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  • 材料工程
      2021年, 第49卷, 第3期 刊出日期:2021-03-20 上一期   
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    2021, 49 (3): 0-0.  
    摘要 ( 78 )   HTML( PDF (3110KB) ( 46 )   引文文本
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    记忆合金专栏
    NiTi基形状记忆合金弹热效应及其应用研究进展
    朱雪洁, 钟诗江, 杨晓霞, 张学习, 钱明芳, 耿林
    2021, 49 (3): 1-13.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000780
    摘要 ( 439 )   HTML( PDF (7403KB) ( 211 )   引文文本
    NiTi合金作为性能最优异的形状记忆合金之一,已经广泛应用于航空航天、电子、建筑、生物医学等领域。近年来,NiTi基合金极佳的力学性能、巨大的弹热效应和良好的机械加工性使其在弹热制冷领域引起了广泛关注。然而,传统NiTi二元合金超弹性应力滞后大,超弹性和弹热效应循环稳定性差,达不到实际应用所需的长期服役要求。本文介绍了NiTi基合金的弹热效应研究进展,从掺杂合金元素、热机械处理、改变制备方法等角度综述了近几年NiTi基合金弹热效应改进优化的研究进展,同时本文也简要介绍了已经开发的基于NiTi基合金的弹热装置或原型机。但是目前NiTi基合金弹热材料的研究和原型机的开发仍处于实验阶段,实现其商业化应用需要进一步深入研究和优化,未来前者研究重点将集中在材料小型化、合金化或特殊处理及改变循环方式等方面,后者也将从提高热量传输效率、加强热量交换、减小摩擦等损耗、改进机械负载和循环模式等方面不断优化和完善。
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    TiNi基形状记忆合金的辐照效应
    宁睿, 高智勇, 王海振, 蔡伟
    2021, 49 (3): 14-19.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000570
    摘要 ( 282 )   HTML( PDF (2986KB) ( 92 )   引文文本
    材料辐照效应是入射粒子与物质交互作用造成的物质微观组织结构与宏观性能的变化。辐照效应不仅是改善材料表面性能的重要手段,而且也是特殊环境应用材料可靠性评价的重要组成部分。TiNi基形状记忆合金是一种重要的金属智能材料,具有独特的形状记忆效应和超弹性,已在卫星、空间站等航天器以及生物医学中广泛应用。本文阐述了Ti-Ni基形状记忆合金在空间粒子(质子、电子)以及离子辐照改性的研究进展,辐照效应会对TiNi合金的微观组织结构产生影响,进而改变合金的相变行为和力学行为。然而目前关于TiNi基合金的辐照效应的研究仍处于起步阶段,组织结构和相变行为的变化规律和机理还未研究清楚,有关形状记忆效应的研究较少,仍需深入研究辐照参数、组织结构、相变行为和功能特性之间的内在联系。
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    Ni-Mn基磁性形状记忆合金第二相的形成及其对相变和性能的影响
    陈枫, 刘佩文, 许贤福, 田兵, 佟运祥, 李莉
    2021, 49 (3): 20-30.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000534
    摘要 ( 220 )   HTML( PDF (793KB) ( 99 )   引文文本
    Ni-Mn基磁性形状记忆合金具有良好的温度场和磁场诱发的形状记忆效应、超弹性、磁热效应、磁阻效应、弹热效应、交换偏置效应等功能特性。作为一种新型多功能材料,有望应用于驱动器、传感器等多个工程领域。本文详细阐述了包含第二相的Ni-Mn基磁性形状记忆合金的研究现状,梳理和总结了第二相的形成及其对马氏体相变、功能特性和力学性能的影响,提出了一些有待解决的问题,如第二相对包括磁性形状记忆效应在内的磁功能特性的影响,并指出未来应着重于研究第二相形成与演化过程的热力学/动力学因素,对第二相进行合理调控,从而优化合金功能特性。
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    Ti-Ni-Hf高温形状记忆合金的研究进展
    衣晓洋, 孟祥龙, 蔡伟, 王海振
    2021, 49 (3): 31-40.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000531
    摘要 ( 329 )   HTML( PDF (7225KB) ( 109 )   引文文本
    Ti-Ni-Hf记忆合金因具有高相变温度、相对低廉的价格和高输出功等诸多优点而成为最具潜力的高温形状记忆合金之一。然而,Ti-Ni-Hf记忆合金基体强度低,变形过程中易优先发生塑性变形,从而使其可实现的可恢复应变远低于理论值。目前改善应变恢复特性的措施主要包括:热机械处理(冷轧+退火)、合金化、时效处理、制备单晶合金等。研究表明,Ti-Ni-Hf合金的应变恢复特性与微观组织结构密切相关。本文主要阐述了Ti-Ni-Hf记忆合金在近年来的最新研究进展,包含微观组织结构的演化规律、马氏体相变行为以及力学性能和应变恢复特性,并基于前期研究成果建立了微观组织结构-马氏体相变-力学与应变恢复特性的关联特性。当前,Ti-Ni-Hf高温形状记忆合金冷、热加工性能差是其广泛应用的瓶颈。因此,Ti-Ni-Hf高温记忆合金的粉末冶金和增材制造可能是未来研究的热点与重点。
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    Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形状记忆合金多晶纤维的双程形状记忆效应
    刘艳芬, 张学习, 沈红先, 孙剑飞, 温亚芹, 王欢, 任晓辉, 阴爽
    2021, 49 (3): 41-47.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000518
    摘要 ( 252 )   HTML( PDF (7524KB) ( 66 )   引文文本
    通过熔体抽拉技术制备Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5多晶纤维,采用步进式热处理释放因快速凝固引起的内应力和缺陷,利用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、XRD衍射仪对其微结构和相结构进行表征,采用动态机械拉伸仪测试其相变行为和双程形状记忆性能。结果表明:热处理后原子有序度显著提高,孪晶界平直,在恒应力作用下一个热循环中母相和马氏体相的形状得到完全恢复。双程形状记忆曲线显示了热弹性马氏体相变的两个基本特征:可逆性和热滞性。在热循环实验中,纤维被加载到198 MPa时,其马氏体态总应变达到1.32%。根据热机械拉伸测量,发现相变温度遵循Clausius-Clapeyron关系式。与诸如Ti-Ni和Cu-Al-Ni的其他合金相比,Fe掺杂的纤维显示出较小的应变-应力依赖性,在恒应变输出的驱动中是有益的。
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    综述
    锂离子电池富锂锰正极材料的最新进展
    张盼盼, 黄惠, 何亚鹏, 李宵波, 郭忠诚
    2021, 49 (3): 48-58.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000292
    摘要 ( 266 )   HTML( PDF (8991KB) ( 124 )   引文文本
    富锂锰正极材料(Li-rich manganese cathode material,LMCM)因高比容量(>250 mAh·g-1)、低成本等优势,被视为最具前景的下一代锂离子电池正极材料。然而,该正极材料在循环过程中存在不可逆的结构转变等问题,造成首次不可逆容量损失高、倍率性能差、能量衰减和电压衰减等问题。通过体掺杂、表面包覆和结构优化设计等策略可一定程度上改善LMCM存在的以上问题。本文重点介绍LMCM存在的问题及改性研究工作,分析LMCM存在的问题及起因,详细阐述目前主要改性方法的研究现状,并讨论各种改性方法的优缺点及今后的重点研究方向。此外,本文还分析目前LMCM材料产业化进展和面临的主要挑战。由于自身存在的问题和配套材料发展缓慢,目前仅在部分企业实现小批量生产。
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    研究论文
    纳米级Li4Ti5O12负极材料的制备及其输运特性
    廉恬柔, 卢玉晓, 吴冰, 石光跃, 马蕾, 刘磊, 娄建忠
    2021, 49 (3): 59-66.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000955
    摘要 ( 300 )   HTML( PDF (10541KB) ( 63 )   引文文本
    以酞酸丁酯和乙酸锂为前驱体,通过溶胶凝胶法成功制备了纳米钛酸锂Li4Ti5O12(LTO)负极材料。采用X射线衍射分析、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分别对材料的物相与形貌进行了表征分析,并研究了煅烧条件和包覆改性对LTO输运特性的影响。研究表明,煅烧温度为800℃,时间为10 h条件下制备的样品的输运特性最佳,离子电导率为8.8×10-8 S/cm,电子电导率为8.53×10-10 S/cm。均匀的碳包覆层可以有效地改善样品的输运特性,LTO/C复合活性材料的离子与电子电导率分别达到4.35×10-7 S/cm和9.63×10-8 S/cm。电化学性能测试表明,碳包覆后的活性材料在0.1 C倍率下首次放电容量可达172.4 mAh/g;在5 C高倍率下循环充放电50次后,容量保持率可达94.4%,表现出较好的电化学性能。
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    SA508Gr.4N钢热变形过程微观组织演变及流变应力模型
    乔士宾, 何西扣, 刘敬杰, 赵德利, 刘正东
    2021, 49 (3): 67-77.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000566
    摘要 ( 300 )   HTML( PDF (20688KB) ( 88 )   引文文本
    利用Gleeble-1500D热模拟试验机研究Ni-Cr-Mo系低合金SA508Gr.4N钢在变形温度为850~1200℃,应变速率为0.001~1 s-1,真应变为0.9条件下的等温热变形行为,建立包含动态回复和动态再结晶的基于物象的流变应力模型与动态再结晶晶粒尺寸模型,并提出避免粗大晶粒组织遗传性的适宜锻造工艺。结果表明:随着变形温度的升高,应变速率的降低,动态再结晶体积分数和晶粒尺寸逐渐增加;SA508Gr.4N钢的真应力-真应变曲线具有明显的不连续动态再结晶现象;通过实验值和模型预测值对比可得流变应力模型的相关系数(R)及平均相对误差(MRE)分别为0.998和4.76%,动态再结晶晶粒尺寸模型的相关系数(R)及平均相对误差(MRE)分别为0.991和8.69%,两个模型均具有较高的准确性。
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    7B04包铝复合板热变形行为及其对组织演变的影响
    杨璐, 曹敏, 曹玲飞, 廖斌, 王正安
    2021, 49 (3): 78-86.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000491
    摘要 ( 268 )   HTML( PDF (18904KB) ( 67 )   引文文本
    利用热模拟实验研究7B04包铝复合板在变形温度为380~450℃和应变速率为0.1~30 s-1的热压缩性能,结果表明:随着真应变的增加,热加工图失稳区逐渐向高应变速率区域扩展。最适宜的热加工区域为:温度380~410℃,应变速率5~30 s-1。采用EBSD技术对变形后的组织进行表征,结果表明:随着温度的增加和应变速率的降低,再结晶晶粒趋向于晶界平直化及晶界取向差逐渐增加的方向演变。包铝层在变形过程中主要发生连续动态再结晶,而7B04基体中同时存在不连续动态再结晶、连续动态再结晶(含几何动态再结晶)。材料最佳的热变形温度为410℃和应变速率10 s-1,此时7B04基体和包铝层的晶粒尺寸均保持在较小的范围内。
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    时效温度对Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金组织和力学性能的影响
    付三玲, 李全安, 张清
    2021, 49 (3): 87-92.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000815
    摘要 ( 283 )   HTML( PDF (12134KB) ( 72 )   引文文本
    采用X射线衍射、光学显微镜、透射电子显微镜、显微硬度和拉伸性能测试等手段,研究时效热处理温度对Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金组织和性能的影响。结果表明,Mg-12Gd-3Y-1Sm-0.5Zr合金在200,250℃和300℃峰时效时,晶粒大小随时效温度的升高而逐渐增大,晶内颗粒状的第二相数量增多,硬度峰值出现的时间逐渐缩短。合金时效温度在200,250℃时,析出相为β'相,时效温度在300℃时,析出相为β相。合金在250℃峰时效时力学性能最优。在200,250℃峰时效热处理的合金在从室温到200,250℃和300℃拉伸过程中抗拉强度随拉伸温度的升高先升高后降低,出现了抗拉强度反常温度效应,而在300℃峰时效热处理后的合金未出现该反常现象。
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    工业纯钛TA1的高温摩擦与磨损行为
    张家铭, 余伟, 张泽宇
    2021, 49 (3): 93-99.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000863
    摘要 ( 231 )   HTML( PDF (10076KB) ( 79 )   引文文本
    工业纯钛(TA1)表面塑性剪切抗力较低且氧化膜保护作用有限,在滑动摩擦时会产生严重的磨损行为。经高温氧化处理的TA1圆盘试样通过高温摩擦磨损试验机以及扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析,研究实验温度、氧化膜及富氧α层对TA1摩擦磨损行为的影响规律。结果表明,由于磨屑的润滑作用,在相同的载荷和磨损时间下,有氧化层TA1的摩擦因数范围在0.07~0.3,无氧化层TA1摩擦因数范围在0.55~0.9之间。摩擦磨损实验温度越高,有氧化层的TA1摩擦处的犁沟形貌分布越多、越深。对于无氧化层TA1试样,随温度升高和对磨时间的延长,裂纹更易扩展形成剥层磨损。TA1材料的主要磨损方式为剥层磨损、黏着磨损以及氧化磨损,无氧化膜及富氧α层的TA1材料黏着磨损更为严重。表面硬度和磨损机制不同造成高温下摩擦磨损性能的差异。
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    白炭黑粒子对三元乙丙橡胶硫化性能、黏弹性及泡孔结构的影响
    文华银, 张文焕, 刘涛, 罗世凯
    2021, 49 (3): 100-106.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.001215
    摘要 ( 217 )   HTML( PDF (13984KB) ( 69 )   引文文本
    采用4种不同种类的白炭黑粒子(A200,H2000,R812S,T36-5)分别作为三元乙丙橡胶(EPDM)的增强填料,并通过超临界CO2发泡法制备具有微孔结构的EPDM泡沫材料。通过扫描电子显微镜和橡胶加工分析仪对不同白炭黑/EPDM基体的黏弹性、硫化性能及泡孔结构等进行测试和表征。结果表明:以气相法白炭黑(A200,H2000,R812S)作为增强填料的EPDM基体流变性能好,利于形成泡孔结构,且泡孔密度随交联度的提高而增加。而以沉淀法白炭黑T36-5作为增强填料的EPDM基体的模量和黏度过高,只在较窄的预硫化区间内形成泡孔结构。其中以白炭黑A200作为增强填料的EPDM基体在不损失良好流变性能的前提下仍能够获得较高的交联度,且A200能够提供更好的异相成核作用,明显提高泡孔密度,减小泡孔尺寸。
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    原位构建P-N结复合材料及其可见光光催化性能
    谢桂香, 龚朋, 吕芬芬, 胡志彪
    2021, 49 (3): 107-114.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000361
    摘要 ( 304 )   HTML( PDF (10919KB) ( 60 )   引文文本
    提高光催化过程中电子和空穴的提取和分离速率是提高光催化剂催化性能的关键技术之一。用浓硫酸剥离体相氮化碳得到石墨相g-C3N4,采用原位生长法制备花状g-C3N4/BiOBr P-N结复合材料,研究pH值对复合材料形貌的影响。利用XRD,SEM,EDS,TEM,UV-vis,BET等测试技术对所得样品的形貌、结构进行表征,讨论样品的光催化性能。结果表明:在g-C3N4/BiOBr复合材料内g-C3N4的[002]晶面和BiOBr的[001]晶面之间形成了异质结,可加速光生电子(e-)和空穴(h+)的提取和分离。BiOBr和g-C3N4/BiOBr的禁带宽度分别为2.75,2.71 eV,复合材料的带隙减小,对可见光的吸收范围增强。BiOBr和g-C3N4/BiOBr复合材料的比表面积分别为1.27,6.43 m2/g,比表面积增大,增加催化反应活性位点。复合材料g-C3N4/BiOBr的光催化性能比纯g-C3N4和BiOBr更好,且重复使用效果佳。pH=8时制备的g-C3N4/BiOBr复合材料光催化效果最好,此时,对橙黄G、罗丹明B、甲基橙的光催化降解效率分别为91.00%,95.51%,96.72%。
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    不同锰含量纳米MnO2-Fe2O3-CeO2/Al2O3的制备、表征及其催化还原NO/NO2性能
    高岩, 冯文辰, 栾涛, 陈宝明, 张文科, 李诗杰, 迟世丹
    2021, 49 (3): 115-124.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000087
    摘要 ( 331 )   HTML( PDF (11224KB) ( 102 )   引文文本
    减少发动机冷启动极低温度下排气中的NOx对于生态环境与人类健康至关重要,MnO2在低温区间对NOx具有较高催化活性,是一种极具发展前景的纳米催化剂。通过超声波辅助共沉淀法制备不同锰含量MnO2-Fe2O3-CeO2/Al2O3纳米催化材料,探讨表面结构特性与其脱硝活性的内在联系。研究发现:锰含量为15%(质量分数)时具有最大比表面积与最小晶粒,活性物质分布最为均匀,金属氧化物结晶度得到抑制,Mn,Fe和Ce呈现较佳共存态,能够促进化学吸附氧的富集,并通过提高NO催化氧化成NO2来提高快速SCR反应速率,NO2转化率在50℃时即达到了88.5%。在改善催化材料构效关系、提高NO预氧化和快速SCR反应性能方面,优化锰含量是一种极其有效的方法。
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    基于三辊分散原料的3Y-ZrO2/Al2O3陶瓷的制备与表征
    潘晨, 乔梁, 郑精武, 蔡伟, 应耀, 车声雷
    2021, 49 (3): 125-132.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000347
    摘要 ( 211 )   HTML( PDF (22571KB) ( 295 )   引文文本
    原料粉体的均匀分散是3Y-ZrO2/Al2O3陶瓷制备的关键。在工程应用中三辊混合适合于超细陶瓷粉体高黏度浆料的分散,有利于降低分散介质用量,减少干燥时间。本工作以商用3Y-ZrO2粉体(粒径80 nm)和粗细两种Al2O3粉体(粒径3 μm和0.3 μm)为原料,通过三辊混合、干压成型与烧结,制备3Y-ZrO2/Al2O3复相陶瓷。通过XRD,SEM和万能试验机研究3Y-ZrO2/Al2O3复相陶瓷的相组成、显微结构以及弯曲强度之间的关系。结果表明:在3Y-ZrO2/Al2O3复相陶瓷中,除常见的Al2O3晶粒弥散相和ZrO2连续相外,还存在最大尺寸5~10 μm的Al2O3微聚集区。当添加粗Al2O3粉时,3Y-ZrO2会发生从四方相到单斜相的转变。而当添加细Al2O3粉时,四方相的衍射峰向右偏移,同时没有检测到单斜相。对1600℃烧结的复相陶瓷样品,两种Al2O3粉的适量添加均有利于获得最大的弯曲强度。但对含有细Al2O3粉的样品,弯曲强度较粗Al2O3粉样品随Al2O3体积分数的增加更为平缓。
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    低温燃烧法制备(W,Mo)C/Al2O3/La2O3复合粉末及性能
    郭世柏, 易正翼, 段晓云, 王南川, 廖景冰
    2021, 49 (3): 133-140.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.001074
    摘要 ( 237 )   HTML( PDF (17947KB) ( 67 )   引文文本
    为了开发出一种无黏结相硬质合金来减少传统硬质合金中钴元素的应用,采用化学法制备(W,Mo)C/Al2O3/La2O3。以偏钨酸铵、钼酸铵、硝酸铝、硝酸镧、尿素和葡萄糖为原料,通过低温燃烧法探究硝酸盐和尿素、葡萄糖的不同配比,得出最优配比后还原炭化制备(W,Mo)C/Al2O3/La2O3粉末。在1500~1800℃经离子烧结制备(W,Mo)C/Al2O3/La2O3无黏结相材料,研究其力学性能并分析强韧化机制。结果表明:硝酸盐和尿素的最佳摩尔配比为1:2,硝酸盐和葡萄糖的最佳摩尔配比为1:0.5,加入葡萄糖后颗粒尺寸减小了0.28 μm,比表面积提高了75.64%。致密度、维氏硬度和抗弯强度在1600℃时达到最大值分别为:98.45%,2202HV和1203 MPa,断裂韧度在1500℃时达到最大值为7.52 MPa·m 1/2。由于晶粒的细化及第二相颗粒的增韧的影响,(W,Mo)C/Al2O3/La2O3在1500~1600℃时以沿晶断裂和穿晶断裂为主;晶粒长大以及孔隙的出现导致(W,Mo)C/Al2O3/La2O3在1700~1800℃时以沿晶断裂为主。
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    粉煤灰-硅藻土复合相变储能材料制备及导热强化
    刘鹏, 顾晓滨, 赵媛媛, 饶俊, 边亮
    2021, 49 (3): 141-150.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000327
    摘要 ( 250 )   HTML( PDF (11759KB) ( 54 )   引文文本
    固废资源化利用是实现节能减排的重要途径,以月桂酸为相变工作介质,以粉煤灰-硅藻土二元载体为封装材料,碳纳米管为导热剂,采用直接熔融共混法制备出月桂酸/粉煤灰-硅藻土/碳纳米管复合相变储能材料。采用热扩散渗透测试、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、无纸记录仪等分别考察了定形复合相变储能材料的承载性能、微观结构和热物性。结果表明:粉煤灰-硅藻土二元载体可有效防止月桂酸的泄漏,当二元载体中月桂酸的质量分数为28%时可制得无泄漏复合相变储能材料,且原样粉煤灰利用率为55%;FTIR结果表明复合材料中各组分之间相容性好;DSC测得其熔化相变温度为45.79℃,相变潜热为51.06 J/g;TGA分析显示月桂酸/粉煤灰-硅藻土/碳纳米管热稳定性较好;储/放热性能曲线显示加入质量分数为5%的碳纳米管时,复合相变储能材料的熔化与凝固时间分别减少60%和62.5%,传热效率得到显著改善。
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    硅藻基Cd(Ⅱ)离子印迹吸附材料的构建和选择性研究
    苗颖, 解庆林, 陈南春, 马丽丽, 张航, 马蓉
    2021, 49 (3): 151-157.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000216
    摘要 ( 222 )   HTML( PDF (7349KB) ( 53 )   引文文本
    以天然活性非晶体材料硅藻为载体、巯丙基三甲氧基硅烷(MPS)为功能单体、Cd(Ⅱ)离子为模板离子、环氧氯丙烷(ECH)为交联剂,采用表面离子印迹技术制备硅藻基离子印迹复合吸附材料。利用SEM考察复合材料表面形貌的变化,利用XPS和FT-IR研究硅藻表面组构转换过程。结果表明:MPS水解后与硅藻表面活性硅羟基脱水缩合形成有效接枝,将功能基团(—SH)引入到硅藻表面;ECH与—SH经交联作用形成交联网状的印迹位点。结合XPS半定量分析,推导出MPS在硅藻表面的接枝度公式,确定了硅藻基Cd(Ⅱ)离子印迹复合吸附材料的接枝模式。MPS在硅藻表面的接枝方式是以单接枝型为主、双接枝型为辅;印迹硅藻与Cd(Ⅱ)离子间吸附作用机理是通过—SH上S原子的孤对电子与Cd的配位作用。根据选择性效果评价,制备出的硅藻基Cd(Ⅱ)离子印迹复合吸附材料对Cd(Ⅱ)离子具有选择性,且对水溶液中的Cd(Ⅱ)离子去除率从24.4%提升到97%,已具备定向去除Cd(Ⅱ)离子的能力。
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    蒙脱土/Fe3O4/腐殖酸复合材料对U(Ⅵ)的作用机制
    司子彦, 谢水波, 朱奥琦, 王国华, 刘迎九, 莫官海
    2021, 49 (3): 158-166.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.001155
    摘要 ( 284 )   HTML( PDF (3949KB) ( 51 )   引文文本
    通过水热法制备蒙脱土/Fe3O4/腐殖酸复合材料(MFH),探究pH值、MFH的投加量、吸附时间、U(Ⅵ)初始浓度及温度等因素对MFH吸附U(Ⅵ)的影响。结果表明:在所选实验条件范围内,MFH的投加量对其吸附U(Ⅵ)的影响最大;当U(Ⅵ)初始浓度为5 mg·L-1,pH值为6,MFH投加量为0.3 g·L-1,温度为30℃时,MFH对U(Ⅵ)去除在30 min后达到平衡,此时去除率达到97.7%;MFH对U(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir模型;MFH对U(Ⅵ)的去除机理为络合作用和还原作用。再生实验表明,经5次吸附-解吸后,MFH复合材料对U(Ⅵ)的吸附率仍在90%以上,表明MFH对U(Ⅵ)的去除效果较好且具有高效重复利用性。
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    梯度铝蜂窝夹芯板的力学行为
    乔及森, 孔海勇, 苗红丽, 李明
    2021, 49 (3): 167-174.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.001150
    摘要 ( 313 )   HTML( PDF (16676KB) ( 75 )   引文文本
    梯度分层铝合金蜂窝板是一种有效的吸能结构,本工作在梯度铝蜂窝结构的基础上根据梯度率的概念,通过改变蜂窝芯层的胞壁长度,设计了4种质量相同、梯度率不同的铝蜂窝夹芯结构。通过准静态压缩实验,并结合非线性有限元模拟准静态及冲击态下梯度铝蜂窝夹芯结构的变形情况及其力学性能,分析对比了相同质量下梯度铝蜂窝夹芯结构在准静态下的变形模式以及冲击载荷下分层均质蜂窝结构和不同梯度率的分层梯度蜂窝结构的动态响应和能量吸收特性。结果表明:在准静态压缩过程中,铝蜂窝梯度夹芯板的变形具有明显的局部化特征,蜂窝芯的变形为低密度优先变形直至密实,层级之间的密实化应变差随芯层密度的增大而逐渐减小;在高速冲击下,梯度蜂窝板并非严格按照准静态过程中逐级变形直至密实,而是在锤头冲击惯性及芯层密度的相互作用下整体发生的线弹性变形、弹性屈曲、塑性坍塌及密实化;另外,在本工作所设计的梯度率中,当梯度率为γ1=0.0276时,梯度蜂窝夹芯板的吸能性达到最好,相较于同等质量下的均质蜂窝夹芯板,能量吸收提高了10.63%。
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