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全选: 全部摘要
相变储能材料及其应用研究进展
陈颖, 姜庆辉, 辛集武, 李鑫, 孙兵杨, 杨君友
材料工程    2019, 47 (7): 1-10.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000876
Abstract   PDF (3577KB)
人类在面临化石能源枯竭的同时,对能量的利用率依然还停留在较低的水平。因此,在大力发展新能源的同时,着力研发节能环保新材料新技术具有十分重要的意义。相变材料(phase-change materials,PCM)是一种节能环保的储能材料,它在蓄热与温控等领域具有大规模商业应用的潜力。本文首先对相变储能材料的基本特征、工作原理以及分类等方面作了简要的介绍;并就相变储能材料在温控与蓄热等领域的应用与发展情况进行了具体的分析,指出了PCM的性能是制约其深入广泛应用的主要技术障碍。在此基础上,详细评述了PCM存在的主要问题以及针对这些问题开展的相关研究工作和最新发展动态,指出通过功能复合等新技术优化材料性能、设计新材料体系、拓展新的应用领域将是相变储能材料未来的主要发展方向。
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碳材料在钙钛矿太阳能电池中的应用
应承展, 吕秋娟, 刘朝辉, 毕松, 侯根良, 汤进
材料工程    2019, 47 (6): 1-10.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000224
Abstract   PDF (2297KB)
钙钛矿太阳能电池具有材料成本低廉、生产工艺简单、光电转换效率高等优点,发展前景十分光明。碳材料因其价格低廉、高导电性、疏水性和化学稳定性等特点,被应用在钙钛矿太阳能电池的各个组成部分,用于提高电池性能和降低成本。本文根据应用在钙钛矿太阳能电池中的碳材料的维数进行分类,分别介绍了零维的C60、碳量子点和石墨烯量子点,一维的碳纳米管,二维的石墨烯及其衍生物、石墨炔和三维的石墨等在钙钛矿太阳能电池中的应用,对于将来实现钙钛矿太阳能电池的低成本商业化和大规模制造具有重要意义。
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锂离子电池高镍三元材料的研究进展
袁颂东, 杨灿星, 江国栋, 熊剑, 艾青, 黄仁忠
材料工程    2019, 47 (10): 1-9.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.001301
Abstract   PDF (1893KB)
用于锂离子电池的高镍三元材料由于成本低、能量密度高、可逆容量高、环境友好等优点,是现在以及未来车用动力电池首选正极材料。本文在综述了高镍三元材料的晶体结构特性和电化学特性的基础上,介绍了国内外主要制备方法、掺杂以及包覆等改性措施,重点讨论了不同种类包覆材料对高镍三元倍率性能、循环性能和高温稳定性能的影响。最后,针对高镍三元电解液、安全性、压实密度及循环寿命等问题进行分析与展望。
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金属有机骨架在超级电容器方面的研究进展
亢敏霞, 周帅, 熊凌亨, 宁峰, 王海坤, 杨统林, 邱祖民
材料工程    2019, 47 (8): 1-12.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000542
Abstract   PDF (3543KB)
超级电容器是近年迅速发展起来的一种新型储能元件,决定超级电容器性能的最重要因素是电极材料,开发低成本、高性能的电极材料是当前超级电容器的重要研究方向。金属有机骨架(MOFs)是一类多孔材料,由于MOFs材料的组成与结构多样、比表面积大、结构可控和可调的孔径尺寸等优势,使其在超级电容器方面的应用引起了越来越多研究人员的关注。本文综述了原始MOFs、MOFs衍生物(多孔碳、金属氧化物、多孔碳/金属氧化物)及其MOFs复合材料在超级电容器领域的应用进展,讨论了不同结构特征的MOFs及其在电化学储能领域中展现出特殊的性能,指出MOFs构筑的超级电容器在新能源储存与转换领域发挥的重要作用。最后,提出MOFs基材料应用于超级电容器领域面临的挑战和发展前景。
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PEMFC用抗溺水性功能化Pt/C催化剂的制备及表征
卢璐, 吴磊, 史继诚, 徐洪峰, 丛涛泉
材料工程    2019, 47 (6): 63-69.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000379
Abstract   PDF (1968KB)
催化剂的碳载体腐蚀是Pt/C催化剂催化性能下降的重要原因,并且亲水性的催化剂增加了质子交换膜燃料电池氧电极发生水淹的风险。利用过氧化氢对XC-72碳进行氧化预处理,负载Pt后,进一步用水合肼对Pt/C催化剂还原,制备耐蚀性和抗溺水性的Pt/C催化剂。对红外光谱吸收峰进行比较可知,经双氧水处理后,XC-72碳表面的含氧官能团数量增加,其接触角小于未经处理的XC-72碳;进一步用水合肼还原氧化后的XC-72碳,接触角较氧化的XC-72碳增大22.4°,抗溺水性增强。由比表面积测定可知,双氧水处理XC-72碳,比表面积下降,但中孔比例增加,有利于Pt的负载。水合肼还原后的Pt/C催化剂较还原之前的Pt/C催化剂抗溺水性增强,接触角增大6.2°。经2000周次循环伏安扫描,水合肼还原后的Pt/C催化剂电化学比表面损失减小,耐久性提高。
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基于全光谱太阳光利用的光热转换材料研究进展
赵建玲, 马晨雨, 李建强, 李晓禹
材料工程    2019, 47 (6): 11-19.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000539
Abstract   PDF (6304KB)
利用光热转换材料有效提高全光谱太阳光的利用及转换率,是目前国内外学者广泛关注的研究领域。本文综述了近年来主要研究的基于全光谱太阳光利用的光热转换材料类型及研究进展,分析了光热转换材料提高太阳光水蒸气产生效率的应用方式,介绍了太阳光水蒸气产生系统的优化设计模型,强调了低热导率的基质材料在系统中起到的作用,最后展望了光热转换材料在海水淡化领域的应用前景,并指出光热转换物理机制的深入探索和材料的规模化制备将成为未来重要的研究内容。
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蜂窝结构力学超材料弹性及抗冲击性能的研究进展
苏继龙, 吴金东, 刘远力
材料工程    2019, 47 (8): 49-58.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.001476
Abstract   PDF (3766KB)
具有手性蜂窝结构的力学超材料是近年来发展起来的高性能工程材料,它具有轻质、高比刚度、负泊松比、结构参数可调以及力学性能稳定等优点。其不仅可以实现面内变形,面外承载的双重力学作用,还具有出色的隔振、吸声降噪以及控制弹性波的传播等工程应用潜质,在智能结构、车辆船舶、航空航天等领域具有巨大的发展潜力。本文从其弹性和抗冲击两个力学性能方面进行综述。首先介绍并评述了近年来蜂窝结构力学超材料的面内杨氏模量、负泊松比特性以及面外剪切模量等弹性性能的理论分析研究进展。在抗冲击性能方面,从力学模型建立和有限元分析的角度出发,对手性蜂窝结构力学超材料在冲击载荷作用下的整体变形及其抗冲击性能的研究现状分别进行了评述。最后指出针对蜂窝结构力学超材料弹性及冲击性能的研究,可进一步建立内部韧带变形及力的传递力学模型以及深入探索冲击过程吸能机理等,以期为该类力学超材料内部韧带和节点环结构的优化设计提供参考。
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工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金研究及应用进展
罗亮, 肖程波, 陈晶阳, 李青, 戴圣龙
材料工程    2019, 47 (6): 34-41.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000128
Abstract   PDF (909KB)
工业燃气轮机具有热效率高、污染低等突出优点,成为未来发电机组与大型水面舰船动力的首选设备。铸造高温合金是工业燃气轮机涡轮叶片等热端部件的关键材料,其性能和制备水平在一定程度上决定了先进燃气轮机的功率、效率、寿命等性能。本文重点综述了工业燃气轮机及其涡轮叶片用铸造高温合金材料的研究及应用现状,并对工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金及涡轮叶片制造技术的发展趋势进行了展望。未来,先进定向凝固,"材料基因工程"等技术将逐渐应用到工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金的研制中;此外,先进工业燃气轮机上定向/单晶高温合金的应用将越来越广泛。
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高性能金属材料激光增材制造应力变形调控研究现状
陈勇, 陈辉, 姜亦帅, 汪倩, 吴影, 熊俊, 董世运
材料工程    2019, 47 (11): 1-10.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.001430
Abstract   PDF (2235KB)
随着激光增材制造基础理论研究和设备水平的提升,激光增材制造技术越来越多地应用于大型复杂结构的生产制造。激光增材成形过程中形成的应力会导致成形件变形、开裂,因此应力变形的控制是激光增材制造过程亟待解决的关键问题。本文总结了激光增材制造残余应力形成机制、应力变形测试技术和应力变形调控措施等方面的研究现状,提出了激光增材制造应力变形调控存在的主要问题及以后的研究方向,为高性能金属构件激光增材制造"控形"研究提供指导。
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超支化聚合物(HBPs)改性环氧树脂的研究进展
陈珂龙, 张桐, 崔溢, 王智勇
材料工程    2019, 47 (7): 11-18.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000395
Abstract   PDF (856KB)
超支化聚合物在不影响工艺性的前提下对环氧树脂有明显的增强、增韧作用。本文主要概述了超支化聚合物对环氧树脂力学性能、耐热性能的影响,主要包括:聚酯超支化聚合物改性环氧树脂、聚酰胺/聚酰亚胺/聚乙烯亚胺超支化聚合物改性环氧树脂、有机硅超支化聚合物改性环氧树脂以及其他超支化聚合物改性环氧树脂等。此外,还指出了目前超支化聚合物改性环氧树脂的缺点以及未来的发展方向。当前限制HBPs在环氧树脂改性领域内大规模应用的主要缺点在于大多数HBPs合成步骤繁琐复杂,合成成本较高。鉴于此,在未来随着更简单、绿色的合成方法的出现,HBPs在其他新兴领域以及改性树脂中的应用会越来越广泛。
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碳纳米管复合材料的3D打印技术研究进展
鲁浩, 李楠, 王海波, 廖帮全, 姜亚明, 荆妙蕾, 徐志伟, 陈莉, 张兴祥
材料工程    2019, 47 (11): 19-31.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.001239
Abstract   PDF (2266KB)
3D打印技术是一项根据计算机模型设计快速加工和制造复杂几何形状组件的增材制造技术之一。其基于三维数据模型,通过电脑控制将材料进行逐层累积,最终将三维模型变成立体实物。相比于传统制造方法,3D打印技术具有节约工时、易操作、不需要模具、组件几何形状可控性强等优势。随着该技术的发展,依据打印技术成型的核心、材料以及设备等产生了熔融沉积塑型、选择性激光烧结成型、光固化立体成型/数字光处理成型、溶剂浇铸成型等若干类型的3D打印技术。本文重点介绍其中最具代表性的4种3D打印成型工艺的原理和特点,基于碳纳米管增强聚合物复合材料,综述近年来不同3D打印成型工艺的研究进展,同时预测3D打印成型工艺在该领域会向着高精度、产业化、大众化和高集成度的方向发展,3D打印材料的研发也会更具前景。
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基于有源超材料的可调超薄雷达吸波体研究
黄金国, 郭宇, 赵治亚, 李雪, 邢明军, 谢镇坤
材料工程    2019, 47 (6): 77-81.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2017.000671
Abstract   PDF (2697KB)
在超材料结构中引入电阻和有源变容二极管,通过合理设计微结构型式以及微结构之间的连线方式,实现吸波频带的动态可调,研究电阻、电容和入射波极化方向对吸波特性的影响。结果表明:通过改变外加电压调整超材料的吸收频段,在3.7倍频带范围内实现吸波频段的主动自调节;吸波体的总厚度仅为波长的1/181,相比于传统吸波材料,在同等吸波性能条件下,表现出了优异的超薄特性;TE和TM极化电磁波表现出相同的吸波效果,即吸波特性对入射波的极化方向不敏感。
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铝合金增材制造技术研究进展
郜庆伟, 赵健, 舒凤远, 吕成成, 齐宝亮, 于治水
材料工程    2019, 47 (11): 32-42.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000084
Abstract   PDF (5388KB)
铝合金是实现结构轻量化的首选材料,在航空航天、交通运输、船舶舰艇等领域具有广阔的应用前景。铝合金增材制造技术在复杂三维精密结构件的制造方面具有突出的优势和潜力,而且具有高效快速、成形结构可控性高等优点。关于铝合金增材制造技术的迅速发展,本工作从组织与性能、成形精度和质量、成形缺陷控制和数值模拟4个方面,着重介绍了铝合金增材制造的研究现状和最新成果,总结了当前研究存在的不足。在此基础上,对铝合金增材制造技术未来应关注的研究方向给出建议,即实现增材件微观组织控制、阐明增材件应力形成机理、提高增材件的成形精度、研究成形过程中的温度场分布规律等。
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碳纤维/环氧树脂复合材料高速冲击性能
顾善群, 刘燕峰, 李军, 陈祥宝, 张代军, 邹齐, 肖锋
材料工程    2019, 47 (8): 110-117.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000501
Abstract   PDF (7774KB)
采用树脂传递模塑(RTM)工艺制备碳纤维/环氧树脂复合材料,通过空气炮冲击实验研究树脂韧性和碳纤维类型对复合材料抗高速冲击性能的影响,并对高速冲击后的试样进行压缩性能测试,研究高速冲击损伤对复合材料剩余压缩性能的影响。结果表明:树脂的韧性可以降低复合材料遭受高速冲击时的内部损伤程度,大幅提高复合材料的抗高速冲击性能和冲击后剩余压缩性能;T700S碳纤维增强复合材料抗高速冲击性能优于T800H碳纤维增强复合材料;复合材料的破坏模式与冲击速率有关,冲击速率较低时,复合材料弹击面出现圆形凹坑,背弹面出现鼓包;冲击速率较高时,复合材料弹击面出现圆形通孔,背弹面出现沿纤维方向撕裂断口。
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飞机起落架用超高强度不锈钢的研究及应用进展
王晓辉, 罗海文
材料工程    2019, 47 (9): 1-12.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000122
Abstract   PDF (3233KB)
本文结合飞机起落架的设计理念,梳理了飞机起落架用超高强度钢及高强不锈钢的应用及发展历程,重点阐述了典型超高强度不锈钢的成分、组织和力学性能以及强韧化机理。建议通过材料热力学动力学计算创新设计新的超高强度不锈钢钢种;提出新型超高强度不锈钢的组织设计,将更关注多类型或高密度的共格析出强化以及高力学稳定性残余奥氏体的强韧化作用机制;最后指出采用最新的一些加工工艺技术,如等温多向锻造工艺技术,可显著提高超高强度不锈钢的综合力学性能。
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4D打印及其关键技术
沈自才, 夏彦, 丁义刚, 赵春晴, 杨艳斌
材料工程    2019, 47 (11): 11-18.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000610
Abstract   PDF (1567KB)
4D打印是3D打印结构在形状、性能和功能方面有目的性的演变,具有时间相关性、打印机无关性和可预测性,其智能动态特性使其具有良好的性能和广阔的应用前景。本文在简要回顾4D打印国内外现状的基础上,给出了4D打印的概念和组成要素,进而从打印结构形状变化的维度对4D打印进行了分类,同时对4D打印组成要素中的打印材料、激励机制和数学建模方法等关键技术进行了分析,最后指出4D打印技术的发展方向是将智能材料与3D打印相结合,将复杂结构简单化制造,利用其独特的自组装、自适应和自修复特性,实现在航天、深海、精确医疗等特殊服役环境和领域的自动化、智能化、个性化应用。
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新型二维纳米材料MXene的制备及在储能领域的应用进展
党阿磊, 方成林, 赵曌, 赵廷凯, 李铁虎, 李昊
材料工程    2020, 48 (4): 1-14.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000390
Abstract   PDF (8981KB)
二维过渡金属碳(氮)化物(MXene)作为一类新型二维纳米材料,自2011年发现以来,由于其优异的物理化学性能得到了广泛研究。MXene除具有传统二维材料的优异性能外,其高的导电性、良好的润滑性及电磁性等特殊性能,已被广泛地应用于能量存储、催化、润滑、电磁屏蔽、传感器、水净化等领域,并取得了一定的效果和进展。本文综述了近年来国内外关于MXene材料的最新研究现状,归纳总结了MXene的结构、性能和制备方法,以及在锂离子电池、超级电容器等领域的相关成果,指出了目前研究存在的短板,并展望了未来的研究方向。
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MXenes二维纳米材料及其在锂离子电池中的应用研究进展
齐新, 陈翔, 彭思侃, 王继贤, 王楠, 燕绍九
材料工程    2019, 47 (12): 10-20.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000510
Abstract   PDF (2239KB)
锂离子电池被认为是富有前途的能源储存器件,寻找高性能锂电池新材料已成为全世界的研究热点。MXenes材料是一种新型过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物二维纳米材料的统称,具有比表面积大、导电性能好、储锂容量较高、循环和倍率性能优异等特点,是一种具有光明应用前景的锂离子电池材料。本文对MXenes材料在锂离子电池应用研究中的重大突破进行了综述,介绍了其制备方法、结构性能、储锂机理,归纳了其在锂离子电池中的具体应用及机制,分析了当前存在问题。综述指出MXenes材料研究,应利用其自身亲水性和导电性优势,在复合电极材料、自支撑电极材料等方面重点部署,为高性能锂子电池关键技术带来突破。
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表面活性剂对高浓度石墨烯水分散液制备的影响
王晨, 燕绍九, 南文争, 陈翔
材料工程    2019, 47 (7): 50-56.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000566
Abstract   PDF (4961KB)
分别选取阴离子型、阳离子型和非离子型3种类型表面活性剂,通过紫外可见光谱研究表面活性剂结构和浓度对高压均质-液相剥离法制备的石墨烯水分散液浓度的影响。通过高分辨透射电镜和激光粒度仪对所制备的石墨烯的品质进行分析。结果表明:长的疏水链段、双键和苯环官能团是促进表面活性剂作用发挥的关键结构,表面活性剂最优浓度略高于其临界胶束浓度。在测试范围内,Tween80效果最佳,其最佳作用浓度为0.012mmol·L-1,所得石墨烯水分散液浓度为564.3mg·L-1。表面活性剂的结构和浓度对石墨烯的品质无明显影响。
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湿热环境对碳纤维增强树脂基复合材料力学性能的影响及其损伤机理
杨旭东, 安涛, 邹田春, 巩天琛
材料工程    2019, 47 (7): 84-91.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000307
Abstract   PDF (7087KB)
采用加速吸湿法研究经3种湿热环境(湿度为85% RH,温度分别为25,70,85℃)处理后CFRP层合板的吸湿特性,对吸湿前后的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层合板分别进行拉伸、压缩、剪切实验,研究其力学性能变化规律,利用扫描电镜和红外光谱分析湿热环境中CFRP层板的损伤机理,最后采用最小二乘法拟合提出湿热环境下CFRP层合板力学性能的预测公式。结果表明:CFRP层合板的吸湿初期特性符合Fick定律;相同湿度下环境温度越高,CFRP的吸湿速率和平衡吸湿率越大,达到吸湿平衡所需时的间越长;3种湿热环境处理后的CFRP层板的90°拉伸和剪切力学性能下降最明显;经湿热环境处理后水分子通过氢键与环氧树脂发生缔合,但CFRP层合板中的各组分未发生化学结构变化;拟合建立的不同湿热条件下力学性能衰退公式与实验结果基本一致。
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Ti60钛合金室温保载疲劳性能及断裂行为
刘石双, 仇平, 蔡建明, 李娟, 黄旭, 于辉, 刘利刚
材料工程    2019, 47 (7): 112-120.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000455
Abstract   PDF (17697KB)
研究高峰值应力条件下Ti60钛合金双态组织和片层组织的低周疲劳与保载疲劳性能,利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)等观察和分析Ti60钛合金的显微组织与疲劳断裂行为。结果表明:显微组织对低周疲劳性能影响不大,但显著影响保载疲劳性能,双态组织保载疲劳敏感性大于片层组织;保载情况下,疲劳寿命显著下降;随峰值应力的提高,疲劳寿命下降,保载疲劳敏感性增加;相同循环周次内,保载疲劳塑性应变累积大于低周疲劳,双态组织的塑性应变累积大于片层组织;低周疲劳裂纹萌生于试样表面,为单裂纹源,而保载疲劳裂纹为内部多源萌生;断口表面均存在准解理小平面,双态组织断口准解理小平面密度大于片层组织。
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激光熔覆高熵合金涂层的研究进展
赵海朝, 梁秀兵, 乔玉林, 柳建, 张志彬, 仝永刚
材料工程    2019, 47 (10): 33-43.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000998
Abstract   PDF (1119KB)
高熵合金涂层具有的良好热稳定性、耐高温性能使其成为高温涂层科学领域一个新的研究热点。激光熔覆技术制备高熵合金涂层的方法是获得其优越性能的制备方法之一。本文主要从涂层成分设计、组织结构、退火工艺与性能、耐高温氧化性能以及其他性能等方面综述了激光熔覆技术制备高熵合金涂层的最新研究成果,分析了当前激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题,提出了应从组元设计、基础理论、性能规律及加工工艺等方面完善科学研究体系,以期制备出性能优异的高熵合金涂层。
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热处理温度对新型马氏体时效不锈钢微观组织和性能的影响
王飞云, 金建军, 江志华, 王晓震, 胡春文
材料工程    2019, 47 (6): 152-160.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2017.000993
Abstract   PDF (13950KB)
针对一种以Al作为主要强化元素的新型马氏体时效不锈钢,通过力学性能测试、光学显微镜观察和透射电子显微分析方法,研究不同的热处理温度对实验钢力学性能和微观组织的影响。结果表明:该实验钢的抗拉强度最高可达1876MPa,屈服强度可达1762MPa,具有良好的强韧性配合。固溶处理后形成了具有高密度位错的细小板条马氏体组织,在时效过程中,马氏体基体上弥散析出的NiAl相使其强度得到大幅度的提升。随着时效温度的提高,NiAl析出相颗粒逐渐长大粗化,从而使强度在到达峰值后迅速下降,出现了过时效现象。实验钢经过820℃固溶+(-70℃)冷处理+540℃时效处理后可获得良好的综合力学性能。
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球磨时间对热压烧结制备TiC-CoCrFeNi复合材料微观组织及力学性能的影响
王桂芳, 刘忠侠, 张国鹏
材料工程    2019, 47 (6): 94-100.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000082
Abstract   PDF (7611KB)
采用机械合金化-热压烧结法,制备TiC-CoCrFeNi复合材料,研究球磨时间对材料微观组织及力学性能的影响。结果表明:Co,Cr,Fe和Ni粉体在球磨10h后形成fcc结构的单相固溶体。经1200℃/1h热压烧结后,烧结体中生成TiC和Cr7C3结构的碳化物,并弥散分布于CoCrFeNi固溶体中。球磨时间显著改变了烧结体中碳化物的数量和尺寸,进而影响材料的力学性能。在球磨10h时,烧结体中纳米级TiC相急剧增多,此时复合材料的硬度(671HV)和屈服强度(1440MPa)达到最大值。
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NITE工艺制备SiCf/SiC复合材料的研究进展
高晔, 焦健
材料工程    2019, 47 (8): 33-39.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000048
Abstract   PDF (904KB)
NITE(nano-infiltration and transient eutectic)工艺作为一种制备碳化硅纤维增强碳化硅基(SiCf/SiC)复合材料的新方法,具备周期短、工艺简单、生产成本低等优点,制备出的复合材料基体致密、孔隙率低、不含残余硅,适用于1400℃及以上高温长时服役环境应用。目前,日本、美国等国家基于其成熟的第三代碳化硅纤维,对该技术开展了较为深入的研究,并在核能工业热交换器、航空发动机燃烧室衬套等领域进行了应用验证。本文针对NITE工艺从基本概念、工艺流程、制备的SiCf/SiC复合材料和构件考核验证及前景展望四方面进行综合阐述,以期为国内该工艺的发展及应用提供一定程度的参考。
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聚甲基丙稀酸羟乙酯甘油凝胶仿软骨材料的制备与性能
王聃, 陶德华, 黄秀玲, 华子恺
材料工程    2019, 47 (7): 71-75.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000101
Abstract   PDF (5643KB)
为了使人体关节软骨损伤后得到修复,采用热聚合的方法制备了一种新型人工仿软骨材料。在水浴保温和引发剂条件下,采用甲基丙稀酸羟乙酯(CH2=CCH3COOCH2CH2OH,HEMA)和医用甘油(C3H8O3)聚合成一种新型凝胶,并对其分别进行了表面形貌观察和猪软骨硬度的对比,以及抗压性、弹性等力学性能测试。使用FTIR红外光谱对其作分析表征,结果表明:凝胶主体仍然是聚甲基丙稀酸羟乙酯(PHEMA),甘油以凝胶态存在;凝胶硬度随甘油比例增加而下降,但凝胶表面粗糙度却增加;当HEMA与甘油质量比例为1∶1~1∶3时,凝胶的硬度较为接近猪软骨;在比例为1∶1和1∶2的条件下,表面光滑。4种比例下的凝胶都具有良好的抗压性和弹性,当质量比为1∶1时抗压性能和综合性能最好。实验结果表明PHEMA与甘油的凝胶聚合物如果作为人工仿软骨材料,具有力学性能良好的优点,将可能提供给临床实验作进一步考察。
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二硫化钼基纳米材料在电化学传感/析氢领域的研究进展
朱刚兵, 张得鹏, 钱俊娟
材料工程    2019, 47 (6): 20-33.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.001306
Abstract   PDF (7391KB)
作为一种新兴的二维层状过渡金属二硫化物纳米材料,二硫化钼(MoS2)纳米片具有典型的类石墨烯结构,同时,MoS2拥有极佳的电学、光学和热力学性能以及大的比表面积。这些优异性能使得MoS2在电化学传感和电化学析氢领域具有极大的潜在应用价值。近年来,对MoS2在上述两个电化学领域的研究已经受到了广泛关注,并取得了许多重大进展。在本文中,主要综述了近年来MoS2在疾病诊断、食品、药物以及环境领域的电化学分析研究进展及通过耦合其他纳米材料在电化学析氢领域的研究进展。
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层状双氢氧化物析氧催化剂的研究进展
谢博尧, 张纪梅, 郝帅帅, 毕明刚, 朱海彬, 张丽萍
材料工程    2020, 48 (1): 1-9.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000900
Abstract   PDF (1934KB)
层状双氢氧化物具有制备简单,层间客体可调节,合成成本较低,稳定性较好等优点,因此成为析氧催化剂的研究热点,但仍存在电荷传输速率低,过电位相对较高等问题,因此需要对其改性来加快其大规模应用。首先介绍了层状双氢氧化物的结构特点,简述了其析氧反应的催化机理,然后总结了不同种类的优化改性策略来增强其催化活性。优化改性方法分别包括:与导电基材复合;合成超薄纳米片法;与石墨烯复合法;杂化改性法。重点探讨了层状双氢氧化物析氧催化剂在电解水制氢方面的应用,提出了不同改性方法的优缺点,阐明将其适当结合,有利于制备更高效的析氧催化剂,最后指出了这类催化剂仍面临的问题:回收率较低,催化剂稳定性和可实现的电流密度尚未达到工业化需求,无法实现大规模制备等难点。
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Cr4Mo4V轴承钢旋转弯曲疲劳寿命及疲劳裂纹萌生机理
郭军, 杨卯生, 卢德宏, 李新宇
材料工程    2019, 47 (7): 134-143.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2017.000256
Abstract   PDF (12822KB)
通过室温旋转弯曲疲劳实验研究Cr4Mo4V轴承钢旋转弯曲疲劳寿命和疲劳裂纹萌生机理。在PQ1-6型旋转弯曲疲劳试验机上进行旋转弯曲疲劳实验,通过升降法测得疲劳极限和S-N曲线,使用SEM对疲劳试样断口进行观察,分析起裂源类型和裂纹扩展行为,通过缺陷所在位置的名义应力幅与测得缺陷疲劳极限强度的比值σ'/σw,defect分析了缺陷尺寸对疲劳寿命的影响。结果表明:Cr4Mo4V轴承钢的安全疲劳极限为1019MPa,Cr4Mo4V轴承钢S-N曲线数据呈下降趋势且分散性较大。断口观察表明,Cr4Mo4V轴承钢起裂类型有5种,即近表面碳化物起裂、近表面非金属夹杂物起裂、内部非金属夹杂物起裂和内部碳化物起裂。内部起裂断口有"鱼眼"特征;疲劳寿命超过107周次,内部起裂源碳化物周围形成GBF区。Cr4Mo4V轴承钢中碳化物在循环应力作用下发生破碎,破碎的碳化物加大了裂纹扩展速率。使用关键碳化物体积密度能够定量地分析碳化物尺寸对近表面起裂的影响。σ'/σw,defect都大于1,σ'/σw,defect越大疲劳寿命越短。
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压电式纳米发电机及其混合器件的研究进展
谭耀红, 刘呈坤, 毛雪, 刘佳
材料工程    2019, 47 (10): 10-21.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000665
Abstract   PDF (6290KB)
随着化石能源的过度使用和开采,随之而来的能源和环境问题也日益尖锐,而人们对能源的需求不减反增,因此寻求一种新型的绿色可持续能源是非常必要的。环境中的能量十分丰富,因此从环境中收集能量进行转化是十分有前景的方法。压电材料在受到外界作用发生机械变形时,能实现机械能向电能的转化,因此,压电式纳米发电机作为一种潜在的可持续、绿色能源,近年来受到广泛关注。从压电材料的分类入手,结合其制备方法、结构和性能等,对近年来一些研究成果进行了概述,详细评价了不同制备方法、结构对压电式纳米发电机压电性能的影响,并对今后发展进行了展望。
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