三元层状固体润滑Ti3SiC2复合材料的制备与摩擦学研究进展

Ti_3SiC_2作为一种新型的陶瓷材料,兼具金属和陶瓷的双重性能,同时也由于具有良好的导电导热性、低密度、机械可加工性、优异的抗热震性能、高熔点、高热稳定性、耐高温氧化、耐腐蚀性能,近年来受到了越来越多研究者的关注。首先介绍了Ti_3SiC_2内部晶体学结构,指出其与二元碳化物Ti C有着紧密的晶体学关系,接着详细叙述了各种Ti_3SiC_2制备工艺及其复合材料的研究现状,阐述了化学气相沉积(CVD)、磁控溅射(MS)、脉冲激光沉积(PLD)、自蔓延高温合成(SHS)、热等静压(HIP)、热压烧结(HP)、火花等离子烧结(SPS)等技术在制备Ti_3SiC_2及其复合材料方面的优点和不足。随后重点分析了温度、滑动速度、载荷、添加组分含量、对偶材料种类和润滑环境等因素对Ti_3SiC_2及其复合材料摩擦学性能的影响。最后总结了在Ti_3SiC_2及其复合材料研究中存在的一些问题,并指出进一步提高摩擦磨损性能,添加多元增强相,改进现有技术以及采取新型制备工艺,是未来发展的重要方向。     

基于功能参数的渐进成形件表面质量表征研究

目的 以圆锥台成形件为例，基于粗糙表面的区域支承率曲线，进行了用功能参数表征表面几何形貌的研究，以全面、准确、定量地表征渐进成形件的表面质量，预测表面性能。方法 用渐进成形工艺加工成形角分别为35°、45°和55°的圆锥台件，将各圆锥台的成形面分为顶部、中部和底部三个区域，并使用三维表面轮廓仪，在上述三个区域中随机测量各4个样本。根据ISO 25178-2:2012，将各样本表面的区域支承率曲线分为峰区、核心区和谷区，选用部分功能参数——核心区高度Sk、峰区材料体积Vmp、核心区材料体积Vmc和谷区空隙体积Vvv表征表面，并与常用的高度表征参数——Sa、Sq、Ssk和Sku进行比较。结果 成形件表面的Ssk和Sku的计算值极不稳定，变异系数（标准偏差与均值之比）最高值分别可达127.67%和39.11%，Sa、Sq的最大变异系数分别为4.41%和4.26%，虽然它们的参数计算值较为稳定，但常无法体现表面形貌的实际差异。功能参数独立表征不同功能区，Sk和Vmc的最大变异系数分别为9.32%和7.73%，说明同一表面各处，在长期工作阶段具有较为一致的表面性能，Vmp和Vvv的最大变异系数分别为60.53%和31.25%，说明表面各处峰、谷区的形貌有所不同，因而在磨合时间、磨粒存储等方面会有不同的表现。结论 粗糙表面的三维本质要求用三维表征参数才能全面表征其几何形貌。高度参数虽然计算简单，但常难以解读它们的物理意义，无法定量评价表面性能；功能参数具有明确的物理意义，可为表征表面质量、预测表面性能提供定量、实用的方法。     

Influence of trace Ca addition on texture and stretch formability of AM50 magnesium alloy sheet

The AM50, AM50–0.1Ca, AM50–0.3Ca and AM50–0.5Ca (wt.%) alloys were hot-rolled and their mechanical properties were determined for the purpose of investigating the effect of trace Ca addition on the texture and stretch formability of AM50 alloy. The results show that the addition of trace Ca can effectively modify the basal texture, which is characterized by the split of basal poles deviated from the normal direction (ND) after the hot rolling, while a broad spread of the basal planes toward the transverse direction (TD) after the annealing. Such change of the basal texture is related to the prior formation of massive compression twins and the decrease of the c/a ratio. Erichsen value increases from 2.25 to 4.21 mm with the increase of Ca content. The enhancement of stretch formability is ascribed to the weakened basal texture, which results in the increase of n-value and the decrease of r-value.     

稀土石膏常压酸化法制备硫酸钙晶须的研究

以含稀土的石膏为原料运用常压酸化法合成硫酸钙晶须,探讨了不同工艺条件对生成的硫酸钙晶须形貌的影响,同时还考察了晶型助长剂的种类和晶型助长剂的含量对硫酸钙晶须生长的影响,利用SEM和XRD分别对硫酸钙晶须的表面形貌、物相特征做了表征分析。实验得到制备硫酸钙晶须的最佳的反应条件：稀土石膏质量浓度为0.22 g/mL、反应时间为25 min、盐酸浓度为2.8 mol/L、反应温度为70 ℃、陈化时间为4 h,在此条件下合成的硫酸钙晶须平均长度为61 μm,平均长径比为30.5;通过对比实验选出了CuCl₂作为促进硫酸钙晶须生长的助长剂,在添加5%（质量分数）的CuCl₂的情况下可使硫酸钙晶须长径比从30.5增至41,长度从61 μm增至81 μm。     

CVD金刚石表面增透膜的研究进展

CVD金刚石膜因特有的物理化学性质，具有发展成为新一代光学材料的前景。但由于CVD金刚石膜自身局限性导致其理论透过率不到71%，在金刚石膜表面镀制增透膜，通过改变增透膜组成成分、显微组织和晶体结构，可有效地改善CVD金刚石膜自身理论透过率的问题。首先，介绍了CVD金刚石表面镀制单层增透膜增透原理，并总结了物理和化学气相沉积技术制备增透膜的优缺点。然后，重点综述了近年来CVD金刚石表面氮化物、金属氧化物和稀土金属氧化物等增透膜材料的研究进展，详细分析了增透膜制备参数、热处理工艺、衬底表面改性和掺杂工艺对增透膜整体组织和性能影响的规律。其中优化增透膜沉积温度、氧分压和热处理等工艺参数，是通过改变增透膜微观组织形貌以及晶体结构来提高其光学透过性能，而改变衬底表面结构能够通过改变增透膜与基体之间的成键方式来提升界面结合能力，而稀土元素掺杂方式是通过改变增透膜化学组成成分来改善增透膜的光学透过性能，并指出掺杂元素成型机理和影响机制。最后，展望了未来CVD金刚石表面增透膜的发展方向。     

时效处理对Mg-2.0Zn-0.5Zr-3.0Gd生物降解镁合金组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响

通过金相显微分析(OM)、扫描电镜观察(SEM)、透射电镜观察(TEM)和拉伸性能测试研究不同时效时间对Mg-2.0Zn-0.5Zr-3.0Gd生物镁合金显微组织及力学性能的影响,通过质量损失和电化学方法研究合金在模拟体液(SBF)中的耐腐蚀性能。结果表明:时效时间为4~20 h时,合金中析出相的尺寸及数量随时效时间的延长而增加,析出相主要以纳米级棒状和颗粒状的(Mg,Zn)3Gd相形式存在,部分棒状析出相与α-Mg基体具有共格界面关系。合金的强度及伸长率随时效时间的延长先升高后降低。在120 h的浸泡实验中,合金的平均腐蚀速率、点蚀孔洞的数量及孔洞尺寸随时效时间的延长而逐渐增大,腐蚀速率随浸泡时间延长呈现出先减小、后增大、再缓慢减小以及最后趋于稳定的过程。     

铸态及退火态Mg66Al34阳极镁空气电池的性能

制备了铸态及退火态Mg66Al34共晶合金,通过研究该合金的腐蚀及放电行为,考察了该合金作为镁空气电池阳极的放电性能。结果表明:在3.5 mass%NaCl溶液中,铸态合金具有较低的腐蚀速率及放电活性,退火态合金具有高的腐蚀速率及放电活性。在NaCl溶液中加入水溶性石墨烯后,铸态合金具有低的腐蚀速率及较高放电活性。铸态合金低的腐蚀速率是由于在β-Mg17Al12层间形成了黑色富铝氧化物腐蚀产物。     

高温度梯度定向凝固单相Mg2Sn合金的制备及其热电性能

高温度梯度(180K/cm)定向凝固方法可制备单相Mg_2Sn晶体,通过凝固理论对平-胞转换临界速率进行了计算,并预测了单相Mg_2Sn晶体的生长距离,与试验结果相吻合。此方法获得的Mg_2Sn晶体由于去除了第二相Sn的影响,可以获得更好的热电性能,在测试温度区间300～700K内,未掺杂条件下最大Seebeck系数和电导率值分别可达-261μV·K~(-1)和525?-1·m~(-1),通过Bi掺杂来对电导率进行优化后,功率因子最高可达2.29 mW·(m·K~2)~(-1)。单相Mg_2Sn晶体的热导率也得到大幅降低,500 K时,最小值为4.3 W·(m·K)~(-1),Bi掺杂量为1.5%(原子分数)时,热电优值ZT最高可达到0.21。这一方法可以为制备高性能的Mg_2B~(IV)体系三元固溶体合金提供参考。     

纯镁表面硅烷/透明质酸钠复合涂层的结构及腐蚀性能研究

纯镁因较快的腐蚀速率使其用于手术移植材料成为了一个障碍。为了控制其降解速率,本研究采用BTSE(1,2-(三乙氧基硅基)乙烷)硅烷化处理和共键嫁接1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)/N-羟基丁二酰亚胺(NHS)交联改性的透明质酸钠涂层的两步制备工艺在纯镁上制备复合涂层。同时使用红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)和静态接触角方法(CA)分析涂层的物化性能,通过电化学行为分析涂层在模拟体液中的耐腐蚀性能。FTIR和XPS结果表明在纯镁表面上成功的制备出复合涂层;其他结果显示,交联透明质酸钠涂层表面较裸镁、硅烷表面更平整、光滑,且呈现出亲水性,提高了其生物活性;与未改性的纯镁相比,复合涂层的腐蚀电流密度减小了2个数量级,阻抗值提高3个数量级,表现出很好的耐腐蚀性能。表明这种复合涂层作为手术移植材料在医学上具有很大的应用前景。     

Zinc-doped hydroxyapatite—zeolite/polycaprolactone composites coating on magnesium substrate for enhancing in-vitro corrosion and antibacterial performance

This work is focused on developing zinc-doped hydroxyapatite—zeolite (ZnHA—Zeo) and polycaprolactone (PCL) composite coatings on magnesium (Mg) substrate to improve the corrosion resistance and antimicrobial properties. Dip-coating technique was used to coat ZnHA—Zeo/PCL on the Mg substrate at room temperature. The samples were subjected to field emission scanning electron microscopy (FESEM), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and antimicrobial potential. Results demonstrated that composite coatings consist of HA, scholzite, zeolite, and PCL phases. EDX spectra indicated the presence of calcium (Ca), silicon (Si), aluminum (Al), zinc (Zn), phosphorus (P) and oxygen (O). The composite surface appeared in spherical-like microstructure on coating with thickness ranging 226–260 μm. Zinc-doped HA—Zeo composite coating had a high corrosion resistance and provided sufficient protection to the Mg surface against galvanic corrosion. Doped ZnHA—Zeo coating samples exhibited superior disc inhibition by confirming antimicrobial activity against the E. coli as compared to HA—Zeo sample. Altogether these results showed that the ZnHA—Zeo coatings not only improved the corrosion resistance, but also enhanced the antimicrobial property and hence they can be used as suitable candidates for implant applications.