开关电弧材料侵蚀研究

根据电接触与电弧理论，对开关电器常用的银基触头材料的电弧侵蚀现象做了试验研究，通过对试验后触头表面的微观分析得出了一些有参考意义的结论。     

电弧作用下铜基覆银触头的侵蚀失效机理

由电弧引起的材料转移、熔焊是铜基覆银触头电侵蚀的主要表现,造成触头无法正常工作,使继电器失效,进而影响整个电路的运行.作者模拟了继电器触头的实际工作情况,分析了铜基覆银触头在电弧侵蚀中材料转移与熔焊机理.     

反应合成AgSnO2电接触材料的电学性能研究

本研究采用了一种新的制备工艺（反应合成法）制备AgSnO2（10）电接触材料，目的是解决SnO2颗粒与基体Ag的界面结合问题，对AgSnO2（10）进行了电阻率和电寿命方面研究，分析了电弧侵蚀后触点表面的形貌。结果表明：反应合成法制备的AgSnO2（10）材料具有接触电阻低、电接触寿命高等特点。电学性能方面优于传统粉末冶金制备的AgSnO2（10）和AgCdO（12）材料。     

电弧对银金属氧化物（AgMeO）触头的熔炼和侵蚀特性

在快速试验上对ＡｇＣｄＯ和ＡｇＳｎＯ２触头材料进行大量分断电弧侵蚀试验,利用扫描电镜对熔层表面进行微观测试,并且利用能量扩散式Ｘ射线衍射仪对熔层表面进行成份分析。     

AgSnO_2电触头分合电弧伏安特征

变电站中断路器、隔离开关的辅助开关在动作过程中,电接触材料的接触起弧是制约电器稳定性的关键因素.文章探讨了反应合成法制备的AgSnO_2电触头起弧过程中的伏安特征,同时结合了电弧的功率特征、电触头起弧后表面形貌特征,触头抗熔焊性能.结果表明:材料在电流大于20A,开关在闭合和断开过程中电弧瞬态电阻不稳定,电弧功率明显增加,抗熔焊力波动较大.通过对大于此电流作用后的材料表层特征分析表明起弧使得电接触材料表面的能量集中,高温造成材料的分解,起弧与阴阳极材料转移密切相关,因此电弧的伏安特征是用来衡量材料起弧的临界依据.     

添加锰粉对铝碳耐火材料抗氧化性的影响

石墨和结合碳的氧化是铝碳耐火材料在使用中损坏的重要原因之一.研究了锰粉在铝碳耐火材料中的行为以及作为抗氧化剂的作用,并与仅添加Si或Al试样的性能相比,添加Mn试样的抗氧化性明显增大,且Mn的含量为3%左右,复合添加Si和Mn试样的抗氧化性均有大大提高.在高温下Mn在含碳材料中能促进易被氧化的石墨边棱活性炭、结合剂残碳形成难被氧化的C-C键结构,使含锰试样抗氧化大大提高,另外在高温下形成的硅酸锰熔体作为一道屏障也起到了延缓或阻止碳氧化的作用.     

振动对纯碳、浸金属碳滑板载流磨损性能的影响

采用高速环-块式载流摩擦试验机,研究了纯碳和浸金属碳两种滑板材料在高速载流条件下的摩擦磨损行为。利用相关系数理论,对滑板振动加速度和电弧能量的相关性进行定量分析,发现滑板振动加速度和电弧能量之间存在着明显的相关性。试验结果表明：摩擦系数随着振动加速度的增加逐渐减小,两种滑板材料的磨损率随着振动加速度的增加均逐渐增大,且浸金属碳滑板的耐磨性比纯碳滑板好。随着振动的增大,电弧对两种滑板材料的侵蚀程度均明显加剧,浸金属碳滑板电弧侵蚀形式以层片状剥离为主;纯碳滑板以烧蚀坑和热应力裂纹为主。载流条件下,纯碳滑板导电性优于浸金属碳滑板。     

共沸物混合气体中收集碳链C_8H_2

为了大批量制备高纯碳链样品并研究利用液相电弧放电法制备碳链的机理,提出了一种新的碳链收集方法.采用乙醇溶液收集电弧放电过程中产生的逸出气体并分析逸出气体的组成成分.利用高效液相色谱仪对逸出气体和乙醇溶液进行分离,并对逸出气体的吸收光谱进行了分析.结果表明,逸出气体中含有大量以C8H2为主的短碳链,且其组成成分和在甲醇溶液的碳链蒸馏过程中得到的共沸物成分一致,表明电弧放电过程中产生的逸出气体是一种含有碳链的共沸物,通过收集放电时产生的逸出气体可以大批量制备短碳链C_8H_2.     

基于不同碳源的LiFePO4／C的合成及电化学性能研究

以不同有机碳(月桂酸、葡萄糖和柠檬酸)为碳源合成了橄榄石型LiFePO4/C锂离子电池复合正极材料.研究了不同碳源对LiFePO4/C复合材料的结构、形貌及其电化学性能的影响.结果表明用不同碳源合成的LiFePO4/C复合材料的形貌及颗粒大小不同,影响其电化学性能.其中以葡萄糖作为碳源合成的复合正极材料粒径细小,分布均匀,具有最好的电化学性能,在0.1 C放电电流下,首次放电比容量达143.1 mAh/g,接近LiFePO4的理论比容量(170 mAh/g).     

用碳热还原法合成LiFePO4及其电化学性能研究

为了获得颗粒均匀、细小和优异电化学性能的LiFePO4,采用不同碳热还原方法(固相反应中用乙炔黑作碳源,固相反应中用蔗糖作碳源,半固相反应中用蔗糖作碳源)合成了LiFePO4。制备样品分别用XRD和SEM进行表征,通过充放电试验测试电化学性能。结果显示:半固相碳热还原反应制得的样品颗粒粒径最小、电化学性能最佳。在2.0～4.0V(Vs.Li)范围内、15mA·g-1电流密度下放电,首次放电比容量高达到162mAh·g-1,是理论容量的95.3%;该样品也具有稳定的循环行为。半固相碳热还原法是制备锂离子电池正极材料LiFePO4一种有潜力的合成方法。     

单颗粒层纳米金刚石薄膜的疏水性与黏性研究

采用热丝化学气相沉积法（CVD）制备单颗粒层纳米金刚石薄膜,研究颗粒分布状态对薄膜疏水性与黏性的影响规律。结果表明:对于疏水性而言,当颗粒间距大于1 500 nm时,颗粒间距对疏水性起主导作用,颗粒间距越小,疏水性越好;当颗粒间距小于1 500 nm时,颗粒尺寸对疏水性起主导作用,颗粒越大,疏水性越好;颗粒几乎连续后,三维结构变成二维平面,接触角又下降。对于黏性而言,当颗粒间距大于1 480 nm时,颗粒间距减小使液滴与薄膜表面接触状态由Wenzel状态转变为Cassie状态,黏性变差;当颗粒间距小于1 480 nm时,薄膜成分对黏性起主导作用,其上石墨相越多,黏性越好。由此得到颗粒分布状态对单颗粒层纳米金刚石薄膜疏水性与黏性的作用规律,为制备高疏水高黏性纳米金刚石薄膜奠定基础。这种无有机长链修饰的、具有良好导电性/电化学特性的、基于碳材料的高黏高疏水表面,可提供大量的气固液三相界面和液下空气袋,为液下耗气型催化/电催化反应或电场驱动下的微液滴无损转移提供基础材料。     

低成本动力锂离子电池磷酸铁锂正极材料的合成及性能

磷酸铁锂作为动力锂离子电池的正极材料的首选,正逐渐走向市场.以廉价的Li₃PO₄,FePO₄,Fe粉为原料,一步合成了LiFePO₄/C正极材料,系统研究了葡萄糖、蔗糖和柠檬酸三种不同的碳源对磷酸铁锂性能的影响.采用TG-DTA,XRD,SEM,TEM等手段对产物进行了表征,并研究了其电化学性能.实验结果表明,以葡萄糖为碳源的LiFePO₄/C性能最好,样品颗粒呈球形,表面光滑,分散性好,颗粒表面包覆有2 nm厚的石墨碳层,颗粒之间有碳纤维连接.该样品在0.1 C充放电时首周放电容量达到162.1 mAh/g,20周之后仍然保持在155 mAh/g,显示出良好的循环性能.     

氧化钌/纳米石墨复合电极材料的制备及电学性能研究

以纳米石墨为基体,通过乙醇钌水解、过饱和非均相沉淀获得纳米级RuO2,并包覆沉积于石墨表面,制备新型纳米RuO2/nano-C复合电极材料。X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和能谱(EDS)分析表明:醇钌盐水解后生成的氧化钌主要是以非晶态RuO2·xH2O的形式包覆在纳米石墨上。循环伏安曲线测试表明:复合电极材料在充放电过程中包含了碳双电层的储电机理和氧化钌氧化还原反应的储电机理,乙醇钌浓度为0.12mol·L-1的比容量为314F·g-1。     

川藏铁路石灰石粉–水泥基材料抗低温硫酸盐侵蚀研究

为研究川藏铁路掺石灰石粉混凝土抗低温硫酸盐侵蚀性能,通过对低温硫酸盐溶液浸泡侵蚀和电脉冲低温硫酸盐侵蚀作用下掺不同石灰石粉的水泥基材料的外观侵蚀变化等级、质量评价参数、抗压强度评价参数、孔隙特征以及侵蚀产物的测试,研究了低温环境下石灰石粉掺量对水泥基材料硫酸盐侵蚀行为的影响规律,并建立非单调Wiener随机过程模型对低温环境下石灰石粉-水泥基材料硫酸盐侵蚀服役寿命进行了预测。结果表明:（1）低温环境下硫酸盐浸泡侵蚀反应缓慢,侵蚀周期内,石灰石粉-水泥基试件外观未出现可见剥落、质量持续增加;强度先提高后降低,在侵蚀120d时出现转折;孔隙先细化后劣化,在侵蚀90d时出现转折;在侵蚀180d时有少量碳硫硅钙石生成。（2）电脉冲加速了低温环境下石灰石粉-水泥基硫酸盐侵蚀反应,电脉冲低温硫酸盐侵蚀60d时,试件表面开始剥落,质量和强度下降,内部孔隙劣化。石灰石粉掺量越多,碳硫硅钙石侵蚀破坏就越严重,石灰石粉掺量为40%的试件在侵蚀60d时就有碳硫硅钙石生成,而石灰石粉掺量为10%、20%的试件在侵蚀90d才生成碳硫硅钙石。（3）基于Wiener随机过程的可靠性寿命退化分析表明,电脉冲低温硫酸盐侵蚀作用下掺10%、20%和40%石灰石粉-水泥基材料室内加速侵蚀寿命分别为265d、130d及105d。     

锌浸出渣挥发窑窑衬破损机理的研究

本文对锌浸出渣挥发窑窑衬破损机理进行了系统研究.研究表明,镁砖窑衬的侵蚀机理主要是酸浸渣在高温下向镁砖内部逐步渗透,使砖衬的已变带与渣带接触处形成大量的Fe_3O_4+FeO及FeO_2O_3,导致已变带边部的MgO颗粒大多沿晶界处被剥落下来,使酸浸渣沿缝隙贯入,造成MgO颗粒分解,由于有的颗粒表面形成两组垂直解理,砖的结构就变为疏松,严重部位已被熔融成孤立的港湾状,这样窑衬就会在炉料的机械磨损下不断被破损.     

碳包覆石墨作为锂离子电池负极材料的研究

将天然石墨(NG)用浓HNO3氧化处理后,在其表面包覆柠檬酸,在惰性气体气氛下700℃处理18h,制得了包覆改性石墨.采用XRD及电化学测试等手段对材料进行了结构表征和性能测试.考察了不同包覆比例对材料充放电性能的影响.XRD结果表明包覆改性对石墨的结构并没有明显的影响.充放电测试表明,与天然石墨相比,包覆改性石墨具有更好的电化学性能,其中又以石墨与柠檬酸质量比为2∶1时性能最好,其首次放电容量为345.1 mA h g1,经20次循环后容量仍保持在305 mA h g1以上,容量衰减率仅为11.01%.     

等离子体化学气相沉积法制备点发散状碳/碳复合材料

利用等离子体化学气相沉积(PCVD)的方法,在石墨片的表面制备了含有铜纳米颗粒的碳/碳复合材料。扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察到石墨片表面产生了具有小凸起的发散状形貌,增大了其比表面积;进一步探究了实验条件、形貌与性能之间的关系,通过激光闪射仪发现制备的发散状金刚石结构降低了材料的横向热扩散系数,提高了材料的散热性能。     

单分散单壁碳纳米管的制备

对电弧放电法合成的单壁碳纳米管样品进行硝酸氧化处理,经过离心分离后得到纯化的单壁碳纳米管。在超声波的作用下,向提纯后的样品中加入表面活性剂,制得单壁碳纳米管的分散体系。通过再一次的高速离心,将单壁碳纳米管管束和少量的石墨纳米粒子等杂质除去。UV-vis-NIR吸收光谱的研究表明,我们成功地制备了在水中分散的碳纳米管。     

负极材料四氧化三钴的液相沉淀法制备及其性能

为合成性能良好的负极材料四氧化三钴,用硫酸钴作为钴源,氢氧化钠做沉淀剂,聚乙烯吡络烷酮(PVP)为表面活性剂,利用液相沉淀法合成了粒度均匀的四氧化三钴颗粒;对钴盐浓度、PVP用量和煅烧温度等参数进行考查并对其电化学性能进行了表征.结果表明:当钴盐浓度为0.5mol/L,PVP用为50%(质量分数)时,可获得分散均匀,形貌良好的氢氧化钴颗粒;在煅烧温度为700℃时,可以获得纯净的粒径为3μm左右的片状四氧化三钴晶体颗粒.充放电实验表明,该材料在2V附近有放电平台,首次放电比容量可以达到1 500mAh/g,且在循环15次后,容量保持率在90%以上.     

直流钨电弧法制备碳包覆铁纳米微粒的研究

利用钨电极电弧法制备了碳包覆铁纳米微粒，用酸洗加磁选的方法对初产物进行了纯化；用透射电子显微镜（TEM）、X-射线衍射仪（XRD）和振动样品磁强计（VSM）对产物的形貌和尺寸、物相结构组成以及磁性能进行了表征分析，对碳包覆铁纳米微粒的形成机理进行了研究．结果表明：碳包覆铁纳米微粒具有典型的核-壳结构，内核为金属铁，外壳为多层碳膜；粉体的磁滞回线显示出较好的超顺磁特性，比饱和磁化强度为113．9emu／g．包覆在铁颗粒表面的碳膜主要是通过内部的碳被排斥或自行扩散至颗粒表面及外部气态形式的碳沉积到颗粒表面形成的．