Investigation on performances of Li1.2Co0.4Mn0.4O2 prepared by self-combustion reaction as stable cathode for lithium-ion batteries

Poor rate capability and cycling performance are the major barriers for Li-rich layered cathode materials to be applied as the next generation cathode materials for lithium-ion batteries. In our work, Li_1.2Co_0.4Mn_0.4O₂ has been successfully synthesized via a self-combustion reaction (SCR) and a calcination procedure. Compared with the material produced by the solid state method (SSM), the one by SCR exhibits both better rate capability and cycling performance. Its initial discharge capacity is 166.01 mA h g⁻¹ with the capacity retention of 85.98% after 50 cycles at a current density of 200 mA h g⁻¹. Its remarkable performance is attributed to a thin carbon coating layer, which not only slows down the transformation rate of layered to spinel structure, but provides a good electronic pathway to increase the Li⁺ diffusion coefficient.     

CeF3-modified LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 cathode material for high-voltage Li-ion batteries

A facile chemical deposition method has been adopted to prepare cerium fluoride (CeF₃) surface modified LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ as cathode material for lithium-ion batteries. Structure analyses reveal that the surface of LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ particles is uniformly coated by CeF₃. Electrochemical tests indicate that the optimal CeF₃ content is 1 wt%. The 1 wt% CeF₃-coated LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ can deliver a discharge capacity of 107.1 mA h g⁻¹ even at 5 C rate, while the pristine does only 57.3 mA h g⁻¹. Compared to the pristine, the 1 wt% CeF₃-coated LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ exhibits the greatly enhanced capacity and cycling stability in the voltage range of 3.0–4.5 V, which suggests that the CeF₃ coating has the positive effect on the high-voltage application of LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂. According to the analyses from electrochemical impedance spectra, enhanced electrochemical performance is mainly because the stable CeF₃ coating layer can prevent the HF-containing electrolyte from continuously attacking the LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ cathode and retard the passivating layer growth on the cathode.     

板坯自动喷涂技术在热连轧带钢厂的应用

目的降低炉内氧化烧损,提高产品的成材率。方法板坯在上料辊道上及进加热炉前,当检测的板坯温度低于300℃时,利用辊刷及空气吹扫装置清理上下表面后,喷涂一层防高温氧化隔离剂,然后装炉加热,经热连轧成卷。为了减少隔离剂的浪费,提高喷涂效果与设备运行效率,将毛状细钢丝改为钢丝绳,截止阀到喷嘴的距离(需要清洗段)由原约4 m缩短为0.2 m,材质由软塑料管改为内径5 mm的铜管。因上料辊道长度短,超过300℃的热坯必须停留在喷涂罩内,且时间不固定,因此系统设置停留时间≤10 min则继续喷涂,否则,清洗管路,停止喷涂。为了解决停留后需继续喷涂,导致喷涂层厚度不均,最终造成中间坯同块钢出现温度陡降的问题,需要延迟溢流阀门关闭0.5 s,喷涂系统压力维持在0.3 MPa之内。结果成材率可以提高0.3%以上,吨钢涂料消耗控制在0.33 kg以内。结论通过优化喷涂设备结构、材质以及喷涂溢流阀门动作时序,控制系统压力,能实现自动喷涂,获得涂层均匀、节省涂料、提高成材率的效果。     

装备修复用铜合金涂层制备方法及应用研究

目的为解决某型舰水泵叶轮轮毂等装备关键部件修复的难点问题,对电弧喷涂制备的铜合金涂层进行了重点研究。方法通过光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计、拉伸试验机、磨损试验机等对所制备的涂层的显微形貌、显微硬度、结合强度、抗冲蚀性能等进行了评定。结果采用电弧喷涂技术制备的铜合金涂层组织致密,涂层与基体之间的结合强度平均值为18.58 MPa,显微硬度平均值为187.5HV0.3,高于基体硬度,孔隙率平均值为4.1%,冲蚀角为30°和90°时,铜合金涂层的磨损质量分别为0.024 g和0.020 g,显示出优异的耐磨抗冲蚀性能。结论采用电弧喷涂技术在水泵叶轮轮毂表面制备了铜合金涂层,不仅恢复了原设计尺寸,而且大幅提升了水泵叶轮表面的耐磨抗冲蚀性能,同时基体不产生变形,不需要进行动平衡试验,节能节材,预计使用寿命可提高3倍以上。该技术可为大、新型装备其他关键铜质部件维修保障提供新思路和新方法。     

超音速电弧喷涂NiTi混合涂层及其组织结构表征研究

目的为改善NiTi涂层在工程应用中的不足,研究一种性能更优越的表面喷涂材料。方法先对0Cr13Ni5Mo不锈钢基体表面进行预处理,包括用丙酮清洗(除油、除锈)及喷砂处理(棕刚玉颗粒),选择超音速火焰喷涂技术在基体表面分别制备NiTi/Ni、NiTi和NiTi/NiAl三种混合涂层,并分别采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对三种混合涂层的显微组织结构和形貌及相组成进行表征,同时在显微硬度计上进行硬度试验,测量三种涂层的厚度和硬度,并观察涂层与基体的结合界面形貌,进而对上述三种涂层的组织结构表征进行对比研究。结果 NiTi/Ni、NiTi、NiTi/NiAl涂层的硬度平均值分别为574.3、683.3、735,NiTi/Ni、NiTi、NiTi/NiAl涂层试样的平均厚度分别为279.3、270.5、229.4μm。NiTi/Ni混合涂层的主要组织为Ni3Ti和Ni,NiTi涂层的主要成分为NiTi(B2)相、NiO、TiO以及少量的NiO_2,NiTi/NiAl涂层主要含有NiTi、NiAl及少量的单质Ni和NiO_2。结论 NiTi/NiAl混合涂层的硬度最高,与基体的结合界面最致密,具有极强的抗氧化性,组织较均匀,因此总的来说,NiTi/NiAl混合涂层的性能稳定,工程应用中有望成为更加理想的涂层材料。     

海洋平台桩腿防腐层修复三层包覆防护结构研究与应用

目的研究开发一种可在海水环境中施工的海洋平台桩腿飞溅区防腐层修复体系——三层包覆结构及其施工方法。方法通过材料研究及产品生产研究和性能评价及现场应用及检测,开发出满足防腐层修复的材料体系和施工方法。结果该三层包覆防护结构的自憎水密封油的憎水率达到98.4%,防腐带的拉伸强度达18.6 MPa,断裂伸长率达21.6%;防护套的拉伸强度达31.8 MPa,断裂伸长率达760%,抗紫外光时间达3000 h,三层包覆防护体系能够耐渤海湾百年一遇的冰冲击。结论研制的三层包覆防护材料能满足海洋环境的施工和防腐要求,同时满足海洋平台飞溅区桩腿防腐蚀和抗冰冲击的要求,是一种海洋平台桩腿及其他类似构筑物飞溅区腐蚀防护效果很好的修复技术。     

温度对铜表面喷涂层冷热疲劳性的影响及失效机理

文中用等离子喷涂在CuCo2Be表面制备了Cr3C2-NiCr涂层,并分别在500,550,600,650℃进行热震试验,研究温度对其疲劳寿命的影响;选用XRD,SEM,EDS等研究了涂层及化合物相的形成、不同温度热震后涂层内、外表面的微观形貌、氧化产物等.结果表明,涂层呈现层状,化合物为角状Cr3C2-NiCr,涂层与界面的结合以机械结合为主;XRD分析发现涂层中形成了一定非晶相,热震后涂层中存在铜、镍氧化物.分析其热震失效机制为:500℃时主要是热膨胀系数突变引起的应力与氧化共同作用;随热震温度升高,涂层与基体结合处应力增大,涂层失效机制逐步转变为应力主导失效.     

等离子喷涂热障陶瓷涂层冷却累计残余应力的有限元模拟与验证

目的 为有效预测等离子喷涂热障涂层冷却过程中累积的残余应力,降低残余应力对涂层稳定性的影响,需寻求可靠的热障涂层应力检测方法。方法 利用有限元分析软件,采用生死单元法建立了等离子喷涂ZrO₂涂层的有限元模型,高斯热源模拟等离子喷涂热源工况,研究涂层冷却至室温的残余应力及其分布。使用X射线衍射法、拉曼光谱法对等离子喷涂制备的ZrO₂涂层进行残余应力检测。结果 通过有限元模拟结果可以看出,喷涂涂层冷却到室温后其中心区域的残余应力与边缘位置相比较大,主要集中在热流中心区域;每层涂层结合界面处会产生较大应力,致使应力沿涂层厚度方向变化明显。涂层的等效应力为160～220 MPa。采用X射线衍射法检测涂层存在180～185MPa残余应力。标定ZrO₂涂层的拉曼-应力因子为8.33 (cm·GPa)^-1,计算得到涂层存在残余应力为174～180 MPa。对喷涂试样进行拉伸试验后,其残余应力有一定程度的释放。结论 使用有限元能有效模拟等离子喷涂至室温时涂层内部残余应力,与XRD、拉曼光谱检测结果具有良好的匹配性,...     

Q235焊缝表面镍基合金熔覆层在NaCl溶液中的腐蚀行为

目的 采用激光、等离子熔覆技术在低碳钢焊缝表面制备镍基耐腐蚀涂层,提高钢管焊缝表面的耐蚀性能。方法 通过浸泡腐蚀、动电位极化法、交流阻抗法,研究不同试样在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀行为。利用OM、SEM、EDS和XPS分析腐蚀试样表面、截面的微观组织和腐蚀产物成分。结果 采用激光、等离子熔覆技术均可制得成形良好、表面光滑、无宏观裂纹的涂层,且表现出良好的抗点蚀能力;等离子熔覆层晶粒相较于激光熔覆层晶粒更均匀、细小,析出的碳化物(Cr₂₃C₆、Cr₇C₃)、硼化物(CrB)等硬质点提高了涂层的硬度,对于抗蚀性有着积极的作用。试样的耐蚀性排序为等离子熔覆层>激光熔覆层>基体。浸泡失重腐蚀实验表明,基体、激光熔覆层、等离子熔覆层的腐蚀速率分别为0.182 9、0.125 6、0.102 7 g/(m²·h)。从极化曲线看出,激光熔覆层(-0.503 4 V)、等离子熔覆层(-0.546 6 V)的自腐蚀电位相较于基体(-0.858 4 V)发生了正移。基体、...     

短切玄武岩纤维增强环氧树脂复合涂层的制备及性能研究

目的 研究玄武岩纤维/树脂基体界面对涂层性能的影响,通过界面结构的调控提升复合涂层的综合性能。方法 采用酸刻蚀、活化和化学接枝等改性方法处理短切玄武岩纤维,制备短切玄武岩纤维增强环氧复合涂层。通过扫描电子显微镜、硬度测试、摩擦磨损测试、热重分析、电化学测试等方法研究短切玄武岩纤维不同表面改性方法(酸刻蚀、酸刻蚀+化学接枝、活化处理、活化+化学接枝)和添加量对涂层硬度、摩擦磨损性能及腐蚀防护性能的影响。结果 4种表面改性方法均对短切玄武岩纤维的表面活性有提升效果,改善了短切玄武岩纤维与环氧树脂的相容性。其中,活化+化学接枝协同改性的效果最为显著,经过该方法改性后,复合涂层的硬度、耐磨性、耐热性显著提高。与环氧涂层相比,复合涂层的摩擦因数降低了0.113,硬度提高了32.59%,相同温度(320℃)下的重量损失降低了5%。同时,复合涂层的耐蚀性也显著增强,浸泡133 d后的涂层阻抗值仍保持1×10⁸?·cm²以上。结论 表面改性使短切玄武岩纤维与环氧树脂之间相容性增强,进而形成了强有力的相互作用与结合,使得环氧涂层的硬度、耐磨性能、耐热性能和腐蚀...