有机电解液中钛基材表面TiO2纳米管阵列生长机制的研究

采用恒压阳极氧化法在有机电解液(NH4F/甘油、NH4F/乙二醇)中制备TiO2纳米管阵列,研究了阳极氧化电压、时间、电解液成分对纳米管阵列形貌、生长过程的影响,并提出了有机电解液中TiO2纳米管阵列的生长机制.研究表明:有机电解液中,获得纳米管阵列的电压范围更为宽泛,纳米管的生长时间也更长;在不同含水量的有机电解液中,可以制备出形貌不同的纳米管阵列;有机溶剂的高粘度、低含氧量提高了纳米管生长速度的同时控制着纳米管的腐蚀速度,因此在有机电解液中可以制备更大长径比的TiO2纳米管阵列;乙二醇电解液中纳米管的生长速度大于甘油电解液,并可制各出64μm的TiO2纳米管阵列.     

阳极氧化制备TiO_2纳米管阵列的生长特性

基于TiO_2纳米管薄膜的广泛应用前景,采用阳极氧化的方法制备高度规则排列的TiO_2纳米管阵列,研究外加电压、阳极氧化时间、电解液(NH_4F~+乙二醇)浓度、电解液体系对纳米管阵列生长特性的影响。结果表明:随着外加电压从10 V增大到30 V,纳米管的管径和管壁逐渐由22 nm和4.5 nm分别增至82 nm和10 nm,而纳米管密度由2240μm~(-2)降至200μm~(-2)。纳米管阵列出现的临界阳极氧化时间为5 min,且随着氧化时间延长,纳米管的长度随之增加,当氧化时间增至2 h时,纳米管长度增至4μm,此后,纳米管长度不再增长。在含F~-的有机电解液体系中可制备规则的纳米管阵列,当电解液(NH_4F+乙二醇)浓度增加到0.2 mol/L后,出现清晰的纳米管管状结构,这是由于F~-和乙二醇的存在对于TiO_2纳米管阵列的形成具有至关重要的作用,F~-与Ti~(4+)形成的[TiF_6]~(2-)能延缓钛箔阳极的氧化进程,促使钛箔表面形成微孔;而乙二醇则有助于提高电解液的黏度,降低F的扩散速率,保证TiO_2纳米管阵列的稳定生长。     

电解液中甲酰胺浓度对阳极氧化制备TiO_2纳米管阵列形貌和光催化性能的影响

分别以0.5%HF水溶液(A)、0.3 mol/L NH4F+70%H2O+30%甲酰胺(体积分数)(B)、0.3 mol/L NH4F+30%H2O+70%甲酰胺(体积分数)(C)和0.3 mol/L NH4F+3%H2O+97%甲酰胺溶液电解液(体积分数)(D)作为电解液,对比研究甲酰胺含量对电化学阳极氧化TiO2纳米管阵列的形貌、结构和光催化性能的影响。结果表明:TiO2纳米管阵列长度随甲酰胺含量的增加而增加;水基电解液A中制备的纳米管长度、壁厚和管径分别约为600、20和100 nm,且分布不均匀;甲酰胺基电解液D中制备的纳米管长度、壁厚和管径分别约为10μm、5 nm和60 nm,且管径分布均匀;样品在O2中经450℃退火2 h后,发现甲酰胺基电解液A中制备的TiO2纳米管为单相锐钛矿结构,其它样品则为复合锐钛矿相和金红石相结构。光催化降解甲基橙的结果表明:随着TiO2纳米管阵列的厚度增加及管壁减小,紫外光光催化效率明显提高。     

离子浓度对TiO_2纳米管阵列的影响

采用阳极氧化法在纯钛片表面得到了一种规整有序的TiO2纳米管阵列.利用SEM观察纳米管阵列的形貌,用XRD分析其晶型.并考察了阳极氧化电压、F浓度和溶液的pH值对纳米管阵列形貌和长度的影响.以罗丹明B溶液为目标降解物研究了TiO2纳米管阵列的光催化活性.结果表明,F浓度不仅影响纳米管阵列的形成时间,而且对纳米管阵列的形貌和长度也有一定的影响;溶液的pH值不仅影响纳米管阵列的长度,在很大程度上也影响纳米管阵列的表面形貌.阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列为无定型,在450℃空气中焙烧2h晶相主要为锐钛矿型TiO2,表现出较好的光催化活性.     

基于两步法阳极氧化的TiO_2纳米管阵列制备研究

采用低浓度的无机溶剂HF溶液(0.05%,质量分数)对溅射在硅基底上的400 nm钛薄膜进行阳极氧化制备TiO_2纳米管阵列,并利用SEM对制备出的TiO_2纳米管阵列进行表征。实验结果表明,通过优化阳极氧化电压幅值、电压施加方式和氧化时间,均可有效控制纳米管阵列的尺寸和形貌。首先施加0.5 V的低电压28 min,在低浓度的HF溶液中阳极氧化钛薄膜制备TiO_2纳米管阵列,其管径可达120 nm左右。在此基础上,对电压施加方式进行改进,提出两步法施加电压方式,并优化氧化时间,在硅基底钛薄膜上制备出管径为100~270 nm结构紧密有序的TiO_2纳米管阵列,明显优于钛薄膜在有机电解液中氧化制备的管径为70~100 nm的TiO_2纳米管阵列。     

正向电压对镁合金微弧氧化膜层相结构的影响

采用微弧氧化技术,以30g/L的磷酸钠为电解液,利用系统的XRD手段研究了正向电压对AZ31镁合金表面微弧氧化膜层不同厚度的相组成,计算出晶粒尺寸、晶面间距和残余应力的分布规律.结果表明:电压不同膜层中各深度相的衍射峰强度、相组成和结晶度都不同,其中Mg3(PO4)2 (200)峰的晶粒尺寸随电压增加而变粗,且同一电压制备的膜层在同一晶向不同厚度的晶粒尺寸不一样,其值呈至膜层表面距离减小而减小,晶面间距也呈减小趋势;MgO相组成的涂层残余应力处于拉应力,其值随电压增加而显著减小.     

TiO2纳米管阵列的制备、热处理及光催化性能

采用恒压直流阳极氧化法制备具有规则排列的TiO2纳米管阵列,并研究其在空气热处理过程中的晶型转变,同时用甲基橙的降解过程表征其光催化性能。结果表明：电解液采用0.5%（质量分数）HF水溶液时,电压在10～20V之间,时间5min以上才能形成TiO2纳米管阵列;随着氧化电压的提高,纳米管的平均管径和管长都增大;随着氧化时间的延长,纳米管管长明显增长,平均管径变化不大;纳米管阵列在空气中热处理时,280℃左右出现锐钛矿相,400℃左右出现金红石相,680℃左右锐钛矿相向金红石相的转变结束,600℃纳米管阵列结构仍然保持完整。光催化实验表明,在氧化电压为20V、氧化时间为20min时获得的纳米管阵列经过400℃热处理后,在40min的光照时对甲基橙的光催化降解率高达99.6%。     

TiO2纳米管阵列生长进程及微观结构的研究

采用高纯度的Ti箔作为阳极,以Pt片为阴极,在0.1%～1.0%HF水溶液中,电压0.4～14.5 V,温度5～40℃范围内进行恒压阳极氧化制备TiO2膜.使用电化学工作站测试了线性扫描阳极极化曲线及阳极氧化过程中的电流密度-时间曲线;并使用扫描电子显微镜对氧化膜的平衡形貌进行观察;研究了阳极氧化时间、电压、电解液浓度以及温度对平衡生长氧化膜结构的影响.结果表明:阳极氧化工艺参数对氧化膜的形成速度、纳米孔孔径、纳米管阵列长度有显著影响.增大电解液浓度以及升高电解液温度,均有利于加快形成结构稳定的氧化膜,表现在到达氧化膜稳定生长的时间缩短,且平衡时纳米管的平均长度缩短.随电压增大,氧化膜生长加速,但获得平衡生长的时间相对延长;纳米孔孔径及纳米管的长度都随之增大.     

高长径比TiO_2纳米管阵列的制备及其电致变色与光电化学性能

采用NH4F-DMSO-甘油-H2O溶液体系的电化学阳极氧化法,经高温热处理后,在金属钛基板上制备了有序的Ti O2纳米管阵列薄膜。通过计时安培法、循环伏安曲线、光照开路电位谱和瞬态光电流谱技术对纳米管阵列电极的电致变色及光电化学特性进行了研究。结果表明,Ti O2纳米管为混晶组成,阵列薄膜具有大比表面积和高长径比。纳米管阵列电极具有稳定的阴极电致变色效应,快速的着色/褪色反应时间。与Ti O2纳米多孔膜电极相比,Ti O2纳米管阵列电极的光电流及光照开路电压都显著增加。     

阳极氧化ZrO_2纳米管阵列的制备及其生长机制

在含NH4F的聚乙二醇(PEG-200)电解液中通过阳极氧化制备高度有序的二氧化锆纳米管阵列(ZrO2-NTs)。考察氧化电压、氧化时间以及电解液水含量对ZrO2-NTs形貌的影响,并讨论其生长机制,采用等效电路Rs(QfRf)(QdRc)对ZrO2-NTs的电化学阻抗谱进行拟合。结果表明,在该体系中ZrO2-NTs的形成包括氧化、水解形核以及膜溶解过程,氧化电压、氧化时间以及电解液水含量是影响ZrO2-NTs生长的重要因素,在含1.0%NH4F(质量分数)和5%H2O(体积分数)的PEG-200电解液中,20 V电压下氧化3 h可制备得到管径为100~120 nm的ZrO2-NTs。电化学阻抗谱分析结果表明,ZrO2膜层的界面电荷转移电阻较大。     

OXIDATION BEHAVIOR OF KOVAR ALLOY IN CONTROLLED ATMOSPHERE

Controlled oxidation experiments were performed on Kovar alloy by changing oxidation atmosphere, temperature, and exposure time to produce films with different oxide type and thickness. The results indicated that single Fe3O4 and single FeO were respectively obtained when Kovar alloy was oxidized in N2-2.31%H2O-0.95%H2 at 500℃ and in N2-2.31%H2O-0.5%H2 at 1000℃, and all kinetic curves followed linear relation; mixed oxides of FeO and Fe3O4 formed when Kovar was oxidized in N2-2.31%H2O at 1000℃and parabolic kinetics were obeyed. Analysis of metallographic cross section of oxides indicated that oxygen diffusion inward through the oxide scale is responsible for intergranular oxide, which had formed beneath the oxide scales when the oxide products were mixed oxides of FeO and Fe3O4, and which did not occur when the oxide was single FeO or Fe3O4. The oxidation model was also established.     

Mg、F复合掺杂尖晶石LiMg0.1Mn1.9O3.95F0.05的合成和电化学行为研究

以己二酸为配位体采用溶胶-凝胶法合成了LiMn2O4,Mg掺杂或Mg和F复合掺杂的尖晶石锂镁氧化物正极材料.对合成出的样品采用X-射线衍射仪、X-光电子能谱、扫描显微电子镜、循环伏安测试和充放电测试仪进行了详细的研究.X-射线衍射结果表明,所有的样品都具有相同的纯尖晶石相,LiMg0.1Mn1.9O4和LiMg0.1Mn1.9O3.95F0.05与LiMn2O4的样品相比,具有较小的晶格参数和晶胞体积.X-光电子能谱试验结果表明,在LiMn2O4中,Mn3 和Mn4 的相对量分别为50.2%和49.8%,而LiMg0.1Mn1.9O3.95F0.05中Mn3 和Mn4 的相对量分别为48.4%和51.6%.扫描电镜结果显示,LiMg0.1Mn1.9O3.95F0.05颗粒尺寸略小、尺寸分布窄,形态结构更为规整.循环伏安实验显示,Mg和F复合掺杂的尖晶石具有更好的可逆性.LiMn2O4,LiMg0.1Mn1.9O4,LiMg0.1Mn1.9O3.95F0.05样品的首次放电能量和能量保持率分别为123、111、114 mAh·g-1和86.5%、92.3%、90.9%,且LiMg0.1Mn1.9O4和LiMg0.1Mn1.9O3.95F0.05具有比LiMn2O4更高的库仑效率.     

THE CHARACTERISTICS OF OXIDE SCALE FORMED ON LOW PRESSURE PLASMA SPRAYED NiCrAIY COATING IN THE PRESENCE OF 5% WATER VAPOR

The oxidations of low pressure plasma sprayed (LPPS) NiCrAlY coating on nickelbase superalloy were studied at 1050C in flows of O2, and mixture of O2 and 5%H2 Ounder atmospheric pressure. Oxide formed on the surface of LPPS NiCrAlY coatingafter oxidation at 1050℃ in pure O2 consisted of NiCr2 O4, whereas oxide formed onthe surface of LPPS NiCrAlY coating after oxidation at 1000℃ in a mixture of O2 and5%H2 O is mainly composed of NiO. The effect of water vapor on the characteristicsof the oxide scale is attributed to the increase in Ni cation transport.     

T91钢超音速电弧喷涂45CT涂层在90%Ar+10%H2O气氛中的循环氧化行为

采用超音速电弧喷涂方法在T91钢上制备了45CT涂层,研究了样品在800℃和850℃的90%Ar+10%H2O气氛中的循环氧化行为,利用XRD和SEM/EDS分析了涂层氧化前后的表面成分和结构。结果表明:氧化后表面的氧化物主要由Cr2O3,NiCr2O4及NiO组成,850℃氧化后的表面氧化物还含有Fe2O3;45CT涂层在800℃下表现出良好的抗氧化性能,而在850℃氧化时,涂层出现裂纹,Fe通过裂纹快速向外扩散,导致涂层在氧化过程中失效。     

亚纳米SiO2对硅溶胶壳型硬化时间的影响

对添加15％NH4Cl和亚纳米SiO2的硅溶胶壳型硬化时间进行实验研究。研究发现硅溶胶壳型硬化时间t随着15％NH4Cl加入量的增加而降低，随着亚纳米SiO2加入量的增加先降低后升高再降低，且15％NH4Cl加入量相同时，添加亚纳米SiO2硅溶胶壳型硬化时间相对未添加的要缩短几倍到几十倍。结果表明亚纳米SiO2具有促进硅溶胶壳型胶凝硬化的作用。     

Synthesis of ZSM-5 zeolite membranes without organic templates using a varying-concentration technique

Template-free nanosized ZSM-5 seeds with an average size of 15 nm were prepared from a synthesis solution with the composition 12Na2O:100SiO2:2Al2O3:2500H2O. By the use of these seeds, thin ZSM-5 zeolite membranes were prepared on the outer surface of a porous α-alumina tube with a pore size of 2 μm in a gel system by varying-concentration synthesis with organic-free template. The first composition synthesis sol-gel was the same as seeds of molar composition and the second one was 12Na2O:100SiO2:2Al2O3:5000H2O at 180 ℃ for 10 h, respectively. XRD shows that the film consists of well-crystallized ZSM-5 zeolite. SEM investigation indicats that the zeolite films on the supports are defect free and the film thickness is approximately 8 μm. The permeances for H2, N2, CH4 and CO2 are 8.94×10-7 , 3.27×10-7 , 3.9×10-7 , 3.14×10-7 and 0.874×10-7 mol·m2·s-1·Pa-1 , respectively. The ideal selectivity of membrane at room temperature for H2/CO2, H2/N2, H2/CH4 are 2.84, 2.73 and 2.29, respectively.     

侧向凝固通道偏析的数值模拟

建立了二元系凝固过程通道偏析形成的数学模型,给出了描述焓与温度及固相分数耦合关系的表达式.在实验验证的基础上,对亚共晶与过共晶成分的NH4Cl-H2O侧向凝固通道偏析的形成位置与生长方向进行了数值模拟研究.模拟计算结果表明,偏析通道起源于糊状区,偏析通道中的富集溶质从糊状区流向液相区.为了维持偏析通道中的液体流动,枝晶间液体可通过糊状区从液相区得到补充.糊状区中富集溶质的流动方向取决于析出溶质的密度.NH4Cl-70%H2O侧向凝固时,析出的溶质密度较小,偏析通道倾斜向上生长,在糊状区上部形成A偏析.NH4Cl-90%H2O侧向凝固时,析出的溶质密度较大,在糊状区下部偏析通道倾斜向下生长.     

粒径对CaF2沉淀-溶解平衡的影响

通过CaF2溶解实验对Ca2+-F--H+-H2O体系的热力学性质进行研究,考察CaF2粒径、pH等因素对CaF2沉淀溶解-平衡的影响,结合热力学计算得到影响CaF2沉淀效果的因素.结果表明:CaF2粒径对溶液平衡总氟浓度有重要影响,CaF2粒径越大,其溶解度越小,溶液平衡总氟浓度越低;当CaF2粒径大于16.97 μm时,平衡总氟浓度低于8 mg/L,而细颗粒CaF2在溶液中的平衡总氟浓度高于25 mg/L;化学沉淀法处理含氟废水时,应尽可能增大CaF2沉淀粒径,并将反应终点pH控制在4.0～10.0之间,达到降低CaF2溶解度、强化CaF2沉淀效果的目的.     

Mechanical properties of hot rolled 2519 aluminum alloy plate

1　INTRODUCTIONThemainadvantageof 2 5 19aluminumalloyisitsspecificstrengthandthereforeitisconsideredasagoodchoiceforaviationandshippingindustry .How ever,theseapplicationsmayberestrictedby poorcharacteristicssuchasresistancetostresscorrosioncracking ,strengthandplasticity .Thesecharacteris ticsdependintensivelyonthedistributionofthesec ondphaseparticleandthesizeandshapeofgrainsthataredeterminedby proces sing andheattreat ment.Stresscorrosioncrackingisthetypeofattackinwhichatensileandacorr…