复合掺杂8YSZ陶瓷性能的研究

以3Y-TZP/Bi_2O_3为复合添加剂制备8YSZ陶瓷材料,研究了复合掺杂对材料致密化、相组成、显微结构、力学性能及电学性能的影响.结果表明,3Y-TZP/Bi_2O_3复合添加剂的引入有利于材料的致密化,样品的烧结机理由固相烧结转变为液相烧结.引入3Y-TZP/Bi_2O_3后样品中出现了单斜相,且单斜相含量随四方相含量的增加而增加.材料的致密化使其具有良好的力学性能,同时对其电学性能也有一定的影响.     

具可变价态稀土氧化物对Mg2Ni合金储氢性能的催化作用

采用球磨法制备Mg2Ni-Ni-5%RExOy(CeO2,Nd2O3,Tb4O7)复合材料。通过XRD,SEM,面扫描能谱分析,电化学及动力学测试系统研究材料的组织及储氢性能。结果表明:添加稀土氧化物后复合材料的结晶程度降低,稀土氧化物催化剂在合金表面分布均匀。复合材料的最大放电容量明显提高,含Tb4O7样品室温下最大放电容量达871mAh·g-1,且具有较高循环稳定性。CeO2及Tb4O7催化剂可有效提高合金电极表面电荷转移能力,增大氢原子在合金内部的传输速率。稀土氧化物催化剂还可提高复合材料的气态吸氢容量,其中含Tb4O7样品的吸氢量最高,在250℃时吸氢量达到2.02%(质量分数),但在较低温度时吸氢速率稍慢。稀土氧化物的催化作用主要与稀土离子的变价特性有关,离子的易变价性越强,则催化活性越高。催化活性由大到小的顺序为Tb4O7>CeO2>Nd2O3。     

CeO2基固溶体对Mg2Ni合金储氢动力学性能的影响研究

采用水热法合成纳米Ce_1-x(Eu_0.5La_0.5)_xO₂及Ce_1-x(Fe_0.5La_0.5)_xO₂固溶体, 通过结构及光谱性能分析表征了掺杂效应。与纯CeO₂--相比, CeO₂基固溶体的晶胞参数变大, 紫外漫反射的吸收边发生移动, 拉曼光谱的F_2g特征振动峰向低波数方向移动。将掺杂固溶体作为添加剂与Mg₂Ni合金混合进行球磨处理, 对得到的复合材料进行结构及储氢动力学表征。XRD结果表明, 复合材料的纳米晶比例升高。储氢动力学测试结果表明, 固溶体添加剂使材料表面反应的可逆程度得到优化, Mg₂Ni合金体内的氢原子扩散速率及氢扩散系数也得到了提高。     

纳米CuO催化剂晶粒尺寸对Mg_2Ni基复合材料储氢性能的影响

利用沉淀法制备纳米CuO,通过不同煅烧温度控制其晶粒尺寸。XRD测试表明,所得样品为CuO单相结构,晶粒尺寸分别为7.5,14.4nm和23.4nm。利用球磨法制备Mg_2Ni-Ni-5%(摩尔分数,下同)CuO复合材料,对材料的电化学性能、动力学性能及气态放氢活化能进行测试分析。结果表明,添加纳米CuO可明显提高材料的最大放电性能,改善Mg基复合材料电极表面的电催化活性,提高材料体相内H的扩散能力。DSC测试表明,纳米CuO复合材料比无催化剂材料的放氢温度降低约50K。通过Kissinger公式计算得到Mg_2Ni-Ni和Mg_2Ni-Ni-5%CuO600复合材料的放氢活化能分别为86.9kJ/mol和89.3kJ/mol。     

纳米Al2O3填料增强PEEK-PTFE复合材料基于环-块摩擦结构的摩擦过程研究

本研究旨在探索纳米Al_2O_3填料增强PEEK-PTFE复合材料摩擦过程中摩擦学性能的演变规律。用不同体积比的聚醚醚酮(PEEK)和纳米Al_2O_3对聚四氟乙烯(PTFE)进行填充改性,经专用模具冷压、烧结炉烧结成型制备得到复合材料样品。利用MRH-3型高速环-块摩擦试验机进行摩擦磨损性能测试,获取不同阶段摩擦学性能数据,计算出整个摩擦实验过程中样品的瞬时磨损率。利用扫描电镜(SEM)和仿真模拟软件(ABAQUS)分别对摩擦过程中对偶钢环表面形貌的演化和复合材料的接触应力变化进行分析。结果表明:PEEK和纳米Al_2O_3可以协同提高PTFE的抗磨损性能,其中10%PEEK/PTFE具有最佳的抗磨损性能(3.69×10~(-6)mm~3/(N·m))和最低的摩擦系数(0.19)。添加5%的纳米Al_2O_3后,复合材料的硬度和热扩散系数有了显著提高。材料的瞬时磨损率在摩擦过程中呈先增大再降低最后保持平稳的变化趋势。试样的接触压力在摩擦初期随磨损量的增大而急剧降低,后期则逐渐趋于稳定。     

SrCO3掺杂对PMN-PMnN-PZT-Ce压电陶瓷储能及介电弛豫性能的影响

通过铌铁矿先驱法制备了Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-Pb(Mn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbZrO_3-PbTiO_3+0.3%CeO_2(质量分数)+xSrCO_3(PMN-PMnN-PZT-Ce-xSr,x=0.00,0.03,0.05,0.07)四元系压电陶瓷,研究了SrCO_3含量的变化对Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-Pb(Mn_(1/3)-Nb_(2/3))O_3-PbZrO_3-PbTiO_3+0.3%CeO_2(质量分数)(PMN-PMnN-PZT-Ce)压电陶瓷相结构、储能密度以及弛豫行为的影响。通过XRD表明,样品为单一稳定的钙钛矿结构,并且存在准同晶界(MPB);当x=0.07时,在外加电场60kV/cm下取得较好的储能性能:储能密度W1=0.31J/cm~3,储能效率η=0.47;通过修正Curie-Weise定律,较好地描述了陶瓷弥散相变的特征,弥散相变系数γ随着Sr~(2+)掺杂量的增加而增加。当x=0.07时,γ取得最大值1.972 8,此时弛豫现象最明显。     

添加剂对Ag-ZnO电触头材料组织与性能的影响

采用合金粉末预氧化法制备含微量添加剂Bi2O3、CuO、La2O3的Ag-ZnO复合粉末,用压制—烧结—热锻的工艺制备出Ag-ZnO触头材料,利用XRD、OM和SEM等手段分析Ag-ZnO材料物相组成及显微组织结构,对比分析了微量添加剂Bi2O3、CuO、La2O3对Ag-ZnO组织和性能的影响.结果表明,不含添加剂的Ag-ZnO材料组织中ZnO团聚严重,主要分布在晶界上;微量添加剂Bi2O3和CuO有利于改善Ag-ZnO的烧结性能, Bi2O3能显著提高材料的致密度,细化ZnO颗粒,使其均匀弥散地分布于银基体中;同时添加剂能提高Ag-ZnO材料综合性能,其中添加Bi2O3的导电性最好,其电导率为72.5 IACS%,与不含添加剂的Ag-ZnO材料相比增加了25%;添加La2O3的硬度最大(100.3Hv).     

Y_2O_3对W-4.9Ni-2.1Fe合金摩擦磨损行为的影响

采用高能球磨和放电等离子体烧结技术联合制备W-4.9Ni-2.1Fe-xY_2O_3高密度合金,利用洛氏硬度计、X射线衍射仪、往复式摩擦磨损试验机、三维轮廓仪等对合金的显微组织、力学性能和摩擦磨损行为进行研究。结果表明:适量稀土氧化物Y_2O_3掺杂,可以有效抑制烧结过程中晶粒的长大,使黏结相和钨颗粒均匀分布,提高合金的相对密度、硬度及摩擦磨损性能。当过量添加Y_2O_3时,Y_2O_3易于在晶界处偏聚,抑制晶粒长大效果减弱,合金的力学性能和摩擦性能均出现不同程度的下降;因此,Y_2O_3添加应适量,而当其添加量为0.4%(质量分数)时,合金综合性能最优。     

机械球磨制备La2Mg17/Ni复合材料的微观结构及气态吸放氢性能

为提高La2Mg17贮氢合金的吸放氢性能,以机械球磨La2Mg17+Ni+NbF5在氩气为保护气氛围下制备复合材料。采用XRD分析了球磨后复合材料的微观结构,用SEM观察了其形貌。通过自动控制的Sieverts设备测试了材料的吸放氢动力学性能。研究表明混合球磨后复合材料的吸放氢性能有了显著的提高,进一步说明Ni粉、NbF5促使了材料纳米晶/非晶结构的形成,而该结构的形成是材料吸放氢性能提高的主要原因。     

荧光-麦秸纤维/PP复合材料的制备及其性能

以麦秸纤维为基础原料,SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)荧光粉为添加剂,采用热压工艺制备出荧光秸塑复合材料,研究了SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)荧光粉含量对秸塑复合材料性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、电子万能力学实验机、荧光光谱仪、同步热分析红外气质仪等表征材料的微观形貌、力学性能、发射光谱及热稳定性,并利用YH-18W台灯测试材料的余辉性能。结果表明,随着SrAl_2O4:Eu~(2+),Dy~(3+)荧光粉添加量的增多,复合材料的力学性能和抗湿胀性能先增后减,均在添加量为15%时性能最优;复合材料的热稳定性和发光强度随着SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)荧光粉添加量的增多而增强,荧光粉添加量为20%时,复合材料的发光强度最大,达到435 a.u.。日光灯照射10 min后,随着SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)荧光粉添加量的增多,复合材料的余辉初始亮度增强,余辉衰减时间延长。且30 min后添加量20%复合材料的余辉亮度较其他材料更强;但与添加量15%复合材料的发光强度和余辉亮度相差不大,发光强度差值仅为53 a.u.。综合而言,SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)荧光粉含量15%的复合材料综合性能最优。     

纳米Co3O4/ZnO复合材料的制备及其光催化性能的研究

以Co(NO_3)_2为原料,CO(NH_2)_2为沉淀剂,H_2O_2为氧化剂,通过水热-煅烧制备Co_3O_4和Co_3O_4/ZnO纳米颗粒。通过XRD、FT-IR、SEM对样品的结构和形貌进行了表征。结果表明,所制备出的Co_3O_4呈现多片层组成的不规则颗粒结构,Co_3O_4/ZnO的形貌为片层堆叠的球状结构。在紫外光照条件下降解甲基橙溶液研究了Co_3O_4与Co_3O_4/ZnO复合材料的光催化性,发现Co_3O_4/ZnO复合材料比Co_3O_4颗粒具有更好的光催化性能活性,其对甲基橙的降解率在72 h可达99%。     

镁基复合材料(Mg-Ni-MO)的储氢性能

在充氢气条件下，用机械球磨的方法合成了（RMA）镁基纳米复合材料Mg-3Ni-2MO(质量分数，％）（MO－过渡金属氧化合：Cr2O3,MnO2,V2O5,NiO,ZnO)。研究了材料的吸氢和放氢性能，在吸放氢过程中温度的变化规律，特别是在吸氢过程中产生的引燃现象。研究了材料的组成和球磨时间对吸放氢性能的影响。结果表明，含有过渡金属氧化物的镁基纳米复合物都具有较好的吸放氢动力学性能和较低的放氢温度。     

复合改性活性炭的表征及其吸附模拟烟气中SO_2的研究

为了研究单一金属盐和复合金属盐改性活性炭材料对SO_2吸附性能的影响,以活性炭(activated carbon,AC)为载体,通过水热法制备ZnO/AC复合材料、Fe_2O_3/AC复合材料、ZnFe_2O_4/AC复合材料以及空白AC材料。采用场发射扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、物理吸附仪(BET)及X射线光电子能谱分析仪(XPS)对复合材料结构及化学组分进行表征,并且在常温条件下考察活性炭复合改性前后对模拟烟气中SO_2的吸附性能。结果表明,复合改性后活性炭材料成功负载金属氧化物活性组分,比表面积孔容减小,孔径增大并且对SO_2的去除效率显著提高。通过AC、ZnFe_2O_4以及4种复合材料脱硫效率的比较发现,负载ZnFe_2O_4的活性炭材料的脱硫效率最高,其比表面积和孔容分别为435.9m~2/g、0.37cm~3/g,脱硫性能试验中样品的击穿时间为136.0min,硫容达到168.3mg/g。     

激光引燃合成Fe-Al掺杂Cr粉合金的组织及性能

采用激光引燃自蔓延高温合成的方法,在Fe70Al30粉末中分别添加质量分数为0%、5%、10%、15%和20%的Cr粉,压制成坯,制备出Fe-Al复合材料。利用X射线衍射仪、金相显微镜等表征手段及孔隙率、硬度、磨损和腐蚀性能等性能测试方法,得到了不同Cr含量对烧结合金显微组织及性能的影响规律。结果表明:烧结合金主要物相为Fe_3Al、FeAl、AlCrFe_2、Al_8Cr_5、Al_2O_3和Cr_2O_3。随着Cr含量增加,合金的孔隙率先减小再增大,最小值为12.58%。当Cr含量为10%时,合金显微硬度最高,达到876.4HV,磨损率最低为0.65g/mm~2,自腐蚀电流密度最小为20.32mA/cm~2,耐腐蚀性能最好。     

大气等离子喷涂环境障涂层镀Al表面改性

陶瓷基复合材料(CMC)由于具有较低的密度(高温合金的1/3～1/4)、较高的服役温度(比高温合金高200～240℃)以及良好的结构强度(高温合金的2倍),已成为未来大推重比航空发动机热端部件的首选材料。发动机服役过程中,热端部件完全暴露于空气气氛中,服役环境恶劣,以Si C/Si C为代表的CMC部件直接面临着腐蚀、烧蚀、冲刷等问题,因此急需开展一类高性能CMC热防护涂层即环境障涂层(EBCs)的研究。通过大气等离子喷涂在SiC/SiC CMC基体表面制备硅/莫来石/硅酸镱(Yb2SiO5)三层结构EBCs。为提高EBCs服役性能,对涂层样品进行镀Al表面改性即采用磁控溅射技术在涂层表面镀Al全包覆,然后对其进行真空热处理。在高温低真空下,涂层表面Al膜发生熔融并在毛细管力的作用下往多孔涂层内部渗透并与Yb_2SiO_5发生原位反应,在涂层表面形成一层致密α-Al_2O_3层。对喷涂态及镀Al表面改性涂层进行典型模拟服役环境性能对比实验,发现镀Al表面改性EBCs具有较好的抗高温水氧及耐CMAS(CaO-MgO-Al_2O_3-Si O_2)腐蚀性能。另外,通过实验观察,原位形成的α-Al_2O_3致密层对涂层的热循环性能无明显影响。     

(Al2O3-SiO2f+Grp)/ZL109混杂增强复合材料的抗咬合性能

为提高ZL109合金的耐磨损性能,用挤压铸造法制备了硅酸铝短纤维(Al2O3-SiO2f)和石墨颗粒(Grp)混杂增强ZL109复合材料.采用SRV摩擦磨损试验机研究了石墨颗粒含量和运动频率对该混杂复合材料的抗咬合性能的影响.结果表明:单一20%Al2O3-SiO2f增强复合材料的咬合载荷较基体合金有大幅度提高,混杂Grp后复合材料的咬合载荷进一步提高,且其含量为5%～8%时咬合载荷最大;复合材料的抗咬合性能比基体合金提高2倍以上,运动频率越高,提高幅度越大,当运动频率为100 Hz时,经20%Al2O3-SiO2f 5%Grp混杂增强的复合材料其抗咬合性能的提高幅度最高达12倍.Al2O3-SiO2f和Grp混杂增强可以显著改善ZL109合金的抗咬合性能.     

纳米Ni-20Fe 颗粒增韧Al2O3复合材料的力学性能与磁性能

用机械化学及热压烧结方法成功制备了高致密Ni-20Fe/ Al₂O₃ 纳米复合材料。通过X2ray、FE-SEM、力学性能、磁性能测试, 结果表明, 复合后材料断裂韧性从纯α2Al₂O₃ 相的4. 7 MPa·m1/2 提高到6. 2 MPa·m1/2(19 % (Ni-20Fe) / Al₂O₃ ) , 断裂方式有沿晶断裂和穿晶断裂两种。当Ni-20Fe 合金的体积百分数达到19 %时, 复合材料的饱和磁化强度达33 emu/ g , 矫顽力为200 Oe , 且在低于500 ℃的情况下, 矫顽力基本不随温度而变, 具有良好的磁热稳定性。      

Gd_2O_3空心微球的制备及Gd_2O_3/丁基橡胶复合材料低频阻尼性能

以分散聚合法制备的聚苯乙烯(PS)微球作为模板,通过均相沉淀法制备前驱体PS-Gd(OH)CO_3复合微球,高温煅烧后得到Gd_2O_3空心微球,将其与丁基橡胶复合制备低频高阻尼Gd_2O_3/丁基橡胶复合材料。采用FTIR、SEM、TEM分析、TG分析仪、XRD分析和XPS对Gd_2O_3空心微球的形貌与结构组成进行表征。将Gd_2O_3空心微球与粉体分别作为填料加入丁基橡胶中制备Gd_2O_3/丁基橡胶复合材料。结果表明:Gd_2O_3空心微球由立方萤石结构的颗粒组成,外空心直径为0.9μm,壳层厚度约为100nm;添加空心微球的复合材料阻尼性能较好;与纯丁基橡胶相比,Gd_2O_3/丁基橡胶复合材料的低频阻尼性能明显提高。     

添加剂对尖晶石型锰酸锂性质表征的影响

以LiOH·H_20和MnO_2为原料,分别掺入H_2BO_3、Al_2O_3、SiO_2和P_2O_5等添加剂,用固相分段法制备尖晶石型锰酸锂。结果表明,SiO_2和P_2O_5可以有效地改善LiMn_2O_4的电化学性能,H_3BO_3对锰酸锂的电化学性能影响不大,而Al_2O_3破坏了LiMn_2O_4的电化学性能。面扫描结果显示,Si或P元素各自都均匀地分散于LiMn_2O_4的物相中。从元素电负性和原子半径的角度分析了B、Si、P和Al元素对尖晶石型LiMn_2O_4结构和性能的影响。     

高熵合金基复合材料研究进展

高熵合金基复合材料以其结构简单、性能优异以及较大的应用潜力在材料表面工程方面日益受到人们的关注。综述了块状高熵合金基复合材料及高熵合金基复合材料涂层的研究现状,并着重介绍了上述复合材料的制备工艺及性能特点。