镍在自纳米化纯铁表面的扩散系数研究

采用高能喷丸对工业纯铁棒材端面进行了表面自纳米化处理,在处理表面以下一定厚度内形成了纳米晶组织.采用自纳米化纯铁和未自纳米化纯铁端面对接中间夹Ni箔的方法,利用脉冲加压的方式在850℃实现了Ni向纯铁的扩散,用能谱仪(EDS)测试出扩散界面两侧一定范围内Ni原子的扩散浓度,计算了Ni原子在两侧纯铁表面扩散层中的扩散系数.结果表明.工业纯铁经表面自纳米化处理后,在短时间内明显提高了Ni原子的扩散系数.     

T8钢液相等离子体电解渗碳的扩散过程和光谱学分析

采用阴极液相等离子体电解渗技术实现了T8碳钢表面的快速渗碳。测量了样品内部温度与外加电压的关系,并评估了在不同电压下碳在钢中的扩散过程和等离子体放电的光谱特征。结果表明,T8碳钢在甘油水溶液中经1min渗碳处理后可得到20-30μm厚的硬化层。在外加电压为360 V电压、样品表面温度约为650℃的条件下,碳的扩散系数为6.7×10-8cm2·s-1;在外加电压为380 V、样品表面温度约800℃的条件下,碳的扩散系数为1.5×10-7cm2·s-1。气膜放电击穿产生的等离子体处于局部热平衡状态,电子温度为5000-12000 K。等离子体区的瞬时高温为有机物的分解和碳的快速扩散提供了有利条件,碳的扩散系数比同温度下传统固体渗碳提高了一个数量级,扩散激活能也明显降低。     

脉冲加压镍原子在纳米晶铁中扩散行为研究

利用高能喷丸技术实现电工纯铁表面自纳米化,通过X射线衍射分析对表面变形层晶粒度进行表征;然后在Gleeble 1500型热模拟试验机上进行Ni的扩渗;利用扫描电子显微镜作能谱分析,对常规粗晶和纳米晶试样的扩散效果进行分析。结果表明,电工纯铁经喷丸处理,表面得到了纳米结构层;Ni在纳米晶中的扩散系数比同等条件下常规粗晶试样高1倍。     

纳米Ni和Ni/SiCp纳米复合材料的超塑性

研究了用电沉积方法制备的纳米Ni和Ni/SiCp纳米复合材料的超塑特性,在试验温度410℃和450℃,应变速率为8.3×10-4s-1～5×10-2s-1的条件下,纳米Ni和Ni/SiCp纳米复合材料均表现出超塑性.当温度为450℃、应变速率为1.67×10-2s-1时,在Ni/SiCp中获得最大延伸率为836%;在同样的温度下应变速率为1.67×10-3s-1时纳米Ni获得最大延伸率为550%.对超塑性变形后组织的分析表明,晶界滑移是主要变形机制,晶粒长大至亚微米/微米量级后,变形机制是位错协调晶界滑移和位错滑移塑性.     

Nb-7Ta合金电子束真空熔炼中元素挥发动力学研究

研究了电子束熔炼Nb-7Ta合金时基体铌和杂质铁挥发过程的动力学特性。结果表明:在3 473 K时,基体铌和杂质铁挥发过程均是以单原子形式进行。铌在铌钽合金液相中扩散系数为5.78×10-7m/s,挥发反应的反应常数为1.29×10-5m/s;铁在铌钽合金液相中扩散系数为8.10×10-7m/s,挥发反应的反应常数为1.55×10-5m/s。基体铌和杂质铁挥发过程均受各自原子在液相中扩散控制。     

新型固体电解质Li_(8.5)Ga_(0.5)GeP_2S_(12)

制备了一种新型固体电解质Li8.5Ga0.5GeP2S12。用XRD、SEM、恒电流间歇滴定技术(GITT)和恒电流恒电压测试对其物相、形貌、离子导电性、锂离子的扩散系数和电池的充放电特性等进行了分析。Li8.5Ga0.5GeP2S12属于三斜晶系,P1空间群;固态电解质锂离子电池在3.30V、4.01V、4.18V时锂离子扩散系数(14.4×10-10 cm2·s-1、1.47×10-10 cm2·s-1、0.58×10-10 cm2·s-1)和液态电解液组成的锂离子电池的离子扩散系数(17.4×10-10cm2·s-1、2.02×10-10 cm2·s-1、0.75×10-10 cm2·s-1)基本处于一个数量级;固态电解质Li8.5Ga0.5GeP2S12在低倍率下放电容量比液态电解质稍低,而在高倍率下放电容量比液态电解质要高;固态电解质Li8.5Ga0.5GeP2S12有很优异的耐高温安全性,在130℃、2h热箱实验中电池没发生明显体积变化,而相同条件下的液态电解质锂离子电池已发生严重涨气。     

纳米晶镍涂层与基体的界面扩散研究

在不同温度下(150℃~500℃)对电沉积纳米晶镍镀层与低碳钢基体进行低温扩散退火热处理。利用扫描电子显微镜(SEM)的背散射电子(BSE)像及附带的能量色散谱(EDS)考察了热处理后样品中涂层与基体界面上的相结构变化及过渡层的形成。结果表明,在250℃~500℃范围进行低温扩散退火可以有效促使纳米晶镍涂层与基体界面上原子的互扩散,形成扩散过渡层,同时界面上形成了新的相结构。     

NiCrAlYSi涂层与镍基高温合金基体互扩散行为研究

采用电弧离子镀方法在镍基高温合金DZ125上沉积NiCrAlYSi涂层,通过对不同氧化时间后Al和Cr原子浓度分布曲线的分析,运用Boltzmann-matano方法,计算了Al和Cr元素在1373K分别加热0.5,2h和5h的互扩散系数,并拟合了这三个时间段的计算结果.结果表明:相同温度下,Al和Cr的互扩散系数分别随Al和Cr的原子浓度增加而增大.随氧化时间的延长,Al的互扩散系数随原子浓度的变化先增大然后基本不变,Cr的互扩散系数则逐渐减小;伴随着元素间互扩散行为的增强,涂层中的Al和Cr向基体扩散,基体合金元素Ni,Co,Mo,Ti和W则向涂层扩散,但涂层中Mo和Ti的含量相对较少.由于元素间互扩散行为,涂层中各元素的含量将趋向于更加均匀.     

用表面偏析法研究磷原子在Ni_(84)P_(16)非晶合金中的扩散

用 AES 原位加热的方法研究了 Ni_(84)P_(16)非晶合金中磷原子的表面偏析现象。在实验温度范围内,磷向自由表面的偏析是由体扩散控制的,表面浓度 C_S 随退火时间 t 的变化符合 Hoffmann—Erlewein关系(H—E关系)。在250—350℃温区内,磷原子单独向表面偏析,扩散系数 D 位于1.1×10~(-24)—9.0×10~(-22)m~2s~(-1)之间,D 与 T 符合 Arrhenius 关系,其中指数前因子 D_0=2.81×10~(-6)m~2s~_(-1),扩散激活能E_0=1.70eV。在380℃退火时,晶化产生的晶界加速 P 偏析,同时促进 Ni 向自由表面扩散。     

乙二醇溶剂中纳米镍的制备研究

采用乙二醇为溶剂在60℃恒温水浴中,碱性条件下,不加任何表面活性剂,用联氨还原氯化镍,制备了粒径小于10nm的球形镍粉,溶液中Ni2 的浓度可在0.04-0.1mol/L之间变化.考察了pH值、温度、N2H4·H2O与Ni2 的摩尔比、溶剂等对纳米镍粒径和反应时间的影响,通过改变条件,经XRD,TEM等检测手段进行表征,制备了粒径范围在10～100nm的球形镍.且反应时间和纳米镍粒径随各个反应条件的变化具有一定的相似性.     

Ti6A14V合金的低温超塑性拉伸变形行为

在700℃-850℃的温度范围内对Ti-6%Al-4%V(质量分数)合金板材进行超塑性拉伸试验,研究了应变速率为3×10-4-5×10-38-1条件下的拉伸变形行为.结果表明:Ti6A14V合金在空气中表现出良好的低温超塑性变形能力.在800℃初始应变速率ε=5×10-4s-1条件下,延伸率达到536%.在较低的700℃下变形(ε=5×10-4s-1),延伸率仍然超过了300%.在整个变形温度区间内,应变速率敏感性指数m均为0.3左右,最大值为0.63.在850℃变形激活能与晶界自扩散激活能十分相近,表明晶界扩散控制的晶界滑动是超塑性变形的主要机制.在700-750℃,变形激活能远大于晶界自扩散激活能,位错运动是激活能升高的原因.在800℃变形的激活能介于两者之间,表明随着温度的降低变形机制逐渐发生改变.     

电沉积制备纳米镍的拉伸变形行为

为了系统研究纳米材料的超塑性变形特点,用电沉积方法制备了平均晶粒尺寸为70 nm的纳米镍.采用单向拉伸实验研究了其在室温和高温时的力学性能,并用透射电子显微镜TEM、扫描电子显微镜SEM和X射线能谱仪EDS观察分析了纳米镍变形前后的显微组织.实验结果表明:制备的纳米镍在室温时表现出的延伸率很低,但强度可达1000 MPa以上.当温度升高至450℃,应变速率为1.67×10-3 s-1时单向拉伸实验得到380%的延伸率,说明制备的纳米镍具有低温超塑性性能.实验过程中,材料内部的晶粒发生明显的长大与拉长.拉伸过程中形成的氧化物夹杂成为裂纹源,断口表现为沿晶断裂.     

氢在不同成分和显微组织的Mg-Ni合金电极中的扩散能力研究

采用机械球磨的方法,制备了不同成分和显微组织的MgxNi(x=1%、1.5%、2%(原子分数))合金粉,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜的方法研究了Mg/Ni比对机械球磨过程中Mg-Ni合金粉末组织结构演变的影响。在不同的电位扫描速度下,对具有不同Mg/Ni比和显微组织结构的Mg-Ni合金电极循环伏安曲线进行了测量,并由此计算出了氢在这些电极中的扩散系数,分析了合金成分和显微组织对Mg-Ni合金电极中氢扩散能力的影响。其结果表明,降低Mg/Ni比,能提高Mg-Ni合金在球磨过程中非晶相的形成能力,Mg-Ni和Mg1.5Ni合金获得完全非晶相的球磨时间分别是120和160h。在由细小、分散并且完全非晶态的Mg-Ni合金颗粒制备的电极中,氢表现出较强的扩散能力,其扩散系数为1.98×10-8cm2/s。     

含镍硅酸乙酯的Sol-Gel过程制备金属/SiO2复合气凝胶

首次采用含镍硅酸乙酯（NiTEOS）进行溶胶-凝胶反应来制备高镍含量的Ni／SiO2复合气凝胶，且Ni含量可在＜60wt％的范围内任意调节．并系统研究了水浓度、催化剂浓度、溶剂用量及合镍硅酸乙酯的组成对溶胶-凝胶过程的影响．所制备的Ni／SiO2复合气凝胶的比表面积高达420～650m2／g.     

四价钒离子VO2+在几种阳离子交换膜中的自扩散行为

研究了VO2 在3种阳离子交换膜PE01,NF120以及Nafion1135中的自扩散行为,采用UV-3802可见-紫外分光光度仪测定VO2 浓度,建立浓度与时间的关系,用Ct=Ct∞(1-exp(-αt))经验方程拟合实验数据,得到VO2 在3种膜PE01,NF120以及Nafion1135中的自扩散方程.结合Fick扩散理论,推导出了VO2 在膜中的扩散系数D与方程中经验常数α的关系,计算出了VO2 在3种阳离子交换器Nafion1135,PE01以及NF120中的扩散系数分别为2.66×10-13,2.09×10-13和3.26×10-13m2/s.在所研究的阳离子交换膜中,PE01膜对VO2 具有最好的阻隔作用.     

流动Ar和N2对镀铬金刚石热处理后镀层组织的影响

研究了流动Ar和N2对镀铬金刚石热处理后镀层组织的影响,热处理温度分别为450℃、650℃和850℃,采用XRD、SEM和EDS方法对镀层组织进行了研究。研究结果表明,流动Ar时镀层易发生氧化,在较低的温度(如650℃)氧化已经十分显著,不同的是,流动N2氧化温度升高到850℃。在两种气氛下均发现,当热处理温度由650℃升至850℃时,镀层中碳化铬由低C/Cr相Cr7C3向高C/Cr相Cr3C2发生转化,且在氮气条件下转化率更高。上述现象归因于N2与镀层中的Cr反应生成了CrN,阻碍并延迟了镀层的氧化,有利于高温下金刚石表面的C原子与镀层中的Cr原子相互扩散。     

三聚氰胺基螯合树脂的超声合成及在镍离子传感器中的应用

采用超声法制备了三聚氰胺-甲醛-乙二胺四草酰乙酸螯合树脂(MFT)。利用MFT/纳米碳管复合物修饰充蜡石墨电极WGE(MFT/MWCNTs/WGE)制备了一种镍离子传感器。采用场发射扫描电镜及电化学等技术表征了该修饰电极的特性。结果显示,羧基化纳米碳管对MFT螯合树脂具有较强的粘合力,可使该螯合树脂有效地分散,并均匀地吸附在纳米碳管上。MFT/MWCNTs/WGE对镍离子检测效果较好,在1.0×10-11mol/L～1.0×10-10mol/L的浓度范围内,Ni(II)的溶出峰电流与其浓度呈良好的线性增长关系,其线性方程为i(μA)=9.58438+1.07753C x(1×10-11mol/L),R=0.991,检测限为1×10-13mol/L(3σ)。     

喷射成形GCr15钢的显微组织及晶粒大小对其超塑性的影响

就喷射成形GCr15钢的显微组织及晶粒大小对其超塑性的影响进行了研究.结果显示,喷射成形GCr15钢具有细小等轴晶组织.喷射态GCr15钢在790℃C和2.5×10-4s-1应变速率条件下进行拉伸,延伸率为119%.喷射态GCr15钢经过淬回火处理,晶粒明显细化,在700℃C和2.5×10-4s-1条件下拉伸,其延伸率可达671%.淬回火处理试样再经过等温锻造加工,晶粒显著长大,在同样的700℃C和2.5×10-4s-1条件下拉伸,延伸率由原先的671%下降到392%.由此可见,超塑性与晶粒大小的变化确实密切相关,本研究的TEM观察结果亦已证实晶粒大小的变化.     

铜在碳钢中扩散及其对碳钢耐腐蚀性的影响

用水溶液电沉积法在碳钢表面电镀铜并进行高温扩散退火,用Den-Broeder法计算铜在碳钢中的扩散系数,研究了铜在碳钢中的扩散行为及其对碳钢耐腐蚀性的影响。结果表明,铜在碳钢中的扩散主要沿晶界进行,铜的扩散抑制了热处理过程中碳钢晶粒的长大。铜在碳钢中的扩散系数为1.11×10-16～3.03×10-11 cm2/s,扩散系数随着退火温度的提高而升高,随着铜浓度的提高而降低。铜在碳钢高温奥氏体区中扩散所需的激活能为126～167 kJ/mol,在高于低温铁素体+奥氏体混合区中激活能为90～108 kJ/mol。通过铜在碳钢中的扩散制备的Cu-Fe梯度材料,具有优良的耐腐蚀性。     

Fe-15Cr-25Ni高温合金热压缩变形条件下的流变应力模型

采用Gleeble-1500热模拟试验机对Fe-15Cr-25Ni高温合金在应变速率为0.005～1.0s-1,变形温度为950～1200℃条件下的流变应力进行了研究.结果表明:在实验范围内,Fe-15Cr-25Ni高温合金热压缩变形过程中发生明显的动态再结晶;用Zener-Hollomon参数的双曲对数函数能较好的描述Fe-15Cr-25Ni合金流变行为;所回归的峰值应力表达式为:σp＝21.3139lnε· 9.580495×105·Τ-1-538.12;热变形激活能Q＝373.71kJ/mol.