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材料导报 2017年第18期杂志 文档列表

材料导报杂志材料研究

面向太阳能光热发电的NaNO3-KNO3-Mg（NO3）2三元硝酸熔盐1-4

摘要：Solar Salt（60%NaNO3-40%KNO3）熔盐作为传蓄热介质,在太阳能光热发电领域应用广泛。以Solar Salt熔盐为基础,采用熔融共混法,通过添加Mg（NO3）2·6H2O制备了低熔点NaNO3-KNO3-Mg（NO3）2三元熔盐（NKM熔盐）,优化了制备工艺,获得了最佳工艺参数及条件,获得了三元熔盐热物性变化规律。通过热物性分析,确定NKM熔盐配比为49.5%NaNO3-33%KNO3-17.5%Mg（NO3）2。与Solar Salt和HTS（53%KNO3-40%NaNO2-7%NaNO3）熔盐相比,NKM熔盐具有较低的熔点和良好的温度使用范围,黏度较小,储热性和导热性良好,适合作为中温储能材料应用于光热发电。

苯甲酸钠改性石墨作为锂离子电池负极材料的性能5-10

摘要：将不同浓度的苯甲酸钠改性的石墨电极作为锂离子电池的负极备用材料,并使用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等电化学方法表征电池的性能。结果表明,与初始的石墨电极相比,被改性后的石墨电极表现出更好的循环效率和稳定性,且在0.5C条件下,首次的充放电比容量分别为293.9mAh/g和326.4mAh/g。主要原因是改性后的石墨电极的表面形成的SEI膜能有效抑制石墨材料的膨胀,并且更有利于锂离子的迁移。同时,采用量子化学方法计算了溶剂分子和苯甲酸钠的最低空轨道和最高占据轨道能量值。结合电化学表征和量子计算结果,苯甲酸钠改性石墨电极的最佳浓度为1.0%。此外,还研究了最佳浓度改性石墨电极的高温性能。

《材料导报》研究快报栏目征稿启事10-10

摘要：近年来,随着我国材料科研水平的不断提升,许多领域已经开始与发达国家团队形成研究成果的首发权争夺。为使我国材料学前沿论文得到优先、及时发表,保护我国材料科研工作者的首发权,《材料导报》特开辟＂研究快报＂栏目。栏目选题范围包括：高性能金属材料及合金,纳米材料,生物材料,复合材料,光、电、磁材料,能源材料,环境功能材料,等等。投稿要求：（1）投稿应是对课题研究成果或阶段性进展的快速报道,具有原创性和较强的学术性、创新性。

热氧化ZnS∶Ga制备ZnO∶Ga薄膜及其光致发光性能11-15

摘要：利用化学浴沉积法制备了不同Ga掺杂量的ZnS（ZnS∶Ga）薄膜,并采用热氧化法生长了Ga掺杂ZnO（ZnO∶Ga）薄膜,研究了ZnO∶Ga薄膜的表面形貌、成分及光致发光性能。结果表明：Ga的掺入改变了ZnO薄膜的微观结构、化学计量比、氧空位的相对含量,进而影响了薄膜的光致发光性能。随着Ga掺杂量增加,ZnO薄膜的致密度提高,颗粒尺寸减小;同时改善了ZnO的化学计量比,氧空位相对含量随之减少;ZnO薄膜的紫外光与可见光强度比增大。

Ba2＋共掺杂YPO4∶Tb3＋荧光材料的水热合成与荧光性能16-20

摘要：采用水热法合成Ba2＋共掺杂YPO4∶Tb（3＋）荧光材料,并通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和荧光分光光度计等研究了合成样品的物相组成和荧光性能,并分析了Ba（2＋）掺杂量和反应体系pH值等对合成样品的物相结构及荧光性能的影响。结果表明,反应体系pH值和Ba（2＋）掺杂量直接影响所制备样品的结构与性能。少量Ba（2＋）（≤10%,原子分数,下同）共掺杂YPO4∶1%Tb（3＋）样品均为纯相四方晶系磷钇矿结构晶体,过量Ba（2＋）掺杂导致Ba3（PO4）2杂质相的出现;pH值为6的水热环境下可获得高结晶度的单一相Ba（2＋）、Tb（3＋）共掺杂YPO4样品。激发和发射光谱测试结果表明,所制备的YPO4∶1%Tb（3＋）,x%Ba（2＋）样品可被225nm的紫外光有效地激发而发射出强烈的Tb（3＋）特征的黄绿色光。一定量的Ba（2＋）共掺杂可以有效地提高YPO4∶1%Tb（3＋）样品的荧光性能,但过量（高于10%）的Ba（2＋）掺杂又会导致Tb（3＋）的荧光猝灭现象出现,最佳的Ba（2＋）共掺杂量为10%。所制备的YPO4∶1%Tb（3＋）,10%Ba（2＋）样品在225nm紫外光激发下位于545nm处的发射带强度是YPO4∶1%Tb（3＋）样品的1.8倍。

La1-xNdxB6单晶的制备及热电子发射性能21-24

摘要：以LaB6和NdB6粉末为原料,采用区域熔炼法成功制备了大尺寸、高质量的多元稀土六硼化物La（1-x）NdxB6（x=0.1-0.3）单晶,并测试了该系列单晶（100）晶面的热电子发射性能。本实验制备的单晶长度大于40mm,直径大于4mm。单晶衍射、劳埃照片、晶面摇摆曲线、单晶断口扫描等检测结果表明单晶质量较高,热发射测试结果表明在1 873K、4 000V下,单晶零场电流发射密度随着Nd含量增加从6.01A/cm~2降为4.83A/cm~2,有效逸出功从2.88eV增大到2.95eV。

NiAl-W纳米多孔阵列制备方法研究25-27

摘要：采用定向凝固与选择性腐蚀复合工艺,获得NiAl-W纳米多孔阵列。通过定向凝固速率可调节棒状NiAl-W共晶中棒状W相的间距和直径,电化学选择性腐蚀去除W相后,在NiAl基体表面上形成间距和孔径可调的多孔阵列。由于孔径尺度的限制,孔列在电势0.5V连续腐蚀2-3h后受到极大的阻力。

滑石粉涂层复合材料的制备及其介电性能和电导率28-32

摘要：以玻璃纤维膨体纱织物为基材,以环氧树脂E44为粘着剂,650低分子量聚酰胺为固化剂,以价格低廉、密度较小的滑石粉为吸波材料,制备了滑石粉涂层复合材料。重点探讨了滑石粉含量及涂层厚度对介电常数和电导率的影响。结果表明制备的滑石粉涂层复合材料具备良好的介电性能。在研究的频率范围内,滑石粉的含量、涂层厚度对复合材料的介电常数实部和虚部、损耗角正切值、电导率的实部和虚部影响较大。

利用氧等离子体预处理增强聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚吡咯导电复合薄膜的界面粘附性33-38

摘要：首先对聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜进行氧等离子体预处理,然后通过原位化学氧化聚合法使得吡咯单体在PET薄膜表面沉积聚合,制备了聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚吡咯（PET-PPy）复合膜。通过原子力显微镜、X射线光电子能谱仪、ζ电位测试对经不同时长的氧等离子体预处理的PET薄膜进行表征;利用扫描电子显微镜、耐磨性实验和表面电阻测试对PET-PPy复合膜磨损前后的表面形貌和电阻进行分析与表征。结果表明,氧等离子体预处理显著增强了PET-PPy复合膜界面粘附性。氧等离子体预处理使PET薄膜表面粗糙度增大、电负性显著增强。特别地,当预处理时间为120s时,薄膜表面电负性明显增强,此时PET-PPy复合膜磨损后的电阻值变化最小,表明PET薄膜与PPy功能层界面粘附强度得到明显增强。

凝胶注模成型技术制备氧化石墨烯/HA复合材料的研究39-42

摘要：以氧化石墨烯和纳米羟基磷灰石（HA）粉体为原料,采用凝胶注模成型技术制备了氧化石墨烯/HA复合材料。研究了有机单体、浆料固相含量和石墨烯含量对氧化石墨烯/HA浆料粘度的影响,观察了陶瓷浆料的凝胶固化过程并测量了固化后生坯的密度和抗压强度,分析了氧化石墨烯含量对烧结后复合材料抗弯强度和断裂韧性的影响,观察了试样断口的显微组织。研究结果表明,有机单体含量为15%（质量分数,下同）,固相含量为45%,氧化石墨烯含量为1.5%时,氧化石墨烯/HA浆料的粘度最佳,为362.9mPa·s,浆料的分散性良好,固化后生坯具有较高的密度和抗压强度。随氧化石墨烯含量的增加,复合材料的抗弯强度和断裂韧度均先增加后降低。当氧化石墨烯含量为1.5%时,1 150℃烧结样品的抗弯强度为81.5MPa,断裂韧性为1.52MPa·m1/2,分别比HA基体提高了151.8%和74.7%,因此添加氧化石墨烯后的HA复合材料的力学性能更佳。

原位接枝聚合改性LDHs/PCL纳米复合薄膜的制备及氧气阻隔性能43-48

摘要：以纳米层状双羟基金属氧化物（LDHs）为引发剂,通过原位聚合的方法在纳米LDHs表面接枝上了聚己内酯（PCL）分子链（LDHs-g-PCL）,并将其与纯PCL采用溶液浇筑法制备出LDHs/PCL纳米复合材料,研究了LDHs-g-PCL的化学结构,纳米复合材料的结晶特性、力学性能、阻隔性能等。结果表明,成功制备出化学键合牢固的PCL包覆LDHs;随着LDHs-g-PCL的加入,复合材料的结晶度呈现出逐渐升高的趋势,但异相成核作用效率有一定程度减弱。LDHs-g-PCL的质量分数为10%时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均达到最大值,相比纯PCL分别提高了31%和37%。LDHs-g-PCL的质量分数为50%时,复合材料对氧气的渗透性达到最低值,相比纯PCL降低程度高达78%,这与层状结构的LDHs显著延长氧气分子在纳米复合材料的曲折渗透路径必不可分。基于Nielsen的相对渗透理论来优化纳米复合材料的渗透模型,结果表明,LDHs/PCL纳米复合材料阻隔性能的提高不仅归结于层状LDHs发挥的阻隔效应,而且更重要的是LDHs-g-PCL加入引起的体积效应。

硅丙乳液对镁系无机胶黏剂性能和微结构的影响49-54

摘要：以硅丙乳液为改性剂,通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等手段分析了添加量对镁系无机胶黏剂复合板材力学强度、耐水性能、阻燃性能和镁系无机胶黏剂凝固时间的影响原因。结果表明：硅丙乳液与镁系无机胶黏剂可以形成有机无机的互穿网络结构;随着添加量增大,硅丙乳液的成膜性增强,使镁系无机胶黏剂的黏结性能及材料的整体性增加,复合板材力学性能增强,耐水性能提高;添加量增加的同时也会延缓镁系无机胶黏剂的凝固时间,但不会对镁系无机胶黏剂的晶相组成产生影响;此外,镁系无机胶黏剂还赋予秸秆板较好的阻燃抑烟特性,硅丙乳液的添加对复合板材的阻燃性能没有明显影响。

纤维素纳米纤维接枝聚丙烯酸pH响应水凝胶的制备及性能55-58

摘要：以硝酸铈铵为引发剂,将具有pH响应的聚丙烯酸（PAA）接枝到电纺纤维素（Cell）纳米纤维膜上,制备了pH响应纤维素接枝聚丙烯酸（Cell-g-PAA）纳米纤维水凝胶。研究了接枝单体丙烯酸（N）与纤维素（c）质量比对Cell-g-PAA形貌、接枝率和溶胀性的影响。结果表明：m（N）∶m（c）值从5增加到10,接枝率从11%急剧增加到28%,然后趋于平稳;而m（N）∶m（c）值从5增加到15,溶胀率从（15.2±1.6）g/g增加到（46.1±4.9）g/g,然后下降。同时,研究了pH值和离子强度对水凝胶溶胀率的影响,pH值从2.2增加到7.8时,水凝胶的溶胀率从（31.3±2.5）g/g增加到（42.7±3.2）g/g,pH值进一步增大,溶胀率降低;溶液中离子强度从0mol/L增加到0.15mol/L,水凝胶溶胀率从（36.2±2.6）g/g降低到（21.4±1.4）g/g。本研究为制备快速响应pH水凝胶提供了一种新方法。

6061铝合金分别在Q235钢和纯钛表面的反应润湿59-63

摘要：采用座滴法在高真空条件下研究了熔融6061铝合金在600~700℃分别与Q235钢和纯钛的润湿行为。研究表明两者都为典型的反应润湿,且最终润湿性随着温度的升高而改善;界面反应的自由能变化对最终润湿性及界面结构影响较小,而基板金属在铝中的溶解度不同决定了界面反应层厚度（即溶解度越大则反应层越厚）;三相线附近的还原反应诱发了前驱膜的产生,且最终润湿性越好则前驱膜越宽;两者体系的铺展动力学均可以由RPC模型描述：在Al/Ti体系中整个润湿过程分为两个阶段,即先非线性铺展,后线性铺展阶段,两个阶段的铺展活化能分别为72kJ/mol、118kJ/mol,且界面上存在Si的富集;在Al/Q235钢体系中整个润湿过程呈线性铺展,铺展活化能为86kJ/mol,无Si元素在界面富集。

新型Mg-8Li-5Al-5Ca合金的微观组织、力学及耐腐蚀性能64-71

摘要：设计了新型高钙铝比Mg-8Li-5Al-5Ca合金,通过常温拉伸、失重法、pH测定和电化学测试等方法研究了合金的常温力学性能和耐腐蚀性能。采用扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析了基体和腐蚀产物相结构、合金显微组织以及腐蚀形貌。研究结果表明,这种镁锂合金形成Al2Ca相包围双基体（α-Mg＋β-Li）的结构,挤压后基体组织和第二相粒子均明显细化。Mg-8Li-5Al-5Ca合金的耐腐蚀性能优于一般镁锂合金,且随着挤压比的增大进一步提升。该合金的力学性能协调了镁锂合金的优良塑性和高钙铝比镁合金的高强度,拥有较高的抗拉强度（222 MPa）和延伸率（8.3%）。

Zr＋Er及Zr＋Y对Al-Mg-Si-Cu-Mn-Cr合金组织和拉伸力学性能的影响72-76

摘要：采用光学显微镜（OM）、电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、透射电子显微镜（TEM）和拉伸强度试验研究了0.3%Zr＋0.2%Er和0.3%Zr＋0.2%Y（质量分数）两种元素组合对Al-0.6Mg-0.9Si-0.5Cu-0.5Mn-0.2Cr合金热处理前后微观组织和力学性能的影响。研究结果表明,两种元素组合的加入均能细化铸态晶粒,其中Zr＋Y改性合金的晶粒细化更明显,且两种改性合金铸态的强度和塑性均较基体合金提高。在热处理过程中,两种元素组合会影响合金中弥散相的析出,降低合金的弥散强化效果。最终,Zr＋Er改性合金的强度较基体合金提高,而Zr＋Y改性合金的强度则较基体降低,两种合金的塑性均较基体降低。

高能球磨对Mg-Zn-Zr合金微观组织与力学性能的影响77-80

摘要：在氩气条件下以400r/min高能球磨镁合金粉末,并将球磨后的粉末经过冷压—热压烧结—热挤压成型。研究了不同球磨时间的粉末以及挤压态样品的微观组织和力学性能。结果表明：随着球磨时间的延长,粉末颗粒尺寸可以细化到8μm,晶粒尺寸有效细化到34nm,在整个球磨过程中粉末有一定程度的氧化,并伴随有MgO纳米颗粒产生。粉末经过热压烧结—热挤压成型后,材料内部有MgZn2相颗粒析出,且均匀分布于Mg基体中。随着粉末颗粒的细化,材料性能得到改善,当球磨至10h时,粉末挤压态样品的极限拉伸强度为365 MPa,压缩屈服强度高达325 MPa,极限压缩强度保持在466 MPa。球磨至25h,颗粒平均尺寸细化至8μm左右,使得颗粒表面能大幅度增大,颗粒表面的氧化膜增厚,在热压烧结过程中阻碍了颗粒之间的结合,进而使得材料的力学性能恶化。

热轧对搅拌摩擦加工制备CNTs/Al复合材料微结构与性能的影响81-84

摘要：在搅拌摩擦加工制备碳纳米管增强铝基复合材料（CNTs/Al）的基础上,研究了热轧对复合材料微结构与性能的影响。结果表明,热轧使基体晶粒沿轧制方向拉长,同时有利于CNTs的取向并在一些CNTs-Al界面形成Al4C3相;基于CNTs取向等微结构的变化以及界面反应引起界面结合力增强的因素,沿轧制方向复合材料的抗拉强度、导电性明显提高,热膨胀率降低。