Al2O3/Cu复合材料强化机理研究

采用内氧化法制备了Al2O3／Cu复合材料，进行了高温电子拉伸实验，并通过微观组织观察，分析了该复合材料的强化机理。拉伸实验结果显示：Al2O3／Cu复合材料不仅室温强度很高，而且高温时仍保持较高的强度。微观组织观察分析表明：细小的Al2O3颗粒的弥散分布是该复合材料具有高强度的主要原因，表现在：Al2O3颗粒存在能够抑制Cu基再结晶的进行；Al2O3颗粒的存在阻碍晶界亚晶界运动，从而阻碍晶粒长大；Al2O3颗粒的阻碍位错运动，增加位错密度；Al2O3颗粒的存在提高材料的蠕变抗力。     

斜切基片上台阶流动生长的YBCO薄膜及BST/YBCO双层薄膜

用脉冲激光沉积法在斜切(001)SrTiO3单晶基片上生长了c轴取向的YBa2Cu3O7-δ超导薄膜,在斜切(001)LaAlO3单晶基片上生长了Ba0.1Sr0.9TiO3/YBa2Cu3O7-δ双层薄膜,并用扫描电镜和透射电镜对薄膜组织进行了表征。结果表明,在1°~3°斜切的SrTiO3基片上生长的YBa2Cu3O7-δ薄膜,呈现台阶流动(stepflow)到三维岛状生长的转变;而6°~15°斜切基片上生长的YBa2Cu3O7-δ薄膜为完全台阶流动生长。在1.2°斜切的LaAlO3基片上原位制备了良好异质外延生长的Ba0.1Sr0.9TiO3/YBa2Cu3O7-δ双层薄膜。在77K,1MHz频率和±30V直流偏压下,测定了其电容-电压特性,确定其介电常数、可调谐性和品质因数分别为1200,60%和133。表明该Ba0.1Sr0.9TiO3薄膜可应用于在液氮温度下工作的可调谐微波器件。     

用熔融织构靶制备的YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜的微观组织结构

用脉冲激光蒸发熔融织构靶材在SrTiO3(001)单晶基片上制备了YBa2Cu3O7-δ超导薄膜。用X-射线衍射仪、透射电镜和原子力显微镜分别对薄膜的微观结构和表面形貌进行了分析。结果表明,薄膜呈c轴取向,薄膜中产生了一定数量的颗粒状Y2O3杂相,且具有择优取向,而靶材中所含的Y2BaCuO8相却没有在薄膜中形成,沉积温度升高,有利于犤001犦取向的Y2O3的形成,但不利于犤111犦取向Y2O3的形成,与传统的粉末烧结靶相比,用熔融织构靶制备YBa2Cu3O7-δ薄膜可以明显抑制薄膜表面颗粒的形成。     

Al2O3/Cu复合材料的高温拉伸性能研究

Al2O3弥散强化铜基复合材料(Al2O3/Cu复合材料)因其具有优良的高强度高导电性能以及抗高温软化性能而成为备受瞩目的一种工程材料.本文研究了Al2O3/Cu复合材料的室温和高温拉伸性能及微观组织.研究表明该材料相比Cu-Cr合金(Cr0.7%wt)具有优越的高温强度.微观组织观察表明该材料高温下优越的强度主要是因为弥散而细小的Al2O3颗粒的存在阻碍了位错运动,抑制了晶粒长大和Cu基体的再结晶.动态回复和局部再结晶是主要的软化机制.断裂特征表现为局部韧性断裂.)     

氧含量对YBa2Cu3O7-δ能级结构的影响

用Gaussian-03软件中的密度泛函理论（DFT）BLYP/LanL2MB方法系统计算了YBa2Cu3O7-δ（0≤δ≤1）不同氧含量时的能级结构,特别是费米面附近的能级特征.根据计算结果发现氧含量对YBa2Cu3O7-δ深层能级影响较小,对最高占据态附近的能级影响较大,且随着氧含量的增加,最高占据态能级降低.计算结果能很好地解释Tc随氧含量变化的实验规律,从一个侧面说明了氧含量在YBCO超导体中的作用机理.     

粉末冶金法制备氧化物颗粒增强Cu基复合材料

采用粉末冶金工艺制备了不同氧化物颗粒增强的Cu基复合材料,研究了Cu基复合材料的组织与性能变化,探索了不同氧化物颗粒对Cu基复合材料的增强效果和强化机理。结果表明,具有相近物理性能的氧化物颗粒增强Cu基复合材料的性能也相近,Al_2O_3和MgO粉体颗粒的物理性质相近,而Al_2O_3/Cu和MgO/Cu复合材料的性能也相近,其硬度均高于SiO_2/Cu复合材料。当颗粒体积分数为2.5%时,Al_2O_3/Cu复合材料和MgO/Cu复合材料的硬度(HB)分别为94.4和93.9。复合材料的强化机制以位错强化和颗粒复合强化为主,纳米级氧化物颗粒的钉扎和挤压过程中产生的位错等共同作用提高了复合材料的力学性能。     

Al_2O_(3p)/20Cr25Ni20复合材料的高温磨损性能

研究了挤压铸造法制备的Al2O3陶瓷颗粒增强20Cr25Ni20耐热钢基复合材料在500℃下的高温磨损性能,并和基体材料20Cr25Ni20及其他几种常用的辊环材料进行对比。结果表明,在比压为7.95MPa时,Al2O3p/20Cr25Ni20复合材料高温耐磨性是基体材料20Cr25Ni20的3.4倍,比Cr16高铬铸铁提高了46%,YG10硬质合金耐磨性最好,是复合材料的6.5倍。基体材料高温磨损后发生塑性流动,切削严重,复合材料中氧化铝陶瓷颗粒作为高温耐磨相发挥出良好的耐磨作用。     

Al2O3(p)/ZA35锌基复合材料的制备及其磨擦性能

利用Al2(SO4)3分解, 在铝熔体中原位生成Al2O3颗粒.实验结果表明: 采用石墨坩埚、电磁搅拌和铝熔体中加入镁的工艺流程, 可实现Al2O3颗粒和铝熔体的有效复合, 进而制备出Al2O3(p)/ZA35锌基复合材料; 与基体合金ZA35相比, 复合材料的耐磨减摩性能有了明显的提高.     

La0．7Sr0．3Cu1-xFexO3-δ系阴极材料的制备与性能研究

采用固相法和EDTA-柠檬酸联合络合法制备了中温固体氧化物燃料电池La0．7Sr0．3Cu1-xFexO3-δ阴极材料，利用直流四探针和交流阻抗技术测试了材料的导电性能和电化学性能，结果表明加入Fe后材料的电导率有所降低，但在高温下仍然具有较高的电导率（〉100 S·cm^-1）。EDTA-柠檬酸联合络合法制备的试样比固相法合成的具有更高的电导率（在800℃时，EDTA-柠檬酸联合络合法制备的试样电导率为255 S·cm^-1，而固相法的为156S·cm^-1。）700℃时的复阻抗测试结果表明Fe的加入降低了La0．7Sr0．3CuO3-δ的极化电阻，其中La0．7Sr0．3Cu0.4Fe0.6O3-δ的极化电阻最小，为2．51Ω·cm^2。     

含MoS2镍基合金高温磨损机理

用粉末冶金方法制备了镍基复合材料,在销盘式高温磨损试验机上研究了其从室温到600℃的磨损行为,采用XRD和光学显微镜等对试样磨损表面和磨屑的形貌、成分和结构进行了分析,探讨了镍基复合材料的高温磨损机理.结果表明:在室温下由于摩擦过程中材料产生晶粒细化,材料具有一定的抗磨减摩性能;200℃时,摩损表面氧化变软,没有成膜润滑能力,摩擦学性能与室温相比,没有太大的变化,材料表现为轻微的粘着磨损和塑性变形;600℃高温摩擦时,承载表面及磨屑中的氧化物、钨酸盐及残余硫化物的高温软化或熔化的协同作用,在表面形成润滑膜,改善了材料的润滑性能,摩擦因数明显降低,材料的磨粒磨损和不断氧化导致磨损增加.     

内氧化法制备Al2O3/Cu复合材料的研究现状

综述了内氧化法制备Al2O3／Cu复合材料的研究现状，总结了内氧化法制备Al2O3／Cu复合材料的必备条件，对内氧化动力学和热力学进行了详细的阐述，并以Cu2O为氧源，采用内氧化法制备了Al2O3／Cu复合材料，验证了其优越的室温和高温性能；对以复合材料棒材为原料制备的点焊电极进行装机试验，结果表明其寿命为传统Cu-Cr—Zr电极的3～5倍；最后着重分析了内氧化法制备Al2O3／Cu复合材料发展过程中亟待解决的问题。     

过掺杂区Y123体系的低温内耗研究

制备了部分Ca替代Y的Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ样品，以及通过高温淬火获得了具有不同氧含量的Y0.85Ca0.15Ba2Cu3O7-δ系列陶瓷样品。用双端振动簧法研究了从室温至液氮温区的音频内耗谱。结果表明，未掺杂的YBa2Cu3O7-δ（Y123）)在220K附近有一个内耗峰(记为P3)，随着Ca含量的增加，P3峰的强度逐渐受到了抑制，而峰位稍向低温移动．对于以0．15的Ca替代Y的Y123样品，通过高温淬火减少氧含量，P3峰由抑制逐渐恢复，P3峰依赖于载流子的浓度，在过掺杂区P3峰受到抑制，这表明P3峰与高温超导欠掺杂区的异常有关，进一步的分析认为，P3峰很可能联系于欠掺杂区载流子的异常行为。     

TiAl合金激光熔覆复合材料涂层的高温抗氧化性能研究

利用预涂NiCr-Cr3C2复合粉末对γ-TiAl合金（简称TiAl合金）进行激光熔覆处理，制得了以Cr7C3、TiC硬质相为耐磨增强相，以γ-NiCrAl镍基固溶体为基体的复合材料涂层，研究了原始TiAl合金和激光熔覆涂层的高温（1000℃）恒温氧化性能。结果表明：激光熔覆复合材料涂层在1000℃恒温氧化条件下具有较好的抗氧化性能，氧化层结构较连续致密，在组成上主要由Al2O3、Cr2O3和TiO2组成，原始TiAl合金的高温氧化产物表层主要由脆性疏松的TiO2组成，而亚表层则为（TiO2＋α—Al2O3）的混合氧化物，表现出较差的高温抗氧化性能。     

Y_2O_3/Ag复合材料的制备与性能

选择了粒度为～0.91μm的Y2O3微粉作为添加剂,通过粉末冶金的方法制备了不同Y2O3含量的Ag基复合材料,并测试了样品的力学性能和硬度。结果证明,相同制备条件下,与纯Ag相比,2%Y2O3/Ag基复合材料的抗拉强度提高了约24%。当Y2O3质量分数为1.2%时,Y2O3/Ag基复合材料的抗拉强度和硬度达到最大。扫描电镜和能谱分析结果表明,在Ag基体中存在碳,Y2O3颗粒发生了团聚。     

La0.7Sr0.3Cu1-xFexO3-δ系阴极材料的制备与性能研究

采用固相法和EDTA-柠檬酸联合络合法制备了中温固体氧化物燃料电池La0.7Sr0.3Cu1-xFexO3-δ阴极材料,利用直流四探针和交流阻抗技术测试了材料的导电性能和电化学性能,结果表明加入Fe后材料的电导率有所降低,但在高温下仍然具有较高的电导率(＞100 S·cm-1).EDTA-柠檬酸联合络合法制备的试样比固相法合成的具有更高的电导率(在800℃时,EDTA-柠檬酸联合络合法制备的试样电导率为255 S·cm-1,而固相法的为156 S·cm-1).700℃时的复阻抗测试结果表明Fe的加入降低了La0.7Sr0.3CuO3-δ的极化电阻,其中La0.7Sr0.3Cu0.4Fe0.6O3-δ的极化电阻最小,为2.51 Ω·cm2.     

YBa2Cu3O7-x多晶块材中激光感生电压效应的实验探究

采用固相反应法制备了高温超导YBa2Cu3O7-x多晶块材,并对YBa2Cu3O7-x多晶块材中的激光感生电压(LIV)效应进行了探究。首次在斜切角α(α～20°)的YBa2Cu3O7-x多晶块材中测量到了LIV信号,且在能量密度为47 mJ/cm2的紫外脉冲激光照射下,峰值电压为26.7 mV,上升沿为30 ns,半高宽为56 ns;信号峰值与斜切角α密切相关,并且与入射激光能量几乎呈线性增大。YBa2Cu3O7-x多晶块材中的LIV信号起源于热电各向异性,同时,对YBa2Cu3O7-x多晶块材和薄膜中的LIV信号做了对比研究,发现了多晶中的信号比薄膜中的小。     

炭热原位合成In2O3(Bi2O3)/剑麻纤维基碳复合材料及在铅碳电池中的应用研究

利用炭原位合成制备了Bi2O3、In2O3两种不同的析氢抑制剂/剑麻纤维基碳复合材料,利用XRD, SEM,EDS、N2吸附-脱附曲线等方法对碳复合材料进行表征。SEM和XRD结果表明复合材料均结晶程度较好,剑麻纤维基碳材料表面可以观测到大量嵌入到纤维内部的析氢抑制剂微粒,且分布均匀。将制备的碳复合材料与电池辅剂进行混合,制备出铅碳电池负极材料,电化学测试结果表明In2O3/剑麻纤维基碳复合材料的负极材料具有更长的循环寿命以及更好的电化学性能,其最终容量可达到102.25 mAh/g,循环150圈后比容量占最初比容量的79.8%。     

粉末熔化工艺制备YBCO先驱粉末的相转变

采用粉末熔化工艺(PMP)制备YBa2Cu3O7-x先驱粉末.研究了在加热过程中加热速率和保温时间对其相成分的影响,并对粉末的显微结构进行了分析.通过高温X射线衍射仪原位研究了400°C/h和6000°C/h的加热速率对先驱粉末加热到包晶分解温度过程中的相变化过程.结果表明:加热速率为400°C/h时,先驱粉末会形成YBa2Cu3O7-x相;加熟速率为6000°C/h时,则不会有YBa2Cu3O7-x相生成.通过研究不同保温时间对粉末熔化工艺先驱粉末的影响,得出YBa2Cu3O7-x相的形成区间,其结果有助于控制粉末熔化工艺的参数和理解工艺的本质.     

Ca_3Co_4O_9/Ag陶瓷复合材料的制备及其热电性能

利用高分子网络凝胶法和放电等离子烧结技术(SPS)制备出高致密的Ca3Co4O9/Ag热电陶瓷复合材料.采用X射线衍射法表征了材料的相组成及其织构化程度,用SEM观察了粉体形貌和陶瓷断口的显微结构,并研究了Ag复合量对材料的室温热电性能的影响.研究结果表明,利用高分子网络凝胶法和SPS相结合的工艺有利于单质Ag在基体中的分布,使得基体中Ag相的粒径更小,分布更均匀.陶瓷复合材料的致密度均达到98%以上.虽然Ag颗粒的加入使Ca3Co4O9/Ag复合材料的Seebeck系数降低,但由于电导率显著提高,从而使材料的功率因子提高.     

压敏超导体-金属-高分子复合材料研究

将高温超导材料YBa2Cu3O7+δ与硅橡胶复合,制备了一种电阻对压力敏感的超导体-高分子复合材料,并对不同温度下材料的物理性质进行了测量。结果表明这种材料的电阻率随压强的增加呈指数衰减,在10MPa压强作用下,材料的电阻率降低10个数量级,复合材料的电阻率及其对压强的敏感性随组分比例的不同而变化。研究发现这种超导-高分子复合材料的电阻率及其对压力的敏感性可以通过添加第3种金属组分来有效地调节;超导-金属-高分子复合材料的电阻率在150K以下有一个突然下降。