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...     

2507双相不锈钢高温物理性能研究

采用综合热分析仪、热膨胀分析仪、激光导热仪和热/力模拟试验机分别对2507双相不锈钢进行了综合热分析试验、热膨胀试验、激光导热试验和高温力学试验,以控制连铸坯表面凹陷、裂纹等缺陷。结果表明：2507双相不锈钢的固相线温度为1 469.5℃,液相线温度为1 446.2℃;温度在100～750℃时,2507不锈钢平均线膨胀系数为16.606 1×10^-6 K^-1,温度在750～1 020℃之间的平均线膨胀系数为14.916 2×10^-6 K^-1,温度在1 020～1 400℃时平均线膨胀系数为20.475 1×10^-6 K^-1;在降温过程中,平均线膨胀系数为-22.690 3×10^-6 K^-1;2507不锈钢的密度随温度升高而降低;温度从650℃升至1 150℃,2507不锈钢的热扩散系数增大了25%;导热系数随温度升高而增大,在1 000℃时导热系数达到最大值34 W/(m·K);温度超过1 200℃之后,抗拉强度...     

中子探测用LiInSe2晶体生长及表征

LiInSe₂晶体是一种可在室温下探测热中子的新型半导体中子探测材料。本文采用低温合成法，获得大量高纯多晶LiInSe₂原料，通过改进生长工艺得到了高质量的红色LiInSe₂晶体。通过研究晶体的透过率、夹杂相等，表征了晶体的生长质量，测试晶体对α粒子的响应来研究晶体进行中子探测的可能性。结果表明，晶体的红外透过率为75%，禁带宽度为2.3 eV，夹杂相密度达到2 900个/cm²，夹杂相的尺寸在1～10μm左右。测得电阻率在5×10¹¹Ω·cm左右，对α粒子的能量分辨率为55%。     

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。     

La掺杂P型CeyFe3CoSb12热电材料及涂层的热电性能

采用熔融-退火-放电等离子烧结工艺合成P型CoSb₃基热电材料，研究Ce掺杂量对CoSb₃基热电材料显微组织和热电性能的影响，以及La掺杂对解耦热电关系的作用。结果表明，掺杂元素La和Ce降低了热导率，使La_0.1Ce_0.8Fe₃CoSb₁₂在整个测温区间的热导率保持在1 W/(m·K)左右，对应的最高热电优值在723 K时达到0.45。以磁控溅射法制备Al-Ni涂层，通过对溅射Al-Ni防护涂层的P型La_0.1Ce_0.8Fe₃CoSb₁₂材料热电性能进行测试，发现涂层的介入并未造成材料热电性能的衰退，且涂层与基底结合良好，元素分布均匀。以钎料Ag40Cu60对P型热电元件La_0.1Ce_0.8Fe₃CoSb₁₂与电极片Mo50Cu50接头进行焊接行为研究，发现界面处宏观结合效果良好。     

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。     

Mn18Cr18N电渣重熔钢锭凝固组织的CA法模拟

借助PROCAST软件的元胞自动机(CA)微观组织模拟方法,分析了?300 mm (?100 mm)×350 mm Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢空心钢锭的电渣重熔凝固工艺,确定了合理的凝固工艺参数、冷却条件、凝固晶粒组织的形核密度与生长速度。在此基础上,分析了?712 mm(?308 mm)×1 202 mm空心钢锭电渣重熔金属熔池形状和底部冷却条件对凝固组织特征的影响。结果表明,电渣重熔熔速(渣-金界面上涨速度)控制在0.1 mm·s^-1以下,可以获得理想的熔池形状和凝固柱状晶组织;底部传热系数达到500 W·m²·K^-1可提供足够的冷却能力,并获得最大尺寸的底部柱状晶区。     

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...     

孔隙率对水热合成Bi2Te3热电性能的影响

用水热法制备了晶粒尺寸为几十纳米到几百纳米的Bi₂Te₃粉末,再通过压片法制得不同孔隙率的Bi₂Te₃薄片材料,研究了孔隙率对Bi₂Te₃热电性能的影响。通过对热电性能的测试,研究发现压片法制得的Bi₂Te₃样品具有较高的孔隙率,且样品的热传导符合多孔材料的热传导规律。当Bi₂Te₃样品孔隙率较大时具有较低的热导率,在室温下测得孔隙率为43%的Bi₂Te₃薄片热导率为0.282W·m^-1·K^-1。材料热导率、电导率和ZT值均随孔隙率的增加而减小。     

p型Ca、Ni双掺BiCuSeO层状氧化物的热电性能北大核心CSCD

选用高纯的Bi粉、Se粉、Cu粉、CuO、CaO、NiO作为原材料,采用固相结合放电等离子烧结制备不同成分的样品,测试了不同成分样品从室温RT到823 K不同温度下热电传输性能。研究结果表明,通过在Bi位掺杂Ca、Cu位掺杂Ni,可以有效的调控材料的热电性能。Bi0.94Ca0.06Cu0.94Ni0.06Se O在823 K时,电导率达到最高值5300 S·m^-1,远高于BiCuSeO的电导率1100 S·m^-1。同时,样品具有较低的热导率（0.9-0.4 W·m^-1·K^-1）和较高的Seebeck系数（200-250μV·K^-1）。Ca、Ni双掺BiCuSeO体系中Bi0.94Ca0.06Cu0.94Ni0.06Se O的热电优值（ZT）在823 K时达到最大值0.55。     

时效温度对Zn-1.5Cu-1.2Mg-0.2Zr合金组织与耐蚀性的影响

采用金属型铸造的方法制备了Zn-1.5Cu-1.2Mg-0.2Zr锌合金，利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射、电化学工作站和浸泡实验等研究了不同温度时效处理对其微观组织和耐蚀性的影响。结果表明：铸态锌合金的微观组织主要由η相(含Cu的Zn固溶体)、η+Mg₂Zn₁₁共晶体和少量的Zn-Zr化合物组成；随时效温度的升高，合金η相晶粒内析出的片状第二相数量先增加后减少，腐蚀速率呈先降低后增加的趋势；220℃时效处理的锌合金腐蚀速率最小，自腐蚀电流密度和模拟体液浸泡腐蚀速率分别为5.23μA·cm^-2和0.053 mm·year^-1,这可能是由于220℃时效处理后合金η相晶粒内析出的片状第二相的数量最多且分布均匀。     

p型Ca、Ni双掺BiCuSeO层状氧化物的热电性能

选用高纯的Bi粉、Se粉、Cu粉、CuO、CaO、NiO作为原材料,采用固相结合放电等离子烧结制备不同成分的样品,测试了不同成分样品从室温RT到823 K不同温度下热电传输性能。研究结果表明,通过在Bi位掺杂Ca、Cu位掺杂Ni,可以有效的调控材料的热电性能。Bi0.94Ca0.06Cu0.94Ni0.06Se O在823 K时,电导率达到最高值5300 S·m-1,远高于BiCuSeO的电导率1100 S·m-1。同时,样品具有较低的热导率(0.9~0.4 W·m-1·K-1)和较高的Seebeck系数(200~250μV·K-1)。Ca、Ni双掺BiCuSeO体系中Bi0.94Ca0.06Cu0.94Ni0.06Se O的热电优值(ZT)在823 K时达到最大值0.55。     

TiO2对金刚石/铜复合材料导热性能的影响

为研究金刚石/铜复合材料界面传热对其导热性能的影响，采用放电等离子烧结制备了添加0.4～1.0 mass%TiO₂的金刚石/铜复合材料，分析了其微观结构、物相组成和热导率，研究了TiO₂对金刚石/铜复合材料导热性能的影响。结果表明：TiO₂的添加使金刚石表面变得粗糙，且在金刚石和铜的界面处形成了TiC过渡层；TiC过渡层有效地改善了金刚石和铜的结合，从而减少了裂纹及孔洞的形成，提高了声子传热效率；添加0.8 mass%TiO₂的金刚石/铜复合材料的热导率为421 W·m^-1·K^-1,达到理论热导率的73%,相比未添加TiO₂的金刚石/铜复合材料(186 W·m^-1·K^-1)提高了1.26倍。     

中低温用Sm1-2xEuxBaxB6阴极材料的制备及性能

采用硼/碳热还原-热压烧结集成工艺(BCTR&HP)制备了高纯致密的Sm_1-2xEu_xBa_xB₆(x=0.1,02,0.3)多晶块体,系统研究Eu&Ba掺杂SmB₆对其结构、力学性能与电学特性的影响。结果表明,BCTR&HP制备的Sm_1-2xEu_xBa_xB₆呈CsC1型简单立方单相结构,晶格常数随Eu&Ba掺杂量的增加而增大,贡献于力学性能的提高和电阻率的下降。热电子发射性能结果表明,Eu&Ba掺杂能够改善SmB₆阴极材料的发射特性,在测试温度1773 K,外加电压1 kV条件下,Sm_0.4Eu_0.3Ba_0.3B₆阴极的发射电流密度达到35.1 mA·cm^-2,零场电流密度达到21.4 mA·cm^-2,在1523~1773 K其平均有效功函数为3.6 eV,其固有的高电阻率可作为"直热式"阴极简化热子结构,具有很大的应用前景。     

新型铝阳极在滩海陆岸环境中的活化机理

针对国标铝阳极在滩海陆岸环境中不能满足阴极保护要求的问题，建立了用于模拟滩海陆岸环境的试验装置，研究了3种新型铝阳极在滩海陆岸环境中的工作特性和活化机理。结果表明：Al-1阳极和Al-3阳极的实际电容量均大于1 500A·h·kg^-1，电流效率均大于50%，这优于国标铝阳极性能；在-1.10V极化电位下，3种新型阳极的稳定阳极电流密度分别为128μA·cm^-2(Al-1阳极)和70μA·cm^-2(Al-2阳极和Al-3阳极)。Al-1阳极更适合滩海陆岸环境，原因是Al-1阳极中Sn-In固溶体和GaO₃^3-的还原过程促进了铝阳极表面腐蚀产物层在滩海陆岸环境中的持续溶解。     

高强高导热多孔石墨骨架的快速制备工艺

利用选择性激光烧结成形技术制备的石墨件内部疏松多孔、力学性能和导热性能不佳，难以作为功能结构件使用，因此需要对制备工艺进行优化。研究了中间相碳微球(MCMB)的加入量对多孔石墨预制体初始密度、力学性能和导热性能的影响，在比较液态酚醛树脂和中温沥青两种浸渍剂的浸渍效果基础上，对比研究了不同的浸渍工艺组合方案对多孔石墨预制体的性能影响。结果表明：当MCMB加入量为20 mass%时，其挥发性β树脂对孔隙填充效果最好，此时预制体的密度、抗压强度和导热系数达到最高，分别为0.54 g/cm³、2.57 MPa和2.32 W·m^-1·K^-1;组合浸渍工艺方案中，先浸渍一次液态酚醛树脂，再浸渍两次中温沥青对预制体的性能改善效果最好，密度由0.54 g/cm³增加至1.46 g/cm³,抗压强度由2.57 MPa上升到了14.81 MPa。经石墨化处理后，多孔石墨骨架导热系数达到214 W·m^-1·K^-1,相比石墨化前(11 W·m^-1<...     

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。     

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。     

Al掺杂Bi2Te2.7Se0.3合金的热电性能

利用高能球磨和快速直流热压技术制备并研究了Al元素对Bi₂Te_2.7Se_0.3合金热电性能的影响。Al的掺杂提高了材料的Seebeck系数和功率因子。Bi₂Te_2.7Se_0.3Al_0.02的Seebeck系数在423K时达到了200 μVK^-1,功率因子在323K时达到了2410 μWm^-1K^-2,相比同温度下未掺杂的样品分别提高了约40%和19%;同时,纳米晶粒之间的晶界对声子散射显著降低了晶格热导率,使Bi₂Te_2.7Se_0.3Al_0.02的总热导率在323 K达到0.85 Wm^-1K^-1,比同温度下未掺杂样品降低了33%。功率因子的提高和热导率的降低使材料的热电优值ZT在373 K时达到了0.97。