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%。     

Pd/ZrO2-Al2O3催化剂中载体制备对CH4转化活性的影响

为推动ZrO2-Al2O3在天然气汽车尾气净化催化剂中的实际应用,并阐明其制备条件对负载催化剂转化活性的影响机制,文章以ZrO2-Al2O3复合氧化物为载体,采用等体积浸渍法制备了Pd/ZrO2-Al2O3催化剂,并在连续流动固定床反应器上研究了ZrO2-Al2O3复合氧化物的制备对催化剂低温CH4氧化活性的影响。结果表明：制备方法中,相比于浸渍法和胶溶法,沉淀法更能提高催化剂活性;锆源、铝源优选中,以Zr(NO3)4为锆源、拟薄水铝石为铝源时能获得较高的催化活性;组分配比中,以w (ZrO2): w (Al2O3)=10:90的催化活性最高。XRD、低温N2吸附、CO脉冲吸附的结构表征表明,ZrO2-Al2O3复合氧化物的大的比表面积、孔容、孔径是促进贵金属Pd分散,提升催化剂低温CH4转化活性的关键因素。     

加压氧化法制备LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料

以控制结晶法合成的球形Ni0.8Co0.15Al0.05(OH)2.05为前驱体,采用加压氧化法制备锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电测试等方法对该材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。考察氢氧化锂与前驱体物质的量之比(锂配比)、在煅烧过程中的压力、温度和时间等因素对LiNi0.8Co0.15Al0.05O2材料结构及性能的影响。结果表明:锂配比为1.02时,在0.4 MPa氧气压力下,于700℃煅烧10 h制备的材料具有最完善的结构和最好的电化学性能;在2.8~4.3 V电压范围内,以0.2 C进行充放电,首次放电比容量达到190.1 mA.h/g,50次循环后容量保持率为90.2%,同时显示出良好的倍率性能和高温性能。     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的制备及电化学性能

采用液相共沉淀法和固相烧结法分别制备镍钴锰复合氢氧化物(Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2)和LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料。通过X射线衍射和电化学性能测试对所得样品的结构及电化学性能进行了表征。结果表明:LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2具有很好的α-NaFeO2层状结构,以20 mA/g的电流密度在2.5～4.3 V的电压区间充放电时,最高首次放电比容量达175 mA.h/g,首次库伦效率在89%～90%之间。当首次放电比容量为160～170 mA.h/g时,30循环未见容量衰减。锂含量对其电化学性能影响的结果表明:锂含量(n(Li)/n(Ni+Co+Mn))在1.03～1.09的范围内,随着锂含量的增加,放电比容量略有减小,但循环性能、中值电压以及平台性能都得到提高;当锂含量超过1.09时,循环性能、中值电压以及平台性能开始降低。     

球形高电压LiNi0.5Mn1.5O4的制备及其电化学性能

以化学共沉淀法制备的球形Ni0.25Mn0.75CO3为前驱体合成高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4,探讨用前驱体与Li2CO3直接反应和用前驱体分解后的氧化物与Li2CO3反应两种工艺路线对LiNi0.5Mn1.5O4形貌和电化学性能的影响。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对Ni0.25Mn0.75CO3前驱体和LiNi0.5Mn1.5O4样品进行表征,用充放电测试和循环伏安法对LiNi0.5Mn1.5O4样品进行电化学性能研究。结果表明:两种方法合成的LiNi0.5Mn1.5O4均具有尖晶石型结构。但以前驱体Ni0.25Mn0.75CO3直接与Li2CO3反应合成的LiNi0.5Mn1.5O4的一次粒子颗粒较大,形貌较差,性能也较差;而以前驱体分解后的氧化物与Li2CO3反应合成的LiNi0.5Mn1.5O4的形貌及性能均较好。在3.0~4.9 V的电压范围内,1C倍率下电池的放电比容量达到136.3 mA.h/g,循环100次仍有126.5 mA.h/g,且材料具有较好的倍率性能;5C倍率下的首次放电比容量高达120.7 mA.h/g。     

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Mn3O4为前驱体制备尖晶石型LiMn2O4及其性能

采用改进的固相反应法合成了高性能的锂离子电池正极材料LiMn2O4。首先,以廉价的MnSO4为原料,通过水解氧化法制备纳米级Mn3O4前驱体;然后,将Mn3O4和Li2CO3混合均匀,在750℃固相反应20 h,得到尖晶石型LiMn2O4。用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对Mn3O4前驱体和LiMn2O4样品进行表征,用充放电测试和循环伏安技术对LiMn2O4样品进行电化学性能研究。结果表明:所制备的LiMn2O4具有完整的尖晶石型结构,且晶体粒子分布均匀。所制备的LiMn2O4材料在3.0~4.4 V之间,室温(25℃)下,在0.2C倍率下首次放电比容量为130.6 mA.h/g;在0.5C倍率下首次放电比容量为127.1 mA.h/g,30次循环后,容量仍有109.5 mA.h/g,且样品具有较好的高温性能。     

LaMgAl11O19涂层的CMAS侵蚀行为研究

为了研究服役过程中38CaO-5MgO-8AlO1.5-49SiO_2(CMAS)对镁基六铝酸镧(LaMgAl_(11)O_(19))的高温侵蚀行为,利用大气等离子喷涂技术制备了LaMgAl_(11)O_(19)涂层。通过SEM、EDS和XRD表征了1050、1250℃下LaMgAl_(11)O_(19)涂层被CMAS侵蚀后的微观组织和相结构。结果表明,LaMgAl_(11)O_(19)涂层中在1250℃被侵蚀24 h后的腐蚀产物是CaAl_2Si_2O_8和MgAl_2O_4。此外,通过研究侵蚀层厚度与侵蚀温度、侵蚀时间的关系,计算得到了在1050～1250℃温度下,CMAS侵蚀LaMgAl_(11)O_(19)涂层的反应活化能为94.1 kJ/mol。     

Al2O3包覆改善P2型Na2/3Fe1/2Mn1/2O2正极材料的存储性能

采用超声喷雾热解与高温固相烧结相结合的方法合成P2型Na_2/3Fe_1/2Mn_1/2O₂材料。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和电化学充放电设备对材料的结构、形貌和电化学性能进行全面的表征。此外,在Na_2/3Fe_1/2Mn_1/2O₂表面包覆Al₂O₃薄层,该包覆层可以抑制Na₂CO₃·H₂O的形成,提高Na_2/3Fe_1/2Mn_1/2O₂材料的存储性能,从而改善其电化学性能。这种简单的表面改性方法为合成高性能钠离子电池正极材料提供了新思路。     

Ca掺杂LNF阴极材料的制备与电化学性能改善

近年来,LaNi0.6Fe0.4O3-δ阴极材料在金属连接体下具有优异的抗铬毒化性能备受关注,但其电化学性能相对较低。本文通过Ca2+掺杂LaNi0.6Fe0.4O3-δ（LNF）阴极材料改善电化学性能,实验采用甘氨酸燃烧法制备La1-xCaxNi0.6Fe0.4O3-δ（LCNF）阴极材料,Ca2+掺杂量分别为0.05、0.10、0.15、0.20。应用X-Ray衍射表征材料的物相组成,SEM观察阴极材料的微观结构,XPS分析阴极材料表面元素的化学形态,电化学交流阻抗谱技术分析阴极材料的电化学活性。结果表明,LCNF阴极材料随着Ca2+掺杂量的增加,氧还原反应活化能减小,这一现象与DRT（弛豫时间分布）分析结果相吻合。LCNF(x=0.20)阴极材料在750℃具有最小的极化阻抗（0.88Ωcm2）,与LNF阴极材料相比表现出更加优异的氧催化活性,使LCNF阴极材料在IT-SOFC具有更加广阔的应用前景。     

国外多孔基体氧化铝/氧化铝复合材料工程应用进展

氧化铝/氧化铝复合材料(Al2O3/Al2O3)是20世纪90年代兴起的一类连续陶瓷纤维增强陶瓷基复合材料,已经发展为与SiC/SiC、C/SiC等非氧化物陶瓷基复合材料并列的一类陶瓷基复合材料。与非氧化物陶瓷基复合材料相比,Al2O3/Al2O3具有长时抗氧化、高温耐腐蚀、低成本等独特优势,已经在航空发动机、地面燃气轮机等军民两用热结构材料领域展现出广阔的应用前景。本文从材料应用的角度出发,系统分析阐述了目前在Al2O3/Al2O3占主导地位的多孔基体Al2O3/Al2O3(P-Al2O3/Al2O3)的增韧机制、成型工艺和性能特点,重点归纳了国外近年来P-Al2O3/Al2O3的工程化应用进展及前景,最后指出了P-Al2O3/Al2O3存在的局限性并展望了未来发展方向,旨在为国内Al2O3/Al2O3体系发展提供借鉴和参考。     

预处理对阴极等离子电解沉积制备Al_2O_3涂层性能的影响

采用阴极等离子电解沉积法在镍基高温合金K418上制备Al_2O_3陶瓷层,为降低沉积过程中的电流密度,研究了950℃预处理对涂层微观组织、物相组成、力学性能及沉积过程中电流密度-电压曲线的影响。结果表明:预处理对涂层的表面、截面形貌和物相组成没有明显影响。当预处理时间延长至300 min,涂层抗超声振荡性能和抗热冲击性能分别提高了106.36%和90.13%。拉伸法测定涂层结合强度结果显示,经950℃预处理30 min的试样结合力可由未经预处理时的24.60 MPa提高至37.32 MPa。这些特性主要归因于预制氧化膜使合金基体表面导电性下降,有效地将电流密度-电压曲线第一个峰值由未经预处理的1.84 A/cm~2降至0.26 A/cm~2,同时氧化膜的存在为后续等离子放弧均匀化提供基础,从而提高了涂层与基体之间的结合力。     

丝网印刷氧化石墨烯对锂离子电池LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 三元正极的改性及性能影响

通过丝网印刷方法,在由LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂、导电添加剂和聚偏氟乙烯制成的电极表面涂覆了一层薄薄的氧化石墨烯。在充电截止电压为4.3 V的条件下进行了循环性能和倍率性能测试。结果表明：未改性电极在恒电流充放电测试中容量下降且极化增加,而包覆改性后电极的容量衰减程度和极化增加速度降低。这是由于氧化石墨烯涂层抑制了LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂电极和电解质之间的部分副反应,使得改性电极的循环稳定性和倍率性能显著提高,为提升LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂电极性能提供了一种环境友好且非常有效的方法。     

Cr3+掺杂LiNi0.5Mn1.5O4材料的制备及性能研究

采用高温固相法合成了Cr₃₊掺杂的LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料,研究了掺杂量对材料物理性能和电化学性能的影响。利用XRD、SEM对材料的结构和形貌进行了表征,结果显示样品具有棱边清晰的尖晶石形貌。讨论了不同Cr₃₊掺杂量对LiCr_xNi_0.5-0.5xMn_1.5-0.5xO₄(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)正极材料性能的影响。充放电测试、循环伏安和交流阻抗测试结果表明：当Cr₃₊的掺杂量为x=0.1时(LiCr_0.1Ni_0.45Mn_1.45O₄)正极材料的性能最好,0.1C、0.5C、1C、2C及5C的首次放电比容量依次为131.54mAh g_-1、126.84mAh g_-1、121.28mAh g_-1、116.49mAh g_-1和96.82mAh g_-1,1C倍率下循环50次,容量保持率仍为96.5%。     

CVD deposition and characterization of coloured Al2O3/ZrO2 multilayers

Coloured Al₂O₃/ZrO₂ multilayers have been deposited onto WC-Co based inserts by a CVD process. Through physical as well as optical analysis of such multilayers, colour is believed to originate from interference. The coatings are obtained with good process reproducibility. It was found that the ZrO₂ process used in the multilayer, with ZrCl₄ as the only metal chloride precursor, results in a mixture of tetragonal and monoclinic ZrO₂ phases. However by adding a relatively small amount of AlCl₃ during such a process results in ZrO₂ layers being composed of predominantly tetragonal ZrO₂ phase. Corresponding multilayers seem to have a more fine grained and smoother morphology whereas multilayers containing monoclinic ZrO₂ phase seem to be less perfect with existence of larger grains of ZrO₂ which are believed to scatter light and alter the reflectance of such a multilayer. In addition to this, such multilayers were found to be free of or with greatly reduced amount of thermal cracks, normally present in pure CVD grown Al₂O₃ layers.It is believed that, in the studied Al₂O₃/ZrO₂ multilayers, the observed tetragonal ZrO₂ phase is the result of a size effect, where small enough ZrO₂ crystallites energetically favor the tetragonal phase. However as the ZrO₂ crystallite size distribution is shifted to larger sizes it is believed that a mixture of crystallites with both stable and metastable tetragonal phases as well as a stable monoclinic phase is obtained. The proposed metastable tetragonal ZrO₂ phase may in fact explain the absence of thermal cracks in such multilayers through a transformation toughening mechanism, well known in ZrO₂ based ceramics.     

Scratching of Al2O3 under pre-stressing

Pre-stressing scratching tests have been preformed on polished surfaces of Al₂O₃ ceramic under a Rockwell diamond indenter which moved with uniform speed and constant normal load to investigate how the pre-stress contributes to the material removal mechanism. With the measurement of acoustic emission signals as well as indenter tangential forces, surface damages and cross-section of grooves of Al₂O₃ ceramic were evaluated under the action of different values of pre-stress. It was found that the scratched groove width was increased with the increasing of pre-stress when same normal loads were applied. The existence of pre-stress tends to restrain the crack propagation along the direction of pre-stress, and obvious plastic deformation at the bottom of scratched groove has been observed. Moreover, the fluctuation of tangential force was obviously enhanced, and the magnitude of tangential force in the test of pre-stress was higher than that of without pre-stress. The acoustic emission signals showed that fewer damages were produced in the process of scratching with an appropriate pre-stress. However, the continuing increase of pre-stress would aggravate the machining process.     

In-situ TiB2 and Al2O3 formation by DC plasma spraying

In-situ plasma spraying (IPS) is a promising process to fabricate composite coatings with in-situ formed thermodynamically stable phases. In the present study, mechanically alloyed Al-12Si, B₂O₃ and TiO₂ powder was deposited onto an aluminum substrate using atmospheric plasma spraying (APS). It has been observed that, during the coating process, TiB₂ and Al₂O₃ are in-situ formed through the reaction between starting powders and finely dispersed in hypereutectic Al-Si matrix alloy. Also, obtained results demonstrate that in-situ reaction intensity strongly depends on spray conditions.     

锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的制备及电化学性能

首先以AlO2-为铝源,采用三元共沉淀法制备前驱体Ni_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)(OH)_2。对前驱体进行500℃高温处理,随后与过量的锂盐混合均匀,在氧气气氛下700℃煅烧12 h制得LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2(NCA)材料。采用X射线衍射仪(XRD)测试可知,所得的NCA材料呈典型的α-NaFeO_2层状结构,属于R-3m空间群。扫描电子显微镜(SEM)测试显示,NCA为粒径5～6μm的球状颗粒。材料在电流倍率为0.1C下首次放电容量为167.1mAh/g,循环200次以后容量保持率为96.2%。倍率测试表明,0.1、10 C下NCA的容量分别为184.0、112.7 mAh/g,到恢复到0.1 C时,容量仍可达179.7mAh/g,具有比较好的倍率性能。