Pb-Al层状复合电极材料制备与性能初探

以Pb-Al层状复合电极材料与传统Pb合金电极为研究对象,通过在Pb与Al合金之间引入过渡金属Sn,通过物理场热镀膜及热包覆的方法制备Pb-Sn-Al层状复合电极材料,与Pb合金电极对比研究了其物理性能及电化学行为;测试了电阻分布、质量、电极极化曲线、耐蚀性、槽电压等.结果表明:与传统Pb合金电极相比,其电阻减少24%,质量减轻37.6%,电极极化电位降低2.3%,腐蚀损耗降低90.8%,槽电压降低200mV.因此Pb-Sn-Al层状复合电极材料是一种密度小、导电好、耐腐蚀的电极材料,有着重要的开发应用前景.     

轧制温度对Pb/Al复合电极材料电化学性能的影响

采用浇铸法制备出Pb/Al复合电极材料,分别在室温和250 ℃下进行轧制。利用扫描电子显微镜、电化学工作站、四电子探针等,对Pb/Al复合电极材料的界面、电化学性能及导电性能进行分析。结果表明：浇铸轧制Pb/Al复合电极材料得到了界面冶金式结合,与浇铸Pb/Al复合电极材料相比,界面结合明显改善;浇铸常温轧制Pb/Al复合电极材料有着较优的电化学性能和导电性能,与浇铸250℃轧制Pb/Al复合电极材料、浇铸Pb/Al复合电极材料、传统Pb-Ag合金电极相比,极化电位分别降低2.4%、4.7%、9.8%,导电性能分别提高2.7%、6.8%、13.9%。     

扩散焊接法制备Pb-Al复合电极材料的性能

采用扩散焊接法制备出了Pb-Sn-Al复合电极材料。借助线形扫描伏安法(LSV)、SEM测试手段研究了不同工艺参数对Pb-Al复合材料界面及电化学性能的影响。结果表明,在230℃、2 h或1 h下扩散焊接条件下,得到了界面冶金式结合的Pb-Al复合材料;与液固包覆法制备的电极材料相比,界面结合明显改善;与传统Pb电极相比,槽电压降低40 mV,极化电位降低4%。     

锌电积用Pb/Pb-MnO2复合电催化阳极的制备及性能

采用复合电镀技术制备Pb/Pb-MnO2复合电催化阳极,研究MnO2微粒晶型与粒径、电极构置、施镀时间和添加剂等对镀层中微粒含量的影响,利用正交实验确定阳极制备的最优条件,运用循环伏安和恒流极化等手段对复合阳极的析氧电催化性能进行评价.结果表明:通过工艺优化,可在氟硼酸盐镀铅体系中实现Pb基体上Pb-MnO2复合镀,获得MnO2微粒含量为1%～10%(质量分数)的复合镀层;模拟工业锌电积过程中,电解初始阶段复合阳极电位相比铅阳极降低约300 mV,经过24 h电解后,其稳定电位仍比铅阳极低100 mV,与工业Pb-Ag(0.6%,质量分数)阳极的稳定电位相当.     

Ti/Al层状复合涂层电极的制备及性能研究

利用热压扩散焊接工艺,分别在不同焊接时间条件下制备了结构为Ti/Al/Ti/Sn O2+Sb2O3/Pb O2的层状复合涂层电极,通过扫描电镜分析了Ti/Al基体的组织结构和表面形貌,采用四探针法测量了复合电极基体电阻并测试了电极加速寿命。结果表明:基体焊接时间为120 min时,制备的Ti/Al基复合涂层电极表面活性物质Pb O2颗粒尺寸均匀细小且比表面积大,具有良好的电化学性能;与传统的Ti/Sn O2+Sb2O3/Pb O2相比,电阻率仅为纯Ti的1/10。加速寿命试验测得的电极寿命达46 h,具有良好的稳定性。     

真空吸铸法对新型复合电极材料性能的影响

为了提高涂层钛阳极(DSA)的导电性能,改善电化学催化性能,使其外层仍保持Ti的耐腐蚀性和电化学性能,从基体材料的组成结构入手,提出了以铝为内心,外层由钛包覆的层状复合电极材料。并根据材料复合技术理论,采用真空上引吸铸工艺,成功制得了理想的DSA层状复合材料。在铝液温度为780℃,模具温度为250℃时,界面结合良好。所制得的Ti/Al复合材料可以很好的改善电极的导电性能、催化性能,同时保持原有的耐腐蚀特性。     

新型Ti/Al复合基体对传统Ti基PbO_2电极性能的改善

对比研究新型Ti/Al复合基体电极Ti/Al/Ti/SnO2+Sb2O4/PbO2和传统纯Ti基体电极Ti/SnO2+Sb2O4/PbO2的性能差异。通过改变Ti/Al复合基体的制备温度,探索制备新型电极的最佳工艺条件。运用SEM、EDS和XRD表征Ti/Al基体界面层与电极表面β-PbO2活性层的物相形貌。结合电化学测试技术,分析基体制备温度对电极电化学性能及寿命的影响。结果表明:Ti/Al复合基体的电阻率仅为纯Ti的1/10,该电极β-PbO2层的晶粒趋于细化且均匀,活性层比表面积增大,电化学性能均好于纯Ti基体电极。其中,在540℃获得的Ti/Al基体复合界面相为TiAl3,该复合基体电极的性能最佳。电极电阻较纯Ti基体电极降低43%,极化电位下降18%,在0.2 A/cm2的电流密度下,电位降低了320 m V。经强极化测试,该电极具有最大的交换电流密度j0与最低的析氧超电压η,工业使用寿命长达10.4年,高出传统电极50%,具有良好的应用前景。     

活性碳/氧化钌复合电极材料的制备及性能研究

通过胶体法制备不同含量的活性碳/氧化钌复合电极材料,然后把该材料在240℃热处理,随后对复合物进行热失重分析,利用X射线衍射仪及扫描电镜分别对该电极材料的形貌和结构进行表征;此外,对复合电极材料进行电化学性能测试。结果表明:活性碳与氧化钌复合有利于获得较细的颗粒,但是不影响氧化钌的结构;活性碳/氧化钌复合电极中碳的质量分数从13.6%增加到36.18%时,其比电容由664F/g减小为526F/g,能量密度从103.27Wh/kg降为75.18Wh/kg,功率密度从0.48kW/kg增加为0.64kW/kg,阻抗也随之降低;此外,采用该工艺制备氧化钌复合电极便捷实用。     

Ru-Mn-AC多元复合电极材料的电化学性能

以提高超级电容器电极材料的电化学性能为目的,在活性碳粉末中掺入二氧化钌和二氧化锰,作为电极材料的活性物质,从而制备氧化物/活性炭多元复合电极,组装成超级电容器单元.经循环伏安、恒流充放电和交流阻抗测试的结果表明:在活性碳粉末中掺入20%的二氧化锰时,复合电极的比容量为128 F/g,阻抗为2.62 Ω;在活性碳粉末中掺入二氧化钉和二氧化锰各20%时,多元复合电极的比容量为266 F/g,阻抗为0.86 Ω,经1500次循环充放电后,电容量几乎无衰减,得出由活性炭、二氧化钌和二氧化锰构成的多元复合电极是一种理想的超级电容器电极材料.     

热电材料

层状Bi、Pb硫族化合物基热电材料俄罗斯巴依柯夫冶金与材料研究院BC3EMCKOB等人研究了Pb,Bi/／Se,Te三元系合金的X-射线衍射结构、金相结构及热电性能。     

纤维及颗粒增强Al/Ti叠层复合材料制备方法和性能研究

Al/Ti叠层复合材料具有低密度、高比强度、高比刚度和高抗冲击性的优异性能,是一种理想的轻质高强材料,但是金属间化合物Al3Ti的脆性限制了其实际应用。通过复合纤维、陶瓷颗粒可以降低Al3Ti的脆性,提高Al/Ti叠层复合材料的强度和韧性,使其在航空航天、武器装甲等领域具有广阔的应用前景。本文简述了部分典型纤维、陶瓷颗粒增强Al/Ti叠层复合材料的制备方法,比较了不同材料和制备方法的优缺点。提出了碳化硼(B4C)增强Al/Ti叠层复合材料的可行方法,并采用真空热压法制备了0.2 mm厚的B4C薄片强化的Al/Ti叠层复合材料,该方法通过B4C薄片直接承载吸能和形成硬度梯度诱导裂纹偏转的方式强化基体,使其冲击韧性达到89 J/cm2,抗弯强度可达756 MPa,相较基体分别提高51%和38%。     

颗粒增强铝合金叠层复合材料的制备与强度和耐磨性

介绍了ＳｉＣ颗粒增强ＡｌＣｕ合金叠层复合材料的制备方法，研究了叠层复合材料的抗弯强度和增强层的耐磨性与ＳｉＣ颗粒含量的关系。结果表明，ＳｉＣ颗粒体积分数为２０％时该材料的抗弯强度最大，磨损量最小；ＳｉＣ颗粒与基体结合强度及层间宏观应力影响材料的强度性能     

等离子弧异质异构增材制造构件的组织与力学性能分析

采用等离子弧增材系统实现了不锈钢/高强钢异质异构增材构件制备，等离子弧增材构件具有良好的沉积形貌及优异的力学性能.为揭示叠合方式对等离子弧异质增材构件的宏微观组织和力学性能特征影响，研究采用了体视显微镜、金相显微镜、拉伸及硬度等测试方法.结果表明，不锈钢/高强钢异质异构增材构件中存在两种过渡形式，即以奥氏体枝晶过渡和马氏体组织过渡.增材构件横截面硬度波动较大，主要是混合过渡区域的高合金元素导致的组织变化引起的.叠合方式的改变能够显著影响材料性能，在强度下降不多的情况下，提高材料的冲击韧性.     

Fiber Reinforced Polyester Resins Polymerized by Microwave Source

Polyester resin based composite materials are widely used in the manufacture of fiberglass boats. Production time of fiberglass laminate components could be strongly reduced by using an intense energy source as well as microwaves. In this work a polyester resin was used with 2% by weight of catalyst and reinforced with chopped or woven glass fabric. Pure resin and composite samples were cured by microwaves exposition for different radiation times. A three point bending test was performed on all the cured samples by using an universal testing machine and the resulting fracture surfaces were observed by means of scanning electron microscopy (SEM). The results of mechanical and microscopy analyses evidenced that microwave activation lowers curing time of the composite while good mechanical properties were retained. Microwaves exposition time is crucial for mechanical performance of the composite. It was evidenced that short exposition times suffice for resin activation while long exposure times cause fast cross linking and premature matrix fracture. Furthermore high-radiation times induce bubbles growth or defects nucleation within the sample, decreasing composite performance. On the basis of such results microwave curing activation of polyester resin based composites could be proposed as a valid alternative method for faster processing of laminated materials employed for large-scale applications.     

Improvement of mechanical properties of Sn-58Bi alloy with multi-walled carbon nanotubes

Carbon nanotubes (CNTs) reinforced Sn-58Bi composites were successfully fabricated through ball-milling method and low temperature melting process.The influence of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) on the mechanical strength and ductility of Sn-58Bi lead-free alloy was studied.The mechanical test results show that the bending strength of Sn-58Bi-0.03CNTs (mass fraction,%) composite is increased by 10.5% than that of the Sn-58Bi alloy,which can be attributed to the reduction of Sn-rich segregation and the grain refinement.The toughness of Sn-58Bi-0.03CNTs composite is increased by 48.9% than that of the matrix materials.It is indicated that the influence of CNTs on the strength of Sn-58Bi-xCNTs composite is insignificant.In addition,the fracture mechanism of CNTs reinforced Sn Bi composite was analyzed.The corresponding fracture surface comparison between the Sn-58Bi-0.03CNTs composite and the monolithic Sn-58Bi alloy was made to identify the influence of CNTs on the fracture behavior and the reinforcing effect of CNTs.     

纤维/树脂/铝合金叠层复合材料的显微组织与阻尼性能

采用热压固化成形工艺成功制备了纤维／树脂／铝合金叠层复合材料。采用扫描电镜分析了铝合金表面处理工艺对叠层复合材料界面显微组织的影响。结果表明：该种复合材料不仅具有较高的强度和良好的成形加工性，而且抗震性能好，其振动衰减系数较基体铝合金有较大程度的提高。     

TiB2基陶瓷/42CrMo合金钢梯度纳米结构复合材料力学性能与损伤失效机制研究

通过离心反应熔铸工艺制备出TiB2/42CrMo层状复合材料,经力学性能测试,该复合材料弯曲强度、断裂韧性与层间剪切强度分别达到1250 ± 35 MPa、75 ± 12 MPa·m1/2与450 ± 20 MPa,因此可以认为正是由于该层状复合材料层间原位生成陶瓷/铁基合金梯度纳米结构复合界面,形成合金/陶瓷相界尺度呈空间连续梯度变化的结构演化,不仅使该材料具有类似金属的典型塑性变形特征,而且又使得该层状复合材料在三点弯曲与短梁层间剪切测试过程中均表现出明显的失效延迟行为。     

电子封装用Cu/Mo/Cu复合材料的工艺研究

研究了浸涂助复剂（铝基合金）和室温轧制工艺对Cu／Mo／Cu复合界面结合强度的影响，简述了Cu／Mo／Cu复合板室温轧制成形工艺过程，详细分析了表面和界面清理、初道次轧制临界变形率及热处理工艺等因素对复合板结合强度的影响。实验结果得出，钼板浸涂Al—Mn—Zn—Sn合金助复剂后的热处理温度为800～850℃；初道次轧制变形率为45％最佳；复合轧制后合适的退火工艺为450℃，保温60min。