箔-纤维-箔法制备Mof/TiAl复合材料的显微组织与性能

利用箔-纤维-箔法和热压烧结成功制备出Mo_f/Ti48Al复合材料,并分析了Mo纤维对TiAl合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,通过635 ℃,3 MPa,10 h+680 ℃,3 MPa,4 h的两步低温热压,箔材中的Al完全反应完,TiAl箔叠层材料形成致密的Ti/TiAl₃板材,合金致密基本无孔洞。再通过1200 ℃,36 h的高温退火,Ti与TiAl₃在高温下继续反应,形成γ-TiAl、α-Ti₃Al相。高温退火后的钼纤维与基体合金发生了扩散反应,形成了扩散区域,此区域内主要相组成为TiMo、AlMo₃,钼纤维与基体合金通过扩散紧密结合在一起,界面未发现孔洞和因应力形成的裂纹。相比于未添加钼纤维的合金,添加10vol%钼纤维的复合材料抗弯性能有明显的提高,钼纤维在合金中起到了强韧化作用。     

SiC纤维增强TiAl基复合材料的制备工艺探索

通过加入连续Si C纤维,改善Ti Al基金属间化合物室温脆性。利用Ti箔-Si C纤维-Al箔经过热压工艺制备连续Si C纤维增强Ti Al基复合材料。探索了纤维/箔铺叠次序和热压工艺对Ti Al基复合材料组织和性能的影响。利用扫描电镜、电子探针显微镜和X射线衍射仪等分析手段对其组织结构和相组成等进行了研究。研究结果表明:Si C纤维铺于Al箔与Al箔之间,采用三段式热压工艺能得到致密的微叠层Ti Al基复合材料具有良好的塑性和韧性。     

热压扩散法制备层压编织C_f/Al复合材料工艺研究

采用热压扩散法制备了层压编织Cf/Al复合材料。研究了热压温度、热压压力、热压时间等工艺参数对复合材料成形效果和致密度的影响,优化了成形工艺参数,并分析了最优工艺参数下复合材料的微观组织和界面反应。结果表明,热压温度对复合材料致密度影响最为显著。热压扩散法制备层压编织Cf/Al复合材料的最优工艺参数:热压温度为640℃、热压时间为50min、压力为15 MPa。该工艺参数下复合材料的致密度为98.5%,界面反应产物Al4C3含量约为3.6%,复合材料组织中碳纤维与铝基体结合良好,铝基体与碳纤维形成的界面为粗糙界面,界面处形成少量的杆状Al4C3。     

真空辅助差压浸渗制备C_f/Al复合材料的组织与性能

基于差压铸造原理开发出连续碳纤维增强铝基复合材料(Cf/Al)真空辅助差压浸渗制备新工艺。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)分析了Cf/Al复合材料的微观组织、纤维分布、界面结构成分和试样断口形貌,通过三点弯曲试验测试了Cf/Al复合材料的室温抗弯强度。结果表明,制备的复合材料组织致密,纤维分布均匀且与基体结合良好;复合材料中界面反应物尺寸细小且呈非连续分布状态,其主要成分为Al4C3相和Mg2Si相;复合材料室温抗弯强度达到了1 078MPa,断口有部分纤维拔出和C/Al界面脱粘现象,呈现出明显的韧性断裂特征。     

镀钛SiC颗粒增强Al 2519复合材料的组织与力学性能（英文）

采用真空蒸镀法对Si C颗粒(SiC_p)表面进行镀Ti改性改善SiC_p/Al复合材料界面结合,采用热压、挤压和热处理等方法制备镀Ti后SiC_p和原始SiC_p增强的Al 2519基复合材料。通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析Ti镀层对复合材料组织与性能的影响。结果表明,致密沉积的Ti镀层与SiC_p反应,在界面处形成Ti C和Ti5Si3相;与用原始SiC_p增强的复合材料相比,用Ti镀覆SiC_p增强的复合材料表现出均匀且致密的显微组织且复合材料的相对密度和力学性能得到显著改善。体积分数为15%时,镀Ti后SiC_p增强Al2519复合材料的硬度、断裂应变和拉伸强度达到最优,分别为HB 138.5、4.02%和455 MPa。     

SiC纤维增强体对叠层复合材料结构性能的影响

针对目前航空航天材料轻量增韧的要求,提出将SiC纤维应用于金属基叠层复合材料,通过将叠层结构与纤维增强结构相耦合的方式,采用箔-纤维-箔法结合真空热压技术制备SiC_f/Ti/Ti2AlNb叠层复合材料,研究其组织、力学性能及失效机理,并与未添加SiC纤维的叠层材料进行对比。结果表明,加入SiC纤维增强体后,SiC_f/Ti/Ti2AlNb叠层复合材料在承载过程中,SiC纤维能够改变裂纹扩展方向,延长裂纹扩展路径,从而提高材料韧性。与Ti/Ti2AlNb叠层复合材料相比,由于SiC纤维的加入,SiC_f/Ti/Ti2AlNb叠层复合材料的密度降低了约3%,高温抗拉强度提高了22%,弯曲强度提高了19%,断裂韧性提高了3倍,冲击韧性提高了15%,断裂韧性提高了3倍。     

热压烧结Ti/Al2O3复合材料物相分析及力学性能

采用热压烧结法制备Ti/Al2O3复合材料,研究不同Nb掺量对复合材料的物相及力学性能的影响。结果表明:Nb可以与Al2O3解离出的Al结合成为AlNb2或AlNb3,抑制Al向Ti中的扩散,改善了材料的界面反应,提高材料力学性能;随Nb含量的增加,复合材料的相对密度、弯曲强度、断裂韧性、显微硬度均呈先增大再减小的趋势,在Nb含量为1.5%(体积分数,下同)时,相对密度、断裂韧性、显微硬度均达到最大值,分别为98.97%、5.18MPa·m1/2和16.56GPa,抗弯强度在Nb的掺入量为2%时达到最大值307.17MPa。     

Ti箔厚度对Si3N4/Ti/Cu/Ti/Si3N4部分瞬间液相连接界面结构及强度的影响

采用Ti／Cu／Ti中间层在l273K、180min的条件下，改变Ti箔厚度进行Si3N4陶瓷的部分瞬间液相(PTLP)连接，讨论Ti箔厚度对界面结构及连接接头强度的影响，用扫描电镜、电子探针对连接界面区域进行了分析。结果表明，在试验范围内，Ti箔厚度为10μm时Si3N4／Ti／Cu／Ti／Si3N4接头的室温强度最高，为210MPa。PTLP连接时，当连接温度和时间不变，且连接时间能保证等温凝固过程充分进行的条件下，Si3N4／Ti/Cu／Ti／Si3N4连接界面结构、反应层厚度、等温凝固层厚度随着Ti箔厚度改变而改变。     

热处理温度对Si3N（4p）/Al复合材料组织和性能的影响

对压力浸渗制备的Si3N4p/Al复合材料在800-950℃下进行热处理,测试复合材料的相组成、弯曲强度、硬度和断裂韧度变化,观察复合材料断裂特征。结果表明,850℃是一个重要的热处理温度点,在此温度下-βSi3N4和Al开始发生显著的界面反应;对Si3N4p/Al复合材料进行850℃以上热处理可以提高复合材料的硬度、强度,但断裂韧度有所下降;950℃热处理的45vol%Si3N4p/Al复合材料弯曲强度达到498MPa,硬度达到373HBS5/750,断裂韧度为7MPa.m^1/2,具有良好的强韧性配合;复合材料断裂以Si3N4陶瓷颗粒脆性解理和铝合金塑性撕裂两种形式为主,少有陶瓷颗粒/铝基体界面解离的情形。     

原位反应合成TiN/Al2O3复合陶瓷

研究了Ti,Al和TiO2混合粉体经无特殊气氛保护的高能球磨和真空热压烧结工艺原位合成了TiN/Al2O3复合材料,该材料的抗弯强度达到850 MPa,断裂韧性为5.5 MPa.m1/2.利用DTA,XRD及SEM等手段的分析测试结果,结合热力学计算,研究了该粉体的高能球磨过程和球磨粉体在后续热处理中的物相形成及转化规律.结果表明:在球磨过程中粉料吸附并溶解了空气中的N2和O2气,在后续热压烧结处理中首先原位反应形成了Ti2AIN,Al2O3以及TiAl,Ti3Al,TiAl3等金属间化合物相.随温度的升高Ti2AIN逐渐分解形成TiN相,当热压温度升高到1300℃时,其它物相基本消失,从而形成了FiN/Al2O3复合材料.     

Ga含量对Al-Mg-Ga-Sn合金组织和降解性的影响

采用电炉熔炼制备了不同Ga含量的Al-Mg-Ga-Sn合金。通过光学显微镜(OM) 、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对其显微组织的形貌和成分进行了表征;在30℃、40℃、70℃、90℃的纯水中进行降解速率的测定;采用电化学工作站测试了室温电化学性能。结果表明：Al-Mg-Ga-Sn合金在Mg+Sn为定值10wt.%的情况下,Ga含量分别为0 wt.%、4 wt.%、8 wt.%、12 wt.%、16 wt.%时,合金组织均有铝基体相和Mg<sub>2</sub>Sn相,且随着Ga含量的增加合金组织中出现了Ga<sub>5</sub>Mg<sub>2</sub>相。Al-Mg-Ga-Sn合金的降解性特点是主要由铝基体相中点蚀开启,由Mg<sub>2</sub>Sn和Ga<sub>5</sub>Mg<sub>2</sub>化合物相的晶间腐蚀加速;不同Ga含量合金的起始降解温度由固溶于铝基体中的低熔点元素(Ga+Sn)的含量决定;相同Ga含量的合金随温度升高降解速率加快,降解反应动力学遵从阿伦尼乌斯公式。室温电化学分析表明：Al-Mg-Ga-Sn合金随Ga含量增加,腐蚀电位不同程度地负移,腐蚀电流逐渐增大。     

Nd2O3对TaCr2合金组织和抗氧化性能的影响

采用机械合金化+热压工艺制备了TaCr_(2-x)Nd_2O_3(x=0,0.125,0.25,0.5,0.75,at%),研究了Nd_2O_3对TaCr_2合金组织及抗氧化性能的影响。结果表明:Nd_2O_3主要存在于Ta固溶体中,对合金的物相和晶型不产生显著影响,合金仍以TaCr_2相为主,并含有少量富Ta相和Cr固溶体。Nd203的添加使得TaCr_2合金1200℃氧化100h的增重减少(仅为纯合金的47.9%);使氧化膜呈不连续的多层分布,且Nd203促进氧化层物相分层。     

石墨烯掺杂和烧结温度对MgB<sub>2</sub>块体微观结构和超导性能的影响

我们采用未掺杂的粉末制备了MgB<sub>2</sub>块体作对比,研究了石墨烯掺杂对MgB<sub>2</sub>块材微观结构和超导性能的影响,研究了退火温度对石墨烯掺杂MgB<sub>2</sub>块材微观结构和超导性能的影响。对烧结后的样品采用XRD,SEM,SQUID进行了相组成,微观结构和超导性能等分析检测。研究发现石墨烯掺杂明显提高了MgB<sub>2</sub>超导材料的临界电流密度,在20 K和1 T磁场下,最大的临界电流密度达到1.8×10<sub>5</sub>A/cm<sub>2</sub>。     

Zn_²⁺掺杂对共沉淀法制备Ce:Gd₃Ga₃Al₂O₁₂陶瓷粉体闪烁性能的影响

本文利用化学共沉淀法制备Zn_²⁺共掺的Ce:GAGG陶瓷粉体。研究了Zn_²⁺共掺的Ce:GAGG陶瓷前驱粉体的TG/DTA和FTIR曲线；分析了不同煅烧温度对Ce:GAGG陶瓷粉体相、形貌和颗粒度分布的影响；系统研究了Zn_²⁺含量对Ce:GAGG陶瓷粉体光致发光,辐射发光,激发光谱和荧光寿命的影响。研究表明：前驱粉体在883℃的相组成为GdAlO₃相和GAGG相；前驱粉体在煅烧温度为900℃时,完全转化为GAGG相；当煅烧温度为1200℃时,GAGG颗粒尺寸控制在20nm~60nm,分布均匀；随着 Zn_²⁺含量的变化,光致发光和辐射发光强度也相应变化,特别的,当Zn_²⁺含量为0.4mol%时,光致发光和辐射发光强度达到最大值；随着Zn_²⁺掺杂含量的上升,荧光寿命出现下降的趋势。因此,Zn_²⁺含量对Ce:GAGG陶瓷粉体的辐射发光具有明显的影响,对降低荧光寿命具有积极的作用,对于提高GAGG闪烁材料的快速响应具有重要意义。     

CP-Ti在含氟离子硝酸中表面附着物形成研究

钛具有优良的耐蚀性能,可长期工作在高浓度的沸腾硝酸介质中,是商业后处理较为理想的设备用材。本文采用SEM,EDS,XRD,XPS等表征手段对CP-Ti在含氟离子硝酸中试样表面出现的白色附着物进行分析,并解释其形成机理。结果表明：氟离子浓度在50 ppm以下时,CP-Ti腐蚀速率呈现由大到小并趋于稳定的规律;氟离子浓度在50 ppm及以上时,腐蚀速率呈现由大到小再变大的“v”型规律。试样表面的白色附着物的物相为TiO₂,其形成机理为：先是试样表面多孔膜的形成;其次是TiO₂以多孔膜上的孔为基点进行生长、脱落。     

金属材料的动态再结晶机制及组织特征

动态再结晶是金属材料改变组织状态的一种重要方式。本文综述了典型金属材料在高温塑性变形中的三种动态再结晶机制,即不连续动态再结晶、连续动态再结晶和几何动态再结晶。描述了不同再结晶机制的组织特征,包括晶界取向分布、晶内取向积累方式、动态再结晶晶粒尺寸及其与流变应力的关系。作者基于Ti-24Ni-4Zr-8Sn和Ti-25Nb-3Zr- 3Mo-2Sn钛合金的热变形组织演变的研究,提出除了材料本质性能决定了高温塑性变形的再结晶机制外,温度、应变速率、应变量及变形方式等的不同配合可以导致多种再结晶机制发生。     

超声辅助对共沉淀法制备富锂锰基正极材料Li[Li_0.144Ni_0.136Co_0.136Mn_0.544]O₂性能影响的研究

通过超声辅助共沉淀法成功制备了富锂锰基正极电极材料,研究了不同的超声时间对材料形貌、结构和电化学性能的影响。研究发现,超声辅助能够使材料颗粒更加均匀,结构更合理,有利于材料电化学性能的提升。当合成前躯体材料超声时间为8h时,复合材料的放电比容量最好,在0.1C的初始放电比容量为327.8 mAh g_-1,均高于未超声的复合材料的265.2 mAh g_-1,1C下循环50圈后放电容量为181.6 mAh g_-1,保持率为84.8%。通过循环伏安法测试和电化学交流阻抗测试,发现超声后的复合材料还原氧化峰电流更大,电荷转移阻抗更小,具有较好的倍率性能。     

磷酸铁锂/石墨烯复合材料的低温微波水热法制备及性能

采用喷雾干燥结合低温微波水热法制备了石墨烯/LiFePO₄复合正极材料,利用SEM、XRD、DLS等对其微观形貌、结构、粒度分布进行了表征,并利用恒流充放电、CV、EIS等测试研究了复合正极材料的电化学性能和电极动力学过程。结果表明,与未包覆的样品相比,石墨烯包覆的LiFePO₄具有优异的倍率性能(5C放电比容量为125.4 mAh?g_-1)和循环稳定性(1C条件下100次充放电后容量保持率在95%左右)。包覆石墨烯后LiFePO₄正极材料的电荷迁移电阻减小,电化学可逆性增强,从而提高了材料的倍率性能。本文提供了一条提高磷酸铁锂正极材料电化学性能的简便途径,具有良好的应用前景。     

FeSO4水溶液超薄液层电沉积物的形貌选择及其磁性研究

利用FeSO4水溶液进行超薄液层电沉积实验研究,重点考察沉积物的形貌选择及其磁性特征。在较大的沉积电流条件下,可获得纳米量级厚度的纤维状电沉积物;而在较小的沉积电流条件下,获得的薄膜状电沉积物的厚度达到了亚微米量级。在此基础上,利用磁力显微镜检测具有不同形貌的Fe的电沉积物经自发磁化以及经不同外加恒稳磁场磁化后所形成的表面杂散磁场分布,以此推断磁畴在样品中的分布规律。最后,利用交变梯度磁强计检测所得电沉积物的磁性特征,所得实验结果表明样品的易磁化轴位于电沉积物生长所在平面,不同方向饱和磁化强度的大小取决于样品的生长方向、几何尺寸及其形貌特征。     

氧化镍柔性自支撑电极材料的电化学性能研究

制备具有优异界面结构和电子/离子传质能力的柔性电极材料是解决高性能电化学活性物质由体积膨胀引起材料粉化和从集流体剥落难题的关键。一种独特的工艺实现了高性能过渡金属氧化物（氧化镍）内嵌碳纤维柔性织物电极的一步制备,所制备的活性物质免于使用导电剂、粘结剂和集流体直接用于锂离子电池负极材料的组装。得益于氧化镍超高的理论比容量,活性碳纤维基体材料低维特性和良好的内应力分散率,制备的复合织物电极展现出良好的电化学性能,一维氧化镍/碳纳米纤维（NiO-CNF）复合柔性电极较纯氧化镍（NiO NF）纤维电极材料具有更卓越的循环耐久性和倍率性能,NiO-CNF和NiO NF在0.5C倍率循环200次分别具有418 mAh·g-1和242 mAh·g-1的可逆容量,良好的电化学性质归因于复合柔性电极的交联结构提供的优异扩散动力学和应力缓冲。