多级深度还原法制备Ti6Al4V合金粉体的基础研究

目前Ti6Al4V合金粉体的生产方法主要有雾化法、机械合金法和氢化脱氢法,它们都以Kroll法生产海绵钛为基础。使用钛的氧化物作为原料的熔盐电解法和金属热还原法仍处于研究阶段。本文依据变价金属Ti和V的氧化物在还原过程中逐级还原的特性,提出使用金属氧化物(TiO₂, V₂O₅)作为原料的多级深度还原法制备Ti6Al4V合金粉体的新思路。首先计算了TiO₂-V₂O₅-Mg-Ca体系的吉布斯自由能变,结果表明先进行镁热自蔓延反应,后进行钙热深度还原反应制备Ti6Al4V合金粉体在热力学上具备可行性。然后通过实验进行了的验证。镁热自蔓延反应产物酸浸后除去MgO可得到氧含量为15.84%的多孔Ti-Al-V-O前驱体。配入金属Ca后进行深度脱氧可得到低氧Ti6Al4V合金粉体(Al: 6.2wt.%, V: 3.64wt.%, O: 0.24wt.%, Mg: 0.01wt.%, Ca: < 0.01wt.%)。     

SHS法制备复相陶瓷热力学

本文介绍了SHS过程反应合成复相陶瓷系统绝热温度T_(ad)的计算方法;并根据对SiC-TiB_2、Si_3N_4-TiB_2、AIN-TiB_2、Ti(C.N.)-TiB_2及Al_2O_3-Ti(C.N)-TiB_2等反应合成系统进行热力学计算,分析了上述反应系统实现SHS的可能性;讨论了稀释剂含量和点火温度T_(ig)对T_(ad)的影响.     

氧化温度和分散剂种类对Si3N4浆料性能的影响

研究了自蔓延燃烧合成Si₃N₄粉的氧化处理（在空气气氛中分别于400、600、800℃保温3 h）以及添加的分散剂种类（分别为聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、木质素磺酸钙）对制备的Si₃N₄浆料的抗沉降性、ζ电位和黏度的影响。结果表明：1)在空气气氛中于800℃保温3 h氧化处理后,粉体中Si₂N₂O含量增多;用其制备的浆料的稳定性最好,ζ电位绝对值较大,黏度最小。2)以六偏磷酸钠作为分散剂制备的Si₃N₄浆料的稳定性较好,ζ电位绝对值最大,黏度最小。3)添加0.021%（w）六偏磷酸钠制备的Si₃N₄浆料的ζ电位绝对值最大,黏度较小。     

光固化碳纤维布/CEP-ES复合材料粘接修理金属损伤结构

设计了具有紫外光辐照引发自蔓延固化特性的脂环族环氧树脂(CEP)与有机硅树脂(ES)的混合树脂体系(CEPES),并以它们为基体实现了碳纤维增强复合材料的快速光固化。研究了以光固化碳纤维复合材料为补片粘接修理金属损伤结构的影响因素。结果表明,有机硅树脂的引入不仅可以有效提高粘接修理的效果,而且可以改善粘接修理结构的耐湿热性能,当ES的质量比为20%~30%时,粘接修理结构具有最好的承载能力;适当增加复合材料补片的长度和层数可以有效提高粘接修理的效果;双面贴补修理比单面贴补修理具有更好的粘接修理效率。     

自蔓延制备NiAl涂层温度场的数值模拟与分析

采用有限元模型和具备温度判据的热源子程序模拟自蔓延过程,分析工艺参数对自蔓延过程温度场的影响规律。通过实验测试表面及体系内部的温度随时间的变化,用以验证有限元模型和热源子程序的有效性。结果表明:自蔓延过程中燃烧波的形貌一致,压坯表面温度分布相近,该有限元模型能够准确反映自蔓延过程的温度变化。钢基体表面温度随燃烧波的扩展依次达到最高温度,且各位置所能达到最高温度不相同,呈波浪分布,温度范围为913.4~1 044.0℃。预热使Ni/Al压坯和基体表面温度升高,且后者升温幅度相对较小。在预热到300℃时,基体表面温度可达到1 123.3℃。由中间引燃Ni/Al反应时,与一侧引燃相比,蔓延速率相同,但蔓延时间减少一半,使得燃烧更集中,压坯和基体中的温度更高。     

Scalable Production of Wearable Solid-State Li-Ion Capacitors from N-Doped Hierarchical Carbon

Smart and wearable electronics have aroused substantial demand for flexible portable power sources, but it remains a large challenge to realize scalable production of wearable batteries/supercapacitors with high electrochemical performance and remarkable flexibility simultaneously. Here, a scalable approach is developed to prepare wearable solid-state lithium-ion capacitors (LICs) with superior performance enabled by synergetic engineering from materials to device architecture. Nitrogen-doped hierarchical carbon (HC) composed of 1D carbon nanofibers welded with 2D carbon nanosheets is synthesized via a unique self-propagating high-temperature synthesis (SHS) technique, which exhibits superior electrochemical performance. Subsequently, inspired by origami, here, wave-shaped LIC punch-cells based on the above materials are designed by employing a compatible and scalable post-imprint technology. Finite elemental analysis (FEA) confirms that the bending stress of the punch-cell can be offset effectively, benefiting from the wave architecture. The wearable solid-state LIC punch-cell exhibits large energy density, long cyclic stability, and superior flexibility. This study demonstrates great promise for scalable fabrication of wearable energy-storage systems.     

(Ti,M)C复式碳化物制备方法的研究进展

对当前(Ti,M)C碳化物的制备方法进行了综述,详细介绍了不同制备方法的制备过程及原理,对不同制备方法的优缺点进行了论述。碳热还原法是目前广泛使用的一种方法,能够制备复杂成分的(Ti,M)C,但该方法耗能大、工艺流程复杂;预合金化法能够制备某些特定成分的碳化物,但其使用范围受限;自蔓延高温合成法可以制备多种成分的(Ti,M)C,但大部分情况下需要预热且存在反应不完全的情况。目前没有一种制备方法同时具有高效、工艺流程简单、适用性强且产物纯度高等优点,对现有制备方法进行改进以满足工业化应用是(Ti,M)C复式碳化物的研究发展方向。     

A two-stage approach of manufacturing FeAl40 iron aluminides by self-propagating synthesis and pressureless sintering

A two-stage sintering process was successfully used to sinter FeAl to densification levels of just above 95% at a temperature of 1300°C. In the first stage, mixed iron and aluminium powders were synthesised at 750°C via self-propagating high-temperature synthesis (SHS) to form brittle and porous Fe₂Al₅. Then the pellets were crushed and milled to various sizes and mixed with iron powders in the nominal composition of FeAl40 and pressurelessly sintered at a higher temperature to obtain a higher densification by taking advantage of the less violent exothermic reaction of Fe₂Al₅ and Fe. The intermediate and end products in SHS and sintering were characterised by SEM/EDX and XRD. The porosity level of the final FeAl40 product was controlled by the heating rate and powder size, which was also strongly influenced by the temperature, holding time and the ratio of the two powders.     

纳米结构多层膜自蔓延连接技术的研究及其应用

近年来,利用纳米结构多层膜自蔓延反应瞬间放热作为局部热源实现材料连接的方式逐渐受到人们的重视,其具有反应瞬间完成、连接效率高、适用于热敏感材料并且可以避免元器件从高温冷却时产生较大的热应力等特点。介绍了纳米结构多层膜的制备方法及反应机理,并综述和分析了在陶瓷/金属互连、不锈钢器件、非晶材料的连接以及微电子芯片技术方面的应用。     

掺杂的SrAl2O4:Eux2+,Dyy3+长余辉粉的合成、表征及发光性质

采用自蔓延高温合成法制备了组成为SrAl2O4:Eu2+x,Dy3+y的2组(x:y=1:1,x:y=1:2)12种铝酸锶长余辉发光粉,测试结果表明,组成为SrAl2O4:Eu2+0.0125,Dy3+0.0125的发光亮度最好。以上述配比为依据,又分别引入了可以用于制备荧光材料的阳离子Li+、Be2+,以及既可以用于制备荧光材料也可以用于制备自激活荧光材料的阳离子Zn2+、Cd2+、Pb2+,共制得5个系列22种铝酸锶(SrAl2O4)长余辉发光粉。Zn2+0.0125的掺杂使得SrAl2O4:Eu2+0.0125,Dy3+0.0125的余辉亮度得到大幅度提高,而且SrAl2O4:Eu2+0.0125,Dy3+0.0125,Zn2+0.0125的衰减速度也明显慢于SrAl2O4:Eu2+0.0125,Dy3+0.0125。X射线衍射结果表明,掺杂少量稀土离子(Eu2+和Dy3+)不会改变SrAl2O4基质的晶体结构。另外,透射电镜分析和粒度分布结果表明,产物为疏松多孔的蘑菇云状固体,粒度在10μm左右。