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Materials Review

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材料导报是重庆西南信息有限公司(原科学技术部西南信息中心)主办的一本学术期刊,主要刊载该领域内的原创性研究论文、综述和评论等。杂志于1987年创刊,目前已被维普收录(中)、上海图书馆馆藏等知名数据库收录,是重庆西南信息有限公司(原科学技术部西南信息中心)主管的国家重点学术期刊之一。材料导报在学术界享有很高的声誉和影响力,该期刊发表的文章具有较高的学术水平和实践价值,为读者提供更多的实践案例和行业信息,得到了广大读者的广泛关注和引用。
栏目设置:无机非金属及其复合材料、金属与金属基复合材料、高分子与聚合物基复合材料、

材料导报 2017年第16期杂志 文档列表

材料导报杂志材料研究
煤基三维石墨烯基电极在不同电解液中的电化学性能1-5

摘要:三维石墨烯材料具有独特的多孔网络连通结构,大的比表面积,良好的光、电、热、力学等性质,被认为是理想的电极材料。以廉价煤炭为原料,通过催化热处理、化学氧化及水热还原等技术制得三维煤基石墨烯宏观体;采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和拉曼光谱等检测手段对样品形貌及结构进行表征;并进一步通过恒电流充放电(GCD)、循环伏安(CV)及交流阻抗(EIS)等技术研究了三维石墨烯材料在碱性(6mol/L KOH)、酸性(1mol/L H2SO4)及中性(1mol/L Na2SO4)3种水系电解液中的电化学性能。结果表明,三维煤基石墨烯材料在酸性和碱性电解液中具有较高的比电容;其中,在6mol/L KOH水系电解液中的比电容高达288.9F/g,并具有较好的稳定性,充放电循环1 000次后材料的电容保持率为91.6%。

基于纸纤维/晶须状碳纳米管/活性炭三元无金属集流体复合纸电极的柔性超级电容器6-11

摘要:以纸纤维(PF)为基体,晶须状碳纳米管(WCNT)和活性炭(AC)为功能添加物,采用真空抽滤法制成PF/WCNT/AC三元无金属集流体复合电极。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)光谱仪、拉曼(Raman)光谱仪对其进行表征和分析,采用两电极测试体系对组装的超级电容器性能进行测试。结果表明,与涂布法所得的铝箔集流体(Al/WCNT/AC)电极相比,由PF/WCNT/AC三元复合电极组装的超级电容器比电容大幅提高,并展现出良好的充放电性能。在1mV/s的扫描速率下比电容达325F/g,几乎是Al/WCNT/AC超级电容器(108.7F/g)的3倍。PF/WCNT/AC超级电容器在0.4A/g电流密度下的比电容为95F/g,在3.2A/g电流密度下的比能量与比功率分别为36.76 Wh/kg、5.52kW/kg。

水热法合成不同形貌的二硫化钼及其电容性能12-15

摘要:以钼酸铵作为钼源,硫脲作为硫源和还原剂,通过添加不同的表面活性剂(CTAB、SDBS和PVP),采用水热法成功合成了不同形貌和尺寸的二硫化钼。形貌和结构表征(XRD、Raman、SEM和TEM等)表明,通过改变反应体系中的表面活性剂可以控制二硫化钼样品的形貌与晶粒尺寸。电化学电容性能测试(循环伏安曲线、恒电流充放电测试和电化学交流阻抗谱)表明,二硫化钼的形貌与尺寸对其电容性能有显著影响。在电流密度为1A/g时,添加SDBS制备的片状二硫化钼初始比容量高达221.2F/g,经过500次循环后比容量仍保持在148F/g,表现出优异的循环稳定性,是一种性能优异的超级电容器电极材料。

用于锂离子电池的高性能SiOx/C/石墨烯复合负极材料16-20

摘要:以SiO、丁苯橡胶(SBR)及石墨烯为原料,通过高温歧化、机械球磨、喷雾干燥和高温热解制备电化学性能优异的锂离子电池SiOx/C/石墨烯复合负极材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)和恒流充放电测试仪对复合材料的物相、颗粒形貌及电化学性能等进行表征。结果表明,热解后的SiOx/C/石墨烯复合负极材料的首次放电容量为1 807mAh/g,100次循环后,可逆容量高达1 349mAh/g,库伦效率为99.1%,循环稳定性远高于SiOx/C和SiOx/C/graphene前驱体,具有良好的倍率性能。

N掺杂Cu2O薄膜的低温沉积及快速热退火研究21-25

摘要:采用氧化亚铜(Cu2O)陶瓷靶,利用射频磁控溅射沉积法在氮气和氩气的混合气氛下制备了N掺杂Cu2O(Cu2O∶N)薄膜,并在N2气氛下对薄膜进行了快速热退火处理,研究了N2流量和退火温度对Cu2O∶N薄膜的生长行为、物相结构、表面形貌及光电性能的影响。结果显示,在衬底温度300℃、N2流量12sccm条件下生长的薄膜为纯相Cu2O薄膜;在N2气氛下对预沉积薄膜进行快速热退火处理不影响薄膜的物相结构,薄膜的结晶质量随退火温度(〈450℃)的升高而显著改善;快速热退火处理能改善薄膜的结晶质量和缺陷,降低光生载流子的散射,增强载流子的传输,预沉积Cu2O∶N薄膜经400℃退火处理后展示出较好的电性能,薄膜的霍尔迁移率(μ)为27.8cm~2·V~(-1)·s~(-1)、电阻率(ρ)为2.47×10~3Ω·cm。研究表明低温溅射沉积和快速热退火处理能有效改善Cu2O∶N薄膜的光电性能。

通过改进的制备工艺提高FINEMET纳米晶磁粉芯的磁性能及其机理26-30

摘要:通过对比实验研究了改进的制备工艺下FINEMET纳米晶磁粉芯的磁性能,并探讨了其相应的物理机制。采用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪检测磁粉的表面形貌、内部结构和晶格畸变,采用B-H分析仪检测磁粉芯的动态磁性能。结果表明,改进的制备工艺能够有效降低磁粉芯的损耗,提高磁导率和频率应用范围。延长非晶粉末的球磨时间能够降低磁粉芯的磁滞损耗和涡流损耗,最佳的球磨时间为8h。通过对比磁粉的晶格畸变,发现通过改进工艺制备的磁粉的晶格畸变相对较小,该工艺提高磁性能的原因在于磁粉残余内应力的有效释放。

Cu/Fe双金属负载PAN非织造布催化降解甲醛气体研究31-35

摘要:采用偕胺肟改性聚丙烯腈(PAN)非织造布作为载体材料,将其与Cu~(2+)和Fe~(3+)的混合溶液进行反应制备双金属负载PAN非织造布催化剂。采用XPS和UV-Vis对催化剂的分子结构进行了表征,然后考察了其在甲醛气体氧化降解反应中的催化作用。结果表明,Cu~(2+)和Fe~(3+)均是通过与偕胺肟基团中的羟基和氨基的配位作用负载于PAN非织造布上,而且两种金属离子可能通过配体发生了相互作用。此外,与Fe~(3+)的单金属催化剂相比,适量掺杂Cu~(2+)能够有效提高催化体系在甲醛降解反应中的催化活性,尤其有利于其在暗反应时催化降解甲醛气体,这主要归因于Cu~(2+)/Cu~+价态转化促进了强氧化性中间体Fe(Ⅳ)=O的生成。

CaO-Al2O3二元氧化物吸附剂的制备、表征及除氟性能研究36-40

摘要:以δ-Al2O3为前驱体,用浸渍及高温焙烧技术制备了结构新颖的CaO-Al2O3二元复合氧化物吸附剂。用XRD、SEM、FT-IR、TG及BET等手段对产物的晶型、形貌、热稳定性及孔结构等进行了表征。同时,研究了pH值及吸附时间对CaO-Al2O3除氟率的影响。结果表明,δ-Al2O3及CaO-Al2O3均为纳米颗粒形貌,具有介孔结构,比表面积分别为167.8m~2/g和72.3m~2/g;在pH=8.0时,CaO-Al2O3的除氟效果最佳,当吸附时间超过220min时,CaO-Al2O3的除氟效率明显高于δ-Al2O3,且在480min时F-的去除率达65.42%。

MAH改性方法对淀粉/聚乳酸界面相容性的影响41-45

摘要:以玉米淀粉和聚乳酸(PLA)为原料,马来酸酐(MAH)为改性剂,通过熔融挤出法制备淀粉/PLA复合材料。研究了MAH分别作为增容剂和淀粉酯化剂这两种改性方法对淀粉/PLA相容性的影响,并对复合材料的熔融加工性能、力学性能和耐水性能进行了测试。X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和热重分析(TGA)结果都证明,MAH与原淀粉先进行干法酯化改性再与PLA复配制得酯化淀粉/PLA复合材料,比MAH作为增容剂直接添加制得原淀粉/MAH/PLA复合材料具有更好的界面相容性。受界面相容性提高程度的影响,酯化淀粉/PLA复合材料的熔融加工性能、拉伸强度、弯曲强度、断裂伸长率和耐水性能都优于原淀粉/MAH/PLA复合材料。

超声辅助微弧氧化Ti-13Nb-13Zr合金制备仿生涂层及其断裂力学性能46-50

摘要:为了提高微弧氧化钛合金制备的脆性仿生涂层的断裂力学性能,利用超声辅助微弧氧化复合工艺在Ti-13Nb-13Zr合金表面制备了钙磷生物涂层。通过压痕法测试分析了涂层断裂韧性,采用扫描电镜和X射线衍射仪测试了涂层表面形貌和相组成,并与微弧氧化制备的涂层性能进行了比较,分析了增韧原因。结果表明,引入超声后,微弧放电电压下降了40V,涂层致密层明显增厚;相同电源占空比条件下,超声工艺所制备涂层的断裂韧性相比无超声工艺都有所提高。部分锐钛矿相TiO2转变为金红石相的相变增韧,超声空化效应引起的涂层致密化和增厚效果,以及微裂纹的均匀分布,是促使涂层断裂力学性能提高的主要原因。该复合工艺实现了微弧氧化钛合金生物涂层的增韧。

不同喷涂工艺下NiCoCrAlYTa涂层的显微结构和性能51-54

摘要:为探索不同喷涂工艺对NiCoCrAlYTa涂层的显微结构和性能的影响规律,确定最优工艺,采用大气等离子、低压等离子、常规超音速火焰和低温超音速火焰4种工艺在镍基单晶高温合金表面制备了NiCoCrAlYTa涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度计等分析手段对喷涂态涂层的相组成、显微结构和显微硬度等进行了表征。结果表明,不同喷涂工艺下涂层的相组成均为γ′-Ni3Al、β-NiAl和γ-Ni固溶体。低压等离子和超音速火焰喷涂的涂层致密且孔隙率低,其中超音速火焰喷涂的涂层孔隙率低于1%。低压等离子和低温超音速火焰喷涂的涂层氧含量很低,控制在0.3%~0.6%的范围。综合来说,低温超音速火焰喷涂工艺制备的涂层结构致密,孔隙率和氧含量很低。该工艺是沉积NiCoCrAlYTa涂层的首选。

循环扩挤变形AZ80镁合金的组织、织构与力学性能55-59

摘要:采用循环扩挤(Cyclic expansion-extrusion,CEE)变形工艺对AZ80镁合金的块状材料进行热挤压加工,观察试样的微观组织与织构,并测试了力学性能。结果表明:AZ80镁合金经过CEE变形后,晶粒的尺寸明显细化,第4道次CEE变形之后,晶粒尺寸从150~230 μm细化至2 μm,整体分布均匀且呈等轴晶;2道次变形后,随着挤压道次的增加,晶粒的细化程度减慢;同时经过CEE变形的AZ80镁合金织构包括了(0001)基面平行于挤压方向与(1120)棱柱面垂直于挤压方向的两种不同纤维织构,随着挤压道次的增加,织构总体强度出现先减后增再减的变化;力学性能相对于均匀化态有着明显的变化,第1道次CEE变形之后,抗拉强度与屈服强度分别达到各自的最大值,为290 MPa和180 MPa,第2道次CEE变形之后,强度出现不随晶粒细化而增强的现象(反Hall-Petch理论),这是因为织构的软化作用强于晶粒的细化作用,而伸长率随着挤压道次的增加而提高。

ZCuSn10合金半固态流变挤压件显微组织的演变60-64

摘要:采用常规铸造和转棒诱导形核法制备ZCuSn10合金,研究制浆工艺对ZCuSn10合金半固态挤压件显微组织的影响,并结合最佳工艺制备法兰件,分析法兰件内部组织的演变规律。结果表明,不同制浆工艺对ZCuSn10合金挤压件显微组织的影响不同,挤压件内部组织基本与浆料组织保持一致。利用转棒转速为500r/min制备的浆料挤压法兰件,可获得固液协同流动性良好的显微组织,试样压头处散热较快,微观组织以固相为主;试样中部及试样前段均为固液两相共存的颗粒状或近球状半固态显微组织。

低压烧结温度对一步法制备超细晶WC-Co基硬质合金组织及性能的影响65-71

摘要:采用等离子球磨技术制得W-C-10Co-0.9VC-0.3Cr3C2纳米复合粉体,并利用单向模压成型法将其压制成生坯,再经低压烧结一步法制备成硬质合金。研究表明,等离子球磨3h所获得的复合粉体呈片层状形貌,并且成分分布均匀。在1 380℃及1 400℃烧结时,由于等离子球磨的特殊作用,VC、Cr3C2对WC晶粒长大抑制作用突显。1 380℃烧结制备的硬质合金,致密度为99.2%,WC平均晶粒尺寸为250nm,硬度和横向断裂强度分别为92.3HRA和2 443 MPa,具有最佳的WC晶粒尺寸与致密度配合,以及最佳的综合力学性能。

镍元素对新型压铸模具钢热稳定性的影响72-75

摘要:对比研究了含镍1%(质量分数)和不含镍的新型压铸模具钢的热稳定性能及微观组织演变情况。两种材料采取相同的淬火工艺,再经多次回火达到相似的硬度,然后于600℃进行热稳定性实验,并采用SEM(扫描电子显微镜)和TEM(透射电子显微镜)对比分析了两种材料的淬火态及热稳过程中的微观组织的变化情况,探索了Ni元素的添加对材料热稳定性的影响。实验结果表明:Ni元素能够阻碍碳化物向基体中溶解,未溶的碳化物颗粒在晶界处能有效阻止原始奥氏体的长大,从而使材料允许的淬火加热温度提高。在相同的淬火条件下,Ni使得SDYZ1钢中的碳化物无法充分地固溶于基体,因而在回火过程中减弱了二次碳化物的析出强化效果,导致在热稳前期SDYZ1钢的硬度降低较快;Ni提高材料热稳定性能的优势可能需要在较高淬火温度下才能体现。

时效处理对4A双相不锈钢σ相析出及性能的影响76-80

摘要:对固溶处理后的4A双相不锈钢(DSS4A)进行不同温度(750~900℃)的等温时效处理,利用OM观测各个时效温度下σ相的析出行为,重点观测了σ相在850℃时效不同时间(1h、2h和4h)的析出过程,并通过SEM、EDS和TEM等检测手段对850℃、4h时效处理后的σ相析出形貌进行分析,揭示了σ相的析出特征及形成机理。最后对时效条件下4A双相不锈钢的力学性能和耐蚀性能也进行了相应研究。结果表明:σ相富Cr、Mo而贫Ni,属于四方结构,由高温铁素体分解而成;σ相析出量随时效温度的升高先增加后降低并在850℃时达到峰值,同一温度下时效时间越长,σ相析出越多;σ相使材料硬度提高,但材料抗拉强度、冲击韧性和耐腐蚀性整体呈下降趋势,其中冲击韧性对σ相析出尤为敏感。

含Ce2O3氧化物对改善双相不锈钢亚稳态点蚀的机理研究81-88

摘要:利用扫描电镜、原子力显微镜、恒电位脉冲等研究了2205双相不锈钢在中性含Cl-环境下氧化物引起点蚀萌生的机理。实验发现MgO-Al2O3系夹杂物中MgO偏聚处以及MgO-Al2O3-CaO系夹杂物中CaO富集处会引起夹杂物处基体同周围基体接触电势差增加。此外,CaO富集处易使夹杂物表面出现显微缝隙并使基体裸露,产生亚稳态蚀坑。经Ce处理后发现夹杂物成分变为含Ce2O3·11Al2O3或Ce2O3·Al2O3为主的复合夹杂,夹杂物与基体接触电势差减小并且在含Ce2O3复合夹杂物处未发现点蚀萌生现象,最后阐述了非金属氧化物引起点蚀的机理以及Ce与氧化物反应的机制。

AC-HVAF非晶和金属陶瓷涂层在压裂液中空蚀行为研究89-93

摘要:采用超声空蚀与电化学测试相结合的方法,对AC-HVAF热喷涂非晶金属和金属陶瓷两种涂层在水力压裂液中的空蚀及交互作用规律进行了研究,分析了耐蚀性和硬度在空蚀时的主导作用,确定了空蚀机理。结果表明,压裂液中KCl恶化了涂层的腐蚀性能,进而影响了空蚀行为。涂层在压裂液中的抗空蚀性能是耐蚀性与硬度结合的双变量函数。空化的力学破坏对高硬度涂层的空蚀过程有显著影响,硬度相对较高的金属陶瓷防护涂层的抗空蚀性能优异。压裂工况下,AC-HVAF涂层空蚀损伤是由于气泡溃灭垂直冲击孔隙或缺陷区域,硬相直接被剥离表面。降低孔隙和提高粘结相结合强度有助于提高涂层在压裂液中的抗空蚀性能。