In对Al-Mg-Ga-Sn-(In)铝合金阳极组织及电化学性能的影响

在Al基体中添加Mg、Ga、Sn、In合金元素,通过正交试验设计了9组铝-空气电池阳极材料。采用动电位极化试验、析氢试验和恒电流放电试验对铝合金阳极的电化学性能进行优化,通过扫描电镜和能谱测试仪观察了合金的显微组织及成分。结果表明,没有添加In元素的1号合金(Al-0.5Mg-0.05Sn-0.05Ga)、5号合金(Al-Mg-0.1Sn-0.2Ga)和9号合金(Al-2Mg-0.2Sn-0.1Ga)铝阳极具有较差的放电性能和较高的自腐蚀速率,而添加0.05wt% In元素的7号铝阳极(Al-2Mg-0.05Sn-0.2Ga-0.05In)具有最好的放电电压(平均电位-1.968 V)和抗腐蚀性能 (自腐蚀速率0.193 mL·cm^-2·min^-1)。对比去腐蚀产物后的合金表面形貌,发现5号合金的腐蚀表面布满较深的腐蚀坑,这增加了铝合金的自腐蚀,而7号合金的表面具有较浅的腐蚀坑,这减缓了电解液中离子传递和自腐蚀速率。 因此,7号铝合金适合用作铝-空气电池阳极材料。     

固溶时效处理对Mg-4Sm-3Gd-0.5Zr合金显微组织和耐蚀性能的影响

利用光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜等方法研究了固溶时效处理前后Mg-4Sm-3Gd-0.5Zr合金(质量分数,%)的显微组织、物相组成和腐蚀形貌,并在质量分数为3.5%的NaCl溶液中进行了静态失重和电化学测试。结果表明,铸态Mg-4Sm-3Gd-0.5Zr合金由α-Mg基体和沿晶界分布的粗大网状共晶相Mg₄₁Sm₅和Mg₅Gd组成,固溶时效处理并没有改变共晶相的种类,但网状共晶组织消失,并且晶内有大量细小弥散的第二相析出,晶界更加清晰。试验合金采用525 ℃×8 h固溶+225 ℃×8 h时效处理后,腐蚀速率从0.185 mg·cm^-2·h^-1降低至到0.116 mg·cm^-2·h^-1,自腐蚀电流密度从1.599×10^-4A·cm^-2降低到0.924×10^-4 A·cm^-2,耐蚀性能明显提高。     

质子交换膜燃料电池不锈钢双极板表面Cr2AlC涂层的制备与耐蚀性能

采用直流磁控溅射技术在304不锈钢双极板表面沉积Cr₂AlC MAX相涂层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等对涂层的形貌、微观组织进行分析；采用电化学方法研究了Cr₂AlC涂层对不锈钢在0.01 mol/L H₂SO₄溶液中耐蚀性能的影响。结果表明：涂层致密均匀，主要由Cr₂AlC MAX相组成；沉积Cr₂AlC涂层后，304不锈钢的腐蚀电流密度为2.43×10^-7A·cm^-2，下降了两个数量级；恒电位极化后，阳极和阴极的电流密度分别稳定在2.44×10^-8和2.3×10^-7A·cm^-2；在腐蚀介质中的电荷转移电阻值高于10⁵Ω·cm²，表明Cr₂AlC涂层在质子交换膜燃料电池模拟环境中具有良好的耐腐蚀性能。     

Cu掺杂SnSe晶体生长及热电性能研究

利用坩埚下降法成功制备了具有标准Pnma空间群结构的Cu掺杂SnSe晶体，其尺寸为φ18 mm×55 mm,Cu元素在晶体中均匀分布。该晶体为P型半导体材料，电导率在600 K附近具有最低值4.53 S·cm^-1，载流子浓度在830 K下达到1.69 cm×1 019 cm,Seebeck系数最大值为739.5μV·K^-1，出现在500 K附近。功率因子PF随温度升高始终增加，830 K下为4.80μW·cm^-1·K^-2。热电性能ZT在800 K附近达到最高值0.83，说明该晶体是一种潜在的中温区热电材料。     

尿素调控纳米多孔合金NiFeCoMgCN的电催化性能

制备高效、稳定的析氧反应(OER)电催化剂是工业制氢的关键所在。使用尿素作为造孔剂和活性C/N源,基于纳米级柯肯达尔效应,通过高温烧结制备了纳米多孔合金NiFeCoMgCN,并分析了其作为电极的电催化性能。结果表明：在1 M KOH溶液中,NiFeCoMgCN电极在10 mA·cm^-2下的过电位为199 mV,Tafel斜率为41.7 mV·dec^-1,优于IrO₂/Ni foam电极(10 mA·cm^-2下的过电位为215 mV,Tafel斜率为76.3 mV·dec^-1),并且在1 A·cm^-2的大电流密度下能够持续工作至少100 h。NiFeCoMgCN电极优异的催化活性归功于其连续的纳米多孔结构和本质活性的提高。     

液膜厚度对固态超滑表面在薄液膜下腐蚀行为的影响

利用电沉积法在低碳钢表面上构建了多孔微纳结构并灌注润滑剂制备出一种稳定的固态超滑表面(SSS)。采用电化学测试，扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等手段研究不同液膜厚度(500,250,100和50μm)下SSS腐蚀防护行为及腐蚀后的微观结构变化规律。结果表明：在薄液膜腐蚀初期，随着薄液膜厚度的降低，SSS的腐蚀行为呈现较小差异，在100μm厚度时SSS具有最大的阻抗，浸泡1 d后极限扩散电流密度为4.899×10^-6 A·cm^-2 (在-1.4 V电位下)，拟合后的阻抗值达到1.54×10⁵Ω·cm²；即使浸泡7 d后仍具有6.98×10⁴Ω·cm²的阻抗值，并难以检测到腐蚀产物的生成，表现出优异的稳定性和耐蚀性。     

氯化胆碱-尿素低共熔离子液体电沉积Zn的工艺改进

配制了氯化胆碱和尿素电解液(CU电解液),采用单因素试验方法，通过微观形貌观察、电化学性能测试、显微硬度测试等研究了主盐(ZnCl₂)浓度、温度、时间、电流密度等对(锌)镀层耐蚀性的影响。结果表明：当ZnCl₂浓度为0.5 mol·L^-1,温度为70℃,时间为20 min,电流密度为1.2 A·cm^-2时，沉积所得镀层在3.5%NaCl中的耐蚀性最优，显微硬度较高(109 HV),外观质量较好(表面粗糙度为0.498μm)。     

电场辅助镁锰超疏水类水滑石膜的制备及耐蚀性研究

为了进一步提升镁合金作为生物医用材料的临床应用，本研究采用电场辅助法在ZK60镁合金表面制备了超疏水类水滑石膜(SH)以提高耐蚀性，并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了膜层的表面成分和形貌，实验结果表明膜层表面主要成分为肉豆蔻酸钙(Ca[CH₃(CH₂)₁₂COO]₂)和镁锰类水滑石膜(Mg₆Mn₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O)。用电化学测试和接触角测试表征了膜层的耐蚀性，最佳制备工艺下超疏水膜层试样接触角达到152.5°，腐蚀电流密度(4.73×10^-7A·cm^-2)与基体(6.53×10^-5 A·cm^-2)相比下降了约2个数量级，显著减缓了镁合金基体在模拟体液(SBF)中的降解速率。     

固溶温度及时间对高氮不锈钢耐蚀性能的影响

使用真空感应炉+电渣重熔炉在0.08 MPa下制备了氮含量0.54%的高氮无镍奥氏体不锈钢,热轧后分别在800、900、1000、1100、1200 ℃下保温不同时间,研究在不同固溶工艺下试验钢的显微组织和耐蚀性。采用动电位极化曲线研究不同固溶工艺下高氮不锈钢在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能,并在6%FeCl₃溶液中浸泡8 d后计算其质量损失率和腐蚀速率。结果表明,固溶对高氮不锈钢组织及耐蚀性能的影响很大,经1000、1100 ℃热处理后的试验钢为单一的奥氏体组织;未经热处理和经800、900 ℃热处理的试验钢组织中存在析出相Cr₂N;经1200 ℃热处理的试验钢从奥氏体中析出了铁素体组织;1100 ℃下保温1 h的试验钢耐蚀性最好,腐蚀速率仅为1.35×10^-5 g·cm^-2·h^-1;800 ℃保温3 h后试验钢的耐蚀性最差,腐蚀速率高达8.18×10^-4 g·cm^-2·h^-1;而316L不锈钢的耐蚀性能介于两者之间,腐蚀速率为1.24×10^-4 g·cm^-2·h^-1。     

钌基双金属聚酞菁电催化析氧性能研究

电解水制氢阳极电催化析氧反应(OER)动力学缓慢，可采用阳极OER催化剂提高。采用简单的低温热解法制备出钌(Ru)、铁钌(Fe Ru)和钴钌(CoRu)复合聚酞菁等一系列催化剂，通过X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)对催化剂的形貌和结构进行表征，并采用电化学工作站对催化剂的析氧等电催化性能进行测试。测试结果表明，催化剂Fe₃Ru-PPc在碱性环境下电流密度为50 mA·cm^-2时的过电位为303.5 mV，塔菲尔斜率仅为42.3 mV·dec^-1，相比于商业Ir O₂具有更好的OER活性。对其结构分析可知，Fe与Ru的结合使得材料的电子结构发生变化，促进了OER的动力学过程，从而使其具有更好的OER活性和载流子迁移率。     

提高KF-AlF3-Al2O3熔体中Cu-Al基阳极的耐腐蚀性

采用恒电流和动电位极化技术研究经预氧化的和未经预氧化的Cu-Al基阳极(Cu-10Al和Cu-9.8Al-2Mn)在KF-AlF₃-Al₂O₃熔体中的阳极行为。将合金在700℃下进行短时间(8 h)氧化,然后在800℃下施以0.4 A/cm²的电流密度进行1 h恒电流极化。测定扫描速率为0.01 V/s的动电位曲线。对在阳极表面冻结的熔体样品进行XRD分析,并在实验后对阳极进行SEM分析,以研究合金表面形成的氧化皮的物相。所有阳极材料的稳态电位都在2.30~2.50 V(vs Al/AlF₃)范围内。根据动电位极化获得的数据计算阳极的腐蚀速率。结果表明,经预氧化的阳极比未经预氧化的阳极具有更低的腐蚀速率。     

激光辅助热喷涂NiCoCrAlYTa-Cr2O3-Cu-Mo涂层高温静态氧化行为

为探究高温润滑耐磨涂层抗高温氧化行为,采用激光辅助等离子喷涂技术(LPHS)在GH4065A镍基高温合金上制备NiCoCrAlYTa-Cr₂O₃-Cu-Mo涂层,研究了该涂层在(850～1000)℃×220 h的抗高温氧化行为。计算得出氧化激活能约为128.5 kJ·mol^-1,850、900、1000℃氧化速率常数分别为1.44×10^-2、3.61×10^-2、7.71×10^-2 mg²·cm^-4·h^-1。结果表明,850℃×220 h氧化后表面生成Al₂O₃为主的连续致密氧化膜,阻碍涂层内部的进一步氧化;1000℃×220 h氧化后表面生成疏松NiO为主,致密Cr₂O₃·NiO为辅的氧化膜。致密氧化膜的生成阻止了涂层及基体的进一步氧化。     

KH-151硅烷改性纳米ZrO2对铝合金表面环氧树脂涂层防护性能的影响

在6061铝合金表面制备了硅烷改性纳米ZrO₂环氧树脂涂层,采用电化学测试和腐蚀试验,研究了纳米ZrO₂添加量对硅烷改性纳米ZrO₂环氧树脂涂层防护性能的影响,并对比了不同转化处理工艺下涂层的物理性能和防护性能。结果表明：当纳米ZrO₂添加量为100 mg/L时,硅烷改性纳米ZrO₂环氧树脂涂层试样的极化电阻为2 719Ω·cm²、自腐蚀电流密度为2.528×10^-6 A·cm^-2;在经不同转化处理工艺处理的涂层中,硅烷改性纳米ZrO₂环氧树脂涂层的平均厚度为55μm,涂层剥离面积比例为5%,附着力达到1级,极化电阻最大,自腐蚀电流密度最小,涂层防护性能最佳。     

TiB2粒子尺寸分布对Al-5Ti-1B晶粒细化效果的影响

作为Al-5Ti-1B中起细化作用的主要物相,TiB₂的尺寸分布对晶粒细化效果有重要影响。采用外加TiB₂的方式来解决传统氟盐法原位生成TiB₂时,TiB₂相尺寸分布区间宽且难以准确控制和调整的问题,实现了TiB₂尺寸可控的Al-5Ti-1B制备,并通过细化试验和模型计算相结合的方式研究了TiB₂尺寸分布对Al-5Ti-1B在纯铝上细化效果的影响。结果表明,在0.2%的TiB₂添加量和1.5℃/s的冷却速率下,采用中值粒径分别为2.5μm和1.4μm的TiB₂制备的Al-5Ti-1B在纯铝上的细化效果相应为149.2μm和137.0μm,相比于采用氟盐法制备的Al-5Ti-1B进行细化处理时的275.6μm分别下降了46%和50%。将TiB₂尺寸分布向更为细小集中的方向调整将有利于Al-5Ti-1B细化效果的进一步提升。     

定向凝固Ag掺杂Mg3Sb2合金热电性能

通过定向凝固方法可以高效制备Mg₃Sb₂晶体,根据凝固理论计算了平界面生长临界速率,在此速率下可以有效抑制第二相Sb的析出。对不同的凝固速率下的Mg₃Sb₂晶体微观组织进行了分析,表明凝固速率为5μm·s^-1时可以有效减少Mg空位的出现,并在晶体中获得过量Mg原子,有利于更好地提升热电性能。通过消除晶界和Ag元素掺杂有效提升了Mg₃Sb₂晶体的载流子迁移率和浓度,在测试温度区间(300～800K)内,最大电导率值可达309S·cm^-1,同时保持了较高的Seebeck系数值,从而获得了更好的电子传输性能(PF_max=1.2mW·m^-1·K^-2),通过Hall测试和第一性原理计算对此结果进行了验证。Ag掺杂浓度为2.5at%下相应的热电优值最高可以达到0.67,此方法为Mg₃Sb₂基热电材料性能优化提供了新的...     

添加纳米氧化锆对Al-Mg-Ga-Sn合金作为碱性铝电池阳极的影响（英文）

为了提高合金的阳极性能,在Al-0.65Mg-0.05Ga-0.15Sn(质量分数,%)基体合金阳极中加入0.4%和0.8%(质量分数)的氧化锆纳米颗粒,采用电化学动态极化、电化学阻抗谱和恒电流放电等方法对颗粒增强后的合金进行电化学表征,采用在4 mol/L KOH溶液中的自腐蚀速率和析氢率对增强合金的腐蚀行为进行评价,并利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)研究合金的表面形貌。结果表明,基体合金在4 mol/L KOH溶液中,释放出0.47m L/(min·cm²)的氢气,腐蚀速率较高,而含0.8%(质量分数)Zr O₂的合金释放出0.32 m L/(min·cm²)的氢气,腐蚀速率最低。此外,通过添加氧化锆纳米颗粒,能够降低铝阳极在碱性溶液中的腐蚀电流密度,其耐腐蚀性明显优于基体合金。此外,添加纳米氧化锆的阳极材料具有更高的电流放电效率,在4 mol/L KOH溶液中,添加0.8%(质量分数)纳米氧化锆的合金表现出最高的功率密度和阳极利用率。     

真空等离子喷涂NiCoCrAlYTa涂层在1050℃的氧化行为研究

采用真空等离子喷涂(VPS)方法在DD6单晶合金基体表面制备NiCoCrAlYTa涂层,研究DD6基体和DD6/NiCoCrAlYTa涂层在1050℃的高温氧化行为,通过X射线衍射和扫描电镜研究涂层相结构和微观形貌变化。结果表明：NiCoCrAlYTa涂层氧化动力学曲线符合抛物线规律;氧化分为快速氧化和慢速氧化2个阶段,快速氧化阶段的氧化速率常数为0.006 52 mg²·cm^-4·h^-1,慢速氧化阶段的氧化速率常数为0.002 74 mg²·cm^-4·h^-1;在慢速氧化阶段形成较完整的氧化物防护层,有效降低涂层和基体的进一步氧化速率,其200 h氧化增重为0.9 mg/cm²,相较于DD6基体的氧化增重2.16 mg/cm²有显著降低。采用VPS方法在DD6基体制备的NiCoCrAlYTa涂层在1050℃以下具有优异的抗氧化效果。     

粉煤灰制氧化铝工艺电解除铁方法探索研究

为满足粉煤灰制氧化铝过程中除铁的工艺要求，研究了离子交换膜电解法去除浸出母液中杂质铁的工艺条件，使用离子交换膜分隔阳极室和阴极室，以FeCl₂溶液为阴极电解液，NaCl溶液为阳极电解液，钛板和石墨分别做阴极和阳极。考察了Fe²⁺初始浓度、电解液pH、电流密度、电解温度等条件对电解除铁效果的影响规律。试验结果表明：Fe²⁺初始浓度对电解除铁效果没有影响；电解液的最佳pH为2.50;电流密度过高会使电解除铁的效率变低，当Fe²⁺初始浓度为3 g/L时，最佳的电流密度为2 A/dm²;温度对低Fe²⁺浓度(<0.4 g/L)电解效率的影响不显著，但Fe²⁺浓度大于0.4 g/L,提高温度可以提升电解除铁速率。     

Inconel625合金及焊缝在Na2SO4-NaCl熔盐中热腐蚀行为研究

对Inconel625母材与焊缝金属进行750℃下的75%Na₂SO₄-25%NaCl混合熔盐热腐蚀实验，并对腐蚀产物的物相、表面形貌、腐蚀失重速率及腐蚀机理等进行分析。结果表明：Inconel625接头母材处组织为奥氏体等轴晶，焊缝处组织为树枝晶；母材与焊缝金属失重曲线均遵循抛物线规律，其失重速率常数分别为3.43和4.18 mg²·cm^-4·h^-1；焊缝金属因为富Nb第二相的析出，导致其与母材相比耐蚀性较差，腐蚀表现出“不均匀性”；2种状态下的Inconel625有着相同的腐蚀层结构均为：外层NiO颗粒和片层状NiCr₂O₄，中层致密Cr₂O₃氧化层，内层“蜂窝”状Ni₂S₃硫化层的3层结构。Inconel625合金在750℃下75%Na₂SO₄-25%NaCl混合盐中的主要腐蚀机理为“硫化-氧化”腐...     

回火时间对BS960E钢快速加热淬火后组织与性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射、能谱仪和X射线衍射等研究了回火时间对BS960E钢快速加热淬火后组织与性能的影响。结果表明：BS960E钢淬火后组织为板条状马氏体,其原始奥氏体平均晶粒尺寸为5.69μm,位错密度为4.02281×10¹⁵ cm^-2。随着回火时间的延长,马氏体板条结构逐渐分解;回火2 min时仍存在部分板条组织,有效晶粒尺寸(马氏体板条块)为2.47μm,位错密度急剧下降至9.48079×10¹⁴ cm^-2;回火15和30 min时马氏体板条开始粗化,小角度晶界密度占比降低,此时有效晶粒尺寸分别为2.57和2.59μm,位错密度分别为7.80957×10¹⁴和6.75406×10¹⁴ cm^-2;回火60 min时,马氏体板条块合并明显,大角度晶界密度及占比下降,有效晶粒尺寸粗化达到2.99μm,位错密度降低至5.19655×10¹⁴ cm^-2。碳化物的析出位置可分为...