新型固体电解质Li_3PO_4-LiAlO_2的合成及其电化学性能研究

采用固相合成法制备了Li3PO4-LiAlO2固态锂离子电解质材料.研究了摩尔配比、煅烧温度对产物相组成、颗粒形貌、电性能的影响.结果表明:当P/Al化学计量比为1∶1时,煅烧后试样中存在片状的γ-LiAlO2和球状的γ-Li3PO4两相,粒径约为0.5~1μm.当P/Al化学计量比为3∶1时,煅烧后试样主要是Al掺杂的球状γ-Li3PO4固溶体.此样品1 000℃煅烧后,离子电导率为6.4×10-5S/cm,说明Al掺杂能有效提高γ-Li3PO4无机固体电解质离子电导率.1 100℃煅烧后,样品锂离子电导率降低.循环伏安曲线研究表明,Al掺杂γ-Li3PO4无机固体电解质样品在饱和LiNO3水溶液中具有较好的可逆性,其电化学窗口达到1.5V.     

晶粒组织对7020-T5铝合金型材强度和抗腐蚀性能的影响

通过室温拉伸试验、剥落腐蚀试验、慢应变速率拉伸试验和四点弯曲试验,并结合金相观察、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等微观组织分析技术,研究晶粒组织对7020-T5铝合金型材的强度、抗剥落腐蚀性能以及抗应力腐蚀性能的影响。研究结果表明：完全再结晶型材的室温拉伸强度较低,其抗剥落腐蚀性能达到N级,但型材的抗应力腐蚀性能严重恶化,应力腐蚀敏感指数I_SSRT为9.55%,四点弯曲试验中应力腐蚀裂纹沿着再结晶晶粒向内快速扩展,24 h即发生应力腐蚀断裂。表层粗晶和内部再结晶晶粒降低材料的力学性能,使应力腐蚀裂纹在型材表面深度方向上的扩展速率加快。晶粒细小、不含表层粗晶、再结晶分数低的均匀变形组织有利于获得更高的综合性能,具有该种晶粒组织的7020-T5铝合金型材的抗拉强度和屈服强度分别达到366.6 MPa和314.2 MPa,断后伸长率达到15.7%,抗剥落腐蚀性能达到PB级,应力腐蚀敏感指数I_SSRT为2.38%,四点弯曲应力腐蚀试验中表面产生腐蚀裂纹和发生应力腐蚀断裂的时间分别为580 h和1 736 h,抗应力腐蚀性能优异。     

金属与金属氧化物界面第一性原理计算研究方法及其应用

主要结合作者多年的研究实践,简要而系统地介绍了第一性原理计算应用于金属与金属氧化物界面问题的研究思路和方法;并以金属基复合材料Cu/(Al2O3)p的内氧化原位制备为研究实例,介绍了第一性原理界面热力学与扩散动力学的结合,可以在界面层次上实现对材料微观结构形成和演变的预测,从而为材料的制备实践提供理论指导。     

准同型相界内KNN-LS-BF无铅压电陶瓷的烧结与压电性能

采用传统的陶瓷工艺制备成分处于准同型相界(MPB)内的无铅压电陶瓷0.956K0.5Na0.5NbO3-0.004BiFeO3-0.04LiSbO3(0.956KNN-0.004BF-0.04LS),研究烧结温度对陶瓷的结构与压电、介电性能和相变温度的影响.研究结果表明:所有样品均为单一的钙钛矿结构;在1100℃以下烧结的样品的相结构均呈现明显的正交相与四方相共存的特征,同时略偏向四方相区;适当的烧结温度的提高,能促进陶瓷的致密化;随着烧结温度的升高,陶瓷的压电性能先显著提高后降低,陶瓷的介电损耗先降低后提高,但对正交相与四方相转变温度(θ0-1)和居里温度(θc)的影响比较小;当烧结温度为1100℃时,陶瓷具有最好的压电与介电性能,其压电常数(d33)高达297 pC/N,机电耦合系数(kp)高达54％,居里温度为355℃,tanδ为2.6％,这表明0.956KNN-0.004BF-0.04LS无铅压电陶瓷具有广阔的应用前景.     

MnO2对8YSZ低温活化烧结及其性能的影响

以MnO2为8YSZ的烧结助剂,研究MnO2含量和烧结工艺参数对8YSZ活化烧结及其性能的影响.采用阿基米德排水法、维氏显微硬度仪、电子万能试验机对烧结块体的致密度、硬度和抗弯强度进行分析,并使用扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射分析(XRD)对其微观形貌和相组成进行表征.实验结果表明:块体的致密度随着MnO2含量的增加而逐渐增加,当MnO2添加量为3％时获得了最好的烧结效果;随着温度的升高,块体致密度也逐渐增加,在1300℃烧结4h时,致密度达到了98.59％:在此条件下,样品的硬度与抗弯强度均为最佳,分别为1830.21(HV)与235.46 MPa.     

ZAT10变形锌合金在不同腐蚀环境中的腐蚀及力学性能变化

通过极化曲线分析、XRD物相分析、扫描电镜形貌观察、微分区成分分析以及力学性能测试等,研究ZAT10合金在自来水、3.5%NaCl溶液(模拟海水)中不同温度下的腐蚀行为以及力学性能的变化。研究结果表明:ZAT10合金在自来水、3.5%NaCl溶液中的腐蚀受均匀腐蚀和局部晶间腐蚀的共同作用,自来水中的抗腐蚀性能较好,温度升高时抗腐蚀能力下降,腐蚀严重;ZAT10在自来水中的表面腐蚀产物以Zn5(OH)8CO3.nH2O为主,3.5%NaCl溶液中的表面腐蚀产物以Zn(OH)2和ZnO为主;腐蚀后的样品力学性能急剧下降,3.5%NaCl溶液中样品的抗拉强度下降的幅度与速率均比自来水中的大。     

挤压态Mg-xZn-2.8Nd-0.6Zr-0.6Cd合金组织与拉伸力学性能

采用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、万能拉伸试验机对Mg-xZn-2.8Nd-0.6Zr-0.6Cd合金的微观组织和拉伸力学性能进行研究,讨论不同Zn含量对合金力学性能的影响.研究结果表明:随着Zn含量的增加,合金的晶粒逐渐细化,双峰晶组织明显,强度总体呈上升趋势.合金B的屈服强度明显比合金C的屈服强度高,因为晶界上第二相成份的Zn/Nd原子数比发生变化,合金B(3.85％ Zn,质量分数,下同)中的Zn/Nd原子数比只为1.2左右,但是其理论值为3.10,合金C(5.20％ Zn)中的Zn/Nd原子数比为3.03左右,理论比值为4.11,导致了挤压过程中动态分解产物β1'相的数量在合金B中要比合金C中密集,使得合金B的屈服强度要比合金C的高.挤压后,合金D(6.54％ Zn)获得了最高的屈服强度和抗拉强度,分别为340 MPa和363MPa,而且保持了高达9％的伸长率.     

TiC颗粒增强钛基复合材料的热变形行为及加工图

在Gleeble-1500热模拟实验机上对原位生成TiC颗粒增强钛基复合材料进行热压缩实验,研究变形温度为700～950℃,应变速率为0.001～1s-1时的热变形行为.研究结果表明:变形温度和应变速率对流变应力有显著影响,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而升高.原位生成钛基复合材料在(α+β)相区激活能为357.09kJ/mol,β相区激活能为227.18k.J/mol,采用Zener-Hollomon参数法构建其高温塑性变形的本构关系.根据动态材料模型,建立原位生成钛基复合材料的加工图,并确定热变形的流变失稳区域.     

Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金加工图的构建及失稳分析

由含Zr的Al-Zn-Mg-Cu合金在不同变形条件下进行热压缩得到的真应力-真应变曲线,计算合金的热变形本构方程.基于动态材料模型构建合金的加工图,并分析功率耗散系数的变化和失稳区的范围.研究结果表明:该合金在热变形时存在2个失稳区,即低温失稳区(温度300～360℃、应变速率0.05～1 s-1)和高温失稳区(温度400～460℃、应变速率0.005～1 s-1);在温度440～460℃,应变速率小于0.002 s-1的区域,最大功率耗散系数为0.52,该区域内的变形软化机制为动态再结晶.     

不同取向条件下Al-Mg-Sc合金薄板的组织与性能

采用室温拉伸性能测试、金相组织观察、透射电子显微分析以及取向分布函数(ODF)测定研究冷轧态、冷轧-退火态Al-Mg-Sc合金(俄罗斯牌号01570)薄板在不同取向条件下的显微组织和力学性能.研究结果表明:合金薄板在横向、纵向和与纵向成30°方向的强度比45°和60°方向上的强度高,横向力学性能优于纵向力学性能,在45°方向的屈服强度最低,伸长率最高;冷轧态铝合金薄板具有明显的Brass织构{110}<112>,Copper织构{112}<111>和S织构{123} <634>,经350℃退火1h后板材的织构组态变化不大.合金板材中弥散析出的Al3(Sc,Zr)粒子会促进{011}<112>变形织构的形成与稳定,阻止立方织构{100}<001>的形成;不同取向条件下Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金薄板的平面各向异性与合金的晶粒结构及晶体学织构密切相关.