Ag-GNPs 新型电接触材料的制备及其电接触行为

为阐明Ag-GNPs新型电接触材料的电弧侵蚀行为,采用粉末冶金技术制备了石墨烯纳米片质量分数为0.5%~2.0%的Ag-GNPs新型电接触材料,研究了Ag-GNPs材料的微观结构、密度、电导率,分析了材料电弧侵蚀后的质量损耗、表面形貌,探讨了材料的电弧侵蚀机制。实验结果表明,高含量的GNPs降低Ag-GNPs材料的密度和导电率,但可显著增加其力学性能。GNPs的密度与含量对熔池表面元素再分布有重要影响。高含量的GNPs更容易团聚和降低Ag-GNPs材料的电接触性能,特别是当Ag-GNPs材料中GNPs含量超过1.5%。GNPs含量为1.5%的Ag-GNPs电接触材料具有最佳的抗电弧侵蚀性能,DC 25/15A条件下电弧侵蚀后其质量损耗最低、侵蚀坑最浅。     

铂铑合金系基本力学性能的第一性原理研究

采用密度泛函理论和虚晶近似方法对铂铑合金系的结构和力学性能进行计算。给出了常用低Rh含量和鲜有相关研究报道的高Rh含量合金的晶格常数、弹性系数和体积模量(B)等。通过晶格常数计算了不同合金的密度,与实测结果基本一致。通过弹性系数和力学稳定性判据发现该合金系结构是稳定的。计算的合金杨氏模量(E),剪切模量(G)与实验结果接近。随Rh含量的增加,G,E均增加,但B,G/B和泊松比均减小。通过分析确定随Rh含量的增加,合金的拉伸曲线变陡,延伸率变小,塑性变形难度增加。基于位错应变能的计算结果,发现随着Rh含量的增加位错应变能也增加,但Rh含量低于40%(质量分数)时增速较快,高于40%后变缓,该关系与实测的Rh含量与硬度、抗拉强度的关系一致。通过判定材料塑脆转变的G/B比值与Rh含量的关系,发现以Rh含量为40%为界,小于该值时Rh含量增加比值下降迅速,说明合金脆性增加较快,高于40%后比值减小变缓,表明合金脆性增加变缓。综合分析后认为随Rh含量增加铂铑合金的变形抗力增加、延伸率下降,脆性增加,导致合金塑性加工难度增大,但该变化速度为先快后慢,大致以Rh含量等于40%为界。对于低Rh含量的铂铑合金可以进行大变形量冷加工,而高Rh含量的铂铑合金只有通过提高温度,从而降低材料的G和E值才能进行一定的塑性加工。     

Au_(1-x)Pt_xSn_2(x=0,0.125,0.25,0.50,0.75,0.875,1)体系相结构稳定性、电子结构与弹性性质的第一性原理研究

通过基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Au_(1-x)Pt_xSn_2(x=0,0.125,0.25,0.50,0.75,0.875,1)体系各合金相的结构、形成能、电子结构和弹性性质。首先分别采用虚拟晶体近似法(VCA)和超胞法(SC)搭建晶体结构模型,再由形成能的计算结果判断出稳定的结构模型,然后对其能带结构、总态密度、分态密度、键合特征和弹性性质等进行研究。结果表明,SC法搭建的晶体结构模型较稳定,且随着Pt元素摩尔含量的增大,Au_(1-x)Pt_xSn_2合金相的形成能随之减小,说明该体系更倾向于形成C1型结构。同时发现Au_(0.125)Pt_(0.875)Sn_2稳定性较好。而Au_(0.5)Pt_(0.5)Sn_2成键强度较其他合金相强,这与该合金中同时存在两种类型的d-p杂化有关。对Au_(1-x)Pt_xSn_2体系弹性性质的研究表明,Au_(0.75)Pt_(0.25)Sn_2和Au_(0.5)Pt_(0.5)Sn_2为脆性相,而AuSn_2、Au_(0.875)Pt_(0.125)Sn_2、Au_(0.25)Pt_(0.75)Sn_2、Au_(0.125)Pt_(0.875)Sn_2和PtSn_2为延性相,其中Au_(0.5)Pt_(0.5)Sn_2合金相的原子间结合力较强,材料强度较大。     

CuAl_2O_3复合材料中Al_2O_3的长大动力学分析

通过分析铜铝颗粒表面铝与氧的反应,计算铜铝合金中铝的沉淀析出量、铝在铜基体中的扩散速率以及Al2O3颗粒大小,研究了喷射沉积内氧化法制备CuAl2O3复合材料中Al2O3的长大动力学行为。结果表明,在反应合成制备过程中,氧化铝颗粒长大动力学行为满足抛物线规律;铜铝合金表面铝与氧的反应是一种铝扩散控制型反应,该氧化铝颗粒的长大与铝在铜铝合金中的含量、扩散速率和所处位置(晶内、晶界)有关。计算得到的Al2O3颗粒大小与实际获得的氧化铝颗粒大小相吻合。     

SnO2纳米晶体的液相法可控合成研究进展

SnO2纳米晶体广泛应用于电极材料、气敏材料及催化材料.概述了纳米SnO2结构液相法可控合成技术的研究现状及进展,重点介绍了均匀沉淀法、微乳液法、溶胶-凝胶法和水热法4种主要合成方法,并结合各种方法的特点对其在纳米SnO2各应用领域的发展前景进行了分析.     

退火温度对银包铜丝材界面和力学性能的影响

采用固液浇注和拉拔制备了银包铜复合细丝,研究了不同退火温度对界面及力学性能的影响、反复弯曲载荷条件下材料结合性能与材料硬度及界面区域微观组织的变化规律。利用光学显微镜、扫描电镜和X射线能量色散谱,研究了界面区域的微观形貌、元素分布与界面结合性能的关系。结果表明:两侧沿界面扩散区域其宽度随退火温度升高而增加。在400~500℃,保温60 min真空热处理,界面具有良好的结合性能。     

Au-Pd-M(M=Mo,Y,Zr)合金相结构稳定性的模拟计算研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,计算了Au-Pd-M(M=Mo,Y,Zr)合金中可能存在的各种合金相的结合能与生成焓,讨论了合金相的稳定性。结果表明,Au-Pd-M固溶体中,添加质量比为1%的Mo元素形成的固溶体,其结合能与生成焓是Au-Pd-M(M=Mo,Y,Zr)系固溶体中最低的。Au-Pd-Y系合金中最为稳定的中间相是YPd3。Au-Pd-Zr系合金中,形成PdZr2的反应最容易发生,生成的合金相也是最为稳定的,其次是AuZr3。     

不同电流下钯触头材料熔桥行为研究

用自制的电接触-高速摄像试验系统观测了钯触头材料在直流单分断模式下的电接触过程中的熔桥行为,用SEM分析触头表面形貌。结果表明,熔桥演化过程可分为熔桥形成、熔桥拉长和熔桥断开3个阶段,历时约2.08 ms;熔桥的形状有哑铃型和圆柱型2种,其尺寸为微米级,并且熔桥断开时具有针尖状的特征;熔桥行为会侵蚀触头表面形成具有熔池和凸丘等特征的表面特征;熔桥的直径和长度随电流的增大均呈现出先增大后减小的趋势,在熔桥形成之前可能有电弧出现,在DC 6 V的分断电压下,钯触头材料的理想工作电流不宜大于14 A。     

钯的反演势的构建与研究

以面心立方金属钯为研究对象,基于第一性原理中的局域密度近似理论(LDA),计算了不同晶格长度下的原子间内聚能并得到其原子内聚能曲线.通过陈-莫比乌斯晶格反演势理论,得到了精确的反演对势曲线.采用不同势函数对该曲线拟合,通过对拟合效果的对比和分析,提出了全局精度较高的双指数型势函数.同时,分别采用第一性原理方法,原子嵌入势(EAM)方法和反演势数据计算了钯的声子谱.比较声子谱曲线发现,曲线的变化趋势是相似的,说明反演势可以合理的反应原子间相互作用.并且反演势方法所需的计算时间明显少于EAM势方法,说明反演势方法在计算量上有明显优势.最后,计算了金属钯的热膨胀系数,弹性模量和格林乃森常数等物理量.计算结果与实验数据基本符合,表明构建的钯的反演势是准确有效的.     

Ag-Sn-Zr三元系的热力学模拟和凝固显微组织（英文）

采用关键实验和热力学模拟研究Ag–Sn–Zr三元系的相平衡。通过制备22个平衡合金，采用X射线衍射、扫描电子显微镜和能量色散X射线能谱测定Ag–Sn–Zr体系500、700和900℃的等温截面。通过制备8个铸态合金，研究合金的凝固行为。测定Zr、Sn和Ag在Ag–Sn、Ag–Zr和Sn–Zr体系中二元化合物的溶解度，未发现三元化合物存在。基于3个边际二元系的热力学描述及获得的相平衡数据，采用CALPHAD方法对Ag–Sn–Zr体系进行热力学优化，得到一套自洽的热力学参数。计算的等温截面与实验数据吻合较好。计算和构筑Ag–Sn–Zr体系在整个成分范围内的液相面投影图和希尔反应图，模拟Gulliver-Scheil非平衡条件下铸态合金的凝固行为。模拟结果与实验数据相一致。