不同去合金化法对制备纳米多孔合金微观结构的影响

采用电弧熔炼与真空甩带制备出前驱体合金,通过化学和电化学2种去合金化方法制备出纳米多孔合金,用XRD,SEM等方法分析合金的相组成和微观结构.研究去合金化过程中,不同腐蚀方法、腐蚀电位、腐蚀时间对纳米多孔合金结构的影响.结果表明:Cu25Ni5Al70合金化学去合金化可得到均匀的纳米多孔合金,其平均孔径尺寸约125nm,孔骨架尺寸约150nm,但剩余相中有少量Al相,难以完全去合金化;而在w(NaOH)=20%的溶液中电化学去合金化可得到均匀的、双连续的三维网状纳米多孔合金,孔径尺寸约为100nm.     

纳米多孔铜带的制备及表征

以Cu15Al85合金薄带为前驱体,采用去合金化法,制备孔结构单一、均匀且三维贯通的纳米多孔铜（NPC）,研究不同去合金腐蚀液和退火处理条件对样品微观形貌的影响。经场发射扫描电镜（FE-SEM）、X-射线衍射（XRD）和能谱仪（EDS）对 NPC 检测,结果表明：与在 w（HCl）=5%的酸性腐蚀液中自由腐蚀去合金化得到的 NPC 相比,经 w（NaOH）=5% 的碱性腐蚀形成的 NPC 的多孔结构更加完整,孔径由150 nm 减小到100 nm,孔壁由40 nm 减小到10 nm;对前躯体合金薄带进行退火处理后,去合金化形成的 NPC 多孔形貌更加完整均一,孔径尺寸由 150 nm 减小到 100 nm。     

脱合金化制备纳米多孔Cu-Ni薄膜

以薄铜片为基底,共沉积制备了纳米Cu-Ni-Zn薄膜,经化学和电化学脱合金除Zn得到纳米多孔Cu-Ni薄膜.通过XRD、SEM等技术进行表征,并测定其显微硬度.结果表明:化学脱合金化所得纳米多孔Cu-Ni薄膜微观结构呈圆球颗粒状,孔径尺寸约500nm,与电化学脱合金化相比形貌更规则;纳米多孔Cu-Ni薄膜显微硬度达到113HV.     

纳米多孔Ni-Co电极的制备及其电催化析氢性能

采用真空电弧熔炼与快速凝固相结合的方法制备了Ni_(30)Al_(70)、Ni_(10)Co_(20)Al_(70)合金条带,经过电化学脱合金化除Al,成功得到多孔Ni电极、纳米多孔Ni-Co电极.通过XRD、SEM等微观技术表征了电极的相结构和表面形貌.运用电化学线性扫描(LSV)、电化学阻抗谱(EIS)等手段研究了电极在w(NaOH)=20%溶液中的析氢反应(HER)电催化活性.结果表明:与纳米多孔Ni电极相比,纳米多孔Ni-Co电极具有低的析氢过电位、低的析氢反应电阻及高的比表面积.     

Ni-Cu合金的脱合金制备及其析氢电催化性能

通过真空熔炼与固溶处理相结合的方法获得Ni_(30)Mn_(70)和Ni_(20)Cu_(10)Mn_(70)前驱体合金,经电化学脱合金化法制备纳米多孔Ni及Ni-Cu合金,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析合金相组成和微观结构,运用线性扫描伏安法、交流阻抗、方波电位法及计时电位法研究电极的析氢电催化性能.结果表明:纳米多孔Ni-Cu合金电极具有较高的电催化析氢性能,在0.1 A/cm~2电流密度下,析氢过电位仅19 mV,具有较好的电化学稳定性.     

腐蚀因素对去合金化法制备纳米多孔铜材料结构的影响

采用电弧熔炼与去合金化相结合的方法制备纳米多孔铜.用XRD、SEM分析样品的相组成和微观形貌.研究去合金化中的腐蚀液种类、腐蚀时间以及腐蚀温度等腐蚀环境对纳米多孔铜结构的影响.结果表明:在盐酸溶液中自由腐蚀去合金化可得到孔结构均匀的纳米多孔铜;随着腐蚀时间的延长,孔结构有显著变化,腐蚀3h后得到纳米多孔铜孔结构呈蜂窝状,腐蚀10h后得到双连续结构的纳米多孔铜,随着腐蚀时间的延长,孔径增大且孔壁逐渐粗化;随着温度升高纳米多孔铜双连续结构的孔径逐渐增大,45℃时则形成纳米颗粒聚集的孔结构.通过调整去合金化工艺,厚度约1mm的Mn-Cu薄片在0.3mol/L HCl溶液中,于35℃腐蚀10h得到的纳米多孔铜呈均匀的三维网络状结构,平均孔径尺寸约150nm.     

不同混合方式对Cu/Ni复合粉体形貌及包覆效果的影响

研究化学沉积法制备Cu/Ni复合粉体工艺,从电化学、结晶学角度探讨不同混合方式对Cu/Ni复合粉体微观形貌及包覆效果的影响.用SEM、XRD研究镍包覆铜粉末的微观形貌及物相组成.结果表明:原料混合方式对Cu/Ni复合粉体的微观形貌及包覆效果影响很大,制备的Cu/Ni复合粉体仅由Cu、Ni组成.     

纳米多孔Ni的制备及其电催化析氢性能研究

采用快速凝固结合脱合金的方法制备纳米多孔Ni,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对试样进行物相分析和形貌表征,并使用线性扫描伏安(LSV)、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等方法测试纳米多孔Ni电极的电催化析氢性能.结果表明:Ni₅Al₉₅前驱体合金在65 ℃条件下经4 h脱合金化后获得多层次、双连续的纳米多孔Ni.在50 mA·cm^－2电流密度下,25 ℃时析氢过电位为257 mV,双电层电容为4.7 mF·cm^－2,在析氢反应过程中表观活化能为26.06 kJ·mol^－1,电化学脱附是整个反应的控制步骤.经过1 000圈循环伏安耐久实验后,纳米多孔Ni电极在25 ℃下极化曲线基本保持原状,50 mA·cm^－2电流密度下析氢过电位减小6 mV,表现出优良的析氢稳定性.     

2021 年 2 期目录

β钛合金因其具有良好的生物相容性和耐磨性而被用作硬组织的替代物。对钛合金植入体进行表面改性可以保证材料的整体强度和弹性模量,同时使其与人骨接触部位能够呈现低弹性模量特性。选用Ti-40Nb合金作为基体材料,采用磁控溅射与去合金化相结合的表面改性工艺获得表面纳米多孔结构,并对纳米多孔结构进行微观组织表征和力学性能测试。结果表明,在0.5% HNO₃水溶液中去合金化4 h,随后在1 mol/L KOH水溶液中去合金化12 h,能够得到微纳通透的分层多孔,多孔结构的形成使得Ti-40Nb合金表面的弹性模量达到37 GPa,接近人骨的弹性模量,避免了应力屏蔽带来的影响,同时还保证了Ti-40Nb合金的整体强度。此外,通过分析铸态和薄膜态Ti-Nb-Cu合金去合金化形成多孔结构的过程,探索两者成孔机制的区别。     

多孔Ni-S合金的制备及其电催化析氢性能

采用化学脱合金化和水热合成的方法,制备多孔Ni以及多孔Ni-S合金电极.通过XRD、SEM表征电极的相结构和表面形貌.在1 mol/L的NaOH溶液中,运用线性扫描伏安曲线(LSV)、交流阻抗曲线(EIS)等测试电极的电催化析氢性能.结果表明:与多孔Ni相比,Ni-S合金具有更低的析氢过电位以及更高的电催化析氢活性.     

不同络合剂对化学镀法制备镍包铜复合粉末的影响

利用化学镀的方法制备镍包铜复合粉末,考察柠檬酸钠、醋酸钠和乳酸3种络合剂对Ni/Cu包覆粉体的转化率、包覆效果及分散性的影响.分别采用扫描电子显微镜、EDS能谱仪、X射线衍射仪对镍包铜粉末的微观形貌和物相组成进行表征.结果表明:采用柠檬酸钠作为络合剂能使镍更好地包覆于铜粉表面,镍金属原子分数大于90%,并且具有良好的分散性.     

采用混合元素法制备多孔Ni3Al材料

利用NaCl颗粒为造孔剂,通过粉末冶金方法制备多孔结构的Ni3Al合金,并采用控制升温速度和保温时间的烧结工艺,添加不同质量分数的NaCl制备Ni3Al.研究造孔剂NaCl的添加量与Ni3Al合金的孔隙度、孔隙结构之间的关系.并研究采用元素粉末法制备多孔Ni3Al合金的反应过程与孔隙形成过程.结果表明,Ni3Al的多孔结构是由真空状态下材料中添加的NaCl挥发后所形成的,添加NaCl的量对材料孔隙度和孔隙结构有显著的影响,通过调节NaCl颗粒的大小可以直接控制材料中孔隙的大小,孔隙形状与NaCl颗粒的形状一致.孔隙度随NaCl添加量的提高而提高,材料密度随NaCl添加量的提高而降低,基本呈线性关系.当采用NaCl的质量分数为50%时,得到孔隙分布均匀、孔隙无聚集的多孔Ni3Al材料.     

医用NiTi记忆合金表面低温去合金化处理技术的研究

本文在分析近等原子比NiTi形状记忆合金实现去合金化热力学条件的基础上,研发出一种特殊的低温去合金化处理技术,对NiTi形状记忆合金进行表面改性;经SEM、XRD、XPS、EDX、模拟体液(SBF)仿生沉积等分析研究表明,NiTi记忆合金经低温去合金化处理后,在合金表面选择性地除去了有害元素镍,在表层约130 nm深度内原位制备出完全无镍的具有纳米网架结构的二氧化钛层,这不仅消除了有毒元素Ni的危害,同时而且还结合上羟基(OH-);在SBF溶液中试验证明,经低温去合金化处理后的合金表面具有诱导Ca/P沉积的能力,从而提高了NiTi形状记忆合金的生物相容性.     

多壁碳纳米管与镍纳米颗粒复合物的制备及研究

利用电化学方法制备了多壁碳纳米管与镍纳米颗粒复合物(MWCNTs/Ni).研究了其形貌及对糖类的氧化催化性能.与同样条件制备的镍玻璃碳(GC/Ni)电极比较发现,MWCNTs/Ni具有更好的电化学催化性能,对葡萄糖、蔗糖具有更高的检出灵敏度.     

恒电流法在AAO模板中制备钯合金纳米线

在孔深60μm直径200 nm的通孔氧化铝模板中,采用恒电流沉积法制备了钯镍与钯银合金纳米线阵列.用扫描电子显微镜和X-射线能谱仪表征纳米线的形貌和成分.研究结果表明:Pd-Ni合金纳米线中镍的含量随着电流密度的增大而增加,电流密度在0.6~1.0 mA.cm-2之间时,合金纳米线中镍的质量分数变化范围为7.89%~15.21%;Pd-Ag合金纳米线中银的质量分数随着电流密度的增大而减少,电流密度在2.0~3.0 mA.cm-2之间时,合金中银的质量分数变化范围为22.88%~16.55%.获得的钯合金纳米线线条均匀连续、结晶致密,长径比高达250.     

多孔氧化镍纳米颗粒的制备及其电化学性能研究

通过简单的热分解前驱化合物的方法制备了多孔氧化镍纳米颗粒,产物由具有多孔的纳米颗粒组成.通过循环伏安和恒流充放电技术表征了多孔氧化镍纳米颗粒电极的电化学性能.结果显示多孔氧化镍纳米颗粒展现出优异的电化学性能:高的比容量、循环性能以及倍率性能.500mA/g电流密度下循环120圈,其比容量能保持在835 mA h/g.多孔结构的引入增加了电极和电解液之间的接触面积,同时提供空间来缓解循环过程中引起的体积膨胀效应,从而提高了电化学性能.     

用分子动力学法数值模拟Ni-Al合金马氏体相变

Ni-Al合金由于它在强度和重量等方面独特的性能而成为重要的工业材料,并且被认为是弄清其他更复杂合金系统的模型。采用16×16×16体心结构的Ni50Al50晶格系统,在Al的位置上随机地用Ni原子取代12.5%的Al原子,利用分子动力学的数值方法,模拟了Ni-Al合金系统马氏体相变现象的发生过程,提供了马氏体相变转变过程中原子移动的微观细节。     

纳米多晶镍钨合金力学性能的分子动力学研究

为了研究钨原子分数与平均晶粒尺寸对镍钨合金纳米多晶力学性能的影响，本文运用分子动力学方法在10 K与300 K时对镍钨合金纳米多晶模型进行拉伸与剪切模拟，计算分析了不同钨原子分数(0%、5%、10%、15%、20%)的镍钨合金的抗拉强度、延伸率与抗剪切性能等力学性能，进一步研究了不同晶粒尺寸(2.4 nm、1.9 nm、1.5 nm)对镍钨合金多晶力学性能的影响。结果表明，当镍钨合金纳米多晶中钨原子分数为0%时，在10 K或者300 K时，平均晶粒尺寸小的镍钨合金纳米多晶抗拉强度大，但是抗剪切强度反而小；当镍钨合金纳米多晶中钨原子分数在0%～20%之间时，随着钨元素含量的增加，抗拉强度与抗剪强度也逐渐增大；当镍钨合金纳米多晶中钨原子分数在0%～15%之间时，温度为10 K或者300 K时，平均晶粒尺寸为1.5 nm的镍钨合金纳米多晶的延伸率大于平均晶粒尺寸为1.9 nm或者2.4 nm的镍钨合金纳米多晶的延伸率。     

机械合金化Fe40Ni40Si20纳米晶固溶体

机械合金化方法制备了Fe—Ni—Si三元系合金,利用X射线衍射仪研究了合金化过程中的 相变行为,计算了晶粒尺寸及微观应变。结果表明,经36小时球磨可形成α-Fe(bcc)和γ-Fe(fcc) 两相混合纳米晶固溶体;继续球磨,过饱和α相逐渐分解并向γ相转化,72小时后可得单相γ-Fe纳 米晶固溶体。球磨晶粒尺寸可达12 nm,微观应变随球磨时间先增加后减小。     

SnO_2-NiO多孔纳米纤维负极材料的电化学性能

通过静电纺丝包含聚丙烯腈(PAN)、SnO_2和NiO前驱体的溶液及其随后的煅烧过程制备出SnO_2-NiO多孔纳米纤维.使用XRD、SEM、TEM、氮气吸附脱附、循环伏安测试以及充放电测试对制备的多孔纳米纤维的形貌、晶体结构、孔结构以及电化学性能进行测试,结果表明:多孔纳米纤维由四方相SnO_2和立方相NiO纳米粒子构成,纳米粒子的尺寸为~5nm,纳米粒子之间孔隙为~5nm;SnO_2-NiO多孔纳米纤维具有良好的电化学性能,在50mA/g的电流密度下循环100圈后,其可逆容量保持在637mA·h/g,未出现明显的容量衰减现象,电流密度提高至800mA/g,其可逆容量仍有505mA·h/g,其良好的电化学性能是因为其具有多孔的一维纳米结构.