添加元素对Mg-基非晶合金非晶形成能力和热稳定性的影响

研究Mg₆₀Ni₂₅Gd_15-xNd_x（x=0,7.5,15）和(Mg₆₀Ni₂₅Gd₁₅)_100-xM_x(M=Fe或Co)（x=0,3,5）非晶态合金快淬甩带样品的非晶形成能力(GFA)及热稳定性随成分的变化关系. 结果表明, 用Nd替代Gd可提高Mg₆₀Ni₂₅Gd_15-xNd_x（x=0,7.5,15）合金的GFA和热稳定性, Fe或Co与主元素间的正混合热降低了(Mg₆₀Ni₂₅Gd₁₅)_100-xM_x(M=Fe或Co)合金的GFA和热稳定性.      

高密度LiMn0.4Ni0.4Co0.2O2正极材料的合成与研究

用一种改进的氢氧化物共沉淀法制备了粒径均一、近球形的Mn_0.4Ni_0.4Co_0.2(OH)₂, 再通过高温固相合成法制备了高密度的LiMn_0.4Ni_0.4Co_0.2O₂正极材料。结果表明,在沉 淀体系中加入F^-,可以在较为宽松的条件下制备出振实密度为2.3g·cm^-3的LiMn_0.4Ni_0.4Co_0.2O₂正极材料。对产物进行了XRD、SEM和充放电测试。SEM测试结果表明,产物具有良好的形貌; XRD测试表明,产物具有良好的层状结构,无杂质相存在。在充放电电压区间为3.0~4.4V,电流密度为30mA·g^-1时,首次充电和放电容量分别为185和164mAh·g^-1,经过50次循环,放电容量仍能保持90%。     

LiMn1.8Co0.1Ni0.1O4络合燃烧法合成及其性质

以醋酸锂、醋酸锰、醋酸钴、醋酸镍、柠檬酸、乙二醇为原料,利用燃烧辅助有机酸络合法合成LiMn_1.8Co_0.1Ni_0.1O₄,并用X射线衍射、扫描电子显微镜检测和分析产物物相、晶格常数和形貌,用交流阻抗技术研究产物的界面过程,用恒流充放电测试产物的容量和循环性能.研究结果表明：各条件下合成的LiMn_1.8Co_0.1Ni_0.1O₄粉末的X射线衍射峰强度大、峰尖锐,粉末具有良好的结晶性和均匀性;LiMn_1.8Co_0.1Ni_0.1O₄容量随热处理温度的升高而增大;相对于LiMn₂O₄,LiMn_1.8Co_0.1Ni_0.1O₄的初始容量虽略有下降,但双掺杂后的循环性能得到显著提高.     

新型锂二次电池阴极材料Li(Al0.3Co0.)O 2的充放电特性

研究应用于锂二次电池阴极的新型高能量密度存贮材料 Li(Al_xCo_1-x)O₂的充放电特性， 并与相同 条件下制备的传统材料LiCoO₂进行对比. 结果表明， 700 ℃烧结的Li(Al _0.3Co_0.7)O₂有较好的 充放电平台， 电化学容量大于同样条件下制备的LiCoO₂.     

Al2O3-SiC纳米复合陶瓷的制备及其表征

以分析纯Al(NO₃)₃·9H₂O, (CH₂)₆N₄和粒径为30 nm的SiC粉末为原料, 采用溶胶-凝胶(sol-gel)方法制备干凝胶, 经煅烧合成Al₂O₃-SiC纳米陶瓷粉, 利用真空热压装置对粉末进行烧结. 通过X射线衍射(XRD)、 扫描电镜(SEM)和维氏硬度实验分析了不同SiC含量和不同烧结温度的Al₂O₃-SiC陶瓷样品的结构、 形貌、 晶粒尺寸和硬度, 并研究了其机理.     

挤压对TiC纳米颗粒增强低合金化Mg–2Zn–0.8Sr–0.2Ca基复合材料显微组织和力学性能的影响

镁合金作为轻金属材料的代表，在电子、交通和航空航天等领域有着广阔的应用前景。然而镁合金仍存在强度低、延展性差和耐蚀性差等缺点，改善镁合金的强塑性已成为拓宽镁合金在工业应用的中的首要问题。本文利用超声辅助半固态搅拌法成功制备了TiC纳米颗粒增强低合金化Mg–2Zn–0.8Sr–0.2Ca基复合材料，并且对铸态复合材料进行热挤压变形，系统研究了挤压对其显微组织及力学性能的影响。结果表明，在较低的挤压温度或挤压速率下，复合材料动态再结晶的体积分数和再结晶晶粒尺寸有所降低。挤压条件为200°C， 0.1 mm/s时，复合材料中出现了晶粒尺寸约0.3 μm的细晶组织。挤压后的复合材料呈现强基面织构，当挤压温度从200℃增加到240℃时，基面织构强度随之增加。挤压条件为200°C，0.1 mm/s时复合材料的抗拉强度达480.2 MPa，屈服强度为462 MPa。对其强化机制进行理论计算表明相比与其他强化机制，细晶强化对强度的贡献最大。通过分析三种挤压后的纳米复合材料断裂行为，表明其断裂方式为韧脆混合型断裂。     

粉末冶金Ti–45Al–10Nb合金的高温抗氧化性能

通过粉末冶金法制备了化学成分为Ti–45Al–10Nb的高Nb含量的TiAl合金,并研究了其在850、900和950°C下的抗氧化性能。根据氧化皮形貌和微观结构演变分析,讨论了高温下的抗氧化机理。850°C和900°C的氧化皮结构相似,TiO₂+Al₂O₃混合物覆盖在弥散分布TiO₂+Nb₂O₅的基体层。在950℃时,氧化皮从外部到母体金属分为四层:疏松的TiO₂+Al₂O₃层、致密的Al₂O₃层、致密的TiO₂+Nb₂O₅层和弥散分布TiO₂+Nb₂O₅的基体层。Nb层抑制了Ti原子的向外扩散,阻碍了TiO₂的生长,同时促进形成连续的Al₂O₃保护层,使合金具有长期的高温抗氧化能力。     

具有优异抗渣性能的CA6/AlON复合材料的制备研究

六铝酸钙(CA₆)作为一种具有优异综合性能的高温陶瓷备受关注。然而，CA₆独特的磁铅石结构容易导致晶粒各向异性生长形成板片状，不利于CA₆烧结致密化，当用作钢包内衬耐火材料时易因气孔率高导致其耐熔渣侵蚀和渗透能力下降。因此，提高CA₆的烧结致密性是目前亟需解决的问题。已有研究表明，第二相的加入是提高材料致密化的有效方法之一。受此启发，本文分别采用一步法和两步法在CA₆中加入不同量的AlON来提高CA₆的致密度进而提升其抗渣性能。其中，以Al₂O₃、CaCO₃和Al的混合物为原料的一步法制备过程中容易形成AlON团簇，最终导致CA₆/AlON复合材料孔隙率偏高。采用两步法时，先分别制备CA₆和AlON，然后将两者混匀并再次进行烧结，可形成CA₆和AlON均匀分布的复合材料。进一步通过实验优化，两步法中AlON的最佳添加量被确定为10wt%。在此条件下，CA₆/AlON复合材料的显气孔率(20%)相较于纯CA₆(29%)得到了明显改善。最后，以纯CA₆为对照组的试验表明，采用两步法制备的CA₆/AlON复合材料具有更好的抗熔渣腐蚀性能。原因主要有以下两个方面:（1）AlON的加入会在很大程度上减少CA₆/AlON复合材料的孔隙率，并且会降低复合材料在熔渣中的润湿性；（2）AlON会被熔渣释放的O2?离子氧化生成Al₂O₃，Al₂O₃与Ca2+和O2?离子发生反应，形成致密连续的CA₂层，可有效抑制熔渣的进一步渗透和腐蚀，从而提高CA₆/AlON复合材料的抗渣性能。     

Effect of interaction of refractories with Ni-based superalloy on inclusions during vacuum induction melting

This study documents laboratory-scale observation of the interactions between the Ni-based superalloy FGH4096 and refractories. Three different crucibles were tested—MgO, Al₂O₃, and MgO–spinel. We studied the variations in the compositions of the inclusions and the alloy–crucible interface with the reaction time using scanning electron microscopy equipped with energy dispersive X-ray spectroscopy and X-ray diffraction. The results showed that the MgO and MgO–spinel crucibles form MgO-containing inclusions (Al–Mg oxides and Al–Mg–Ti oxides), whereas the inclusions formed when using the Al₂O₃ crucible are Al₂O₃ and Al–Ti oxides. We observed a new MgAl₂O₄ phase at the inner wall of the MgO crucible, with the alloy melted in the MgO crucible exhibiting fewer inclusions. No new phase occurred at the inner wall of the Al₂O₃ crucible. We discuss the mechanism of interaction between the refractories and the Ni-based superalloy. Physical erosion was found to predominate in the Al₂O₃ crucible, whereas dissolution and chemical reactions dominated in the MgO crucible. No reaction was observed between three crucibles and the Ti of the melt although the Ti content (3.8wt%) was higher than that of Al (2.1wt%).     

Fabrication of Fe–TiC–Al2O3 composites on the surface of steel using a TiO2–Al–C–Fe combustion reaction induced by gas tungsten arc cladding

The aim of the present study was to fabricate Fe–TiC–Al₂O₃ composites on the surface of medium carbon steel. For this purpose, TiO₂–3C and 3TiO₂–4Al–3C–xFe (0 ≤ x ≤ 4.6 by mole) mixtures were pre-placed on the surface of a medium carbon steel plate. The mixtures and substrate were then melted using a gas tungsten arc cladding process. The results show that the martensite forms in the layer produced by the TiO₂–3C mixture. However, ferrite–Fe₃C–TiC phases are the main phases in the microstructure of the clad layer produced by the 3TiO₂–4Al–3C mixture. The addition of Fe to the TiO₂–4Al–3C reactants with the content from 0 to 20wt% increases the volume fraction of particles, and a composite containing approximately 9vol% TiC and Al₂O₃ particles forms. This composite substantially improves the substrate hardness. The mechanism by which Fe particles enhance the TiC + Al₂O₃ volume fraction in the composite is determined.     

CoFe2O4/SiO2纳米复合材料的制备及其磁性

采用溶胶-凝胶法制备（CoFe₂O₄）_x/（SiO₂）_1-x纳米复合材料. 利用X射线衍射（XRD）和振动样品磁强计（VSM）研究样品结构、 晶粒尺寸及磁性. 结果表明, 随SiO₂含量增加, 样品的晶粒尺寸减小, 比饱和磁化强度和矫顽力降低.      

Microstructure of Ni–Al powder and Ni–Al composite coatings prepared by twin-wire arc spraying

Ni–Al powder and Ni–Al composite coatings were fabricated by twin-wire arc spraying (TWAS). The microstructures of Ni-5wt%Al powder and Ni-20wt%Al powder were characterized by scanning electronic microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). The results showed that the obtained particle size ranged from 5 to 50 μm. The morphology of the Ni–Al powder showed that molten particles were composed of Ni solid solution, NiAl, Ni₃Al, Al₂O₃, and NiO. The Ni–Al phase and a small amount of Al₂O₃ particles changed the composition of the coating. The microstructures of the twin-wire-arc-sprayed Ni–Al composite coatings were characterized by SEM, EDS, X-ray diffraction (XRD), and transmission electron microscopy (TEM). The results showed that the main phase of the Ni-5wt%Al coating consisted of Ni solid solution and NiAl in addition to a small amount of Al₂O₃. The main phase of the Ni-20wt%Al coating mainly consisted of Ni solid solution, NiAl, and Ni₃Al in addition to a small amount of Al and Al₂O₃, and NiAl and Ni₃Al intermetallic compounds effectively further improved the final wear property of the coatings. TEM analysis indicated that fine spherical NiAl₃ precipitates and a Ni–Al–O amorphous phase formed in the matrix of the Ni solid solution in the original state.     

基于高熵合金中间层的铜/钢TIG焊接头组织与性能

铜/钢复合结构不仅能够满足不同环境对材料性能的要求,还可减少铜材的消耗,将大大降低构件的成本;但铜与钢之间物化性能差异较大,其中极差的相溶性会导致焊后出现液相分离或缺陷。基于焊缝金属固溶-高熵化思路,设计Fe₅Co₃₀Cr₃₀Ni₃₀Cu₅高熵合金作为中间层,对T2紫铜和Q235钢进行TIG焊接,并对中间层及接头的组织与性能进行分析。结果表明：Fe₅Co₃₀Cr₃₀Ni₃₀Cu₅高熵合金为单相FCC固溶体结构,具有良好的强度和塑韧性;采用该中间层材料,利用TIG焊方法可实现T2紫铜和Q235钢的可靠连接,焊缝成形良好且无气孔、裂纹等缺陷;焊缝区组织为单相FCC固溶体结构,具有显著的高熵化特征;焊接接头平均抗拉强度为225 MPa,达到铜母材强度的91%,平均断后延伸率达到44%;接头断裂发生在紫铜侧热影响区,且断口表面呈现有大量的韧窝结构,具有显著的韧性断裂特征。     

Preparation of Al<Subscript>72</Subscript>Ni<Subscript>8</Subscript>Ti<Subscript>8</Subscript>Zr<Subscript>6</Subscript>Nb<Subscript>3</Subscript>Y<Subscript>3</Subscript> amorphous powders and bulk materials

Amorphous Al₇₂Ni₈Ti₈Zr₆Nb₃Y₃ powders were successfully fabricated by mechanical alloying. The microstructure, glass-forming ability, and crystallization behavior of amorphous Al₇₂Ni₈Ti₈Zr₆Nb₃Y₃ powders were investigated by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and differential scanning calorimetry (DSC). The isothermal crystallization kinetics was analyzed by the Johnson–Mehl–Avrami equation. In the results, the supercooled liquid region of the amorphous alloy is as high as 81 K, as determined by non-isothermal DSC curves. The activation energy for crystallization is as high as 312.6 kJ·mol?1 obtained by Kissinger and Ozawa analyses. The values of Avrami exponent (n) imply that the crystallization is dominated by interface-controlled three-dimensional growth in the early stage and the end stage and by diffusion-controlled two- or three-dimensional growth in the middle stage. In addition, the amorphous Al₇₂Ni₈Ti₈Zr₆Nb₃Y₃ powders were sintered under 2 GPa at temperatures of 673 K and 723 K. The results show that the Vickers hardness of the compacted powders is as high as Hv 1215.     

Zn–38Al–3.5Cu–1.2Mg/SiCp复合材料稳定化处理下的磨损行为

高铝锌合金由于其高温耐磨性较差而受限于各种重型传动领域的使用，碳化硅增强体的加入有效改善了当前的困境。然而以高铝锌合金为基体的复合材料仍然有明显的时效缺陷，且随着重载长程传动的持续而引起摩擦温度剧增，复合材料摩擦表面微观组织中固溶体的溶解度增大，耐磨α相和减摩η相均向软基β相转换引起了微观结构的不稳定，从而导致摩擦工况中复合材料使用性能的不稳定。本文采用搅拌联合熔体超声工艺制备了纳米Zn–38Al–3.5Cu–1.2Mg/SiC_p复合材料试样，研究了不同稳定化处理下复合材料的干摩擦磨损行为，分析了磨损性能与磨损量、磨损表面形貌、纳米增强体的分散性以及复合材料微观组织结构的关系。研究结果表明，稳定化的复合材料内部的纳米SiC_p分布更加均匀，经稳定化处理后的复合材料的显微硬度随着接触表面温度的升高而在增大，未经过稳定化处理的复合材料显微硬度随着接触表面温度升高基本不变，并且稳定化工艺最优为380℃ × 6 h + 170℃ × 48 h。稳定化处理有利于复合材料中纳米增强体颗粒的分散，不仅细化了晶粒大小还增强了耐磨性，同时由于纳米SiC_p的高温热稳定性还进一步抑制了在磨损时复合材料微观结构中硬质相向软质相的转变过程，同时稳定化处理也有利于缓解纳米SiC_p在基体界面处所引起的裂纹源。     

1623 K时SiO2饱和的MnO–SiO2渣和Al2O3饱和的MnO–SiO2–Al2O3渣中NiO的活度系数

MnO–SiO₂二元系作为废旧锂离子电池、海洋锰结核还原熔炼过程中的基础渣型,测定有价金属（如镍）在渣中的溶解度、活度及活度系数热力学数据十分必要。为此,本文测定了温度1623 K、氧分压10?7,10?6,和10?5 Pa时SiO₂饱和的MnO–SiO₂渣和Al₂O₃饱和的MnO–SiO₂–Al₂O₃渣中NiO的溶解度和活度系数。结果表明:在试验条件下,镍在MnO–SiO₂渣和MnO–SiO₂–Al₂O₃渣中主要以NiO形式存在,且渣中NiO的溶解度随着氧分压增加而增加;向MnO–SiO₂渣中加入Al₂O₃可以降低渣中镍的溶解度,增加NiO的活度系数。此外,SiO₂饱和的MnO–SiO₂渣和Al₂O₃饱和的MnO–SiO₂–Al₂O₃渣中NiO的活度系数（γ_NiO,以纯固体NiO为参考态）可分别按如下公式计算:γ_NiO = 8.58w(NiO) + 3.18; γ_NiO=11.06w(NiO) + 4.07, 其中,w(NiO)为渣中NiO的质量分数。     

纳米Al2O3/膨胀石墨的制备及吸附性能

针对Al₂O₃和膨胀石墨（EG）单独作为吸附剂时存在不易分离和吸附性能较差等问题, 以EG为骨料、  Al(NO₃)₃9H₂O为铝源、  NH₃H₂O为沉淀剂、  无水乙醇为分散剂制备纳米Al₂O₃/EG, 并用Fourier变换红外光谱(FT-IR)、  X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等方法对吸附剂进行表征; 以Al₂O₃/EG为吸附剂, 对刚果红溶液进行吸附, 并考察加氨水方式、  活化温度、  活化时间、  Al₂O₃与EG质量比和浸渍时间对吸附性能的影响. 结果表明：  纳米级Al₂O₃成功负载在EG上; 逐滴加入氨水、  活化温度170 ℃、  活化时间3 h、  Al₂O₃与EG质量比为0.06∶1、  浸渍时间为20 min时, 吸附效果最好, 脱色率约为86%;  Al₂O₃/EG明显优于EG的吸附效果, 其脱色率是EG的2倍以上; 与Al₂O₃相比, 在吸附后的分离操作中, Al₂O₃/EG更易分离.     

稀土铈对铸态Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢热变形行为的影响

通过热压缩试验研究了Mn18Cr18N和Mn18Cr18N+Ce高氮奥氏体不锈钢在1173–1473 K和0.01–1 s–1下的热变形行为。并通过含Ce夹杂物和Ce元素偏析两个方面分析了Ce元素对合金热变形行为的影响机理。结果表明，添加Ce元素后，大尺寸、有棱角、硬且脆的夹杂物（TiN–Al₂O₃、TiN和Al₂O₃）可被变质为细小弥散的含Ce夹杂物（Ce–Al–O–S和TiN–Ce–Al–O–S）。在凝固过程中，含Ce夹杂物可作为非均匀形核点细化铸态晶粒。在热变形过程中，含Ce夹杂物可以抑制位错运动和晶界迁移，诱导动态再结晶（DRX）形核，避免显微裂纹和孔隙的形成和扩展。此外，在凝固过程中，Ce原子在固液界面前沿富集，导致成分过冷并细化二次枝晶。类似地，在热变形过程中，Ce原子倾向于在DRX晶粒的边界处偏析并抑制晶粒的生长。在含Ce夹杂物和Ce元素偏析的协同作用下，虽然合金的热变形抗力和热变形活化能升高，但更容易发生DRX且DRX晶粒尺寸明显细化，还可以缓解热变形开裂问题。最后，测量了样品的显微硬度。结果表明，与铸态试样相比，热变形试样的显微硬度显著提高，并且随着DRX程度的增加，显微硬度不断降低。此外，Ce元素也可以通过影响铸态组织和热变形组织来影响合金的显微硬度。     

纳米Fe2O3-Al2O3复合材料的制备

采用溶胶-凝胶表面包覆法制备了纳米Fe₂O₃-Al₂ O₃复合材料, 利用X射线衍射和透射电镜对样品的物相、 粒度和形貌进行了研 究. 结果表明, α-Fe₂O₃掺杂降低了Al₂O₃相变温度, 在900 ℃可以得到稳定的α-Al₂O₃相.     

双极性双喷头静电纺丝装置的设计与应用

从低维纳米复合材料的制备技术和制备工艺入手,设计开发了双极性双喷头静电纺丝装置,解决了单极性喷头同性相斥不能获得交织的异质材料的问题,实现了带有不同极性的两种金属氧化物纺丝前驱液的交织复合,成功制备了金属氧化物SnO₂/In₂O₃复合纳米纤维。通过对SnO₂/In₂O₃复合纳米纤维的SEM表征发现,复合纤维中同时存在正四方相晶系的SnO₂和立方晶系结构的In₂O₃。利用双极性双喷头静电纺丝装置制备复合纳米纤维对复合材料制备技术的发展具有深远意义。