材料的纳米可控制备技术在贵金属新材料开发中的应用

纳米可控制备技术可对贵金属的微结构进行设计和可控制备,可按照性能需要制备出具有特定微结构和功能的贵金属新材料,将纳米结构与贵金属的优异特性结合,是减少贵金属用量并提高其性能的有效手段,已成为贵金属材料研究的一个崭新方向和材料科学的研究热点。结合作者研究团队在纳米可控制备技术开发贵金属新材料领域的研究,评述了近年来国内外在该领域的主要进展和成果。     

高纯稀土金属制备方法及最新发展趋势

稀土金属广泛应用于现代科技不可或缺的功能材料当中,如高性能稀土永磁材料、磁致伸缩材料、磁制冷材料、稀土贮氢材料、稀土发光材料等,没有足够纯度的稀土原材料,就不可能制备出性能优良的功能材料。以高纯稀土金属及其化合物制备的稀土新材料在现代高新技术和军事技术所发挥的特殊作用已经引起各国政府和专家的高度关注。综述了高纯稀土金属的制备方法、用途、关键设备以及未来发展趋势,为高纯稀土金属的制备研究提供借鉴和参考。     

新型功能材料

材料是人类社会生活的物质基础，材料的发展促进人类的物质文明和社会进步。随着现代科学技术的迅猛发展，适应高技术的各种新材料的不断涌现，极大地加速了各种先进材料的研究和开发。由武汉化工学院、武汉大学等院校从事材料科学研究的专家和教授编著的《新型功能材料》一书全面系统地介绍了目前国内迅速发展的各种新型功能材料的组成、结构、性能、制备和应用，着重论述了反映当代功能材料科学发展的主要前沿领域。如，智能材料、形状记忆材料、梯度功能材料、储氢材料、功能陶瓷材料、超导材料、磁性材料、信息材料、光学功能材料、功能…     

添加Ti元素的纳米Ag/SnO_2电接触材料的制备和研究（英文）

采用液相原位化学法制备了一种超细的纳米级SnO2-TiO2复合粉末。对Ti元素在复合粉体中分布形态及对复合纳米粉体显微组织的影响进行了研究。SEM分析结果表明,SnO2-TiO2复合粉末颗粒细小、均匀,没有明显的团聚。采用粉末冶金法制备了一种新型的Ag/SnO2-TiO2电接触材料,并对该材料的电气性能进行了试验。结果表明,所研制的新材料通过了接通与分断能力试验,具有较好的抗电弧侵蚀性能,并且温升较低。因此,所制备的Ag/SnO2-TiO2电接触材料有可能成为替代Ag/SnO2的新型材料。     

强磁场下合金凝固过程控制及功能材料制备

近些年来关于强磁场下材料加工过程的研究取得了长足的发展和进步。本文综述了强磁场下金属材料凝固过程控制和新材料制备的研究进展。重点介绍了强磁场下Lorentz力、热电磁力和磁化力对熔体流动、溶质分布和组织演变的影响规律;磁力矩对磁性相的晶体取向的作用规律;磁偶极间相互作用对相排列的控制作用等。同时,介绍了利用强磁场下的凝固方法制备MnSb/MnSb-Sb梯度复合材料和梯度磁致伸缩材料、各向异性材料等新型功能材料的研究进展。通过强磁场控制金属材料凝固过程可以有效改善材料的微观组织,并进一步提高材料性能,这为开发新型功能材料提供新的途径。     

Preparation and Study of Nano-Ag/SnO2 Electrical Conta- ct Material Doped with Titanium Element

采用液相原位化学法制备了一种超细的纳米级SnO2-TiO2复合粉末。对Ti元素在复合粉体中分布形态及对复合纳米粉体显微组织的影响进行了研究。SEM分析结果表明,SnO2-TiO2复合粉末颗粒细小、均匀,没有明显的团聚。采用粉末冶金法制备了一种新型的Ag/SnO2-TiO2电接触材料,并对该材料的电气性能进行了试验。结果表明,所研制的新材料通过了接通与分断能力试验,具有较好的抗电弧侵蚀性能,并且温升较低。因此,所制备的Ag/SnO2-TiO2电接触材料有可能成为替代Ag/SnO2的新型材料。     

纳米永磁材料FeSmO3的制备及磁性研究

用溶胶-凝胶方法制备了一种新型纳米永磁材料FeSmO3。X射线衍射（XRD）及扫描电镜（SEM）分析表明，由于在溶胶一凝胶阶段控制原料配比及在煅烧时增加一个低温退火阶段，保证了样品的粒度为纳米级，新材料具有优异的磁性能。实验表明，柠檬酸添加量对样品的粒度影响很大，当柠檬酸与混合硝酸盐配比为3：1时所制备产品的磁性能最佳；但柠檬酸配比对粉末的物相结构影响不大。     

激光熔覆自润滑复合涂层研究进展及发展趋势

结合激光熔覆自润滑涂层实例,从材料设计、制备工艺、性能优化等方面综述了激光熔覆自润滑涂层的研究现状、存在的问题及发展方向。总结了常用固体润滑材料的摩擦学性能特点,并就如何选择自润滑材料、包覆技术和宽温域润滑的研究进展进行了简要阐述。讨论了激光熔覆制备自润滑复合涂层中软质润滑相和硬质耐磨相之间的关系,以及熔覆材料成分对涂层摩擦学性能的影响。简要分析了裂纹成因及控制涂层质量的常用手段,重点探讨了激光工艺参数对涂层中润滑相体积分数和分布状态的影响,并总结了激光熔覆自润滑涂层在工程中的应用,以期为激光熔覆技术的发展提供参考。目前激光熔覆自润滑涂层的应用已初具规模,但在润滑剂的失效与防护、新材料的研究与应用、制备工艺的优化以及针对特殊环境下的摩擦磨损实验研究等方面仍存在较大发展空间。     

基于机器学习算法的核电结构材料性能预测

核电作为我国能源的重要组成部分,显示出巨大的发展潜力。随着核电技术的不断提高、完善,各类核电结构材料层出不群,寻找性能优异的新型材料成为影响核电站安全性和经济性的重中之重。同时材料信息学的助力使得研究人员可以高效地得到大量试验与计算数据,基于以上数据通过机器学习算法即可预测材料的性能,为新材料的研发提供新的契机。对机器学习原理及方法进行了概述,基于核电合金结构材料数据库构建了适用于核电结构材料性能预测的机器学习系统,并对该系统进行流程介绍和具体示例演示。最后,结合对核电结构材料性能预测机器学习系统的研究,指出机器学习在材料领域存在的问题和未来研究方向,希望利用机器学习方法加速新材料的研发进程。     

钒的聚阴离子型锂离子电池材料研究进展

综述了Li3V2(PO4)3、LiVPO4F、VOPO4、LiVOPO4、VBO3等,在结构、制备方法、电化学性能几个方面的最新研究进展.分析了钒的聚阴离子型化合物电池材料进一步的研究发展方向,并对新材料的设计提出了一些新的见解.     

FeBP@SiO2核壳结构纳米复合材料的可控制备及其吸波性能

由磁性粒子和介电材料组成的核壳结构复合纳米材料具有优良的吸波性能,已经成为吸波领域的研究热点。复合材料中不同类型吸波体的吸波机理不同,因此它们的占比对综合吸波性能有重要影响。本文提出一种简便易行的方法制备核壳型FeBP@SiO₂纳米粒子,该方法利用化学还原和溶胶凝胶相结合,实现复合粒子的核壳结构可控。通过改变SiO₂壳厚度,研究了壳层厚度对吸波性能的影响,并对微波吸收机理进行了分析和解释。随着SiO₂壳层厚度的增加,粒子微波吸收能力先增大后减小。当SiO₂壳层厚度为38 nm时,FeBP@SiO₂样品具有最强的微波吸收性能,在厚度2.19 mm下反射损耗获得较好的吸收性能(-52.66 dB),这种增强的微波吸收性能主要来自新增磁-介电界面,从而提高了材料的阻抗匹配以及介电损耗的能力,通过设计复合粒子的核壳结构,可以实现复合吸波剂的性能调控,因此本研究为设计下一代新型复合微波吸收材料提供了重要参考。     

碳纤维环氧复合材料对30CrMo钢的防护性能

通过自腐蚀电位测量、电偶腐蚀试验、中性盐雾试验等方法,评价了海水环境中表面铺覆碳纤维环氧复合材料的30CrMo钢的腐蚀性能.结果表明,碳纤维环氧复合材料具有良好的抗渗水性,完整的碳纤维环氧铺覆涂层对于30CrMo钢基体有优异的防护作用;但两者存在着较大的电位差,若表面铺覆不完整,或是出现破损,将导致钢基体遭受更为严重的电偶腐蚀.     

WC-NiP复合材料在腐蚀条件下的磨损性能

对新开发的一种机械密封新型摩擦副WC-NiP复合材料的腐蚀磨损性能进行了研究。考察了WC-NiP与浸呋喃树脂石墨在3％NaCl、10％HCl和卤水中的腐蚀磨损性能。结果表明：WC-NiP复合材料在此配对情况下多发生粘着磨损,WC-NiP复合材料可作为低浓度非氧化酸性介质和卤水中的首选材料。     

Ag/La2NiO4复合触点材料的制备与性能

利用传统的陶瓷制备工艺制成La2NiO4类金属导电陶瓷,将其与银粉混合制成Ag/La2NiO4复合触点材料,该材料具有电阻率较小,加工性好等特点.X射线衍射分析发现La2NiO4陶瓷在电弧烧蚀作用下相结构不发生变化,具有高的化学稳定性.模拟电寿命实验测得触点材料转移和烧蚀量小,表面抗烧蚀性好.与通用的Ag/CdO和Ag/SnO2触点材料比较,Ag/La2NiO4性能较佳,是一种可以取代Ag/CdO的新型触点材料.     

Electrochemical performance of LiFePO4 cathode material for Li-ion battery

In the search for improved materials for rechargeable lithium batteries, LiFePO4 offers interesting possibilities because of its low raw materials cost, environmental friendliness and safety. The main drawback with using the material is its poor electronic conductivity and this limitation has to be overcome. Here Al-doped LiFePO4/C composite cathode materials were prepared by a polymer-network synthesis technique. Testing of X-ray diffraction, charge-discharge, and cyclic voltammetry were carried out for its performance. Results show that Al-doped LiFePO4/C composite cathode materials have a high initial capacity, good cycle stability and excellent low temperature performance. The electrical conductivity of LiFePO4 material can be obviously improved by doping Al. The better electrochemical performances of Al-doped LiFePO4/C composite cathode materials have a connection with its conductivity.     

金属表面自纳米化及其复合改性技术研究进展

结合国内外表面自纳米化的研究成果,综述了表面纳米晶层产生的机理及表面自纳米化对材料表面硬度、摩擦磨损性能、抗疲劳性能以及耐腐蚀性能等的影响,总结了表面纳米晶层的优势,并针对表面纳米晶层性能及单一表面处理技术的不足,详细介绍了金属表面自纳米化与等离子体扩渗、微弧氧化及化学镀等常规表面处理相结合的复合改性技术研究进展,阐明了复合处理技术在材料性能提升上的巨大优势。最后,指出了复合处理技术面临的挑战,并从加强作用机理的研究、复合处理工艺系统性研究以及推进工业化应用等方向着手,提出应充分发挥金属材料表面自纳米化这一普适性的表面处理手段与其他表面改性技术复合的优势。希望为实现金属材料结构功能一体化,促进高性能新型材料和高性能复相表层的研究开发,加快复合改性技术工业化应用的进程提供借鉴与支撑。     

油田采出水处理复合阻垢缓蚀剂的研究

目的制备一种高效、复合型的油田采出水处理阻垢缓蚀剂。方法以二己烯三胺五亚甲基膦酸、磺酸基共聚物和钨酸钠为原料复配成复合阻垢缓蚀剂,通过静态阻垢试验和动态腐蚀试验,研究复合阻垢缓蚀剂的防垢和缓蚀效果与其质量浓度的关系,考察絮凝剂、杀菌剂及缓蚀剂等水处理剂对防垢效果的影响。结果在油田采出水处理中,阻垢缓蚀剂最佳质量浓度为30 mg/L,此时的阻垢率>95%,腐蚀速率为0.0696 mm/a。油田采出水中过量的絮凝剂及季铵盐1227杀菌剂会造成阻垢率降低,咪唑啉缓蚀剂对阻垢率有增效作用,异噻唑啉酮杀菌剂对阻垢率影响较小。结论该复合阻垢缓蚀剂生产制备简单,阻垢和缓蚀性能优良。     

层状磁电复合材料制备的研究进展及展望

磁电复合材料是具有磁电效应的新材料,它具有广泛的应用前景。本文介绍了磁电复合材料的主要类型,重点阐述了层状磁电复合材料制备的主要方法和特点。最后展望了进一步的研究方向。     

Bi对Pb-Al层状复合电极材料制备与性能的影响

采用热物理温度场浸镀成Al-Bi双金属层状板材,并利用液固包覆技术制备Pb-Bi-Al层状复合电极材料,借助线性扫描伏安法(LSV)、SEM、抗弯曲性能试验等测试手段对样品的结构与性能进行表征.结果表明,第三组元过渡金属Bi的引入,实现了Pb与Al之间的冶金结合,所制得的Pb-Bi-Al层状复合电极材料与同体积的传统Pb合金电极相比,机械强度提高33.7%,质量减轻11.0%,电极极化电位降低21.8%,且在极化区具有趋近于0的致钝电流.因此,Al-Bi-Pb层状复合电极材料是一种质量轻、导电好、强度高、耐腐蚀的电极材料,有着重要的开发应用前景.     

Concepts for the design of advanced nanoscale PVD multilayer protective thin films

Technological challenges in future surface engineering applications demand continuously new material solutions offering superior properties and performance. Concepts for the design of such advanced multifunctional materials can be systematically evolved and verified by means of physical vapour deposition. The classical multilayer coating concept today is well established and widely used for the design of protective thin films for wear and tribological applications. It has proven great potential for the development of novel thin film materials with tailored properties. In the past decade, the emerging new class of nanoscale coatings has offered to the material scientists an even more powerful toolbox for the engineering thin film design through a combination of the multilayer concept with new nano-coatings. Some examples are the use and integration of low friction carbon-based nanocomposites in advanced multilayer structures or the stabilization of a specific coating in another structure in a nanolaminated multilayer composite. This paper reviews the latest developments in hard, wear-resistant thin films based on the multilayer coating concept. It describes the integration of nanocrystalline, amorphous and nanocrystalline/amorphous composite materials in multilayers and covers various phenomena such as the superlattice effect, stabilization of materials in another, foreign structure, and effects related to coherent and epitaxial growth. Innovative concepts for future, smart multilayer designs based on an extremely fine structural ordering at the nanoscale are presented as well.