中心Mg扩散工艺6+1芯MgB2线材的制备及其性能

采用中心Mg扩散工艺(IMD)设计并成功制备了2种不同导体结构(Cu和CuNb芯)的百米级MgB₂线材，分别测试了线材的力学性能和超导传输性能；超导层临界电流密度(Layer Jc)达到4.3×105A/cm2(4.2K,4T)。采用不同方法分析了2根线材纵向MgB₂超导层分布的均匀性，发现随着线材直径的减小，超导层分布更趋于均匀化，Φ0.8mm的线材基超比波动范围最小，基超比极差为0.02;MgB₂层分布均匀性的研究显示该线材中Mg、B密度分布均匀性良好；超导电性的测试结果显示Cu替换芯线材临界电流Ic比CuNb替换芯线材临界电流Ic高出19A(4.2K,4T)，而Jc性能基本一致；相同磁场强度下Cu替换芯线材载流均匀性与稳定性(n)均高于CuNb替换芯线材n值。该研究结果表明IMD工艺制备的MgB₂线材能应用于绕制小型磁体以及Mg/B/Nb/Monel基体能够开发百米级高性能的MgB₂线材。     

AZ31作为镁电池负极材料的电化学性能

针对镁合金作为镁电池负极材料存在着自腐蚀速率大、负极利用率低、电压滞后等问题,采用恒温浸泡、极化曲线、恒电流放电等手段对AZ31（挤压态）镁合金和纯镁（铸态）进行了试验研究和分析。研究了AZ31和纯镁在浓度为1.0 mol/L,1.5 mol/L,2.0 mol/L的MgSO₄,Mg（ClO₄）₂,MgCl₂和Mg（NO₃）₂溶液中的腐蚀行为和电化学性能,具体分析了AZ31在不同电解液中的电化学行为。结果表明,AZ31在MgCl₂溶液中的自腐蚀速率较高且生成较厚的腐蚀产物膜,严重降低了电极的利用率,在MgSO₄溶液中则常常发生点蚀,不适宜用作镁电池负极材料,而在Mg（ClO₄）₂和Mg（NO₃）₂溶液中具有相对较好的耐蚀性能和放电效率。     

均一亚微米级氧化铈抛光粉的制备

为得到均一的亚微米级二氧化铈（CeO₂）抛光粉,以六水合硝酸铈（Ce(NO₃)₃·6H₂O）为原料,以醇－水混合溶液为溶剂,采用溶剂热法合成CeO₂。改变Ce3+浓度和醇-水体积比,利用X射线衍射仪（XRD）、激光粒度分布仪、扫描电子显微镜（SEM）对CeO₂的物相组成和形貌特征进行表征,分析CeO₂粒子的形成过程。将合成的CeO₂用于6H-SiC晶片Si面的化学机械抛光（chemical mechanical polishing,CMP）,利用原子力显微镜（atomic force microscopy, AFM）和电子天平得出CeO₂的抛光性能。结果表明:Ce3+浓度为0.10 mol/L,醇－水体积比为3∶1时合成的CeO₂的形貌规则、晶粒尺寸适中且粒度分布均匀。采用其抛光后,晶片表面粗糙度R_a为0.243 nm,材料去除速率d_MRR为287 nm/h。合成的CeO₂适用于化学机械抛光。      

掺杂元素Ti对WS2薄膜结构和摩擦学性能的影响

目的 提高单一成分WS₂薄膜的力学和摩擦学性能。方法 采用多靶磁控溅射方法制备不同Ti含量的WS₂–Ti复合薄膜。利用X射线能谱仪（EDS）、拉曼光谱仪（Raman）、X射线光电子能谱仪（XPS）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、纳米压痕仪,对薄膜的成分、化学态、晶体结构、形貌以及力学性能进行表征,并利用球–盘摩擦试验机检测该系列薄膜在大气和真空环境下的摩擦学性能。结果 掺杂元素Ti显著改善WS₂薄膜的微观结构、力学性能和摩擦学性能。随着Ti含量的增加,WS₂薄膜的结晶度下降,致密度增加,其硬度和杨氏模量分别从0.25 GPa和16.60 GPa增加到3.52 GPa和59.00 GPa。Ti原子数分数为7.17%时,复合薄膜的磨损率在真空和大气环境下分别低至0.10×10^-15 m³/（N·m）和2.66×10^-15m³/（N·m）。结论 在真空摩擦试验中,WS₂基薄膜的...     

Mg-Y共掺杂高电压钴酸锂正极材料的合成及其性能研究

将Co₃O₄、Li₂CO₃、Mg(OH)_2和Y₂O₃按一定化学计量比称取并混合均匀后,采用高温固相法合成LiCo_1-x-yMg_xY_yO₂正极材料并探究了Mg-Y共掺杂对钴酸锂高电压性能的影响。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分别表征其晶体结构和形貌。LiCo_1-x-yMg_xY_yO₂正极材料高电压性能测试结果表明选择Mg掺杂量为0.2%(质量分数),当Y的掺杂量为0.10%(质量分数)时,在3.0~4.6 V电压范围内0.5 C倍率下的初始放电比容量为212 mAh/g,循环50周的容量保持率为96.3%。4 C大倍率下,未掺杂Y元素样品容量保持率为54.9%,相比之下Y掺杂后容量保持率提高为60.4%。     

过氧化氢水热改性PMMA及其对界面粘附性的影响

目的 利用过氧化氢（H₂O₂）溶液的强氧化性,探索一种简单、实用的PMMA基材表面改性方法。研究室温及水热条件下H₂O₂对PMMA的作用机理,同时考察表面改性对PMMA基体与SiO₂涂层界面粘附性产生的影响。方法 采用不同浓度的H₂O₂溶液,在室温或水热条件下处理PMMA基材。用红外光谱仪（FTIR）测定PMMA改性前后表面化学组成的变化,用紫外可见分光光度计（UV-Vis）表征样品的透光率,通过测量水接触角评价样品表面的润湿性。采用磁控溅射法和Sol-Gel法分别在PMMA基材表面制备SiO₂涂层,用材料显微镜和原子力显微镜（AFM）分析表面形貌的微观变化,通过划格试验和摩擦试验评价涂层的附着力。结果 PMMA基材表面处理条件为30%（质量分数）H₂O₂溶液、水热温度60℃、时间1 h,水接触角由73°下降为56°。AFM分析表明,H₂O     

球磨时间对固相法制备ZrW2O8的影响

目前,ZrW₂O₈的制备方法主要有固相反应法和湿化学法。以ZrO₂和WO₃为原料,采用固相法制备了ZrW2O₈。结果表明,ZrW₂O₈的含量随球磨时间的增加而减小,且球磨时间越长,烧结样品中越容易出现γ-ZrW₂O₈（正交相）。     

贵金属氧化物涂层钛阳极的进展

贵金属氧化物涂层钛阳极采用导电的贵金属氧化物（如RuO₂、IrO₂）作为催化剂,非导电的金属氧化物（如TiO₂、Ta₂O₅、SnO₂、ZrO₂、CoO_x等）作为分散剂或稳定剂,将它们涂复在阀门金属（Ti、Ta、Zr、Nb等）上通过热分解法制备而成。RuO₂-TiO₂/Ti阳极1968年在氯碱电解工业中获得成功应用,IrO₂-Ta₂O₅/Ti阳极作为析氧电极近20年来得到更多关注,在电镀、阴极保护等众多领域获得了广泛的应用。本文重点介绍IrO₂涂层钛阳极的成分、结构和电化学性能,并对其应用前景和存在问题进行讨论。     

CuO掺杂Ni0.4Zn0.6Fe2O4铁氧体的组织与性能探讨

采用传统球磨法制备了Ni0.4-xCu_xZn0.6Fe₂O₄（x＝0，0.12，0.20，0.28）铁氧体，并通过扫描电镜（SEM）、X-ray衍射（XRD）、综合热分析（TG-DSC）和振动样品磁强计（VSM）等手段研究掺杂CuO对Ni-Zn铁氧体的显微组织、相组成和磁性能。结果表明，随着CuO含量的增加，第二相Ni-Cu-Zn相生成，且 Ni-Cu-Zn铁氧体衍射峰强度逐渐增强；从显微组织形貌和能谱可以看出，Cu ^2＋参与了铁氧体的反应，CuO含量增加得越多，样品烧结性能越好，并促使Ni-Cu-Zn铁氧体的晶化温度降低；磁滞回线显示了Ni0.4-xCu_xZn0.6Fe₂O₄（x＝0，0.12，0.20，0.28）铁氧体的软磁特性，CuO原子分数x为0.2时的铁氧体的饱和磁化强度（Ms）最高，且具有较低的矫顽力（Hc）。     

磁场辅助烧结法制备La0.67Mg0.33Ni3储氢合金

采用磁场辅助烧结合成法（MASS）制备了化学计量比为La_0.67Mg_0.33Ni₃的储氢合金,通过X射线衍射（XRD）、等温定容法（PCT）和差示扫描量热法（DSC）分析了合金的相结构和吸放氢性能。XRD结果显示:合金主相为PuNi3型结构的（La,Mg）Ni3,氢化后分解为以La2Ni7、MgNi2和LaNi3结构为主的复相产物,合金因吸氢发生晶格膨胀。PCT测试表明:1T磁场下合成的合金在室温下具有最小的滞后系数（0.480）、最大的放氢量1.307（质量分数,%）,综合性能最优。该合金放氢DSC曲线上有2个交叠的吸热峰,分别对应于（La,Mg）Ni3和LaNi5氢化后的放氢过程。     

CuO涂覆Mg2B2O5晶须增强镁基复合材料界面结构研究

采用溶胶-凝胶法制备的CuO涂覆Mg2B2O5晶须改善了晶须增强镁基复合材料的界面。利用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电子显微镜对CuO涂覆Mg2B2O5晶须和镁基复合材料分别进行物相分析、形貌观察和界面结构分析。结果表明:CuO成功地涂覆在了Mg2B2O5晶须上,CuO涂覆Mg2B2O5晶须增强镁基复合材料的界面相为MgCu2和MgO相,来源于CuO和基体的界面反应产物;基体析出相MgZn2在晶须两侧平行生长,在特定位置和晶须具有一定的晶体学位向关系:[001]Mg2B2O5[5143]MgZn2和(100)Mg2B2O5(0111)MgZn2;CuO涂覆Mg2B2O5晶须增强镁基复合材料的抗拉强度和伸长率分别提高了37.6%和35.7%。     

Mg3Sb2含量对Al-Mg3Sb2复相涂层耐磨性的影响

目的研究Mg_3Sb_2含量对Al-Mg_3Sb_2复相涂层的组织、硬度和摩擦学性能的影响,对比分析AZ31B镁合金基体、纯Al涂层和添加不同含量的Mg_3Sb_2之后涂层性能的差异。方法通过火焰喷涂技术在AZ31B镁合金表面制备了Al-Mg_3Sb_2复相涂层。利用扫描电镜(SEM)观察了涂层的截面形貌,利用X射线衍射仪(XRD)分析了涂层的物相组成。通过显微硬度计测试了AZ31B和涂层的硬度,通过摩擦磨损试验仪测试了AZ31B和涂层的摩擦学性能,并通过超景深三维显微镜测试了试样的磨痕宽度、深度及磨损体积。结果经火焰喷涂后可得到组织致密的复相涂层,涂层中的物相主要为Mg_3Sb_2和Al。涂层的平均硬度随Mg_3Sb_2含量的增加而增加,最高可达334.2HV0.025,是AZ31B的4.14倍。摩擦磨损试验中,涂层的摩擦系数随着Mg_3Sb_2含量的增加而减小,但都大于AZ31B的摩擦系数;涂层的磨损率随着Mg_3Sb_2含量的增加而减小,60%Mg_3Sb_2和80%Mg_3Sb_2涂层的磨损率小于AZ31B的磨损率,其他涂层的磨损率大于AZ31B的磨损率,80%Mg_3Sb_2涂层的耐磨性最好,比AZ31B下降了63.26%。随着Mg_3Sb_2含量的增加,Al-Mg_3Sb_2复相涂层的磨痕表面犁沟逐渐变浅并消失。结论 Mg_3Sb_2的加入可以提高涂层的硬度,随着其含量的增加,涂层的耐磨性逐渐提高。     

Hydrogenation properties of thixotropic AZ91HP/AM60B magnesium alloys

Thixotropic AZ91HP/AM60B Mg alloys have been focused on only in the aspect of semi liquid forming until now. In the present study, with the aim of improving hydrogen storage capacity, we observed the microstructural evolutions and chemical properties of the thixotropic microstructure of AZ91HP/AM60B Mg alloys by using a partial remelting process. According to the results of pressure-composition-isotherm (PCI) measurements and image analysis, globules (the Mg rich solid phase) were regarded as the hydrogen absorbing phases and eutectic/liquid droplets (the quenched liquid phase) were considered as the catalyzer to improve hydrogenation kinetics. Especially, the hydrogenation properties depended on the properties of globules and liquid fractions. The thixotropic AZ91HP Mg alloys (4h crushing under 2MPa hydrogen atmosphere) treated at 863 K and 868K have a liquid fraction of about 50–60% and hydrogen capacity of about 4.5 mass% at 623 K. On the other hand, most of thixotropic AM60B Mg alloys had good hydrogenation properties at above 573 K.     

B粉对分步法制备MgB2超导体的影响

通过分步反应法,利用晶态B粉和无定形B粉分别与Mg粉反应制备了MgB2超导体。其中分步反应法的第1步采用不同状态的B粉与Mg粉按原子比Mg:B=1:4混合,对于掺杂的样品另加5%,8%(质量分数)的SiC,采用900℃,30min或800℃,1h进行高温热处理。第2步是补充Mg粉,使Mg:B=1:2,均混的粉末经装管拉拔后进行第2步750℃,2.5h热处理。通过XRD、SEM研究样品的相组成、微观结构。采用标准四引线法测定了样品的I-V曲线。结果表明:晶态B粉与Mg粉可在第1步的热处理过程中生成大量低反应活性的MgB4。从微结构分析发现晶态B粉制备的样品具有更好的晶粒连通性,从而也得到了更稳定的I-V关系曲线。     

Study on microstructure and properties of laser surface melted layer of AZ31B magnesium alloy

An attempt has been made to improve the surface properties of AZ31B magnesium alloy through solid solution hardening and refinement of microstructures using a CO_2 laser as a heat generating source. X-ray diffraction (XRD) was used to identify the phases. Microstructure and properties of laser melted layer of AZ31B magnesium alloy were observed or tested by means of optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM), micro-hardness equipment and electrochemical corrosion equipment etc. The results show that the microstructure of laser melted layer becomes finer significantly and uniform. Compared with the substrate, the content of β-Mg_(17)Al_(12) phase of melted layer decreases comparatively. Microhardness of the laser melted layer is improved to 50-95HV_(0.05) as compared to 40-45HV_(0.05) of the AZ31B Mg alloy substrate. The results of electrochemical corrosion show that the corrosion resistance of laser surface melted layer has been improved.     

Thermodynamic modeling of the La-Mg-Y system and Mg-based alloys database

As an example of the La-Mg-Y system, the method how to set up the themaodynamic model of individual phases was introduced in the process of thermodynamic optimization. The solution phases （liquid, body-centered cubic, face-centered cubic, hexagonal close-packed and double hexagonal close-packed） were modeled with the Redlich-Kister equation. The compound energy model has been used to describe the thermodynamic functions of the intermetallic compounds in the La-Mg-Y systems. The compounds Mg2Y, Mg24Y5, Mg12La, Mg17La2, Mg41Las, Mg3La and Mg2La in the La-Mg-Y system were treated as the formulae （Mg,Y）2（La,Mg,Y）, Mg24（La,Mg,Y）4Y, Mg12（La, Y）, Mg17（La,Y）2, Mg41（La,Y）5, Mg3（La,Mg,Y） and Mg2（La, Y）, respectively. A model （La, Mg,Y）0.5（La,Mg,Y）0.5 was applied to describe the compound MgM formed by MgLa and MgY in order to cope with the order-disorder transition between body-centered cubic solution （A2） and MgM with CsCl-type structure （B2） in the La-Mg-Y system. The Gibbs energies of individual phases were optimized in the La-Mg, La-Y and La-Mg-Y systems by CALPHAD technique. The projection of the liquidus surfaces for the La-Mg-Y system was predicted. The Mg-based alloys database including 36 binary and 15 ternary systems formed by Mg, Al, Cu, Ni, Mn, Zn and rare earth elements was set up in SGTE standard.     

Mg2B2O5晶须增强镁基复合材料的组织与界面结构研究

采用光学显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪研究Mg2B2O5晶须增强镁基复合材料的铸态组织及Mg2B2O5/AZ91D界面反应产物。结果表明:Mg2B2O5晶须具有孪晶结构,其孪生面和晶体生长方向分别为(202)和[010];部分Mg2B2O5晶须中存在MgB4O7颗粒相;在基体晶界与Mg2B2O5晶须之间存在等轴状Mg2Si相;Mg2B2O5/AZ91D界面处存在厚度不均匀的MgO和MgB2相界面层。尽管Mg2B2O5、MgO和MgB2之间没有确定的晶体学位相关系,但在特定Mg2B2O5晶须表面观察到(202)Mg2B2O5//(002)MgO,[010]Mg2B2O5//[110]MgO和(002)MgO//(0001)MgB2,[110]MgO//[2110]MgB2取向关系。最后,讨论Mg2B2O5晶须对复合材料组织结构和性能的影响。     

真空压铸Mg-7Al(-2Sn)合金组织性能研究及第一性原理计算

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析、X射线衍射、差热分析及拉伸试验比较分析了2%Sn(质量分数)对真空压铸和固溶态Mg-7Al合金的组织与力学性能的影响。结果表明,向Mg-7Al合金中添加2%Sn元素后,能够细化晶粒,抑制Mg17Al12相的生长,在组织中形成新相Mg2Sn,其以颗粒状弥散分布于基体中;固溶处理后Mg-7Al合金中第二相数目明显减少,AT72合金基体中仍存在细小颗粒状Mg2Sn。由于合金组织细化、第二相数量的增加,Mg17Al12相形貌改善以及具有良好热力学性质的Mg2Sn相的析出的综合作用,使得AT72合金表现出比Mg-7Al合金更好的室温及高温拉伸力学性能;固溶处理后的AT72合金表现出更为优异的力学性能,主要强化机制包括:固溶强化和弥散强化。此外,利用第一性原理计算从微观理论角度探讨了Sn合金化Mg-7Al合金力学性能改善的原因。     

TIG填锌丝对接焊接镁铝异种金属

采用普通TIG电弧作为焊接热源,对镁铝异种金属进行填加锌丝的对接焊试验.并利用金相显微镜、电子探针（EPMA）、万能力学性能拉伸机等现代分析手段对所得到的接头进行测试分析.结果表明,采用这种工艺得到了锌基的合金化焊缝,实现了6061铝合金和AZ31B镁合金的连接,焊缝主要由MgZn2和少量的铝、锌的固溶体构成,焊缝和铝...     

铸态Mg-Sn-Si-Sr合金的显微组织与力学性能

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和光学显微镜(OM)分别研究Mg-5Sn-xSi-0.5Sr(x=1,2)和Mg-5Sn-ySi-2Sr(y=1,2)合金的相组成和显微组织,采用力学性能试验机测定合金的拉伸性能。结果表明:Mg-Sn-Si-Sr系合金组织由α-Mg、MgSnSr、Mg2Sn、Mg2Si相所组成。Mg2Si相含量随Si元素的增加而增加,加入Sr元素会促进MgSnSr相的形成,抑制相界上Mg2Sn相的析出。Sn和Sr均能够细化Mg2Si相。当Sr含量由0.5%提高到2%(质量分数)后Mg2Si和Mg2Sn相均能得到显著细化,从而显著提高合金的抗拉强度与屈服强度。