铝空气电池Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn合金阳极的电化学性能

研究了铝空气电池的Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn合金阳极在2 mol/L NaCl和4 mol/L KOH电解液中的自腐蚀行为和电化学性能。结果表明,在2 mol/L的NaCl和4 mol/L的KOH溶液中,Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn合金阳极比纯Al阳极的腐蚀电位(E_corr)分别负移了0.041和0.018 V,自腐蚀速率分别降低了0.2146和15.1 mg·cm^-2·h^-1,使金属阳极的电化学活性得以提高,自腐蚀行为受到了抑制。在2 mol/L的NaCl电解液中,合金阳极的放电容量峰值达到2608.96 Ah·kg^-1,比纯Al阳极提高了55.59%;能量密度最高为1742.61 Wh·kg^-1,比纯Al阳极提高了274.58%,阳极效率为87.55%。在4 mol/L的KOH电解液中,合金阳极的放电容量最高为1605.15 Ah·kg^-1,比纯Al阳极提高了131.27%;能量密度最高为1404.83 Wh·kg^-1     

7B04铝合金-CFRP300在模拟海洋大气环境下的电偶腐蚀行为

为了有效地从腐蚀防护角度为飞机异种金属选材提供指导,针对飞机特定的服役环境,通过有限元仿真和腐蚀实验研究飞机典型搭接结构的腐蚀行为。对铝合金、复合材料及搭接件进行了实验室的周浸实验,然后通过极化曲线测量实验、宏微观形貌的观察、疲劳测试、XRD等表征手段研究7B04铝合金与CCF300/QY9511复合材料搭接件的电偶腐蚀规律,并以极化曲线测得的电化学参数为边界条件,建立了搭接件的腐蚀仿真模型。结果表明,在周浸实验0周期和10周期后,铝合金的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为-802 mV和2.357×10^-7 A/cm²,-872 mV和1.477×10^-6 A/cm²,复合材料则分别为-240 mV和6.217×10^-7 A/cm²,-98 mV和2.286×10^-7 A/cm²,随着腐蚀周期的延长7B04铝合金材料呈现自腐蚀速率加快、自腐蚀电位负移的变化趋势,而复合材料呈现自腐蚀电位正移、自腐蚀速率缓慢增大的变化趋势;搭接件腐蚀产物逐渐增多,腐蚀程度越来越严重;疲劳寿命随着腐蚀周期的延长而降低;随着腐蚀周期延长,腐蚀坑深度逐渐增大;腐蚀的产物包括Al（OH）₃,Al₂O₃,AlCl₃;搭接件仿真结果与加速腐蚀实验后的结果具有良好的一致性。该研究给出了飞机典型搭接结构的易腐蚀部位,揭示了电偶腐蚀规律,为飞机结构的腐蚀防护指明了方向。     

无压浸渗制备SiC/Al电子封装材料的结构与性能

将粒度为F280的SiC颗粒振实后直接无压浸渗液态AlSi12Mg8铝合金,制备出高SiC含量的铝基复合材料,并对其结构和性能进行了研究。结果表明:采用该方法制备的SiC/A1复合材料内部组织结构均匀致密,无明显气孔等缺陷,界面产物主要为Mg₂Si,MgO,MgAl₂O₄;平均密度为2.93 g·cm^-3,抗弯强度在320 MPa以上,热膨胀系数为6.14×10^-6～9.24×10^-6 K^-1,导热系数为173 W·m^-1·K^-1,均满足电子封装材料要求。     

金属过渡层类型对非晶碳膜结构性能的影响

采用直流磁控溅射技术制备不同金属过渡层(Cr, Ti, W)的类石墨非晶碳膜(GLC), 研究过渡层类型对非晶碳膜微结构的影响, 并考察其在人工海水中摩擦性能的变化。研究结果表明: Cr/GLC薄膜sp²杂化键含量最高, 沿GLC表面到铬碳界面方向, sp²杂化键含量逐渐增大, Ti过渡层和W过渡层的sp²杂化键含量变化不明显。Cr/GLC薄膜较高的sp²杂化键含量有助于其在摩擦过程中产生可以充当润滑相的石墨化转化摩擦转移膜。在三种涂层中, Cr/GLC薄膜表现出最高的腐蚀电位-0.16 V和最低的腐蚀电流密度4.42×10^-9 A/cm²。因此相较于Ti, W作过渡层的GLC薄膜, Cr/GLC薄膜在海水环境下表现出优异的摩擦学特性。     

冷喷涂Ti/WC复合涂层的组织与耐磨性研究

为解决钛及其合金磨损性能较差的问题,采用高压冷喷涂技术在Ti6Al4V合金基体上沉积了2种不同成分的Ti/WC复合涂层,通过室温下的干滑动摩擦磨损试验分别测试了基体与复合涂层的摩擦性能,并采用扫描电镜及拉曼光谱对磨损表面进行了观察与表征。结果表明,与Ti6Al4V基体的磨损率(4.06×10^-7 mm³/(N·m))相比,复合涂层的磨损率降低了一个数量级,表现出优异的耐磨性。此外,涂层内WC含量的增加,提高了涂层的显微硬度,涂层的耐磨性也随之提升。在磨损轨迹表面,由TiO₂、WO₃以及WC碎片构成的摩擦膜能够有效避免磨球与涂层表面的直接接触,从而降低磨损程度。因此,冷喷涂Ti/WC复合涂层在钛合金磨损防护方面具有一定的应用前景。     

磷酸处理对多孔SiO2薄膜质子导电特性和双电层薄膜晶体管性能的影响

采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备了多孔SiO₂薄膜, 系统地研究了不同浓度磷酸处理对多孔SiO₂薄膜的质子导电特性、双电层电容和以此多孔SiO₂薄膜为栅介质的铟锌氧(IZO)双电层薄膜晶体管性能的影响。结果表明: 多孔SiO₂薄膜的质子电导率和双电层电容随磷酸浓度升高而增大, 60%浓度磷酸处理后多孔SiO₂薄膜质子电导率和双电层电容分别达到1.51×10^-4 S/cm和6.33 μF/cm²。随磷酸浓度升高, 双电层薄膜晶体管的工作电压降低, 并且, 电流开关比也变大。其中60%浓度磷酸处理后器件工作电压为1.2 V, 迁移率为20 cm²/(V·s), 电流开关比为4×10⁶。这种双电层薄膜晶体管有望应用在化学和生物传感等领域。     

原位聚合三维陶瓷骨架增强全固态锂电池电解质

有机/无机复合电解质被认为是全固态锂电池中最具潜力的固态电解质之一, 但由于无机填料易团聚, 通过提高无机填料含量来改善复合电解质的电导率难有成效。此外, 在全固态锂电池中, 电解质和电极之间松散的固-固接触造成过大的界面阻抗, 限制了全固态锂电池的性能。本研究采用固相法合成具有Li⁺连续传输通道的自支撑三维多孔Li_6.4Al_0.1La₃Zr_1.7Ta_0.3O₁₂骨架, 并利用原位聚合的方法构筑一体化电解质/电极固-固界面。此策略指导合成的复合电解质的室温电导率可达1.9×10^-4 S·cm^-1。同时, 一体化的界面使得Li-Li对称电池的界面阻抗从1540 Ω·cm ²降低至449 Ω·cm ², 因此4.3 V(vs. Li⁺/Li)的LiCoO₂|Li全固态锂电池展现出良好的电化学性能。     

溶剂对FTO薄膜的结构和光电性能的影响

采用喷雾热解法(SPD),分别使用甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇和去离子水作为溶剂制备F掺杂的SnO₂(FTO)透明导电薄膜,使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、四点探针电阻仪、霍尔效应仪和紫外可见分光光度计等手段对薄膜进行测试和表征,研究了溶剂对FTO薄膜结构、形貌和光电性能的影响,研究了溶剂对FTO薄膜结构与光电性能的影响。结果表明：FTO薄膜具有四方相金红石结构;使用不同溶剂制备的薄膜,其表面形貌和颗粒尺寸明显不同;使用甲醇为溶剂制备的FTO薄膜呈现饱满的金字塔状,晶粒尺寸均匀,结构致密,具有最佳的综合光学和电学性能,其电阻率可达4.43×10^-4 Ω·cm,载流子浓度为9.922×10²⁰ cm^-3,品质因数为1.646×10^-2 Ω^-1,可见光区透射比均大于75%。     

NiFe-植酸复合物的室温制备及其全解水电催化性能

制备高稳定性、高活性双功能催化剂用于全解水制氢是氢能源大规模商业化应用的重要环节之一。本文以植酸(PA)、六水合氯化铁(FeCl₃·6H₂O)和六水合氯化镍(NiCl₂·6H₂O)为原料,采用两步室温浸渍法在泡沫镍(NF)上制备了片状无定形植酸-镍铁双金属复合材料(NiFe-PA)。采用线性扫描伏安法(LSV)考察了NiFe-PA修饰NF电极(NiFe-PA/NF)在碱性条件(1.0 mol/L KOH)的电解水催化性能。实验结果表明：由于NiFe双金属之间的协同效应,NiFe-PA/NF作为双功能催化剂显示出优越的析氧和析氢性能。NiFe-PA/NF电极在50 mA·cm^-2电流密度下析氧反应的过电位仅需220 mV;在10 mA·cm^-2电流密度下的析氢反应的过电位为135 mV。将NiFe-PA/NF组装成双电极系统用于全解水,达到10 mA·cm^-2电流密度的电池电压仅需1.61 V,低于贵金属催化剂体系RuO₂     

激光冲击处理对Ti6Al4V力学性能的影响

通过对钛合金Ti6Al4V的激光冲击处理,研究了激光冲击处理工艺对钛合金Ti6Al4V力学性能的影响.实验表明:激光冲击处理能有效提升Ti6Al4V的力学性能,在激光功率密度由1.15GW/cm2增加到2.31GW/cm2过程中,其冲击波峰值压力线性增加,表面最大残余压应力也相应增大,最高达-264MPa,表面硬化层的显微硬度高达510Hv,硬化层深度约为0.25mm,经过激光冲击处理后硬度相对于原始钛板提高了64%,随着激光能量的增加,冲击区域的抗拉强度极大增强,塑性降低.     

两种不锈钢在单相流和液/固两相流中冲刷与腐蚀的交互作用

用质量损失法研究了65Mn和316L及其Ni-P镀层的冲刷腐蚀行为.结果表明:在试样表面与流体间相对运动距离相同的条件下,65Mn和316L在单相流和两相流中的冲刷腐蚀速率随着介质温度的升高和理论流速的减小而增大.在20%H2sO4单相流和20%H2S04+20 g/L黄砂两相流(50℃,L88 m/s)中,冲刷与腐蚀...     

纳米晶体钛基掺钽TiO2薄膜的摩擦磨损性能

采用室温直流反应磁控溅射技术在纳米晶体钛表面制备掺钽TiO2薄膜,研究了掺Ta量对纳米晶体钛基TiO2薄膜摩擦磨损性能的影响。结果表明：在室温模拟人体体液条件下,掺钽TiO2薄膜与不锈钢淬火钢球（Φ4mm）对摩的磨损率为10^-6-10^-5mm^3·m^-1 N^-1级;随着Ta含量的增加,薄膜的摩擦系数和磨损率呈先...     

表面渗铝改性镁合金的轧制组织性能

引入"固态扩渗+轧制"一种新的表面改性方式,在研究镁合金薄板表面改性方法及工艺的基础上,采用固态扩渗的方法对AZ31镁合金薄板进行表面渗铝改性处理获得Al/AZ31镁基复合材料;借助有限元软件LS-DYNA模拟其冷轧过程,获得最优轧制工艺条件并进行轧制试验,通过XRD、SEM、金相显微镜、布氏硬度测量计、往复式摩擦磨损试验机和CorrTest腐蚀电化学测试系统检测材料表面的组织性能。结果表明:Al/AZ31镁基复合材料轧制变形后表面形变强化使表面组织晶粒更加细小、均匀,同时产生新的物相MgAl2O4,使其耐磨耐腐蚀性得到改善,表面布氏硬度从HB61.4提高到HB63.5,摩擦因数由0.52提高为0.60,表面摩擦磨损质量损失从0.33mg减小到0.26mg;表面耐腐蚀性能显著提高,自腐蚀电位从-1.49V提高为-1.38V,自腐蚀电流密度从6.2×10-3 mA/cm2降为7.0×10-4 mA/cm2。采用"固态扩渗+轧制"的方法获得的Al/AZ31镁基复合材料的耐磨性有所改善,耐腐蚀性能显著提高。     

固态锂电池用MOF/聚氧化乙烯复合聚合物电解质

固态聚合物电解质具有柔韧性好和易于加工的优势, 可制备各种形状的固态锂电池, 杜绝漏液问题。但固态聚合物电解质存在离子电导率低以及对锂金属负极不稳定等问题。本研究以纳米金属-有机框架材料UiO-66为聚合物电解质的填料, 用于改善电解质的性能。UiO-66与聚氧化乙烯(poly(ethylene oxide), PEO)链上醚基的氧原子的配位作用以及与锂盐中阴离子的相互作用, 可显著提高聚合物电解质的离子电导率(25 ℃, 3.0×10 ^-5S/cm; 60 ℃, 5.8×10 ^-4 S/cm), 并将锂离子迁移数提高至0.36, 电化学窗口拓宽至4.9 V。此外, 制备的PEO基固态电解质对金属锂具有良好的稳定性, 对称电池在60 ℃、0.15 mA·cm ^-2电流密度下可稳定循环1000 h, 锂电池的电化学性能得到显著改善。     

注入剂量对离子注入法制备Al-N共掺杂P型ZnO的影响

采用射频磁控共溅射的方法制备出ZnO∶Al薄膜,以NO和O2为源气体(O2/O2+NO=75%)、等离子体浸没离子注入(PIII)方法在不同的工艺条件下得到了不同N+注入剂量的ZnO∶Al∶N薄膜,并在N2氛围下对样品进行了850℃退火处理。通过XRD图谱、霍尔效应(Hall)测试结果、光致发光光谱(PL)、紫外-可见光透射光谱等对样品的结构和性能进行了分析,着重研究了N+注入剂量对ZnO∶Al∶N薄膜性质的影响。结果表明,注入剂量控制在1015cm-2量级时,N可以通过占据O空位和替换O原子形成NO并与Al和Zn成键,对于ZnO薄膜实现p型反转是很关键的。实现p型反转的ZnO∶Al∶N薄膜载流子浓度可达2.16×1016cm-3,电阻率为8.90Ω.cm,霍耳迁移率为32.4cm2/V.s。     

(H4N)2S对电合成CoO/聚苯胺复合膜腐蚀性能的影响

在CoSO₄-C₆H₇N-H₂SO₄混合液中,采用恒电位法合成了CoO/聚苯胺（PANI）复合膜,研究了添加剂（H₄N）₂S对CoO/PANI复合膜的影响。通过电化学测试技术、SEM、XRD和加速腐蚀试验等方法对CoO/PANI复合膜的微观形貌及耐腐蚀性能进行分析。结果表明,合成的CoO/PANI复合膜中,CoO以晶体形式存在,（H₄N）₂S的加入改变了CoO/PANI复合膜膜层的微观形貌,由不致密不规则的片状结构转变为均匀致密规则的片状一体结构,（H₄N）₂S加入量过大导致（H₄N）₂S-CoO/PANI复合膜表面出现少量孔洞;未添加（H₄N）₂S的CoO/PANI复合膜自腐蚀电流密度为7.079×10-6 A/cm2,自腐蚀电位为-0.545 V,添加0.3 g/L的（H₄N）₂S后,（H₄N）₂S-CoO/PANI复合膜自腐蚀电流密度达到7.943×10-7 A/cm2,自腐蚀电位达到-0.314 V,极化电阻为6 426.8 Ωcm2,经过10% HCl点滴腐蚀时间达478 s,中性盐雾实验56 h未见锈蚀,（H₄N）₂S显著提高了CoO/PANI复合膜的耐腐蚀性能。