將E51環(huán)氧樹脂引入基于Diels-Alder反應(yīng)的熱可逆聚氨酯,制備出環(huán)氧樹脂改性熱可逆自修復(fù)聚氨酯材料。引入環(huán)氧樹脂,可提高改性熱可逆聚氨酯的拉伸強(qiáng)度、楊氏模量、沖擊韌性和邵氏硬度且保持較高的斷裂伸長率。添加20%的環(huán)氧樹脂制備的環(huán)氧樹脂改性熱可逆聚氨酯材料兼具優(yōu)異的強(qiáng)度、韌性、硬度等力學(xué)性能和良好自修復(fù)性能。當(dāng)環(huán)氧樹脂改性熱可逆聚氨酯出現(xiàn)裂紋裂縫等損傷后,在130℃處理20 min及60℃處理24 h便可修復(fù)損傷,并可實(shí)現(xiàn)同一部位多次損傷的重復(fù)自修復(fù)。力學(xué)性能提高的原因,是剛性環(huán)氧樹脂相與聚氨酯彈性相相互纏結(jié)形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的“強(qiáng)迫互溶”和“協(xié)同效應(yīng)”;而多次重復(fù)自修復(fù)則歸因于熱可逆Diels-Alder反應(yīng)和分子鏈熱運(yùn)動(dòng)的協(xié)同作用。
使用N-異丙基丙烯酰胺和丙烯酰氧基二苯甲酮共聚合成的溫度響應(yīng)性聚合物和以用甲基丙烯酸縮水甘油酯改性的聚乙烯醇為成纖聚合物、以水為溶劑,配制紡絲液并將并列靜電紡絲和紫外光輻照相結(jié)合制備出升溫可卷曲的溫度響應(yīng)性雙面納米纖維。用掃描電鏡和透射電鏡均觀察到這種納米纖維具有雙面結(jié)構(gòu),用核磁共振波譜儀證實(shí)用紫外光輻照可使雙面納米纖維中形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。研究了并列靜電紡絲的工藝條件對(duì)雙面納米纖維的產(chǎn)率和平均直徑的影響。結(jié)果表明,在兩種紡絲液的流速不超過0.3 mL/h、紡絲電壓不超過22 kV的條件下雙面納米纖維的產(chǎn)率高于90%,改變接收距離可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)雙面納米纖維的平均直徑。這種雙面納米纖維在水中具有良好的穩(wěn)定性,其中可水溶的聚合物含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))低于2%。當(dāng)水介質(zhì)溫度從25℃升高到35℃時(shí),這種納米纖維從伸展形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫砬男螒B(tài)。這種對(duì)溫度的響應(yīng)性具有可逆性。
對(duì)具有交叉疊片結(jié)構(gòu)的扇貝和珍珠質(zhì)結(jié)構(gòu)的褶紋冠蚌貝殼進(jìn)行表面預(yù)處理和體外生物活性實(shí)驗(yàn),對(duì)比研究了類骨磷灰石在這兩種不同微觀結(jié)構(gòu)表面的生長。在磷酸緩沖液PBS中浸泡的初始階段,磷灰石在交錯(cuò)層狀結(jié)構(gòu)表面沉積得很緊密,沉積速度較高;而在SBF模擬人體體液中的體外礦化過程中,在交叉疊片結(jié)構(gòu)表面在較短時(shí)間內(nèi)就生成了數(shù)量更多的磷灰石。長期浸泡后,兩種結(jié)構(gòu)的生物活性沒有明顯的不同。與珍珠質(zhì)結(jié)構(gòu)相比,在短時(shí)間內(nèi)交叉疊片結(jié)構(gòu)更有利于類骨磷灰石的生長。
采用SrSc0.5Nb0.5O3與(Bi0.5Na0.5)(Ti0.95Al0.025Nb0.025)O3固溶構(gòu)建了無鉛陶瓷體系材料(1-x)(Bi0.5Na0.5Ti0.95Al0.025-Nb0.025O3)-x(SrSc0.5Nb0.5O3)(簡記為(1-x)BNTA-xSSN,x=5%、10%、15%、20%,摩爾分?jǐn)?shù))。通過傳統(tǒng)固相反應(yīng)法制備陶瓷,研究了SrSc0.5Nb0.5O3的引入對(duì)其結(jié)構(gòu)、相變、儲(chǔ)能和介電性能的影響。研究結(jié)果表明,(1-x)BNTA-xSSN樣品為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。其最大介電常數(shù)對(duì)應(yīng)溫度Tm隨著SSN含量的增加而減小,相結(jié)構(gòu)由四方相向偽立方相發(fā)生轉(zhuǎn)變,陶瓷的鐵電性減弱,弛豫性增強(qiáng)。當(dāng)x=10%時(shí),樣品具有最大有效儲(chǔ)能密度(Wrec)2.7 J/cm3;當(dāng)x=15%時(shí),樣品具有最大儲(chǔ)能效率(η)85%。
用滲流法制備TiZr基非晶/TC21鈦合金雙層復(fù)合材料,并對(duì)其微觀組織和力學(xué)性能進(jìn)行深入的研究。結(jié)果表明,TiZr基非晶(ZT3, Ti32.8Zr30.2Ni5.3Cu9Be22.7)合金熔體與TC21鈦合金之間的界面結(jié)合良好且有良好的潤濕性。制備溫度對(duì)雙層復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能有極大的影響。隨著制備溫度的提高,界面層的厚度和TC21鈦合金的溶解量增加,非晶基體中枝晶相的體積分?jǐn)?shù)增大、晶粒粗化。這種雙層復(fù)合材料的強(qiáng)度隨著溫度的提高而降低,在室溫下具有良好的彎曲塑性,其彎曲強(qiáng)度達(dá)到2177 MPa、動(dòng)態(tài)壓縮強(qiáng)度達(dá)到1326 MPa。
用激光熔覆工藝在40Cr鋼表面制備CoCrFeNiTi x (x=0、0.2、0.5、0.8)高熵合金涂層并計(jì)算其熱力學(xué)參數(shù),使用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、顯微硬度儀、摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)等手段檢測(cè)合金的物相組成、組織、元素分布、硬度及耐磨性,研究了Ti元素含量對(duì)其顯微組織和耐磨性能的影響。結(jié)果表明:隨著Ti元素含量的提高,合金物相在面心立方(FCC)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上形成了體心立方(BCC)結(jié)構(gòu),熔覆層中部的組織由晶界明顯、晶粒分布均勻的等軸晶組成,最后形成了柱狀樹枝晶;隨著Ti元素含量的提高,合金橫截面的硬度逐漸提高,最高為412.32 HV0.2,比基體的硬度提高了1.8倍;涂層的磨損量和摩擦系數(shù)均隨之降低,Ti含量為0.8時(shí)涂層其耐磨性能最優(yōu),磨損量最小為6.8 mg,摩擦系數(shù)為0.35。涂層的磨損機(jī)制,以磨粒磨損、粘著磨損和氧化磨損為主。
在碳纖維表面自聚合沉積多巴胺對(duì)其改性,制備出碳纖維增強(qiáng)尼龍6復(fù)合材料(CF/PA6)。使用掃描電鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、接觸角測(cè)量儀、傅里葉紅外光譜(FTIR)以及X射線光電子能譜儀(XPS)等手段表征碳纖維的表面形貌、粗糙度、潤濕性和化學(xué)結(jié)構(gòu),研究聚多巴胺(PDA)沉積時(shí)間對(duì)復(fù)合材料界面力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:經(jīng)過改性處理的碳纖維表面被一層均勻的PDA薄膜覆蓋,顯著提高碳纖維的表面活性、表面粗糙度和化學(xué)鍵能,也極大地提高碳纖維與尼龍6樹脂基體之間的界面相容性。PDA沉積16 h的復(fù)合材料其界面結(jié)合強(qiáng)度最高,層間剪切強(qiáng)度達(dá)到31.7 MPa比改性前提高72.3%,彎曲強(qiáng)度達(dá)到308.2 MPa比改性前提高56.9%。
用真空感應(yīng)熔煉惰性氣體霧化法(Vacuum induction melting inert gas atomization, VIGA)制備預(yù)合金粉末,然后用熱等靜壓(Hot isostatic pressing, HIP)工藝制備粉末冶金Inconel 718板材。用鎢極惰性氣體保護(hù)焊(Tungstun inert gas arc welding, TIG)將板材連接并進(jìn)行焊后固溶時(shí)效、均勻化和熱等靜壓處理。用SEM和EBSD表征焊接接頭的組織并測(cè)試接頭區(qū)域的顯微硬度,研究了焊后熱處理對(duì)接頭顯微組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,母材為細(xì)小的等軸晶,晶粒尺寸約為28 μm,拉伸強(qiáng)度接近對(duì)同牌號(hào)變形高溫合金的要求。在粉末冶金Inconel 718合金的接頭處未觀察到宏觀氣孔和夾雜等焊接缺陷,熱處理后接頭的強(qiáng)度與母材的性能相當(dāng)。均勻化處理后Laves相基本上溶解了,組織均勻、塑性明顯提高;熱等靜壓處理可消除焊接后板材的顯微孔洞,使力學(xué)性能的穩(wěn)定性提高。在拉伸過程中合金的焊接接頭優(yōu)先在Laves相與基體的界面產(chǎn)生微氣孔,其聚集產(chǎn)生微裂紋并最終發(fā)生斷裂。
將聚酰亞胺(PI)與PVDF分別溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF),共混后滴入酒精與純水的混合液中析出絮狀物,將絮狀物收集干燥后熱壓制備出熱塑型聚酰亞胺/聚偏氟乙烯全有機(jī)復(fù)合薄膜。使用SEM、XRD、DSC和介電、鐵電測(cè)試等手段對(duì)其表征,研究了這種材料的相容性、結(jié)晶行為和儲(chǔ)能性能。結(jié)果表明:這種PI/PVDF全有機(jī)復(fù)合儲(chǔ)能薄膜結(jié)合緊密,分布均勻。PI的加入促進(jìn)了PVDF中γ相結(jié)構(gòu)的生成,對(duì)PVDF薄膜擊穿性能的影響較小,明顯提高了全有機(jī)薄膜的儲(chǔ)能性能。PI的添加量為5%的復(fù)合薄膜,在300 MV·m-1電場(chǎng)下可釋放儲(chǔ)能密度6.52 J·cm-3,約為相同條件下純PVDF薄膜的1.4倍。
研究了在不同固溶及時(shí)效熱處理?xiàng)l件下Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.6Fe亞穩(wěn)β鈦合金的顯微組織演變和元素的再分配行為。在β單相區(qū)固溶保溫后爐冷至(α+β)兩相區(qū)的兩階段固溶處理,合金中生成了連續(xù)粗大的α晶界(αGB)和少量的晶內(nèi)初生α相(αp);進(jìn)一步進(jìn)行低溫/高溫兩階段的時(shí)效熱處理,在低溫時(shí)效過程中初步形成的ω相對(duì)在高溫終時(shí)效過程中生成的次生α(αs)片層尺寸有顯著的影響。用電子探針顯微分析表征熱處理過程中α相和β相之間的元素再分配行為并討論了對(duì)上述顯微組織演變的影響。結(jié)果表明,在固溶熱處理過程中αGB和αp附近的元素再分配使α相附近局部β穩(wěn)定元素的含量較高,提高了該區(qū)域β基體的穩(wěn)定性,在低溫時(shí)效過程中出現(xiàn)了無ω相析出的區(qū)域。在高溫終時(shí)效過程中,在ω相輔助形核的作用下晶內(nèi)析出的αs片層尺寸較小,而在αGB附近約2 μm范圍內(nèi),因沒有ω相的輔助生成的αs片層尺寸較大。
使用不同品質(zhì)的鉻原料用真空感應(yīng)熔煉制備GH4169母合金。用光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡等設(shè)備研究合金錠中夾雜物的特征,并分析其形成機(jī)理。結(jié)果表明,鉻的純度提高則母合金中N、P、S和Mn元素的含量降低,母合金中夾雜物的類型由為氧化物、碳氮化物和復(fù)合型夾雜轉(zhuǎn)變?yōu)閱我谎趸锴移浜拷档汀?/p>
用超聲輔助溶液燃燒合成技術(shù)制備雙層碳包覆的Na3V2(PO4)3 (NVP)鈉離子電池正極材料,并對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行深入的研究。結(jié)果表明,雙層碳包覆在NVP顆粒表面,由內(nèi)自外分別為無定形硬碳和石墨烯。石墨烯添加量為5.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的碳包覆NVP復(fù)合材料具有優(yōu)異的電化學(xué)性能,在1 C倍率下充放電其初始比容量為117 mAh·g–1,循環(huán)300圈后容量的保持率為79%,在10 C倍率下其放電比容量高達(dá)100 mAh·g–1。這種正極材料電化學(xué)動(dòng)力學(xué)性能的提高,源于均勻的雙層碳包覆結(jié)構(gòu)及其構(gòu)建的三維電子傳輸通道。
在不同溫度區(qū)間、不同條件下進(jìn)行GH4169合金的熱機(jī)械疲勞實(shí)驗(yàn)測(cè)試其熱機(jī)械疲勞數(shù)據(jù),研究了這種合金的熱機(jī)械疲勞行為。結(jié)果表明:GH4169合金在熱機(jī)械條件下的遲滯回線具有明顯的拉壓不對(duì)稱性;同相位時(shí)材料承受壓應(yīng)力,反相位時(shí)承受拉應(yīng)力。拉應(yīng)力,是影響疲勞壽命的主要因素。應(yīng)變幅較高時(shí)GH4169合金出現(xiàn)平均應(yīng)力松弛,在高溫半周為先循環(huán)軟化后循環(huán)穩(wěn)定,在低溫半周始終趨于循環(huán)穩(wěn)定。
用靜電紡絲和氫氣還原法制備FeCo/SnO2復(fù)合納米纖維并使用X射線衍射、掃描電子顯微鏡、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等手段分析表征其結(jié)構(gòu)、形貌、磁性及電磁特性,研究了SnO2含量對(duì)復(fù)合納米纖維的吸波性能的影響。結(jié)果表明,添加適量的SnO2可顯著提高FeCo納米纖維的吸波性能。用SnO2摩爾含量為20%的復(fù)合納米纖維制備的厚度僅為1.4 mm的涂層,在頻率10.95 GHz處最小反射損耗(RL)為-40.2 dB,有效吸收帶寬(RL≤-10 dB)為2.64 GHz (9.75-12.39 GHz),厚度減小到1.0 mm的涂層其最大有效吸收帶寬為4.16 GHz,頻率范圍為13.84~18.00 GHz。涂層吸波性能優(yōu)異的主要原因,是阻抗匹配的改善、磁性FeCo合金與介電SnO2的電磁損耗協(xié)同作用、加強(qiáng)的界面極化馳豫以及納米纖維形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的多重反射與散射。
使用高度為50 m的落管研究了Sn-20% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)) Ni包晶合金在重力和微重力作用下的凝固行為。用金相顯微鏡(OM)觀察了合金的凝固組織并使用圖像處理軟件IPP(Image Pro Plus)統(tǒng)計(jì)了樣品中的初生相、包晶相以及終凝相的含量,使用能譜儀(EDS)和X射線衍射(XRD)儀分析了樣品凝固組織中的成分分布和組成相。結(jié)果表明,Sn-20%Ni包晶合金的凝固以初生相在固液界面前沿形核、枝晶生長和包晶反應(yīng)的形式進(jìn)行,重力對(duì)初生相的生成和包晶反應(yīng)都有顯著的影響,在微重力作用下的微觀組織配比、分布以及合金元素的分布都與在重力作用下明顯不同。在重力的作用下殘余初生相的含量和殘余初生相和包晶相的總量總是比在重力作用下的低,而包晶相的含量則總是比在微重力作用下的高。同時(shí),樣品中溶質(zhì)元素的分布與殘余初生相和包晶相的總量的分布趨勢(shì)基本一致。結(jié)果表明,微重力環(huán)境有利于Sn-20% Ni合金初生相的形核和長大,而重力環(huán)境則促進(jìn)包晶反應(yīng),其原因與重力導(dǎo)致的浮力對(duì)流和晶核沉積有關(guān)。
基于分子動(dòng)力學(xué)的Vashishta勢(shì)函數(shù)研究了碳化硅納米壓痕受載誘導(dǎo)產(chǎn)生的位錯(cuò)環(huán)演變特征、相變轉(zhuǎn)化數(shù)額和接觸力學(xué)性能,分析了極端使役溫度對(duì)其亞表層損傷行為和接觸力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:碳化硅材料亞表層損傷主要以位錯(cuò)形核、位錯(cuò)堆積和位錯(cuò)滑移方式發(fā)生塑性變形,接觸時(shí)的位錯(cuò)環(huán)歷經(jīng)位錯(cuò)形核、位錯(cuò)環(huán)生成增大、位錯(cuò)環(huán)繁衍增殖和位錯(cuò)環(huán)脆斷等四個(gè)階段。較高的使役溫度,使碳化硅材料的最大承載性、硬度、楊氏模量和接觸剛度曲線呈類拋物線趨勢(shì)下降。其主要原因是,溫度越高碳化硅晶格點(diǎn)陣越容易擺脫原子鍵能的束縛而產(chǎn)生晶格點(diǎn)陣缺陷
用氬氣電感耦合射頻等離子體(ICP)處理碳纖維的表面,研究了改性碳纖維增強(qiáng)聚酰亞胺樹脂基復(fù)合材料300℃的界面性能。分別使用掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)等手段和測(cè)試X光電子能譜(XPS),研究了氬氣等離子體處理時(shí)間對(duì)連續(xù)碳纖維改性前后纖維表面的形貌、粗糙度和化學(xué)組分的影響,以及碳纖維增強(qiáng)聚酰亞胺樹脂基(CF/PI)復(fù)合材料的300℃界面強(qiáng)度的變化規(guī)律。結(jié)果表明,用氬氣等離子體處理7 min(最佳時(shí)間)后碳纖維表面的形貌變得粗糙,結(jié)構(gòu)凹凸不平,氧含量從11.43%提高到16.28%,極性官能團(tuán)-C-O-的含量提高到14.37%。纖維表面浸潤性的提高使碳纖維與聚酰亞胺樹脂基體300℃的層間剪切強(qiáng)度(ILSS)從76 MPa提高到86.2 MPa。
研究了中溫?zé)崽幚砗骉i65合金中淬火馬氏體相的分解及其對(duì)室溫拉伸性能的影響。結(jié)果表明:在800℃/10 min熱處理后Ti65合金中淬火馬氏體相(α'相)內(nèi)的β穩(wěn)定元素向界面擴(kuò)散,分解為α+β相;隨著保溫時(shí)間的延長,β相的形貌由不規(guī)則狀轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌L寬比的棒狀。熱處理溫度的提高,分解產(chǎn)物顯著粗化。隨著中溫?zé)崽幚頊囟壬呋虮貢r(shí)間的延長,室溫拉伸強(qiáng)度呈現(xiàn)快速降低、保持穩(wěn)定和慢速降低三個(gè)階段。強(qiáng)度快速降低的原因是,馬氏體相分解使缺陷和界面密度降低,導(dǎo)致固溶和界面強(qiáng)化效果減弱;馬氏體相完全分解后,α板條粗化導(dǎo)致的強(qiáng)度降低和α2相彌散度的提高使強(qiáng)度提高,其綜合作用使強(qiáng)度保持相對(duì)穩(wěn)定;中溫?zé)崽幚頊囟忍岣叩溅?相析出溫度以上時(shí),強(qiáng)度隨著α板條厚度的增加緩慢降低。
將高能球磨和等離子燒結(jié)(SPS)技術(shù)相結(jié)合制備出粗晶和細(xì)晶CuCr50電觸頭材料,對(duì)其成分、密度、顯微硬度和電導(dǎo)率、放電過程中觸頭表面陰極斑點(diǎn)的分布、移動(dòng)速度和觸頭表面侵蝕的形貌進(jìn)行表征,研究了粗晶和細(xì)晶CuCr材料的電弧侵蝕特性。結(jié)果表明,細(xì)晶CuCr50觸頭的硬度(160.29HV)比粗晶CuCr50觸頭的硬度(104.15HV)高,在50 Hz工頻條件下細(xì)晶觸頭陰極斑點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度為16.9 m/s,比粗晶觸頭的17.78 m/s低4.9%。這表明,粗晶觸頭表面的陰極斑點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到觸頭邊緣的速度略比細(xì)晶觸頭的高。與粗晶觸頭相比,在燃弧過程中細(xì)晶觸頭表面產(chǎn)生的陰極斑點(diǎn)尺寸小、數(shù)量多、亮度低且更均勻;在電流幅值相同的條件下,細(xì)晶CuCr觸頭的電弧電壓降比粗晶觸頭的低。電弧燒蝕后細(xì)晶CuCr觸頭的整體形貌平整,沒有明顯的大燒蝕坑和液滴噴濺。綜合研究結(jié)果表明,細(xì)化第二相Cr相能顯著提高CuCr50觸頭的整體電接觸性能,細(xì)晶CuCr50觸頭的抗電弧燒蝕特性比粗晶觸頭的高。
用水熱合成法制備納米熱障涂層材料Ln2(Zr0.7Ce0.3)2O7 (Ln=La, Nd, Sm, Gd),表征其晶體結(jié)構(gòu)、形貌、晶格參數(shù)、平均粒徑尺寸和比表面積并研究了相關(guān)的熱物性能及其機(jī)理。對(duì)XRD譜和Raman譜的分析表明,La2(Zr0.7Ce0.3)2O7、Nd2(Zr0.7Ce0.3)2O7和Sm2(Zr0.7Ce0.3)2O7均為燒綠石結(jié)構(gòu),而Gd2(Zr0.7Ce0.3)2O7為螢石結(jié)構(gòu)。結(jié)合SEM觀察、體積收縮以及相對(duì)密度,分析了塊材的抗燒結(jié)性能。系統(tǒng)對(duì)比研究了晶體生長行為、熱膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率等熱物性能。結(jié)果表明:隨著Ln離子半徑的減小(La>Nd>Sm>Gd)Ln2(Zr0.7Ce0.3)2O7 (Ln=La, Nd, Sm, Gd)納米材料的晶體生長活化能和熱膨脹系數(shù)均呈增大的趨勢(shì),而熱導(dǎo)率則呈降低的趨勢(shì)。
在0.05 mol/L H2SO4溶液中對(duì)773~833 K熱處理后的Fe76Si9B10P5非晶合金進(jìn)行脫合金處理,采用脫合金法制備出Fe-Si-B-P納米多孔材料。利用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡等手段以及電化學(xué)工作站表征其表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)和組成,研究其電化學(xué)性能。結(jié)果表明,熱處理后的Fe76Si9B10P5非晶合金晶化為α-Fe、Fe2B和Fe3P相,在脫合金過程中α-Fe晶粒優(yōu)先溶解形成納米多孔結(jié)構(gòu),隨著熱處理溫度從773 K提高到833 K材料中納米多孔的孔徑從150 nm增大到260 nm。同時(shí),較大的比表面積提供更多的催化活性位點(diǎn)使納米多孔Fe-Si-B-P具有比Fe76Si9B10P5非晶合金更優(yōu)異的氧化還原性能。
用選區(qū)激光熔化(SLM)技術(shù)制備多孔石墨烯/鈦復(fù)合材料,研究了石墨烯(Gr)作為增強(qiáng)相對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能以及抗腐蝕性能的影響。結(jié)果表明:用SLM制備的多孔鈦由較小的等軸晶組成,石墨烯加入使其晶粒尺寸進(jìn)一步減小,石墨烯沒有在Ti基體中團(tuán)聚,部分石墨烯與Ti原位生成的TiC產(chǎn)生了彌散強(qiáng)化。多孔Gr/Ti復(fù)合材料的壓縮曲線由彈性變形階段、應(yīng)力平臺(tái)階段和致密化階段組成,其硬度、抗壓強(qiáng)度和壓縮率分別為503HV、317.38 MPa和42%;其抗腐蝕性能高于純鈦,腐蝕電位為-0.325 V,腐蝕電流密度為3.28×10-7 A·cm-2。
用高溫煅燒、反應(yīng)合成以及光還原等方法制備新型g-C3N4/Ag/BiOBr復(fù)合光催化材料,使用SEM、XRD、EPMA、FT-IR、XPS和UV-vis等手段對(duì)其表征,研究了這種復(fù)合材料在金鹵燈照射下對(duì)硝酸鹽氮(50 mg/L)的還原效果和氮?dú)膺x擇性。結(jié)果表明,使用1 g/L g-C3N4/Ag/BiOBr復(fù)合光催化材料,光反應(yīng)180 min后硝酸鹽的去除率為95.2%。用g-C3N4/Ag/BiOBr光催化硝酸鹽氮的主要產(chǎn)物中N2的占比最高(為88.0%),氮?dú)獾倪x擇性為92.4%。g-C3N4/Ag/BiOBr催化劑中的Ag能促進(jìn)對(duì)電子的捕捉,BiOBr的光生電子經(jīng)銀單質(zhì)轉(zhuǎn)移到g-C3N4的價(jià)帶上形成Z型復(fù)合光催化結(jié)構(gòu)。這種復(fù)
使用長50 m的落管研究Ni-Cr-Al-W-Ta鎳基單晶高溫合金在重力(1g)和微重力(μg)條件下的凝固行為。用金相顯微鏡(OM)觀察合金的凝固組織并用圖像分析軟件測(cè)量和統(tǒng)計(jì)一次和二次枝晶間距,使用掃描電鏡能譜(SEM-EDS)測(cè)定不同位置枝晶干與枝晶間的化學(xué)成分并計(jì)算微觀偏析系數(shù)。結(jié)果表明,在重力和微重力條件下這種合金的枝晶特征和合金元素的微觀偏析明顯不同。重力樣品一次和二次枝晶間距比微重力樣品的大,隨著凝固距離的增大一次枝晶間距的差異變大,而二次枝晶間距的差距變化不大。隨著凝固的進(jìn)行,微重力樣品枝晶間Ta、Cr和Al元素的含量呈現(xiàn)先明顯升高后略微降低的趨勢(shì),W元素含量呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì),枝晶間液相的密度呈現(xiàn)略微降低的趨勢(shì)。重力樣品枝晶間Ta、Cr和Al元素含量的分布趨勢(shì)與微重力樣品基本相似,W元素含量的分布則與微重力樣品明顯不同,大部分凝固階段呈上升趨勢(shì),使枝晶間液相的密度沿逆重力方向提高。上述結(jié)果表明,在重力條件下凝固前沿溶質(zhì)密度差導(dǎo)致的對(duì)流作用微弱,不是造成枝晶間距增加的主要原因,主要原因應(yīng)該與凝固前沿?zé)釋?duì)流造成的溫度梯度的降低有關(guān)。
用微弧氧化(MAO)和磁過濾陰極真空弧離子鍍(FCVAD)在Zr-2合金表面制備ZrO2/Cr復(fù)合膜,用熱重分析儀(TGA)評(píng)估了Zr-2合金基體和ZrO2/Cr復(fù)合膜在900~1100℃蒸汽環(huán)境中的抗氧化性能,并分析其氧化后氧化層的截面結(jié)構(gòu)、相組成和成分深度分布。結(jié)果表明,在900、1000和1100℃蒸汽環(huán)境中分別氧化3600 s后,ZrO2/Cr復(fù)合膜試樣單位面積增重約為Zr-2合金基體的3/8、1/4和2/5。在高溫蒸汽環(huán)境中,ZrO2/Cr復(fù)合膜表面氧化生成的致密Cr2O3膜能抑制氧向內(nèi)擴(kuò)散,提高鋯合金的抗蒸汽氧化性能,阻止鋯試樣在1000℃蒸汽環(huán)境中出現(xiàn)分離氧化。ZrO2/Cr復(fù)合膜的表面Cr層完全消耗前,Cr涂層的氧化主要取決于鉻向外擴(kuò)散,而不是氧向內(nèi)擴(kuò)散。在蒸汽氧化過程中,MAO膜的中間層能抑制氫滲透進(jìn)入鋯合金基體。
以Cu-C拼接靶為靶材,用高功率脈沖磁控濺射制備出4種Cu含量(原子分?jǐn)?shù))低于10%的Cu摻雜非晶碳(a-C: Cu)薄膜,研究了Cu含量對(duì)a-C:Cu薄膜組分結(jié)構(gòu)、電學(xué)性能以及載流子輸運(yùn)行為的影響。結(jié)果表明:隨著非晶碳中Cu含量的提高,a-C:Cu薄膜中sp2-C的含量提高、團(tuán)簇尺寸增大、薄膜電阻率、透過率和光學(xué)帶隙均減小,費(fèi)米能級(jí)向價(jià)帶偏移。Cu含量為2.77%和3.88%的樣品在150~250 K的載流子輸運(yùn)機(jī)制為Mott型三維變程跳躍傳導(dǎo),在250~350 K則為熱激活傳導(dǎo);而Cu含量(原子分?jǐn)?shù))為5.4%和7.28%的樣品在150~350 K均為Mott型三維變程跳躍傳導(dǎo)。摻入Cu,可控制非晶碳薄膜的光學(xué)和電學(xué)性能。
用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)和透射電鏡(TEM)觀察一種第四代鎳基單晶高溫合金長期時(shí)效和持久斷裂后的微觀組織和位錯(cuò)組態(tài),研究了這種合金在1000℃和1130℃長期時(shí)效過程中的組織演化和在1100℃/140 MPa條件下的持久性能。結(jié)果表明:這種合金具有較好的組織穩(wěn)定性,在1000℃長期時(shí)效過程中γ'相逐漸長大,但是在1000 h后仍有較好的立方度且沒有TCP相析出。在1130℃長期時(shí)效500 h后γ'相發(fā)生連接和筏化;時(shí)效200 h后開始析出TCP相,時(shí)效1000 h后合金中TCP相的面積分?jǐn)?shù)只有0.04%。在1130℃長期時(shí)效500 h后,γ/γ'界面形成位錯(cuò)網(wǎng)并隨著時(shí)效時(shí)間的延長變得更加規(guī)則致密。這種合金在1100℃/140 MPa條件下的持久壽命為676.5 h,達(dá)到第四代鎳基單晶高溫合金水平。持久斷裂后γ'相發(fā)生N型筏化,合金中析出針狀TCP相(μ相)并在TCP相附近出現(xiàn)位錯(cuò)塞積。在持久試驗(yàn)過程中,合金中生成的γ/γ'界面位錯(cuò)網(wǎng)和a<010>超位錯(cuò)有利于提高其持久性能。
采用粉末冶金法將合金元素Ti加到Cu40Zn基體中制備鈦黃銅,研究了Ti的添加量對(duì)黃銅微觀組織、界面結(jié)構(gòu)、相組成以及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:Ti在基體中固溶析出并與Cu40Zn反應(yīng)生成了亞微米級(jí)的Cu2Ti4O顆粒和Ti納米團(tuán)簇,隨著Ti含量的提高鈦黃銅的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和硬度呈提高的趨勢(shì)。增大位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力產(chǎn)生的第二相強(qiáng)化、釘扎產(chǎn)生的細(xì)晶強(qiáng)化以及加工硬化,使Cu40Zn的力學(xué)性能提高。綜合性能良好的Cu40Zn-1.9Ti,其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率和硬度分別達(dá)到375 MPa、602 MPa、17.7%和163HV。
6種針刺工藝不同的碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料,其面內(nèi)拉伸強(qiáng)度隨著針刺密度和針刺深度的增大而降低,針刺處纖維的斷裂使材料內(nèi)的缺陷失穩(wěn)擴(kuò)展和面內(nèi)纖維斷裂,進(jìn)而使材料整體拉伸失效。根據(jù)面內(nèi)拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果和纖維累計(jì)損傷理論并引入纖維體積折減系數(shù),建立了分析針刺復(fù)合材料面內(nèi)拉伸強(qiáng)度的理論模型。這個(gè)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符,并發(fā)現(xiàn)斷裂纖維簇的個(gè)數(shù)與體積折減系數(shù)相關(guān)。用該模型可預(yù)報(bào)不同針刺工藝復(fù)合材料的面內(nèi)拉伸強(qiáng)度,并指導(dǎo)設(shè)計(jì)針刺復(fù)合材料的預(yù)制體。
先用水熱反應(yīng)合成六方晶相CdS多層級(jí)花狀微球并在其表面生長ZnO納米棒形成均勻的ZnO/CdS復(fù)合結(jié)構(gòu),然后用光還原法將Ag納米顆粒負(fù)載于ZnO納米棒制備出ZnO/CdS/Ag三元半導(dǎo)體光催化劑,對(duì)其進(jìn)行掃描電鏡和透射電鏡觀察、光電性能測(cè)試、活性基團(tuán)捕獲實(shí)驗(yàn)以及光催化降解和抗菌性能測(cè)試,研究其對(duì)亞甲基藍(lán)(MB)的降解和抗菌性能。結(jié)果表明:ZnO納米棒均勻生長在CdS微球表面,CdS晶體沒有明顯裸露,Ag納米粒子負(fù)載在ZnO納米棒的表面;ZnO/CdS/Ag三元復(fù)合光催化劑有良好的可見光響應(yīng)、較低的阻抗和較高的光電流密度;ZnO/CdS/Ag復(fù)合光催化劑能同時(shí)產(chǎn)
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