二氧化钌厚膜电阻涂层电阻温度特性

以二氧化钌为导电相的厚膜电阻涂层具有电阻稳定性好和电阻温度系数低等优点,被广泛应用于厚膜集成电路。本研究分别以连续铝硅酸盐纤维增强二氧化硅(AS_f/Si O_2)复合材料和氧化铝陶瓷为基材,采用丝网印刷工艺在2种基材表面印制了二氧化钌电阻涂层,并通过数字图像相关法、有限元分析法和XRD应力测定法系统研究了25～700℃范围内电阻涂层和基材之间的热匹配特性,分析了涂层的电阻温度特性。结果表明,由于电阻涂层的热膨胀系数大于AS_f/Si O_2复合材料,导致烧结其上的电阻涂层在室温状态受到残余拉应力,高温状态下该拉应力被释放,导电颗粒间的距离减小,势垒电阻减小,宏观表现为涂层电阻随测试温度升高而减小,呈现负的电阻温度特性。相反,由于电阻涂层的热膨胀系数小于氧化铝陶瓷,烧结其上的电阻涂层在室温状态受到残余压应力,高温状态压应力释放导致导电颗粒间的距离增大,势垒电阻增加,电阻涂层呈现正的温度特性。     

La2O3含量对Al2O3/Cu基复合材料组织与性能的影响

以La₂O₃粉、Al粉、CuO粉为反应物原料、纯铜为基体,采用原位合成技术和近熔点铸造法制备颗粒增强Cu基复合材料,研究La₂O₃对Al-CuO体系制备的Cu基复合材料组织及性能的影响。结果表明：添加La₂O₃可获得纳米Al₂O₃颗粒,且弥散分布于Cu基体中,制备的材料组织更加细小、均匀,其材料的电导率及摩擦磨损性能明显提高。当添加0.6%wtLa₂O₃,复合材料的电导率达到90.2%IACS,磨损量达到最小,相比未添加La₂O₃,其导电率提高10.1%,磨损量减小36.6%。     

纳米Y2O3对高Nb-TiAl合金高温蠕变性能的影响

在不同温度、不同应力条件下对高Nb-TiAl合金进行蠕变测试,结合扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等分析手段探究纳米Y₂O₃对Ti-45Al-6Nb-2.5V合金高温蠕变性能的影响。铸态高Nb-TiAl合金组织为α₂/γ层片结构,纳米Y₂O₃的添加可显著细化合金组织并改善合金的高温拉伸性能。蠕变结果分析得出,添加0.15at.%纳米Y₂O₃会显著改善Ti-45Al-6Nb-2.5V合金的抗蠕变性能,在800℃/300MPa条件下,合金稳态蠕变速率由2.389×10^_-7s^_-1降至1.500×10^_-7s^_-1;在850℃/250MPa条件下,合金的蠕变寿命由14.10h延长至61.50h。添加纳米Y₂O₃提高合金蠕变抗力的机制是Y₂O₃与基体具有较高的结合强度,可以有效阻碍位错运动,减弱孔洞萌生的倾向。经分析,两种合金在800℃/300MPa下的蠕变行为主要受位错攀移与孪晶控制,蠕变损伤断裂机理为孔洞萌生与裂纹扩展。     

以稻壳为强化原料制备低成本钛合金的摩擦学性能

以稻壳热解产物为SiO₂源,通过粉末冶金法制备了Si和O固溶强化的低成本钛合金,并从磨损率、磨损表面形貌和磨屑成分等角度系统研究了其摩擦学性能和磨损机理。结果表明,随着SiO₂加入量的增加,Ti合金的体积磨损率显著降低,与硬度的变化规律吻合良好,同时磨损表面有三处变化,即犁沟的深度变浅、塑性变形程度降低和磨屑的尺寸变小和数量减少。SiO₂的加入使磨损机制从纯Ti的粘着和磨料磨损转变为磨料和氧化磨损,而磨屑尺寸的减小可归因于GCr15球和钛基体反复摩擦,导致磨屑的脆化。本文提供了一种使用农业废稻壳生产具有优良综合性能的钛合金方法,在降低钛合金成本的同时也有益于生态环境的保护。     

钽表面铜掺杂Ta2O5纳米棒的制备及抗菌性能研究

本实验采用两步水热法在钽基体表面制备出掺杂Cu_²⁺的Ta₂O₅纳米棒薄膜。采用XRD、SEM、XPS等方法分析了材料的物相和表面微观结构。用ICP检测了样品在生理盐水中离子析出浓度,最后通过平板计数法检验了不同含量铜掺杂Ta₂O₅薄膜的抗菌能力。结果表明,通过两步水热处理,在钽表面生成了简单斜方晶体结构的Ta₂O₅纳米棒阵列,Cu_²⁺的掺杂不会对纳米棒薄膜的微观形貌和物相造成显著影响。随时间的增加,掺铜薄膜的铜离子析出速率逐渐趋于平缓。平板计数法表明,Cu_²⁺ 的掺杂量达到2.68At%时,铜掺杂Ta₂O₅纳米棒薄膜的抗菌性能最好,抗菌率达99.2%。     

具有多层结构的可拉伸可折叠自修复有机硅导电弹性体∗

自修复导电弹性体在可穿戴设备领域有着巨大的应用潜力,但其导电性能和稳定性难以兼顾。 在自修复弹性体基材表面依次构建粗糙微米结构和金属导电层,构建形成新型导电弹性体(Ag / SiO₂ / B-BZn-PDMS)。 制备获得基于硼酸酯/ 配位双交联的新型自修复有机硅弹性体(B-BZn-PDMS),其抗拉强度为 0. 52±0. 05 MPa,断裂伸长率 98±5%,6 h 室温修复率可达 98. 1%。 研究结果表明:双层导电层具有良好的导电性能(电阻 4 Ω),经过 11 次拉伸循环,导电性能仍然保持。 此外,Ag / SiO₂ / B-BZn-PDMS 导电性能可在室温 20 min 自修复,电阻修复率可达 93%以上。 提出利用自修复弹性体以及粗糙结构构建柔性耐用导电弹性体的思路,为低成本高性能导电涂层开发提供了新的途径。     

结构有序化金属间Pt3Co纳米线用于强化电催化氧还原性能

氧还原反应(ORR)之于燃料电池,金属空气电池等清洁能源转化装置十分重要,因此设计并合成高效且稳定的阴极氧还原催化剂已是目前热门的发展课题。为了达到精准合成材料,且最大程度地使用铂的目的,我们在此使用多孔氧化铝模板(AAO)进行恒电位沉积,在一定浓度的溶液中合成Pt₃Co一维合金纳米线。随后,合金纳米线在真空环境下进行高温退火,分别在400 ℃和650 ℃转变为无序相和有序相Pt₃Co纳米线并通过结构表征证明其已实现有序化转变。合金催化剂在AAO模板内退火,有效地防止了其在高温环境中产生团聚。通过磷酸和铬酸的溶解,合金纳米线从AAO中释放,并用于电催化氧还原反应测试。正如预期一样,与无序Pt₃Co纳米线和商业Pt/C颗粒相比,有序Pt₃Co纳米线表现出更好的半波电位和质量活性,证实了有序Pt₃Co纳米线在元素分布和晶格结构上的优势。此外,有序和无序Pt₃Co纳米线在经过5000次耐久性循环测试后,仍然比Pt/C颗粒具有更强的稳定性。由此可以看出,有序Pt₃Co纳米线作为一种可接受的,具有潜在商业价值的催化材料,成为未来燃料电池催化剂的备选材料。     

Chou模型在La(Fe,Si)13基磁性材料中的研究应用

本文介绍了合金材料吸氢的基本原理及反应机理,主要利用稀土系储氢材料的吸氢模型方程研究了磁性制冷材料La(Fe,Si)₁₃基合金的吸氢特性。通过Chou模型建立了La_0.7Pr_0.3Fe_11.5Si_1.5和La_0.7Pr_0.3Fe_11.5Si_1.5C_0.2合金的吸氢反应分数与时间、温度的具体关系式,探究了两种合金材料的吸氢反应特性。根据模型方程,引入吸氢过程中的重要参数“特征反应时间”,得到在等温等压条件下的La_0.7Pr_0.3Fe_11.5Si_1.5和La_0.7Pr_0.3Fe_11.5Si_1.5C_0.2合金的吸氢反应分数随时间的变化曲线。由模型方程还得到这两种合金吸氢反应分数与温度的关系曲线,曲线表明两种合金均表现出温度越高,特征反应时间越小,合金的吸氢速率越快,与实验得到的结果一致。     

锂一次电池正极材料CFx-Cu的高倍率性能研究

本文采用一种简单新颖的原位化学改性方法制备了锂电池用CF_x-Cu复合正极材料。采用XRD、SEM、EDS、TGA、EIS、CV和恒电流放电对正极材料的结构、形貌、反应机理和电化学性能进行了表征。CuO与分布在CF_x边缘或表面的非活性基团反应原位生成纳米铜,有效地提高了材料的电子导电性和锂离子扩散率,从而使改性材料显示出优异的比容量、倍率性能及功率密度。CF_x-Cu复合材料在5 C的高倍率下,其放电比容量高达546 mAh/g,最大功率密度为8393 w/kg,放电电压平台为2.0 V。     

可计及温度与层状结构影响的超高温陶瓷基复合材料涂层残余热应力理论表征模型

目的创建可计及温度与层状结构共同影响的超高温陶瓷基复合材料涂层与基体层因热不匹配导致的残余热应力的理论表征模型。方法基于经典的层合板理论与超高温陶瓷基复合材料热物理性能参数对温度的敏感性研究,引入温度和层状结构对涂层与基体层所受残余热应力的影响,形成各层残余热应力温度相关性的理论表征方法,并以ZrB_2-SiC复合材料涂层为例,利用该理论方法系统地研究了各种控制机制对残余热应力的影响及其随温度的演化规律。结果超高温陶瓷基复合材料涂层与基体层所受的残余热应力随着温度的变化而变化,涂层热膨胀系数与基体层热膨胀系数差别越大,变化幅度越大。当涂层材料热膨胀系数大于基体层材料热膨胀系数时,涂层材料遭受残余拉应力,基体层材料遭受残余压应力;随着涂层厚度的增加,涂层所受拉应力减小,而基体层所受压应力增大;当涂层材料热膨胀系数小于基体层材料热膨胀系数时,涂层材料遭受残余压应力,基体层材料遭受残余拉应力;随着涂层厚度的增加,涂层所受压应力减小,而基体层所受拉应力增大。低温下,各层所受残余热应力对层厚与每层材料组成的变化比较敏感,随着温度的升高,敏感性降低。结论对于涂层材料,应设计涂层材料的热膨胀系数小于基体层材料的热膨胀系数,使涂层遭受残余压应力,这不仅能够降低材料表面产生裂纹的危险,同时可以抑制表面已有缺陷的扩展。同时应当设计相对较小的涂层厚度,以增大涂层所受的残余压应力,降低基体层所受的残余拉应力,有效提高整体材料在不同温度下的强度性能。     

H2O2在TiO2可见光催化反应中的作用机理

以锐钛矿、金红石及混晶TiO2作光催化剂,研究了H2O2在TiO2可见光催化反应过程中的作用机理.结果表明,H2O2在TiO2表面活性位吸附后可拓宽TiO2的光吸收范围至可见光区;通过对反应体系的荧光光谱分析显示,金红石型TiO2在H2O2存在条件下,经可见光激发可持续稳定产生羟基自由基-OH.光催化实验表明,往反应体系中加入H2O2后,3种光催化剂均能可见光催化降解苯酚,且金红石型TiO2显示出最高的催化活性,反应120 min对苯酚的降解率达80%;在TiO2可见光催化反应过程中,由锐钛矿型TiO2经一系列复杂反应产生H2O2,生成的H2O2虽只是一中间产物,但对污染物的可见光催化降解起决定性作用.     

环境功能材料--绿色研磨介质的制备

提出以耐火材料废料为主要原料制备性能优良的陶瓷研磨介质.以硅酸铝及刚玉质耐火材料废料及广西高岭土为原料,采用等静压成型及低温快烧工艺,在CaO-MgO-Al2O3-SiO2体系中低成本制备了氧化铝含量低于60%的高性能绿色陶瓷研磨介质.所制备的陶瓷研磨介质具有非常优良的耐磨性能,其磨损率与我国目前进口最高水平的含氧化铝在90%以上的陶瓷研磨介质的磨损率相当.研究发现氧化铝含量为50%和55%的瓷球的耐磨性明显优于氧化铝含量为60%的瓷球.XRD分析表明,氧化铝含量为50%和55%的瓷球含有少量的石英相.而现有氧化铝含量在60%以下,含石英相的陶瓷材料,因石英高温相变,材料强度一般不高.研究表明,适当设计化学和相组成及显微结构,石英含量从可观察至15%之间,所制备瓷球的强度随石英含量提高而迅速提高.本文在CaO-Al2O3-SiO2、MgO-Al2O3-SiO2及CaO-MgO-Al2O3-SiO23个体系中均制备了性能优良的陶瓷研磨介质.初步研究发现在CaO-Al2O3-SiO2体系制备的瓷球的磨损率最低,CaO-MgO-Al2O3-SiO2体系制备的瓷球的磨损率次之,而在MgO-Al2O3-SiO2体系中制备的瓷球的磨损率最高.     

添加Sn制备三元IrO2-Ta2O5-SnO2/Ti涂层

通过热分解法制备了含不同摩尔比SnO2的IrO2-Ta2O5-SnO2/Ti涂层.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析和测试了所获涂层的晶体结构和表面形貌特征;通过强化寿命试验测试其耐腐蚀性能.结果表明涂层中出现固溶体、表面形貌呈密实结构有助于涂层耐腐蚀性能的提高.添加SnO2含量较高时可导致涂层中析出SnO2,并降低涂层耐腐蚀性能.     

用氢-氧取代氧-乙炔作焊接切割的必要性及可行性

阐述了用氢代乙炔的必要性．通过时HGQU2000／315火焰电孤焊割机的考察和试用证实了用氢代乙炔的可行性，比较了两种气体的性质并提出了使用特性差异和注意事项．提出了进一步探索的问题。     

IrO2-MnO2中间层Ti/RuO2-TiO2-SnO2电极制备及性能

通过热分解法制备了含IrO2-MnO2中间层Ti/RuO2-TiO2-SnO2电极,采用SEM、EDX、XRD、CV等检测方法对中间层进行表征,同时采用强化加速寿命试验对电极电化学稳定性进行表征。结果表明:450℃时前躯体完全氧化并形成固溶体,制备的中间层晶粒细小,表面结构致密,电化学孔隙率小。添加中间层使Ti/RuO2-TiO2-SnO2电极强化寿命由未加中间层的7.5h提高到995.8h,远高于国家标准20h。     

镁合金表面SiO2-ZrO2溶胶凝胶膜的耐蚀性

采用溶胶-凝胶法在AZ91D镁合金表面制备SiO2-ZrO2复合溶胶凝胶膜.研究膜层制备工艺中的干燥、固化过程对膜层耐腐蚀性能的影响,从而确定了SiO2-ZrO2复合溶胶凝胶膜在镁合金表面的最佳沉积工艺.通过全浸腐蚀试验和电化学测试方法评价了膜层的耐腐蚀性能.试验确定最佳沉积工艺参数:干燥温度为80℃、干燥时间为9 h、固化温度为250℃、固化时间为1 h.在优化工艺条件下制备的溶胶凝胶膜层对镁合金基体有一定的防护作用,提高了镁合金的耐蚀性.     

高浓度H2O2项目不锈钢设备的清洗及检验

结合国内第一条高浓度(75%)双氧水生产线中不锈钢设备与管道的清洗实践,阐述了其中不锈钢设备的清洗工艺及检验要点。     

Fe2O3／Al体系制备Al2O3粒子增强铝基复合材料

对Fe2O3与Al合金反应合成法制备Al2O3粒子增强铝基复合材料进行了研究.对所得复合材料进行组织观察,OM观察发现Fe以网状合金相形式存在;SEM观察显示原位颗粒分布均匀,颗粒细小,直径小于0.5 μm;TEM观测显示Al2O3颗粒边角圆滑、界面干净,与基体结合良好.对复合材料进行力学性能测试,硬度略有提高,室温抗拉强度略低,300℃时抗拉强度达到92.18 MPa,比基体提高了26%.     

LaMn2Ge2室温附近的磁相变与磁热性能

用非自耗真空电弧炉制备LaMn2Ge2合金,采用X射线衍射研究了合金的结构,LaMn2Ge2在常温下具有ThCr2Si2-型晶体结构,空间群为I4/mmm.利用振动样品磁强计测量合金的磁性能,根据升降温的磁化曲线所确定的合金发生反铁磁-铁磁相变温度有4.3 K的滞后,居里温度约320 K,具有一级相变的典型特征.通过不同温度的磁化曲线结果,计算得LaMn2Ge2在1.43×106A/m外场变化下居里温度附近的最大磁熵变为1.42 J/kg·K.     

MoSi2和WSi2的价电子结构及性能分析

根据固体与分子经验电子理论，对MoSi2和wSi2的价电子结构进行了定量的分析，通过键距差方法计算了MoSi2和WSi2晶体中各键上的共价电子数．结果表明：在MoSi2和WSi2晶体中，沿（331）位向分布的Mo-Si和W-Si原子键最强，这些键上的共价电子数和键能分别影响化合物的硬度和熔点．晶体中晶格电子数影响其导电性和塑性，MoSi2晶体中含有较高密度的晶格电子，因此MoSi2的导电性和塑性比WSi2好．并从键络分布的不均匀性解释了MoSi2和WSi2脆性产生的原因．