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材料导报 2017年第04期杂志 文档列表

三维结构磷酸铁锂纳米线阵列的制备及其电化学性能1-4

摘要：采用阳极氧化铝模板(AAO),通过溶胶-凝胶法制备出磷酸铁锂(LiFePO4)纳米线阵列。场发射扫描电镜(FESEM)和透射电镜(TEM)表征均说明制得的LiFePO4阵列是分散均匀且相互平行的。X射线衍射(XRD)和能谱图(EDS)表征均说明LiFePO4纳米线是纯相橄榄石型结构。电化学性能测试表明纳米线阵列具有较好的循环稳定性,1C电流密度下循环100次后容量几乎不衰减,容量保持率为99.1%,10C电流密度下循环350次后容量保持率为91.6%。纳米线阵列的倍率性能较同等条件下制备的纳米粉体有较大提升,0.1C、10C电流密度下容量可分别达156.4mAh/g、106.9mAh/g。

热压烧结增强Ca3Co4O9多晶的c轴择优织构和电输运性质的研究5-8

摘要：分别采用常压固相反应和进一步的真空热压烧结法制备了Ca3Co4O9多晶块材,通过XRD、SEM、致密度、电阻率-温度曲线、霍尔效应测试,对比研究了热压烧结对多晶织构和电输运性质的影响。结果表明两种方法制备的多晶样品均为c轴择优,经热压烧结后多晶的择优织构显著增强,致密度增大,但真空烧结使样品中氧的化学计量比不足,结晶质量略有下降。热压烧结后多晶的面内电阻率显著下降,其室温电阻率约为常压烧结样品的1/7,且电阻率随温度的降低而增大,这主要是由于热压样品晶粒沿(00l)择优排列显著增强,使沿材料ab面内的电输运占优,且晶界和缺陷散射减弱使Co4+载流子迁移率增大。

钠钙玻璃上Mg2Si薄膜的制备及其电学性质9-13

摘要：采用磁控溅射技术和退火工艺在钠钙玻璃衬底上制备了Mg2Si半导体薄膜,研究了Mg膜厚度对Mg2Si薄膜结构及其电学性质的影响。在钠钙玻璃上分别溅射两组相同厚度(175nm)的P-Si和N-Si膜,然后在其上溅射不同厚度Mg膜(240nm、256nm、272nm、288nm、304nm),低真空退火4h制备一系列Mg2Si半导体薄膜。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、霍尔效应测试仪对Mg2Si薄膜的晶体结构、表面形貌、电学性质进行表征与分析。结果表明:采用磁控溅射技术在钠钙玻璃衬底上成功制备出以Mg2Si(220)为主的Mg2Si薄膜。随着沉积Mg膜厚度的增加,Mg2Si衍射峰逐渐增强,薄膜表面更连续,电阻率逐渐减小,霍尔迁移率逐渐降低,载流子浓度逐渐增加。此外,Si膜导电类型和Mg膜厚度共同影响Mg2Si薄膜的导电类型。溅射N-Si膜时,Mg2Si薄膜的导电类型随着Mg膜厚度的增加由P型转化为N型;溅射P-Si膜时,Mg2Si薄膜的导电类型为P型。可以控制制备的Mg2Si半导体薄膜的导电类型,这对Mg2Si薄膜的器件开发有着重要的指导意义。

Ti/Al/Ni/Au在N-polarGaN上的欧姆接触14-16

摘要：N-polar GaN以其特有的材料特性和化学活性日益受到研究者关注,而N-polar GaN上欧姆接触也成为研究的热点。以Ti/Al/Ni/Au作为欧姆接触金属,分析了N-polar GaN上欧姆接触的最优退火条件,并借助剖面透射电子显微镜(TEM)和能量色散X射线能谱仪(EDX)研究了金属和N-polar GaN之间的反应生成物。结果表明,当退火温度升高到860℃时,可得到比接触电阻率ρc为1.7×10-5Ω·cm2的最优欧姆接触特性。TEM和EDX测试发现,除了生成已报道的AlN,还会在界面处产生多晶AlOx,两者共同作用会进一步拉高势垒,从而对N-polar GaN上欧姆接触产生不利影响。

烧结钕铁硼磁体溅射渗镝工艺与磁性能研究17-20

摘要：采用直流磁控溅射的方法,在烧结Nd-Fe-B磁体表面制备了Dy薄膜,对比研究了N35烧结态与回火态磁体晶界扩散后组织形貌与性能的变化。N35烧结态与回火态磁体经溅射渗Dy处理后,在剩磁仅降低0.009T和0.03T的情况下,矫顽力大幅度提高,分别提高了708.44kA/m和665.46kA/m,渗Dy处理后磁体中的Dy元素平均质量分数增加不超过0.4%。SEM和EDS能谱的分析结果表明,晶界组织形貌的改善和(Nd,Dy)2Fe14B外延层的形成是矫顽力提升的主要原因。EPMA元素面分布结果显示,Dy主要富集在富Nd相处,三叉型富Nd相处Dy含量最高,而Dy没有扩散到主相晶粒内部,不会导致剩磁大幅度降低,从而有效提高了磁体的综合磁性能。

以玉米衣为模板生物遗态ZnO的制备及Pb2+吸附性能21-24

摘要：以玉米衣为模板,利用生物模板法制备了生物遗态多孔ZnO。经过预处理的玉米衣在醋酸锌前驱体溶液中浸渍24h,烘干,800℃煅烧3h得到最终的产物。利用X射线衍射(X-ray)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对其进行表征,并研究了对铅离子的吸附性能。结果表明:通过原位生长技术,结晶度良好的ZnO晶粒自组装形成表面多孔的类卷叶状生物遗态ZnO;生物遗态ZnO对铅离子有良好的吸附性能,吸附量为49.9mg/g,在120min可基本达到吸附平衡,吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线拟合结果较为符合Langmuir模型,且升温有利于吸附的进行。

麦秸/木材均质复合无机碎料板的制备及其性能25-29

摘要：以麦秸、木材和环保阻燃无机胶黏剂为主要原料,通过麦秸和木材碎料均匀混合的方式,采用热压工艺制备麦秸/木材均质复合无机碎料板,研究了麦秸与木材的配比、施胶量、热压时间和热压温度对板材性能的影响,并通过X射线衍射仪、扫描电镜分析了其对板材性能的影响机制。结果表明,随着麦秸与木材配比减小,板材静曲强度(MOR)、弹性模量(MOE)和内结合强度(IB)逐渐增大,2h吸水厚度膨胀率(TS)逐渐减小,优选配比为m(麦秸)∶m(木材)=4∶6。随着施胶量的增大,板材的MOR、MOE先增大后减小,IB逐渐增大,TS逐渐减小。施胶量为63%时,板材的MOR、MOE分别达到最大值15.5 MPa、3 110 MPa,此时,IB、TS分别为0.47 MPa、5.5%。随着热压温度的升高和热压时间的延长,板材的MOR、MOE、IB逐渐增大,TS逐渐减小。热压温度和热压时间分别为100℃、30min时,MOR、MOE、IB分别达到最大值(16.8 MPa、3 350 MPa、0.56 MPa),TS达到最小值(3.5%)。优化制板工艺为m(麦秸)∶m(木材)=4∶6,施胶量63%,热压时间30min,热压温度100℃。

基于四羟甲基甘脲前驱体的新型含氮富微孔活性炭制备及其性能研究30-35

摘要：以四羟甲基甘脲为碳前驱体,采用KOH活化法处理得到双电层电容器用多孔活性炭材料。考察了不同碳化、活化温度对活性炭比电容的影响。结果表明,在850℃碳化,650℃活化处理时其电容性能最好,SEM和比表面与孔径分布测试说明TA-850-650表面富集微孔;恒流充放电与循环伏安测试结果表明TA-850-650的比电容在电流密度为0.2A/g时可达527F/g。

粉煤灰微珠填充环氧树脂复合涂层耐磨性能的研究36-40

摘要：制备了粉煤灰微珠/环氧树脂复合材料涂层,并利用JM-V型磨耗仪对涂层材料进行了磨损试验,研究了粉煤灰微珠含量、微珠粒径以及试验负载和速度对复合涂层耐磨性能的影响。结果表明,随粉煤灰微珠含量的增加,涂层的耐磨性呈先增加后下降的趋势,当填充的微珠质量分数为15%时,复合材料涂层的耐磨性最佳。随微珠粒径的增大,微珠在磨损过程中更加容易破碎,导致复合材料涂层的耐磨性随之下降。对比不同载荷和速度下复合材料涂层的磨损试验结果发现,随负载的增加,复合材料涂层的耐磨性降低;加快试验速度,涂层材料的磨损量也随之变大。

Si3N4和52100钢对磨副材料对CrN薄膜干摩擦学行为的影响41-46

摘要：利用阴极电弧离子镀技术在316L不锈钢基体上制备了CrN薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪对CrN薄膜的形貌、成分和力学性能进行了表征。为了研究Si3N4和52100钢对磨副材料对CrN薄膜和316L不锈钢干摩擦行为的影响,在2N、5N、8N三种载荷下,将CrN薄膜和316L不锈钢基体与Si3N4陶瓷球和52100钢球分别进行了往复式滑动干摩擦实验。采用扫描电子显微镜观察了磨痕的微观形貌,并对CrN薄膜和316L不锈钢基体的磨损机制进行了分析。结果表明:CrN薄膜表面平整,缺陷较少;CrN薄膜的纳米硬度约为28GPa,弹性模量约为350GPa;与Si3N4陶瓷球相比,CrN薄膜与52100钢球摩擦时摩擦因数相对较小(保持在0.7左右)且更加稳定;316L不锈钢的摩擦因数远大于CrN薄膜且波动较大;对磨球为Si3N4陶瓷球时,CrN薄膜的主要磨损机制为磨粒磨损,伴有少量的氧化和黏着磨损,316L不锈钢的磨损机制主要为磨粒磨损和塑性变形,伴有少量的氧化和黏着磨损;对磨球为52100钢球时,CrN薄膜的主要磨损机制为黏着磨损,伴有少量的氧化,316L不锈钢的磨损机制主要为黏着磨损,伴有少量的氧化和磨粒磨损。CrN薄膜与两种对磨球的磨损量均小于316L不锈钢基体的磨损量,说明CrN薄膜有效提高了基体的耐磨性。

TC4表面单道与多道搭接激光熔覆自润滑涂层微观组织对比研究47-51

摘要：在TC4表面预制Ni60/20%WS2粉末,分别采用单道与多道搭接激光熔覆技术制备了自润滑涂层。结果表明,多道搭接激光熔覆层比单道激光熔覆层更容易产生裂纹,开裂方向与扫描方向有一定夹角。多道搭接激光熔覆层和单道激光熔覆层的主要成分相同,都生成了润滑相、硬质相,但多道搭接激光熔覆层中的硬质相和润滑相分布的密度较小且组织较粗大。多道搭接激光熔覆层的显微硬度分布在800~1 000HV0.5之间,单道激光熔覆层的显微硬度分布在950~1 150HV0.5之间,前者显微硬度偏低一方面是由于单道激光熔覆层的细晶强化作用,另外一方面是因为多道搭接激光熔覆层的硬质相分布密度较低。

冷喷涂Zn粉后5083铝合金的中温钎焊研究52-55

摘要：以添加了5%(质量分数,下同)CsF-AlF3共晶钎剂的Zn粉为原料,采用冷喷涂技术在5083铝合金表面制备涂层,喷涂后的5083铝板在530℃进行钎焊连接。采用扫描电子显微镜结合能谱仪对涂层的显微结构及钎焊后的接头组织形貌进行观察与分析。结果表明:涂层与5083基体连接致密,钎剂颗粒呈絮状存在于Zn粒子交界面处;由于涂层对5083基体的保护,钎焊时5083基体表面没有出现Mg元素上浮现象,表面未形成复杂的氧化膜,530℃喷涂后的5083与1060可成功实现连接;钎焊接头组织均匀,主要由α铝基固溶体和β富锌基固溶体组成,存在少量孔洞缺陷。

Fe和Ce含量对Galfan合金力学性能及耐蚀性的影响56-59

摘要：将真空熔炼的Zn-Fe-Ce中间合金加入到Zn-Al熔池中,制备Zn-5Al-0.1Ce-xFe和Zn-5Al-yCe-0.1Fe合金,分析了Fe和Ce含量对合金显微组织及力学性能的影响,并使用电化学工作站测试了合金的电化学性能。结果表明,在Zn-5Al-0.1Ce合金中Fe含量大于0.02%后会形成颗粒状的FeAl3Znx相。随着Fe含量的增加,FeAl3Znx相和先共晶的η-Zn相增加,Zn-Al共晶组织由层片状向点状转变。添加0.1%以下的Fe可提高Galfan合金的抗拉强度。但随着Fe含量的增加,合金的抗拉强度略有降低,Zn-5Al-0.1Ce-0.02Fe合金的综合力学性能最好。添加0.04%以下的Fe会提升合金耐蚀性。此外,随着Ce含量的增加,Zn-5Al-yCe-0.1Fe合金的抗拉强度有所降低,耐蚀性变化不明显。因此,在生产中需要根据镀层性能要求,严格控制合金液中的Fe和Ce含量。

轧制ZK61镁合金板材晶粒长大行为60-64

摘要：通过对热轧的ZK61镁合金板材试样分别进行不同温度和不同保温时间的退火实验,利用金相显微镜(OM)观察显微组织,对晶粒尺寸进行分析和处理,并建立数学模型,系统研究了轧制ZK61镁合金的晶粒长大行为。研究结果表明,晶粒尺寸随着退火温度的升高与退火时间的延长而粗化,退火温度对晶粒长大的影响比退火时间的影响明显。对于ZK61镁合金在250~450℃温度区间的晶粒长大过程,其晶粒尺寸与加热时间的关系可用Beck方程Dn-D0n=kt描述,其中k=k0exp[-Qg/(RT)]。计算可得晶粒长大指数n为3.5,长大激活能Qg为45kJ/mol。

退火对PPR管材专用料结晶行为及抗低温性能的影响65-69

摘要：通过对无规共聚聚丙烯(PPR)管材专用料进行退火处理,采用SEM、DSC、XRD、POM等表征技术,分析了退火对PPR力学性能及结晶行为的影响规律。结果表明,在常温及低温(0~23℃)条件下,与未退火的PPR比较,退火工艺为120℃退火6h的材料冲击韧性最理想,其综合力学性能最好。在23℃时的冲击强度为51.61kJ/m2,是未退火样品的1.9倍。0℃时的冲击强度也高达33.86kJ/m2,是未退火样品的2.9倍。

锻造热处理工艺对Al-7Si-1.6Cu合金组织和力学性能的影响70-74

摘要：通过力学性能测试以及OM、SEM和TEM的组织观察,研究了锻造热处理工艺对Al-7Si-1.6Cu合金组织与力学性能的影响。结果表明,合金经过均匀化(500℃,8h)、锻造(锻造温度380~450℃,应变速率60~90s-1,道次压缩比10%~20%)、热处理(固溶480℃,2h,70℃,水冷;时效180℃,6h)之后,较铸态相比硬度提高18%、抗拉强度提高了52%、延伸率提高了54.5%。多向锻造过程中共晶Si相发生碎断与球化,时效过程中析出的纳米级第二相对合金起强化作用。开创性地从位错密度方向解释锻造过程强度提高的原因,通过Zener-Hollomon参数来说明锻造过程中流变应力与变形速率和变形温度之间的关系。

铁含量对激光熔覆层微结构及性能的影响75-78

摘要：为满足不同支承辊再制造表面硬度需求,利用激光熔覆技术,将添加不同含量纯铁粉的铁基合金粉末材料熔覆到Cr5支承辊钢表面。研究了铁含量对熔覆层微结构及性能的影响。结果表明,所有材料设计成分条件下熔覆层的截面组织差异很小,均为鱼骨状枝晶和网状晶间组织。通过改变添加铁粉的量可以控制熔覆层中枝晶含量。随着合金粉末中铁含量增多,激光熔覆层截面硬度和耐磨性显著下降。添加50%(质量分数)纯铁粉的粉末材料可以制备出硬度约为480HV、耐磨性高于传统淬火工作层的激光熔覆层,可以满足Cr5支承辊再制造需求。

氮氩混合比对TA2真空氮化层结构与性能的影响79-82

摘要：采用间歇式真空氮化技术对TA2钛合金进行渗氮处理。探究氮氩混合比对合金氮化层结构和性能的影响规律。结果表明:表面渗氮层主要由TiN和TiN0.3相组成,氮氩比越低其有效硬化层越厚,但会降低有效活性N原子的相对含量,不利于渗层的致密性。适当的氮氩混合比能在TA2表面形成氮化物,N原子有效地向纵深扩散,氮化物层与扩散层结合紧密,过渡良好,硬度梯度平缓;腐蚀电位随着氮氩比的增加呈现逐渐上升趋势,从氮氩比为1∶5时的-0.622V提升到氮氩比为5∶1时的-0.549V,腐蚀电流和腐蚀速率则呈现出逐渐降低的趋势。