PECVD法原位渗氮表面改性钛双极板的性能

为了提升钛双极板的导电性和耐腐蚀性,利用氮气等离子体原位渗氮法对钛片(TA2)进行表面改性,制备了系列氮化钛涂层,系统研究了反应温度和渗氮时间对涂层表面形貌、疏水性、界面导电性和耐腐蚀性的影响.结果表明,温度过高会导致氮化钛生长过快,颗粒尺寸较大;温度较低不利于表面反应,涂层不能完全覆盖钛基底;渗氮时间较短,表面生成不规则的纳米生长核,致使涂层不平整、钛基底裸露;渗氮时间过长,涂层呈阶梯堆垛状,平整度降低.650°C下渗氮90 min制备的氮化钛涂层(TiN-650-90)均匀平整,组成为TiN0.26;TiN-650-90的水接触角提升至105.4°,表面疏水性有利于改善燃料电池的水管理性能;界面接触电阻(ICR)随加载压力增大而降低,2.75 MPa时TiN-650-90的ICR稳定至6.5 mΩ·cm²,满足美国能源部(DOE)要求(≤10 mΩ·cm²);TiN-650-90的腐蚀电流密度为0.56μA·cm^–2,–0.1 V恒电位下的电流密度为0.67μA·cm^–2,耐腐性和稳定性较钛的明...     

C/C复合材料密度及预氧化处理对SiC涂层的影响

采用包埋法分别在密度为0.8、1.4和1.8 g/cm³的炭/炭(C/C)复合材料表面制备SiC涂层,选择密度为1.8 g/cm³的试样研究预氧化处理对涂层结构和抗氧化性能的影响。利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究涂层的显微组织和物相组成,用1500℃静态空气氧化方法测试涂层的抗氧化性能。结果表明,随C/C复合材料密度增大,涂层嵌入基体的深度越小,涂层与基体的分界越明显。密度为1.8 g/cm³的C/C复合材料进行预氧化处理后,表面粗糙度增大,表面的炭纤维周围产生了环形孔隙,再经过包埋制备SiC涂层,涂层厚度增加且更加均匀致密。将样品于1500℃静态空气中氧化334 h后,氧化质量损失率为0.684×10^?4 g/(cm²·h),氧化后表面生成了莫来石相,抗氧化性能有明显提升。     

MoSi_2常温电泳沉积于碳/碳复合材料表面制备抗高温氧化涂层

为提高碳/碳复合材料抗高温氧化性,以粒度13μm左右的MoSi2粉末为原料,在乙醇溶液中于室温将MoSi2粉末电泳沉积在直径为30mm、厚度为5mm的碳/碳复合材料圆柱片表面,再经800℃氩气气氛烧结制得MoSi2涂层。电泳沉积的优化条件:电泳沉积电压95V,电极间距2cm,电泳沉积时间5 min。在此条件下制得的MoSi2涂层表面平坦、光滑,涂层质量为65.3mg,涂层平均厚度为46μm,涂层平均粘结强度为23.9 MPa。在优化电泳沉积条件下制得的MoSi2涂层可使碳/碳复合材料在1 500℃空气中静态氧化速率由原来的0.82%/min降至0.49%/min,80min内样品失重率由63%降为39%。在MoSi2涂层表面再涂覆一层Si-Al-O复合氧化物陶瓷涂层,可使样品氧化速率和样品失重率进一步分别减小为0.15%/min和11%。从对基材失重率的降低值贡献来说,双重涂层比单个涂层叠加效果要好,因此双重涂层对阻碍基材氧化可能有某种协同作用。     

碳纤维复丝拉伸强度测试中胶液密度的研究

研究了6K聚丙烯腈基碳纤维在复丝拉伸性能测试过程中,样品制备时所使用胶液的密度,对复丝拉伸性能测试实验结果的影响,实验采用河南永煤碳纤维有限公司所生产的6K碳纤维,分析在样品制备过程中,实验分别使用0.910 g/cm³、0.930 g/cm³、0.950 g/cm³、0.970 g/cm³、0.990 g/cm³五种胶液密度。研究结果表明,胶液密度是影响碳纤维复丝拉伸性能测试一个重要因素。当胶液的密度为0.950 g/cm³左右时,制成样品含胶量适中,复丝拉伸性能测试实验结果处于最好的状态,胶液密度过大或者过小时,均对实验结果有明显影响,样品含胶量明显变化,测得的碳纤维拉伸强度和稳定性均有所降低。     

氨基葡萄糖盐酸盐碳源荧光碳量子点的合成及其在汞(II)检测中的应用

以氨基葡萄糖盐酸盐为碳源,三聚磷酸钠为催化剂通过水热法合成了水溶性的荧光碳量子点(简称碳点)。研究了水热反应温度、催化剂用量以及溶液pH值对碳点荧光性能的影响。结果表明,在水热反应温度为180℃下反应10h,催化剂用量为0.938mmol条件下制备的碳点有最高的荧光量子产率(荧光量子产率为12%)。此外,基于Hg²⁺对碳点荧光强度明显的猝灭作用构建了一种检测Hg²⁺的新方法。Hg²⁺浓度在1.6×10^-6~5.1×10^-5 mol/L范围内与碳点的荧光猝灭程度呈良好的线性关系,方法检出限为6.7×10^-7 mol/L。实验方法用于实验室废水和生活污水样品中Hg²⁺的测定,结果的相对标准偏差(RSD,n=6)为3.0%~4.0%,回收率为95%~107%。     

改善钛及其合金耐磨性和耐蚀性的一条途径

钛比重小,比强度高,具有优良的物理化学性能.但钛的硬度低,耐磨性差,在摩擦的条件下,工件易擦伤,产生粘着磨损,并且在某些介质中不耐蚀.为改善钛及其合金的耐磨性和耐蚀性,我们研究了空心阴极离子镀(HCD)技术,在钛及其钛合金上加涂了氮化钛涂层.结果表明,加涂氮化钛涂层的纯钛表面硬度,得到了大幅度提高,在25g负载,加载时间15s的试验条件下,其显微硬度值(HV)可达1800kg/mm~2.在浓度为79%室温条件下进行的H_2SO_4溶液浸泡试验表明,在0.379Pa氮分压沉积的氮化钛样品比纯钛耐蚀性提高了三个数量级,年腐     

激光增材制造多孔GH4169高温合金孔结构与性能研究

利用选区激光熔化技术制备出具有不同孔隙结构的多孔GH4169高温合金材料，对制备样品进行扫描电镜观察以及毛细曲线和压缩应力应变曲线测试，系统研究了孔结构对多孔材料毛细抽吸性能及压缩力学性能的影响。结果表明，随着激光功率从285 W减小到160 W，多孔高温合金样品总孔隙率从3.5%增加到46.1%；随着开孔率从15.6%增加到21.7%，多孔高温合金样品的毛细抽吸速度从4.44 mg/(s·cm³)增加到6.56 mg/(s·cm³)，毛细抽吸质量从91.3 mg/cm³下降到81.7 mg/cm³，毛细抽吸质量的减少可能与样品孔径增大导致毛细力下降有关。孔隙率增加也导致多孔材料样品弹性模量从53 GPa减小到11 GPa，弹性极限从768 MPa减小到217 MPa，孔材料样品均展现出较好的抗压缩变形能力。     

钼镧合金表面FeCrAl涂层耐腐蚀性能

采用非平衡磁控溅射工艺在Mo–La合金表面沉积FeCrAl涂层,研究所制备涂层的耐腐蚀性及涂层的腐蚀机理。结果表明：FeCrAl涂层样品在360℃、18.6 MPa、纯水的高压釜中腐蚀72 h,平均腐蚀速率为3.8 mg·dm_?²,低于同条件下锆合金以及未沉积涂层的钼镧合金的腐蚀速率,且涂层中的Al与外界环境介质中的氧发生反应,在涂层表面形成致密的Al₂O₃薄膜,在一定程度上减缓了涂层的腐蚀速度,有效保护了基体材料。FeCrAl涂层样品在1200℃、0.1 MPa的高温水蒸气环境下腐蚀8 h,Al₂O₃氧化膜厚度在4.0μm左右,涂层维持保护效果,钼镧合金基体未暴露在腐蚀环境中;经淬火后,Al₂O₃氧化膜厚度减小至2.5μm左右,涂层依旧维持结构完整性,没有出现贯穿性脱落,满足Mo–La合金表面耐腐蚀性的使用要求。     

二氧化钛涂层改性锌负极及其在水系锌离子电池中的应用

采用溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型纳米二氧化钛粉体,将其涂覆在锌箔上制备了二氧化钛涂层改性锌负极。通过各种表征和测试手段,探究了涂层对锌负极的改善效果,评估了改性后的锌负极在水系锌离子电池中的电化学性能。结果表明,二氧化钛涂层可以诱导锌在负极均匀沉积,由改性锌负极组成的Zn/Zn对称电池可以在1 mA/cm²的电流密度下稳定循环500 h以上。此外,用改性锌负极组装的Zn/MnO₂全电池在0.5 A/g的电流密度下循环100次后容量保持率为82.53%,显著优于用未改性锌负极组装的Zn/MnO₂全电池。     

Ti0.95Co0.05N/NC复合材料的制备及储锂性能的研究

氮化钛(TiN)因其具有资源丰富、无毒、低成本和高化学稳定性等特点，可作为一种新型、高容量的锂离子电池负极材料。而其较差的离子和电子传导率无法满足高能量密度锂离子电池的需求。因此，本论文通过设计制备出氮掺杂碳材料负载钴(5%)掺杂TiN纳米颗粒(Ti_0.95Co_0.05N/NC),通过调节二聚氰胺(DCDA)加入量调控碳材料的石墨化程度，优化孔结构及其电导率。其中Ti_0.95Co_0.05N/NC-1具有较高的比容量，在100 mA·g^-1电流密度下循环120圈后，比容量仍然高于530 mAh·g^-1。     

一维镨掺杂纳米TiO_2水热合成及光催化性能研究

以钛酸丁酯和硝酸镨为原料,采用水热法制备Pr掺杂的纳米TiO2。通过XRD、SEM以及Raman UVVis DRS等实验方法研究了样品的晶体结构以及光响应性能。结果表明,水热合成条件对镨掺杂纳米TiO2的形貌及光催化性能有显著的影响。其中在5 mol/L的NaOH碱液环境下,控制水热处理温度为150℃,水热时间为12 h,掺镨量为0.5%(质量分数),热处理温度为500℃,所合成的一维镨掺杂纳米TiO2光催化效果最优。另Pr3+掺杂使纳米TiO2提高了对可见光的吸收能力,并使其吸光域红移约50 nm。     

时效处理工艺对海工用高氮不锈钢耐蚀性的影响

海工用不锈钢需要长时间浸泡在海水当中，而海水自身是一种良好的电解质，具有含盐量高、电阻率小等特点，对不锈钢的耐腐蚀性是一种较大的考验。主要以18Cr15.5Mn1.4MoN系高氮奥氏体不锈钢为研究对象，通过固溶后的时效处理，分析时效第二相析出行为对试验钢耐蚀性能的影响。对试验钢进行盐雾腐蚀试验，计算其失重率和腐蚀速率，并测定试验钢动电位极化曲线。试验结果表明，不同时效处理后的试验钢耐蚀性能差距较大，600℃时效0.5 h试验钢耐蚀性能最佳，失重率和腐蚀速率分别为1.157%、4.608×10^-5 g/(cm²·h);800℃时效2 h耐蚀性能最差，失重率和腐蚀速率分别为3.737%、1.502×10^-4 g/(cm²·h);而316L不锈钢耐蚀性能介于两者之间，失重率和腐蚀速率分别为1.423%、6.751×10^-5 g/(cm²·h);当第二相Cr₂N大量析出时，会严重降低试样钢耐蚀性能。通过观察海工用高氮不锈钢第二相析出和溶解行为...     

雾化法制备25Cr35NiNb合金粉末性能研究

采用真空气雾化(VGA)和等离子旋转电极雾化(PREP)两种方法分别制备了粒径为53～150μm的25Cr35NiNb合金粉末，使用OM、SEM、XRD、激光粒度分析仪、霍尔流速计、松装密度计、ICP光谱仪、氧氮氢分析仪、碳硫测定仪等对两种粉末进行了系统的检测，对比研究两种雾化法制备粉末的性能，以及激光定向能量沉积件的物理性能。结果表明，两种粉末内部均为非平衡凝固形成的单相奥氏体柱状晶组织，VGA粉末(9.38%)的孔隙率明显高于PREP粉末(2.94%);VGA粉末的球形度明显低于PREP粉末，导致其流动性相对较差(VGA:16.04 s/50g,PREP:13.80 s/50g)，松装和振实密度相对较低(VGA:4.41 g/cm³和5.06 g/cm³,PREP:4.64 g/cm³和5.31 g/cm³)；而且PREP粉末的粒径分布更窄，氧和氮的含量也更低。因此，PREP粉末激光定向能量沉积件的致密度和高温持久性能明显更优。     

低Ca/P比溶液电沉积羟基磷灰石涂层

电沉积羟基磷灰石涂层具有工艺简单、过程易控制、适于在复杂表面制备厚度均匀涂层的特点.沉积液的Ca/P比直接影响涂层中的物相组成与涂层形貌.作者采用电沉积与后续热处理相结合的工艺,用低Ca/P比溶液在金属钛表面沉积羟基磷灰石(HA)涂层.利用X射线衍射仪、透射电镜和扫描电镜分析涂层中物相组成及后续热处理对涂层中物相和涂层形貌的影响.结果表明:随电压与温度的升高,涂层中羟基磷灰石含量增加;空气中500℃热处理后,涂层基本转化为羟基磷灰石,其Ca/P比约为1.61;热处理前,涂层由块状和条状物质组成;热处理后,涂层形貌并未改变,它由纳米颗粒的HA凝聚烧结而成.     

Ce掺杂Cu_2O(Ce/Cu_2O)薄膜的制备及其光电性能

用NaAc与Cu(Ac)_2为反应体系,采用电沉积法,在ITO上制备了Ce掺杂的Cu_2O(Ce/Cu_2O)薄膜。探讨了Cu(Ac)_2浓度、沉积温度、沉积时间、沉积电压和溶液pH等制备条件对Cu_2O样品光电性能的影响及Ce掺杂量对Cu_2O薄膜光电性能的影响。结果表明,当反应液中含0.04 mol/L Cu(Ac)_2、0.02 mol/L NaAc、0.0064 mmol/L CTAB、0.008 mol/L Ce(NO_3)_3、溶液pH为5.5、沉积温度为50℃时,在1.4 V电压下沉积40 min,即可制备形貌较好、光电压达0.3239 V的Ce/Cu_2O薄膜,Ce的掺杂有着比单纯Cu_2O薄膜更高的光电性能。UV-vis、XRD、SEM和EDS等表征结果显示,Ce的掺杂使得Cu_2O薄膜紫外吸收峰发生蓝移、抑制了Cu_2O微晶的生长、使薄膜的形貌变为叶脉较宽的星型枝叶状,样品中Ce元素质量分数和原子分数分别为22.63%和8.78%。     

导流型铝电解槽用复合硼化钛阴极制备方法

导流型铝电解槽用复合硼化钛阴极制备方法。本发明在用振动成型TiB2阴极碳块砌筑好的导流型铝电解槽的阴极内衬上，涂覆多层不同TiB2含量的碳胶TiB2涂层浆料，利用铝电解焦粉焙烧工艺产生的热量炭化涂层，在线制备导流型铝电解槽用金属铝液可润湿性TiB2阴极。本发明提高了导流型铝电解槽可润湿性阴极的服务寿命，所生产的产品成本较低，并能完全与金属铝液润湿，符合导流型铝电解槽的要求，可以达到节能的目的。在线制备可润湿性梯度功能复合TiB2阴极，不需另外添加设备，施工费用低，应用方便。     

N掺杂二氧化钛纳米管的制备及光催化性能研究

采用阳极氧化法在纯钛表面制备了二氧化钛纳米管,并在热处理的过程中提供氨气氛进行掺N。场发射扫描电镜(FESEM)观察结果表明,制得的纳米管管径为70～80 nm,壁厚为5～10 nm;XRD分析结果表明,400℃热处理的未掺杂二氧化钛为纯锐钛矿相,400℃热处理掺杂后的二氧化钛为锐钛矿和金红石混相。以甲基橙为参考污染物,采用分光光度计研究了未掺杂和N掺杂二氧化钛纳米管对污染物的光催化性能。结果显示N掺杂的二氧化钛纳米管的光催化性能比未掺杂的提高了11.1%,光催化效果差异是N掺杂引起的。     

纯钛表面多步合成Ti-Al梯度抗氧化涂层

以TA2工业纯钛为基体材料,通过微弧氧化技术及磁控溅射技术在TA2基体表面分别制备了氧化钛薄膜和金属铝涂层,从而形成Ti/TiO2/Al结构试样,然后进行500℃×4 h的真空扩散热处理,研究了TA2纯钛基体表面Ti、Al元素梯度过渡的复合抗氧化涂层的形成机制,以及涂层在700℃下的循环氧化性能。结果表明,Ti/TiO2/Al试样中的金属Al涂层在500℃的真空热处理过程中,不仅能够扩散至Ti基体内形成Ti-Al系列金属间化合物,而且能与TiO2中间层发生化学反应形成TiAl3+Ti Al+Al2O3复合涂层。TA2纯钛基体表面形成Ti-Al梯度抗氧化涂层后,在700℃大气环境中循环氧化50次后的氧化增重仅为无涂层试样的1/10。     

两种不同锰源制备锰酸锂实验研究

电解二氧化锰和四氧化三锰是当前制备锰酸锂的两大锰源,分别以电解二氧化锰和球形四氧化三锰为原料,采用高温固相法来制备锰酸锂,并对锰酸锂的理化性能及电性能进行了对比分析。结果表明,烧结温度为760℃时,以球形四氧化三锰为原料制备的锰酸锂的性能较好,粒度D₅₀为15.182μm,振实密度为2.39 g/cm³,比表面积为0.289 cm²/g,放电容量为111.65 mAh/g, 50次循环容量保持率为95.71%。     

工业硫酸氧钛溶液制备高比表面积二氧化钛及其性能研究

以工业硫酸氧钛溶液为钛源，利用水热法制备高比表面积二氧化钛，考察了水热反应时间、煅烧温度对比表面积影响。采用BET、XRD、XPS、SEM、TEM、紫外可见漫反射等对样品进行表征，并以罗丹明B对二氧化钛可见光催化性能进行评价。研究表明，恰当的水热反应时间和较低的煅烧温度有利于制备出高比表面积二氧化钛。水热反应3 h、煅烧温度300℃所得二氧化钛具有最高的比表面积，达214.3 m²/g，其在可见光降解罗丹明B时表现出明显优于商品二氧化钛P25的活性，2 h降解率达90.3%，这是因为所制二氧化钛具有更高的比表面积和较优的可见光吸收。