和MMT都形成了剥离型的片层结构。与PF/OMMT复合材料相比,PF/MMT的质量保持率更高,压缩强度也得到了明显改善。700℃热处理后PF/MMT的电阻率为2.73Ω.cm,远大于PF的电阻率(0.55Ω.cm),说明PF/MMT的耐热性得到了提高,700℃热处理后仍保留了一定的有机结构。

热压烧结和压力浸渗所制备金刚石/Al复合材料的导热性能分析

分别采用真空热压烧结法和压力浸渗法制备了金刚石/Al 复合材料，所得材料的热导率分别达到410~420和673 W/（m？K）。通过传热模型探讨了两种方法制得材料的内部传热机理，并定义了参数“搭桥贡献率”，以量化金刚石颗粒搭桥对材料热导率提升所做的贡献。结果表明，采用压力浸渗工艺时，较高的金刚石含量，较低的界面热阻，尤其是金刚石颗粒搭桥所构成的快速传热通道，可显著提高材料的热导率。

Ag基触头材料的研究现状与展望

触头材料是开关系统的关键,其性能决定了电器设备运行的可靠性。低压开关中的触头材料以Ag基为主,Ag/CdO综合性能优异,但是Cd的毒性限制了它的应用。近几十年来,Ag/SnO_2、Ag/ZnO、Ag/Ni、Ag/C、Ag/W等触头材料在部分领域替代了Ag/CdO,但是这些替代材料的温升高、接触电阻大、抗材料转移性能差、抗熔焊性能差等问题无法得到有效解决。从触头材料的发展历史出发,围绕应用、制备、性能及研究现状等,介绍了低压开关中常用Ag基触头材料的研究概况,探讨了Ag基触头材料的发展动向,并介绍了MAX作为增强相在Ag基触头材料中应用的前景。

二维材料MXene的储能性能与应用

能量存储和转化器件是现代社会的重要基础。随着清洁能源、便携式电子设备及电动汽车的快速发展,人们对储能器件性能的要求越来越高。储能材料是决定储能器件性能的重要因素。通常,储能材料需满足具有可逆的氧化还原反应、易于电解液离子脱嵌、尽可能多地提供氧化还原位点、良好的导电能力等要求。近年来,二维材料因比表面积大、离子传输路径短等特点而得到广泛关注,在储能领域也具有巨大的发展潜力。只有原子量级厚度的二维材料,表面活性位点多,力学性能优良,正契合储能器件对电极材料的要求。MXene是一类新型二维材料,通式为Mn+1XnTx,其中M代表过渡族金属元素,X为碳和/或氮,T代表MXene在制备过程中产生的官能团(-F、-OH、-O等),n一般为1～4。自2011年首次报道以来,MXene在储能领域就被寄予厚望。MXene含有碳原子层,所以具有类似石墨烯的良好导电性;而过渡金属层使其表现出类似过渡金属氧化物的性能;同时,表面多样的官能团赋予MXene良好的亲水性。这种独特的性能组合,使得MXene电荷响应速度快,具有赝电容特征且循环性能稳定,成为储能领域的研究焦点。另外,便携式储能器件要求更高的体积容量与体积能量密度,而MXene与碳基电极材料相比堆积密度高,可有效降低器件体积,拓展应用范围。目前,MXene及其复合材料已经在超级电容器、锂/钠/镁离子二次电池、锂硫电池、锌-空气电池、储氢等诸多储能领域展现出实用价值。但是,MXene容易发生塌陷和堆垛,影响其作为电极材料的性能。因此,需将MXene进行插层、改性、掺杂或与其他材料复合,以阻止MXene堆叠,减小离子扩散阻力,并增加离子吸附位点,从而提高其电化学性能。而且,不同的能量存储和转化装置对MXene的合成方法和结构特征有不同的要求,鉴于MXene能源应用相关研究的大量呈现,有必要对其进行全面总结与分析,以期推动MXene在该领域的发展。本文旨在综述MXene在制备、结构、性能及其在储能方面的最新研究动态与发展方向,并讨论面临的挑战。

CuSn-P-Mo-C系烧结轴承材料性能的研究

采用粉末冶金方法制备了CuSn-P-Mo-C系烧结轴承材料,研究了压坯密度和Mo的加入量对材料性能的影响。结果表明:CuSn-P-Mo-C系烧结轴承材料中,Mo以颗粒状弥散分布在锡青铜基体上,适量的Mo可使材料的压溃强度提高,并具有较低的摩擦系数和磨损量,但随着Mo含量的增加,易产生Mo颗粒团聚,使材料性能下降;Mo含量相同的条件下,压坯密度较低,孔隙集中在试样的中间部位,而压坯密度过高,容易发生供油不足,故其应控制在合理的范围内。本实验条件下,Mo含量为2%,压坯密度在6.50～6.55g/cm3时,CuSn-P-Mo-C系烧结轴承材料性能最佳。

氮化碳在场发射冷阴极材料中的研究进展

氮化碳具有优良的热稳定性、高热导率、较大的禁带宽度和负的电子亲和势等优点,是一种极具潜力的场发射阴极材料。本文在介绍氮化碳的结构、性能以及作为场发射材料的研究现状的基础上,着重评述了氮化碳薄膜和粉体的制备方法;从优化结构中的sp^(2)簇的数量及尺寸、调控表面形貌、元素掺杂,以及通过与其他场发射材料复合或表面修饰形成多级发射结构等方面,阐述了优化氮化碳场发射性能的方法。最后总结了氮化碳薄膜和粉体分别作为场发射阴极材料仍然存在的问题,并以此指出将来开展相关研究的重点在于继续优化其场发射性能,以及探索其内部结构、缺陷等对场发射性能的影响。

退火对Cu-8wt%Fe原位形变复合材料组织及性能的影响

用原位变形法制备了Cu-8wt%Fe复合材料,并对其进行退火处理,获得了形变及退火对其组织、力学性能和导电性能的影响规律。Cu-8wt%Fe材料铸态下由等轴状的Cu相和树枝状分布其中的Fe相构成,经热挤压和冷拉拔后转变为纤维状。结果表明,通过退火可以提供相对拉拔态更加优越的强度和导电率匹配,在一定强度下,可提高导电率10%～20%。

烧结温度对纳米复相SmFeO_3/γ-Fe_2O_3材料组织结构及磁性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了纳米晶SmFeO3/γ-Fe2O3复合粉体,然后经压制和高温烧结制备了SmFeO3/γ-Fe2O3块体样品。研究了烧结温度对样品组织结构与磁性能的影响,结果表明,干凝胶经450℃预烧后,粉体样品中出现SmFeO3相,但仍有部分非晶相存在。烧结温度对块体材料晶粒尺寸及磁性能有着显著的影响,在保温时间为1h的情况下,当烧结温度从800℃升高到1100℃时,烧结块体中SmFeO3和γ-Fe2O3两相的平均晶粒尺寸分别由51nm和48nm长大到79nm和76nm,样品致密度由56%增大到72%,比饱和磁化强度从51A.m2/kg升高到76A.m2/kg,矫顽力从215kA/m下降到187kA/m。