离心铸造原位生成初生Ti(AlSi)_2颗粒增强Al-16Si-6Ti复合材料筒状零件的组织与性能EI北大核心CSCD

采用离心铸造方法制备了Al-16Si-6Ti复合材料筒状零件,使用SEM,EDS及OM观察分析了复合材料中的微观组织,使用Image Tool测算了铸件中初生颗粒的体积分数,测试了复合材料的硬度及耐磨性能。结果表明:离心铸造Al-16Si-6Ti筒状零件沿半径方向形成了具有大量初生Ti(AlSi)2颗粒的外层增强层组织,无初生颗粒的铝基体中间层组织以及含有少量初生Si颗粒的内层组织。从外壁到内壁,铸件的硬度及初生颗粒的体积分数均呈现先由高到低,然后小幅上升的变化规律。铸件外层组织具有最好的耐磨性能。在离心场中,初生Ti(AlSi)2向铸件外侧偏移、聚集,形成了高体积分数的初晶Ti(AlSi)2颗粒增强铸件外层的Al基复合材料。     

Si含量对离心铸造Al-8.5Ni-xSi复合材料组织与性能的影响

对离心铸造Al-8.5Ni-xSi复合材料铸件的微观组织进行了观察,研究了Si含量对复合材料的组织、硬度和耐磨性的影响.结果表明:Al-8.5Ni-9Si铸件的外层偏聚了较多的初生NiAl3颗粒,内层为无颗粒的基体层;而Al-8.5Ni-14Si,Al-8.5Ni-19Si铸件则形成了具有大量初生NiAl3/Si颗粒的外层增强层,中间无颗粒的基体层以及含有较多初生Si/NiAl3颗粒的内层增强层的三层组织.随着Si含量由9％(质量分数,下同)增加到14％,19％,Al-8.5 Ni-xSi铸件增强层的初生NiAl3/Si颗粒体积分数逐渐增大,材料的硬度及耐磨性逐渐增强.在离心场中,初生NiAl3的离心运动与初生Si的向心运动是形成Al-8.5Ni-xSi铸件不同组织的主要原因.     

Si与Mg含量对离心铸造原位颗粒增强Al-xSi-yMg复合材料组织与耐磨性能的影响

采用离心铸造方法制备了不同Si、Mg含量的Al-xSi-yMg复合材料筒状铸件, 考察了不同成分铸件的宏观组织和微观组织, 并测试了不同成分铸件的耐磨性能, 分析并计算了Al-xSi-yMg合金中形成初晶颗粒的条件。结果表明: 除Al-15Si-5Mg外, 其他各成分铸件内侧均形成了含有初晶Si或Mg₂Si颗粒的增强层, 外侧为不含颗粒的非增强层。不同成分Al-xSi-yMg铸件中形成的初晶颗粒、颗粒增强层的相对厚度值(k)以及颗粒的体积分数各不相同。随着铸件内层初晶颗粒体积分数的逐渐增加, 材料的耐磨性能显著提高。计算结果表明, 当x≥12.8＋0.49y且y≥5时(15≤x≤30, y≤8), 合金中形成初晶Si、Mg₂Si两种颗粒; 当x<12.8＋0.49y且y≥5时, 合金中只形成初晶Mg₂Si颗粒; 当x≥12.8＋0.49y且y<5时, 合金中只形成初晶Si颗粒; 当x<12.8＋0.49y且y<5时, 合金中不形成初晶颗粒。     

Ti3SiC2陶瓷颗粒增强铜基复合材料的组织和性能

为了考察Al,Sn,Zr,Mo合金元素对α钛合金在室温和77 K低温(液氮)下的缺口冲击韧性(冲击值Ak)的影响,采用示波冲击试验机测试了Ti-2Al,Ti-2Sn,Ti-2Zr和Ti-1Mo 4种α钛合金在室温和77K下的Ak值,并计算了表征其冲击韧性的弹性变形功、塑性变形功和裂纹扩展撕裂功.用扫描电镜观察了4种合金冲击试样断口的形貌.计算数据和显微组织表明,4种合金均显示韧性特征,4种合金元素对冲击韧性贡献的顺序为:Mo＞Zr＞Sn＞Al.     

离心铸造Mg2Si 和Si 自生增强锌基复合材料的组织与性能

采用热模金属型工艺, 离心铸造Zn-27Al-9.8Mg-5.2Si 和Zn-27Al-6.3Mg-3.7Si 合金, 获得了内层聚集大量块状初生Mg₂Si 、少量初生Si, 中层不含初生Mg₂Si 和初生Si, 外层含有初生Mg- Si 和初生Si 的自生锌基复合材料。离心铸造Zn-27Al-3.2Mg-1.8Si 合金, 获得了不含初生Mg₂Si 和初生Si 的单层材料。考察了复合材料的组织形貌, 检测了复合材料的硬度和耐磨性, 分析了复合材料的断裂模式。结果表明: 复合材料的内层因聚集大量的初生Mg₂Si 和初生Si 具有较高的硬度和较优的耐磨性。复合材料的断裂方式为脆性断裂, 含共晶Mg₂Si 和共晶Si 的中层在断裂中比含块状初生Mg₂Si 和初生Si 的内层经历了更多的塑性变形。      

Mg对原位自生TiB2/Al-4.5Cu复合材料微观组织及力学性能的影响

采用Al-K₂TiF₆-KBF₄混合盐原位自生反应法,制备了不同Mg质量分数的3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料。采用SEM、TEM、HM硬度测试和室温拉伸等方法研究了Mg含量和多级热处理对3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料微观组织和力学性能的影响。微观组织观察发现:Mg质量分数为3wt%时,经过多级热处理后,TiB₂颗粒的团聚现象明显改善,反应生成的TiB₂颗粒平均尺寸约为130 nm,基体内伴随有大量弥散分布的纳米级颗粒,且α-Al的晶粒尺寸也明显减小。力学测试结果表明:多级热处理后,3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料的硬度和抗拉强度随Mg含量的增加而提高,但过量的Mg (≥4wt%)会造成TiB₂颗粒细化效果下降。分析表明:Mg的加入能够降低TiB₂/α-Al界面能,减少脆性相Al₃Ti、Al₂B的生成,并通过反应生成的MgAl₂O₄使界面结构变成TiB₂/MgAl₂O₄/α-Al,从而有效抑制了TiB₂的团聚,改善了TiB₂颗粒与Al液界面的润湿性,提高了形核率,进一步细化了α-Al晶粒尺寸。      

添加物对Al2O3-TiC/Ti（C,N）系陶瓷复合材料组织和性能的影响

Al2O3-TiC/Ti(C,N)系陶瓷复合材料具有广阔的应用前景,但综合性能还有待进一步改善。分析讨论了TiC/Ti(C,N)主要成分含量对组织性能的影响,综述了Cr2O3、Y2O3、ZrO2等化合物添加物和Fe、Al、Co、Ni、Mo等金属添加物对Al2O3-TiC/Ti(C,N)系陶瓷复合材料中组织和性能影响的研究结果,并比较分析了其各自的特点。     

Ti合金插层厚度对反应连接TiB_2基陶瓷/Ti-6Al-4V梯度复合材料的影响

将Ti合金插层引入(Ti+B_4C)反应原料和Ti合金底板之间,研究Ti合金插层厚度变化对超重力反应连接TiB2基陶瓷/Ti-6Al-4V梯度复合材料界面显微组织与力学性能的影响。热力学计算表明:合成反应的绝热温度远超Ti合金的熔点,可以保证不同厚度的Ti合金插层全部熔化。XRD、FESEM及EDS分析结果表明:在陶瓷和Ti合金底板之间形成梯度界面区,且随着Ti合金插层厚度的增加,梯度界面区的厚度也不断增大。自陶瓷基体至Ti合金底板,TiB_2和TiC_(1-x)的体积分数不断减少,而TiB的体积分数先增加而后减少,最终形成以TiB_2、TiC_(1-x)及TiB陶瓷相尺寸和分布为特征的梯度复合结构。而梯度连接区的硬度分布趋势更加平缓,其剪切强度不断提升。     

粉末烧结法和铸造法制备ZrO2增韧Al2O3陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料及其耐磨性能

将粒径为1~2 mm的ZrO₂增韧Al₂O₃陶瓷颗粒(ZTA_p)、高铬合金粉末和黏结剂混合真空烧结制备蜂窝状预制体,再浇注高铬铸铁液制备出ZTA_p增强高铬铸铁基复合材料。采用SEM、EDS、XRD分析复合材料的界面微观结构和物相组成,通过三体磨损试验评价复合材料的耐磨性能。结果表明,烧结高铬铸铁基体在铸造过程中发生重熔,与铸造高铬铸铁基体呈冶金结合,ZTA_p与金属基体界面结合致密,无裂纹、气孔等缺陷。复合材料三体耐磨性能达到高铬铸铁的3倍以上。将该复合材料应用于制备磨辊件,经过5 000 h服役,柱状区和复合区在磨辊半径方向上的磨损量分别为8.2 mm、5.9 mm,预计寿命可达到高铬铸铁磨辊的2倍以上。      

α-Ni（OH）2的合成及其性能表征

以尿素和六水合硝酸镍为原料,采用水热法合成了粒径较小、颗粒尺寸均一且具有较大比表面积的纯相α-Ni(OH)2。详细考察了反应物浓度、物料配比、反应温度、反应时间等因素对产物晶型结构、粒径和形貌的影响,筛选出合成α-Ni(OH)2的最佳条件。借助XRD、粒度分析、BET、红外分析对其物化性能进行表征。采用循环伏安法表征了其电化学性能。结果表明,当硝酸镍浓度为0.05mol/L,尿素与六水合硝酸镍的物质的量比为3∶1,反应时间为4h,反应温度为150℃时,制备的样品为纯相α-Ni(OH)2,其粒径主要分布在10.09～22.79μm,比表面积为267m2/g,且具有较好的电化学可逆性。     

FeOOH-Ni(OH)2复合材料的制备及其电催化析氧性能

以碳纤维布（CFC）为基底,通过两步法(恒电流电沉积法、溶剂热法)成功制备了FeOOH-Ni(OH)₂复合材料。与FeOOH和Ni(OH)₂相比,该FeOOH-Ni(OH)₂复合材料作为电催化剂时,电催化析氧反应(OER)活性显著提高。在1 mol/L KOH电解质溶液中,达到10 mA·cm?2电流密度时所需要的过电位仅为270 mV,Tafel斜率为78 mV/dec,电化学阻抗谱进一步揭示了电解过程中良好的动力学特性。FeOOH-Ni(OH)₂复合材料在碱性介质中具有优异的稳定性,其在高电流密度下(50 mA·cm?2)的过电势经过连续24 h的测试之后几乎没有发生明显变化。FeOOH和Ni(OH)₂之间的强电子相互作用和协同效应有效提高了电导性,促进了电荷转移;此外,这种核壳结构有效增强了电催化活性面积,进而增强了其电催化析氧性能。      

Ni和Ti的添加对Al2O3-Ti（C,N）复合材料性能的影响

研究了Ni和Ti的添加对真空热压烧结方法制备的Al2O3-Ti(C,N)陶瓷基复合材料的显微组织和力学性能的影响.发现添加Ni和Ti的复合材料主要由Al2O3、Ti(C,N)和Ni组成,没有发现存在金属Ti.Ti由于非常活泼,在热压烧结过程中可能与石墨模具产生的含C气氛反应生成TiC,或与高温下Ti(C,N)的少量分解产生的N2气氛反应生成TiN,这有利于减少复合材料中的气孔.适量添加Ni可通过液相烧结促进复合材料的致密化,提高复合材料的相对密度,并能通过产生裂纹偏转和裂纹桥联提高复合材料的断裂韧性.热压温度为1550℃、等摩尔比的Ni和Ti混合粉末添加量为5vol%时,Al2O3-Ti(C,N)-Ni-Ti复合材料的相对密度为99.6%,硬度为21GPa,抗弯强度为818MPa,断裂韧性为8.1 MPa.m1/2.     

锂离子电池正极材料Li3V2-2x/3Mnx（PO4）3的溶胶凝胶法合成和电化学性能

以CH3COOLi·2H2O、V2O5、Mn(CH3COO)2·4H2O、(NH4)2HPO4和蔗糖为原料,采用溶胶–凝胶法合成了掺锰磷酸钒锂/碳(Li3V2-2x/3Mnx(PO4)3/C)复合正极材料,用XRD、XPS、SEM、电化学性能对样品进行了表征.测试结果表明,少量锰的掺杂并未改变Li3V2(PO4)3/C的单斜结构,Li3V1.94Mn0.09(PO4)3中的Mn和V分别以+2和+3价存在,其颗粒类似球形,直径比较均匀且小于200 nm,并表现出良好的电化学性能.在0.1C倍率和3.0～4.8 V电压内,该样品的首次充、放电容量分别为182.1和168.8 mAh/g,放电效率高达92.69%,而且100次循环后,其放电比容量仍是首次放电容量的77.4%.     

Na+掺杂对Li3V2（PO4）3/C晶体结构及性能的影响

利用一步碳热还原法制备了Li3-xNaxV2(PO4)3/C(x=0、0.01、0.02、0.03、0.05、0.08、0.10、0.15)复合正极材料,并用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱、循环伏安法、电化学阻抗谱和恒电流充放电技术研究了掺杂对材料结构、微观形貌、充放电性能和Li+脱出嵌入过程的影响。研究表明掺杂少量Na+不影响材料Li3V2(PO4)3的基本结构,但可在Li3V2(PO4)3中形成电子缺陷,提高晶体内部原子的无序化程度,降低极化和电荷转移电阻,从而改善材料的电化学性能。与Li3V2(PO4)3/C相比,Li2.98 Na0.02 V2(PO4)3/C在倍率为15C下的第50次放电容量提高12.1mAh/g,具有较好的倍率性能和循环性能。     

近紫外白光LED用红色荧光粉In2（MoO4）3:Eu3+,Bi3+的合成及发光性能

通过固相反应法在1000℃空气气氛中合成了In2(MoO4)3:Eu3+、Bi 3+红色荧光粉。粉体分别用X射线衍射(XRD)、荧光分度计测试。结果表明制备的荧光粉具有单相立方晶体结构,该荧光粉能够被近紫外光(395nm)有效激发,发射高强度的612nm红光。Eu3+浓度为40%(摩尔分数)时,In2(MoO4)3:Eu3+发光强度较高。In2(MoO4)3:0.4Eu3+、Bi 3+荧光粉,Bi 3+浓度为3%(摩尔分数)时,发光强度最大,高于没有掺Bi 3+的In2(MoO4)3:0.4Eu3+荧光粉。和CaMoO4:Eu3+相比,In2(MoO4)3:0.4Eu3+、0.03Bi 3+有较高的发光强度。因此,In2(MoO4)3:0.4Eu3+、0.03Bi 3+是一种可能应用于近紫外白光LED的新型红色荧光粉。