用碳化稻壳制备碳/碳复合材料的SiC涂层

以碳化稻壳为原料,采用包埋法在C/C复合材料表面制备了SiC涂层.用X衍射仪、扫描电镜及能谱分析仪对SiC涂层晶相、微观形貌及成分进行了分析,并探讨了涂层的形成机理.研究结果表明:所制备的SiC涂层呈网状结构,以β-SiC为主,并含有少量的α-SiC,纯度较高;碳化稻壳中含有的纳米级的SiO2微晶是低温下制备SiC涂层及涂层呈网状结构的主要原因.     

稻壳制备硅/碳复合材料及储锂性能

作为一种储量丰富的农业废弃物,稻壳的高附加值利用具有重要意义。以稻壳为原料,通过空气氧化、镁热还原和酸浸得到硅/碳复合材料,探讨了复合材料的组成结构以及作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明:硅/碳复合材料中的硅为晶体纳米颗粒,分布在无定形炭基质中;稻壳的氧化增加了硅/碳复合材料中硅的含量和复合材料的比表面积,从而增加了复合材料的容量,但首次库伦效率较低;硅/碳复合材料中的碳可以抑制硅的体积变化,改善循环性能。含碳8%的硅/碳复合材料,首次充电容量758.5mAh/g,30次循环后充电容量保持率为78.7%。     

新法真空铝热还原炼镁的研究

对以煅后白云石和煅后菱镁石为原料,以铝粉为还原剂的新法炼镁技术的热力学进行了分析,并进行了真空热还原实验。通过X射线衍射和扫描电子显微镜对还原渣的主要物相与物质形态进行了分析。实验结果表明:以煅后白云石和煅后菱镁石为原料,以铝粉为还原剂的新法真空热还原炼镁技术是可行的,在还原温度1200℃,还原时间2 h,铝粉过量5%和无氟盐添加剂的条件下,氧化镁的还原率可达90%,CaF2或MgF2的添加可大幅度地提高还原过程中氧化镁的还原率,降低还原温度。还原后还原渣主要物相为CaO.2Al2O3,还原渣中氧化铝的含量在65%以上,氧化硅含量低于2%,是一种非常适合生产氢氧化铝的原料。     

镁热还原制备BN纳米管

以三氧化二硼为硼源,镁作为还原剂和促进剂,氯化亚铁为催化剂,在流动氨气中1500～1600℃制备出大量BN多壁纳米管.在扫描电镜(SEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)观察到BN纳米管表面洁净光滑,直径均匀约50nm,长度达10～30μm.能谱、电子选区衍射和粉末X射线分析表明纳米管主要为h-BN多晶.     

真空碳热还原炼镁的研究

金属镁和镁合金是装备轻量化的重要材料,但是皮江法的高成本、高能耗及环境污染问题制约了金属镁的发展。本文系统阐述了近20年真空冶金国家工程实验室在真空碳热还原炼镁方面所取得的研究进展,其中包括了还原的热力学研究、实验的探索和设备的改进、CaF2的催化机理、碳热还原的逆反应规律、金属镁蒸气冷凝规律等。     

原料对碳化硅单晶生长的影响

研究了具有立方结构的碳化硅(β-SiC)粉料在单晶生长过程中的物相变化及对生长晶体均匀性、缺陷等的影响。实验发现,在晶体生长过程中原料的晶型转变和Si、C挥发不一致造成晶体沿生长方向存在一个Si/C摩尔比的最大值。晶体中的针孔等缺陷的形成与原料中的杂质和气相组分偏离Si/C=1摩尔比有关,并通过电子探针得到证实。     

碳热还原法制备碳化钒钛的过程研究

以偏钒酸铵、石墨和钛粉为原料,采用碳热还原反应合成碳化钒钛粉体,借助热重-差热分析、X射线衍射、扫描电镜等分析方法对制备碳化钒钛的合成过程以及物相演变进行了研究。结果表明:反应温度和配碳量对碳化钒钛的形成有较大的影响,配碳量增加有利于加快碳热还原反应进程,当产物中碳含量偏多时,VC和Ti C以混合物的形式存在,不形成Ti VC2固溶体;当反应温度高于1 500℃以及碳的质量分数为24.66%时,VC和Ti C能够形成Ti VC2固溶体。     

Al-Si-Fe合金真空热还原法制镁工艺研究

以Al-Si-Fe合金为还原剂,采用真空热还原白云石煅白制取金属镁。通过对还原温度、还原时间、还原剂过量系数、制团压力以及氟盐的添加对还原过程的影响分析,确定本工艺最佳工艺条件为:还原温度1413 K、还原时间120 min、真空度4 Pa、还原剂过量10%、制团压力150 MPa、CaF2添加量为3%。在该条件下金属镁还原率为91.3%,产品纯度达到99.1%。     

以菱镁石为原料铝热还原炼镁的实验研究

对以菱镁石为原料,以铝粉为还原剂的真空热还原炼镁技术进行了实验研究,通过热力学分析和对还原渣的物相分析,对铝热还原煅后菱镁石的机理进行了探讨.还原实验结果表明:当以还原反应4MgO+ 2Al=3Mg+MgO·Al2O3进行配料时,在还原温度1200℃,还原时间2h,铝粉过量5％的条件下,氧化镁的还原率在72％以上,铝粉利用率在91％以上,还原过程的实际料镁比低于3.3∶1.进一步提高还原过程的铝粉加入量,可使镁铝尖晶石中的MgO进一步被还原,还原过程中的氧化镁还原率可达85％以上,但铝粉利用率下降至84％左右.     

真空碳热还原制镁工艺的研究进展

碳热还原炼镁工艺是采用廉价的碳及碳化物还原氧化镁或者其他镁矿的炼镁新工艺,是一种潜在的能够代替现有工业生产中传统热法炼镁工艺的低能耗、高产出的炼镁技术。重点介绍了碳热还原炼镁技术的起源、反应原理、试验设备、工艺路线,以及真空碳热还原炼镁技术的发展现状和碳热还原的动力学研究进展。     

Direct Conversion of Rice Husks to Nanostructured SiC/C for CO2 Photoreduction

A one-step and template-free synthesis of a SiC nanowires/C (SiC-NW/C) composite from rice husks (RHs) is realized via a molten-salt-assisted electrochemical method. The process integrates simultaneously carbonization, electrodeoxidation, nanostructuring, and self-purification for converting RHs to a SiC-NW/C hybrid that is assembled from SiC NWs embedded in porous N-doped graphitic carbon with strong coupling. The SiC-NW/C nanostructure enables efficient CO₂ adsorption and fast separation and transfer of charge carriers. Benefiting from the structural and compositional merits, the SiC-NW/C composite shows superior activity for photoreduction of CO₂ to CO, in the absence of any additional cocatalysts or sacrificial agents. The process proposed herein might help to bridge a closed-loop carbon cycle in the whole production–utilization of biomass.     

粉末冶金SiC_p/Al复合材料制备工艺对SiC_p分布均匀性的影响EI

从宏观和微观角度 ,系统地研究了粉末冶金法 Si Cp/ Al复合材料制备工艺对 Si Cp 分布均匀性的影响。研究结果表明 :混粉过程中 ,粉末混合物宏观均匀很容易达到 ,但微观均匀较差。干混存在最佳混合时间。挤压过程可大大提高 Si Cp 分布微观均匀性。     

超声电沉积碳/碳复合材料磷灰石涂层的工艺优化

通过声电沉积在碳/碳复合材料表面制备钙磷生物活性涂层,采用SEM(带EDAX)或FE-SEM,XRD,FTIR研究电解质浓度和初始pH值对钙磷生物活性涂层的形貌、结构和组成的影响,并采用拉伸测试评价涂层与基体的结合力.结果表明:随着电解质浓度的降低,其组成由羟基磷灰石与磷酸三钙组成的混合涂层转变为含碳酸根的羟基磷灰石涂层,n(Ca)/n(P)和碳酸根的含量逐渐增加,片状晶体颗粒减小.随着初始电解液pH值的升高,涂层致密,均为片状含碳酸根的羟基磷灰石,n(Ca)/n(P)呈增加的趋势,片状晶体的厚度在30～40nm之间.涂层拉伸实验表明:小电解质浓度时,其涂层与基体的结合强度(5.62MPa)大于高电解质浓度时涂层与基体的结合强度(3.85MPa).     

沥青基软碳材料对硅负极锂离子电池性能的影响沥青基软碳材料对硅负极锂离子电池性能的影响

以沥青为软碳原料（质量分数为10%、20%、30%、50%）,通过高温热解法成功合成了不同软碳含量的碳/硅（C/Si）复合材料。实验结果表明,软碳材料的引入能有效抑制Si基材料的体积效应和提高其电子电导率,从而在极大的改善负极材料循环性能的同时,还提高了其比容量。其次,通过系统研究不同C含量的C/Si复合材料性能,发现最佳的沥青加入量为20%。该条件所合成样品具有高达2356.7 mAhg-1的首次充电比容量和86.6%的库伦效率。经过50次循环后依然有726.4 mAhg-1的充电比容量,远高于工业化石墨负极材料,应用前景广阔。本研究还详细研究和讨论了软碳材料的形成机制以及不同软碳含量对材料形貌的影响。      

Effect of Relative Reduction on Property of Steel-Mushy Cu-Graphite Composite

The rolling treatment of steel-mushy QTi3.5-3.5 graphite composite was conducted under different relative reduction at room temperature. The effect of room-temperature rolling on interfacial mechanical property of steel-mushy QTi3.5-3.5 graphite composite was studied and the relationship between interfacial shear strength and relative reduction was established. The results show that, for steel-mushy QTi3.5-3.5 graphite composite, which consists of 1.2 mm-thick 08AI steel plate and 2.8 mm-thick QTi3.5-3.5 graphite layer, there is a nonlinear relationship between interfacial shear strength and relative reduction in graphite layer. When relative reduction is smaller than 1.1%, interfacial shear strength increases with increasing the relative reduction. When relative reduction is larger than 1.1%, interfacial shear strength decreases with increasing the relative reduction. When relative reduction is 1.1%, the largest interfacial shear strength of 145.2 MPa can be obtained.     

冷轧变形量对电磁/超声铸轧铝板织构和性能的影响

在电磁和超声外场下成功制备铸轧铝带坯,并对其进行冷轧实验,研究了冷轧变形量对复合能场铸轧铝板的微观组织、力学性能和织构的影响,并与相同道次的普通铸轧铝板进行对比。研究结果表明:随着冷轧变形量的增加,两种铸轧铝板的晶粒逐渐被压扁和拉长,最终获得明显的纤维组织,其中复合能场铸轧板的组织更加均匀;复合能场铸轧板各道次的抗拉强度σb和伸长率δ均高于同道次的普通铸轧板,各向异性指数(IPA)明显小于普通铸轧板;随着冷轧变形量的增加,两种铸轧板的黄铜(B)、S及铜(C)织构的密度出现不同程度的增加,而高斯织构(G)先增后减,旋转立方织构(RC)逐渐减少,其中复合能场铸轧板的原始织构较漫散,相同道次的各织构密度较低。冲杯实验结果表明:复合能场铸轧板的深冲性能明显优于普通铝板,其制耳率仅为1.7%。     

硅碳比对Si(111)表面SSMBE异质外延SiC薄膜的影响

利用固源分子束外延(SSMBE)生长技术, 在不同的硅碳蒸发速率比(Si/C)条件下, 在Si(111)衬底上生长SiC单晶薄膜. 利用反射式高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)等实验技术, 对生长的样品形貌和结构进行了研究. 结果表明, 在Si/C比(1.1:1.0)下生长的薄膜样品, XRDω扫描得到半高宽为2.1°; RHEED结果表明薄膜具有微弱的衍射环, 有孪晶斑点. 在Si/C比(2.3:1.0)下生长的薄膜, XRDω扫描得到的半高宽为1.5°, RHEED显示具有Si的斑点和SiC的孪晶斑点. AFM显示在这两个Si/C比下生长的样品表面都有孔洞或者凹坑, 表面比较粗糙. 从红外光谱得出 薄膜存在着比较大的应力. 但在Si/C比(1.5:1.0)下生长的薄膜样品, XRDω 扫描得到的半高宽仅为1.1°; RHEED显示出清晰的SiC的衍射条纹, 并可看到SiC的3×3表面重构, 无孪晶斑点; AFM图像表明, 没有明显的空洞, 表面比较平整. FTIR谱的位置显示, 在此Si/C比下生长的薄膜内应力比较小. 因此可以认为, 存在着一个优化的Si/C比(1.5:1.0), 在这个Si/C比下, 生长的薄膜质量较好.     

掺杂难熔金属碳化物对炭/炭复合材料烧蚀机理的影响

通过对炭／炭复合材料（C／C）和添加难熔金属碳化物炭／炭复合材料（C／C＋MC）的微观结构对比分析，研究了二者在电弧加热器上的烧蚀机理。结果表明，难熔金属化合物（MC）在烧蚀过程中进入到距表层几个微米之内的纤维和基体炭微晶内，明显影响了相邻微晶的形貌。MC的存在，一方面，加大了机械剥蚀等力学因素引起的质量损失，增大了试样表面粗糙度，从而进一步加重了烧蚀；另一方面，MC具有降低碳的升华总量的效应。从综合效应来看，C／C＋MC复合材料的烧蚀速率比C／C复合材料高。