离子注入—直流辉光放电等离子体制备Ti6A14V—TiN—TiC生？…

本文采用离子注入，等离子体氮化和等离子体ＣＶＤ相结合的技术，制备梯度材料，解决了常规气相沉积方法难以实现金属基体到陶瓷涂层薄膜的梯度化问题。     

偏滤器部件W/Cu功能梯度材料的热应力缓和

W/Cu功能梯度材料是一种有希望用作聚变反应堆面向等离子体部件的侯选材料。为避免材料在使用过程中的热应力破坏,根据偏滤器部件服役的热流工况,在结合导热能力分析的情况下运用有限元软件对W/Cu梯度材料进行了优化设计。结果表明,成分分布指数的增大以及金属W厚度的增加均使表面工作温度提高;当成分分布指数为1.0～1.2时W/Cu梯度材料有最佳的热应力缓和效果。在30MW/m2的表面热流负荷下,与非梯度材料相比,经过优化设计的W/Cu功能梯度材料的等效热应力降低了62.3%,表面工作温度下降了50℃;而与单纯金属W相比,W/Cu梯度材料的表面工作温度较之降低445℃。     

离子注入-直流辉光放电等离子体制备Ti6Al4V-TiN-TiC生物梯度材料

本文采用离子注入、等离子体氮化和等离子体ＣＶＤ相结合的技术,制备梯度材料,解决了常规气相沉积方法难以实现金属基体到陶瓷涂层薄膜的梯度化问题．制备了附着性好、血液相容性好的Ｔｉ６Ａｌ－ＴｉＮ－ＴｉＣ生物梯度材料．     

梯度压力分布活性材料准静态压缩特性

采用准静态压缩试验方法研究了梯度压力分布对活性材料力学特性的影响.实验结果表明，梯度压力分布活性材料失效强度较均一活性材料有提高，同时逆梯度压力分布活性材料具有最显著的功能梯度特性.梯度压力从失效行为角度分析，充分压缩的逆梯度压力分布活性材料呈蘑菇状渐变失效，出现多个失效应力峰值.从材料密度分布出发，揭示了活性材料多应力峰值压缩失效梯度压力机理.      

化学镀制备NiC／Ni—P功能梯度材料

通过对化学复合镀Ｎｉ－ＳｉＣ复合镀层的研究，找到了制备ＳｉＣ／Ｎｉ－Ｐ功能梯度材料的工艺方法。并采用光学显微镜，电子探针分析仪，透射电镜等方法和手段对ＳｉＣ／Ｎｉ－Ｐ功能梯度材料的组织，形貌和成分进行了研究。结果表明，功能梯度材料的微观结构一材料成分梯度分布之间有很好的对应关系。     

HA/FeCrAl纤维生物功能梯度材料的制备及其性能

采用热压技术制备HA/FeCrAl纤维功能梯度材料(FGM)，并借助SEM，EDAX和XRD等对HA/FeCrAl纤维FGM的性能和微观结构进行测试及观察。研究结果表明：HA/FeCrAl纤维FGM按FeCrAl纤维体积含量呈2.5％-5.0％-7.5％-10.0％-15.0％-20.0％梯度变化，梯度层之间模糊过渡。梯度层内纤维分布均匀,无明显的孔洞或裂纹等缺陷存在，两相界面融合良好。经稀盐酸预处理后，纤维表面产生的凹陷有利于纤维与基体紧密结合。HA/FeCrAl纤维FGM整体抗弯强度为78.89 MPa，体现出较明显的纤维拔出增强机制及层间裂纹偏转增韧机制。HA/FeCrAl纤维FGM的物相为HA和FeCrAl，无其他杂质相出现，无任何两相间及与热压模具间的反应发生。     

化学镀制备SiC/Ni-P功能梯度材料

通过对化学复合镀Ｎｉ－Ｐ－ＳｉＣ复合镀层的研究，找到了制备ＳｉＣ／Ｎｉ－Ｐ功能梯度材料的工艺方法．并采用光学显微镜、电子探针分析仪、透射电镜等方法和手段对ＳｉＣ／Ｎｉ－Ｐ功能梯度材料的组织、形貌和成分进行了研究．结果表明，功能梯度材料的微观结构与材料成分梯度分布之间有很好的对应关系．     

溅射法制备梯度薄膜研究进展

梯度薄膜是一种涂覆型梯度材料,具有均质薄膜无法比拟的优越性。溅射法效率较高且环保,较广泛地应用于梯度薄膜的制备。对于反应溅射,可通过连续改变反应气体流量制得化学成分比连续变化的梯度薄膜。对于非反应溅射,可通过溅射一系列不同成分比的靶材制得梯度薄膜,但成本较高,且梯度层有限。而通过连续改变溅射参数来制备梯度薄膜是较常用的方法。     

等离子喷涂法制备B4CCu梯度材料

以钢为基体,利用大气等离子喷涂技术制备了４种Ｂ_４Ｃ涂层（纯Ｂ_４Ｃ涂层和成分分布指数分别为Ｐ＝０．２,１,２的Ｂ_４Ｃ／Ｃｕ梯度涂层）．对这几种涂层的形貌进行了观察;对Ｂ_４Ｃ／Ｃｕ梯度涂层的残余热应力进行了分析：对纯Ｂ_４Ｃ涂层和Ｂ_４Ｃ／Ｃｕ梯度涂层进行了Ｘ射线电子束热冲击测试．结果表明,Ｐ＝１的Ｂ_４Ｃ／Ｃｕ梯度涂层具有最好的抗热震性．最后对Ｂ４Ｃ涂层的化学溅射性能进行了测试．     

水系锂离子电池正极材料的制备及电性能

采用化学共沉淀法和高温固相反应法制备了锂离子电池梯度正极材料LiNi112xCoxMnxO2.通过X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)、充放电测试对材料的微观结构及在水系电解液中的电化学性能进行了研究.结果表明:在pH值为11±0.05,NH3/M为2.25,反应温度为50℃,反应时间为12 h的工艺条件下共沉淀合成的正极材料具有良好的α-NaFeO2层状结构.以Zn片为负极,800℃煅烧15 h制备的正极材料为正极,pH值为9的LiNO3溶液为电解液组合成水系锂离子电池模拟体系,电流密度为5C时的循环性能相对较好.其首次充电比容量为288.9 mAh/g,放电效率为76.7％,20次循环后的充电比容量为26.3 mAh/g,放电效率为97.3％,其容量保持率为9％.     

碳化硅零件氧化辅助抛光超精密加工的研究现状

通过等离子体氧化、热氧化、电化学氧化在碳化硅基材上获得软质氧化层,利用软磨粒抛光实现氧化物的快速去除,有利于提高材料去除效率、提升加工表面质量。研究发现,通过等离子体氧化辅助抛光,表面粗糙度RMS和Ra分别达到0.626nm和0.480nm;通过热氧化辅助抛光,表面粗糙度RMS和Ra分别达到0.920nm和0.726nm;在电化学氧化中,基于Deal-Grove模型计算得到的氧化速度为5.3nm/s,电化学氧化辅助抛光后的表面粗糙度RMS和Ra分别是4.428nm和3.453nm。氧化辅助抛光有助于烧结碳化硅加工工艺水平的提升,促进碳化硅零件在光学、陶瓷等领域的应用。     

约束条件下石蜡-膨胀石墨复合相变材料热膨胀实验

采用水浴加热石蜡—膨胀石墨复合相变材料热膨胀压力试验装置,测试了约束条件下纯石蜡以及膨胀石墨质量分数分别为5％和10％的石蜡—膨胀石墨复合相变材料的膨胀压力.实验表明膨胀石墨的加入明显改善了石蜡—膨胀石墨复合相变材料的导热性能,使复合相变材料中石蜡的相变提前发生.膨胀石墨质量分数为5％和10％时,相变时间范围较纯石蜡相变时间分别缩短了30％和40％.膨胀石墨质量分数为5％时,石蜡—膨胀石墨复合相变材料产生的最大膨胀压力比纯石蜡相变产生的最大膨胀压力提高了25％,最大膨胀压力可达87.3 MPa.将石蜡—膨胀石墨复合相变材料用作驱动材料是切实可行的.     

SiC/Ti(C,N)/Al2O3陶瓷复合材料的抗热震性能设计及其切削应用

抗热震性能是结构陶瓷材料的重要性能之一．以抗热震断裂参数表征材料的抗热震性能，采用理论与实验相结合的方法，建立了基于抗热震性能的陶瓷复合材料的组分设计模型，并采用计算机辅助优化设计技术求得材料的最优组分．结果表明：当Ti（C，N）和SiC的体积含量分别为10．4％和27．1％时，该材料具有最高的抗热震性能，比纯氧化铝陶瓷提高约55％．在此基础上，利用热压技术制得一种SiC／Ti（C，N）／Al2O3复合陶瓷材料．将该材料制成切削刀具，并在切削实验中通过设计切削条件使得刀具主要承受热载荷和热应力的作用，从而发生热）中击破损．实验发现，SiC／Ti（C，N）／Al2O3复合陶瓷刀具切削淬火钢时的抗热）中击破损性能较纯Al2O3陶瓷提高约62-68％，与抗热震性能设计的理论预测基本吻合．这表明，该设计方法是可行的．     

三维互通CNTs/Cu复合材料的制备及力学性能研究

对CuCr合金粉末固溶时效处理之后进行预烧结,得到CuCr预压块。以此预压块为基底,采用化学气相沉积（chemical vapor deposition, CVD）工艺和放电等离子烧结（sparking plasma sintering, SPS）工艺成功制备了三维互通的碳纳米管/铜（carbon nanotubes/Cu, CNTs/Cu）复合材料。采用扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）,拉曼光谱仪等表征碳纳米管的微观组织结构,利用微拉伸试验机测试复合材料的力学性能。研究结果表明,Cr作为催化剂,对碳纳米管的形貌影响很大,碳纳米管的质量也会对复合材料的力学性能产生影响。当Cr的质量分数为0.6%时,碳纳米管在铜基体表面均匀分布,CNTs/Cu复合材料的力学性能最佳。经SPS烧结和轧制之后,复合材料的导电率和屈服强度分别达到了82.4% IACS和349 MPa,断裂伸长率高达6.4%,这是由于CNTs的加入,起到了第二相强化的作用,提高了复合材料的力学性能。     

Sintering behavior and thermal conductivity of nickel-coated graphite flake/copper composites fabricated by spark plasma sintering

Nickel-coated graphite flakes/copper (GN/Cu) composites were fabricated by spark plasma sintering with the surface of graphite flakes (GFs) being modified by Ni-P electroless plating. The effects of the phase transition of the amorphous Ni-P plating and of Ni diffusion into the Cu matrix on the densification behavior, interfacial microstructure, and thermal conductivity (TC) of the GN/Cu composites were systematically investigated. The introduction of Ni-P electroless plating efficiently reduced the densification temperature of uncoated GF/Cu composites from 850 to 650℃ and slightly increased the TC of the X-Y basal plane of the GF/Cu composites with 20vol%-30vol% graphite flakes. However, when the graphite flake content was greater than 30vol%, the TC of the GF/Cu composites decreased with the introduction of Ni-P plating as a result of the combined effect of the improved heat-transfer interface with the transition layer, P generated at the interface, and the diffusion of Ni into the matrix. Given the effect of the Ni content on the TC of the Cu matrix and on the interface thermal resistance, a modified effective medium approximation model was used to predict the TC of the prepared GF/Cu composites.     

静电植绒法制备石墨微鳞片高导热界面材料

为了制备高导热、低热阻的大面积导热界面材料,使用静电植绒法在高电压静电场下垂直取向石墨微鳞片,取向后的石墨微鳞片阵列在平面方向上呈现无规且紧凑的结构。通过微粉灌注法向石墨微鳞片中填充高密度聚乙烯（HDPE）或聚氨酯微粉,或者通过液态刮涂法填充低黏度硅橡胶前驱体,加热固化后,形成大面积高导热界面材料。导热性能测试结果表明：石墨微鳞片阵列（粒径1 000 μm）与柔性聚氨酯微粉复合形成的导热膜在68.95 kPa和689.5 kPa的压力下测得的垂直方向导热率分别为4.3 W/（m·K）和8.7 W/（m·K）;与柔性硅橡胶复合形成的导热膜在68.95 kPa和344.75 kPa的压力下测得的垂直方向导热率分别为2.0 W/（m·K）和4.1 W/（m·K）;与硬质HDPE微粉复合形成的导热膜由于表面过于粗糙和坚硬,无法测得可靠的导热率。实际散热效果显示,柔性硅橡胶导热膜与石墨纸贴合的散热结构能够将热聚集点的热量快速传递到石墨纸表面,并通过石墨纸层均匀散开。     

放电等离子烧结制备Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料

选用单质粉(Ti,Si,C,Al)为原料,采用机械合金化法制备含有Ti3SiC2和TiC的混合粉体,然后将Ti3SiC2,TiC和Cu的混合粉体进行放电等离子烧结,以制备Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料,并对其组织耐磨性进行了研究。实验结果表明,放电等离子烧结可制备致密的Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料,复合材料的显微硬度随强化相(Ti3SiC2-TiC)掺加量的增加显著提高,当强化相掺加量为20 vol%时,复合材料的硬度值达1.58 GPa。Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料的耐磨性随强化相含量增加显著提高,当强化相掺入量为20 vol%时,复合材料的耐磨性为纯Cu的4倍。     

锂电池负极材料石墨片的简单制备及其性能

以石墨铅笔的笔芯为原料,通过简单涂抹的方法成功制备类似石墨烯纳米片的薄片结构.对该石墨片材料在0.1 C（1 C=372 mA/g）电流密度下进行电化学性能测试,并与铅笔芯直接碾磨制备的石墨材料进行比较,结果发现,石墨纳米片的充放电曲线显著不同,首次可逆比容量为402 mA·h/g,高于石墨材料的比容量和碳的理论比容量.经过20圈循环后,可逆比容量下降为367 mA·h/g,为首次比容量的91.3%.石墨片材料具有较好的循环稳定性和较高的比容量,主要是因为石墨片具有二维片状纳米结构,比表面积很大,锂离子可同时储存在纳米片的正反两面和侧面.     

改性球形微晶石墨用作锂离子电池负极材料的研究

为了改善用作锂离子电池负极材料的球形微晶石墨的电化学性能,采用液相浸渍工艺在石墨颗粒表面上包覆一层树脂炭.结果表明:经包覆后,石墨颗粒表面更为光滑,其首次充放电循环效率从包覆前的81.0%提高到了92.7%,且首次可逆比容量也有所增加.     

C/SiC复合材料摩擦性能及储油性能分析

复合材料因性能独特而备受关注,但其自身结构复杂且受到诸多因素的影响,因而对其摩擦学性能的研究仍有待进一步加强。为了对比不同摩擦配副对C/SiC复合材料摩擦性能及储油性能的影响,以C/SiC复合材料为研究对象,运用销盘摩擦学试验方法,研究了C/SiC复合材料与45#钢以及C/SiC复合材料与ZrO₂材料摩擦配副的摩擦学性能,采用三维形貌仪等仪器对C/SiC复合材料摩擦后的表面进行表征分析,研究其摩擦后的表面质量及其储油性能。结果表明,C/SiC复合材料与45#钢磨损剧烈,摩擦后表面储油性能严重下降;其与ZrO₂对磨则摩擦系数较低,磨损量较小,摩擦后的表面仍保持了较好的承载性能及储油性能,是一种良好的摩擦配副。研究结果为拓展C/SiC复合材料的应用及揭示其摩擦学特性提供了有力支撑。