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黄铜表面等离子体电解氧化膜层的制备及性能分析

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材料工程 2023年第7期51卷 206-214页

作者：关庆义孟建兵王帅柯董小娟李红梅于浩洋李丽山东理工大学机械工程学院山东淄博255000

为了提高黄铜的耐蚀性能,对其表面进行等离子体电解氧化,并分析Na_(2)SiO_(3)电解质浓度对氧化膜层性能的影响。调配以Na_(2)SiO_(3)·9H 2O,NaOH为主要成分的电解液,设置正向电压为520 V、正向电流1.4 A、脉冲频率2000 Hz、正负占空比2... 详细信息

为了提高黄铜的耐蚀性能,对其表面进行等离子体电解氧化,并分析Na_(2)SiO_(3)电解质浓度对氧化膜层性能的影响。调配以Na_(2)SiO_(3)·9H 2O,NaOH为主要成分的电解液,设置正向电压为520 V、正向电流1.4 A、脉冲频率2000 Hz、正负占空比20%,对黄铜试件进行80 min的等离子体电解氧化。通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、表面粗糙度测量仪、涡流测厚仪、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、百格刀附着力测试仪、电化学工作站(动电位极化曲线),研究Na_(2)SiO_(3)浓度对氧化膜层的微观形貌、厚度、粗糙度、化学组分、结合力及耐蚀性能的影响。结果表明:膜层表面的化学组分是以Cu,Zn,O,Si等元素组成,并以金属氧化物和非晶二氧化硅的形式存在;随着Na_(2)SiO_(3)浓度的升高,膜层表面的微孔数量逐渐增多,孔洞尺寸和分布越来越均匀,膜层厚度先增大后减小,表面粗糙度值先减小后增大;然而过大的Na_(2)SiO_(3)浓度,等离子体电解氧化反应加剧,表面出现熔解现象,膜层质量不升反降。等离子体电解氧化能够有效提高黄铜的表面性能,当Na_(2)SiO_(3)浓度为8 g/L时,氧化膜层结合力和耐蚀性能最好,其自腐蚀电流密度与基体相比,下降了2个数量级。

关键词：等离子体电解氧化黄铜氧化膜层表面特征耐蚀性能

铜锌合金表面CeO_(2)颗粒掺杂微弧氧化复合膜层的制备及性能分析

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表面技术 2023年第1期52卷 152-161页

作者：王帅柯孟建兵关庆义董小娟于浩洋李红梅李丽山东理工大学机械工程学院山东淄博255000

目的提高铜锌合金的耐蚀性,对黄铜表面进行颗粒掺杂微弧氧化(MAO),研究纳米颗粒CeO_(2)对复合膜层性能的影响。方法以Na_(2)SiO_(3)·9H_(2)O、NaOH的混合溶液作为电解液,对铜锌合金进行微弧氧化,以膜层厚度和自腐蚀电流密度为评价指标... 详细信息

目的提高铜锌合金的耐蚀性,对黄铜表面进行颗粒掺杂微弧氧化(MAO),研究纳米颗粒CeO_(2)对复合膜层性能的影响。方法以Na_(2)SiO_(3)·9H_(2)O、NaOH的混合溶液作为电解液,对铜锌合金进行微弧氧化,以膜层厚度和自腐蚀电流密度为评价指标,对氧化时间、正向电压、反向电压、占空比进行正交试验和极差分析,得到最佳微弧氧化电参数。将CeO_(2)添加到混合电解液中,以制备颗粒掺杂微弧氧化复合膜层。通过SEM、EDS、XRD、动电位极化曲线和电化学交流阻抗测试等手段,研究CeO_(2)纳米颗粒对膜层表面、横截面的微观形貌和成分组成及膜层表面的物相结构和耐蚀性能的影响。结果以自腐蚀电流密度为主要评价指标,兼顾膜层厚度,通过正交试验和极差分析,得到了铜锌合金微弧氧化最佳电参数组合,氧化时间为80 min,占空比为20%,正向电压为550 V,反向电压为5 V。未添加CeO_(2)的黄铜试件,微弧氧化膜层表面存在粗糙多孔的结构;掺杂纳米颗粒CeO_(2)后,复合膜层表面变得更为平整,表面粗糙度Ra值从3.883μm降至3.331μm,孔隙率也由颗粒掺杂前的35.11%降至32.98%。随着CeO_(2)颗粒的掺杂,膜层表面的C、O、Si、Ce元素增加,Cu、Zn元素下降,膜层表面的物相主要由CuO、ZnO、CeO_(2)和SiO_(2)组成。纳米颗粒CeO_(2)掺杂前后,膜层均与黄铜基体结合紧密,无明显裂缝。沿着膜层表面向基体方向,Cu和Zn元素含量短暂上升后保持平稳,而O和Si元素含量变化情况为先增加、后减小至消失。颗粒掺杂前,MAO膜层的自腐蚀电流密度J_(corr)为8.095×10^(-4)A/cm^(2),掺杂纳米颗粒CeO_(2)后,J_(corr)为7.402×10^(-5)A/cm^(2)。两者与黄铜基体的J_(corr)(1.236×10^(-2)A/cm^(2))相比,分别下降了2、3个数量级。结论对铜锌合金进行微弧氧化可以在合金表面制得多孔且有良好耐蚀性的陶瓷膜层。纳米颗粒CeO_(2)的掺杂,能够有效改善铜锌合金微弧氧化膜层的多孔结构,降低孔隙率,阻碍外界腐蚀离子的侵入,增强膜层的耐腐蚀性能。

关键词：铜锌合金微弧氧化二氧化铈颗粒掺杂耐蚀性能膜层厚度

铜锌合金表面CeO颗粒掺杂微弧氧化复合膜层的制备及性能分析

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表面技术 2022年

作者：王帅柯孟建兵关庆义董小娟于浩洋李红梅李丽山东理工大学机械工程学院

目的为了提高铜锌合金耐蚀性，对黄铜表面进行了颗粒掺杂微弧氧化(MAO)，并研究纳米颗粒CeO对复合膜层性能的影响。方法以NaSiO·9HO、NaOH的混合溶液作为电解液对铜锌合金进行微弧氧化，以膜层厚度和自腐蚀电流密度为评价指标，对氧化...

目的为了提高铜锌合金耐蚀性，对黄铜表面进行了颗粒掺杂微弧氧化(MAO)，并研究纳米颗粒CeO对复合膜层性能的影响。方法以NaSiO·9HO、NaOH的混合溶液作为电解液对铜锌合金进行微弧氧化，以膜层厚度和自腐蚀电流密度为评价指标，对氧化时间、正向电压、反向电压、占空比进行正交试验和极差分析，得到最佳微弧氧化电参数。将CeO添加到混合电解液中，以制备颗粒掺杂微弧氧化复合膜层。通过SEM、EDS、XRD、动电位极化曲线和电化学交流阻抗测试等手段，研究CeO纳米颗粒对膜层表面、横截面的微观形貌和成分组成及膜层表面的物相结构和耐蚀性能的影响。结果以自腐蚀电流密度为主要评价指标，兼顾膜层厚度，通过正交试验和极差分析，得到了铜锌合金微弧氧化最佳电参数组合，即：氧化时间80min、占空比20%、正向电压550V、反向电压5V。未添加CeO的黄铜试件微弧氧化膜层表面存在粗糙多孔的结构；纳米颗粒CeO掺杂后，复合膜层表面变得更为平整，表面粗糙度Ra值从3.883μm降至3.331μm，孔隙率也由颗粒掺杂前的35.11%降至32.98%。随着CeO颗粒的掺杂，膜层表面的C、O、Si、Ce元素增加，Cu、Zn元素下降，膜层表面的物相主要由CuO、ZnO、CeO和SiO组成。纳米颗粒CeO掺杂前后，膜层均与黄铜基体结合紧密，无明显裂缝。沿着膜层表面向基体方向Cu和Zn元素含量短暂上升后保持平稳，而O和Si元素含量变化情况为增加，后减小至消失。颗粒掺杂前MAO膜层的自腐蚀电流密度i为8.095×10A/cm，纳米颗粒CeO掺杂后，i为7.402×10A/cm。两者与黄铜基体的i1.236×10A/cm相比，分别下降了两个和三个数量级。结论对铜锌合金进行微弧氧化可以在合金表面制得多孔且有良好耐蚀性的陶瓷膜层。纳米颗粒CeO的掺杂，能够有效改善铜锌合金微弧氧化膜层的多孔结构，降低孔隙率，阻碍外界腐蚀离子的侵入，增强膜层的耐腐蚀性能。

关键词：

钛合金疏水表面微坑阵列的掩膜电解加工仿真与分析

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机械科学与技术 2023年第1期42卷 106-112页

作者：张宏伟孟建兵周海安曲凌辉董小娟李丽关庆义王帅柯山东理工大学机械工程学院山东淄博255000

为改善钛合金疏水性能,获得较高的接触角,使用掩膜电解技术对钛合金进行了凹坑阵列表面微织构的加工。首先,建立微坑阵列掩膜电解加工的数学模型并进行多物理场耦合仿真;其次,分析掩膜电解加工参数对微坑阵列的作用,并借助润湿理论模型... 详细信息

为改善钛合金疏水性能,获得较高的接触角,使用掩膜电解技术对钛合金进行了凹坑阵列表面微织构的加工。首先,建立微坑阵列掩膜电解加工的数学模型并进行多物理场耦合仿真;其次,分析掩膜电解加工参数对微坑阵列的作用,并借助润湿理论模型获得微坑阵列的固-液接触面积比;最后,以该面积比为因变量,以电解质质量分数、电解电压和掩膜尺寸为自变量,进行正交试验仿真和极差分析,获得最佳工艺参数组合。与仿真预测值相比,微坑阵列单元体直径、间距、深度、固-液接触面积比和表面接触角的测量值误差均小于8%,从而表明该方法在未经低表面能材料修饰的情况下,成功制备了接触角约为140°的微坑阵列。

关键词：掩膜电解加工微坑阵列疏水表面钛合金多物理场耦合

镍钛形状记忆合金表面微弧氧化膜的制备及性能

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电镀与涂饰 2021年第19期40卷 1507-1514页

作者：曲凌辉孟建兵张宏伟董小娟李丽王帅柯关庆义魏修亭山东理工大学机械工程学院山东淄博255000

针对镍钛形状记忆合金植入人体时易腐蚀、镍离子过量释放的问题,以NaAlO_(2)、C_(10)H_(14)N_(2)Na_(2)O_(8)、Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O的混合溶液作为电解液对NiTi合金进行微弧氧化。分别以氧化膜的镍元素含量、腐蚀电位和水接触角为... 详细信息

针对镍钛形状记忆合金植入人体时易腐蚀、镍离子过量释放的问题,以NaAlO_(2)、C_(10)H_(14)N_(2)Na_(2)O_(8)、Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O的混合溶液作为电解液对NiTi合金进行微弧氧化。分别以氧化膜的镍元素含量、腐蚀电位和水接触角为评价指标,对氧化电压、氧化电流、脉冲频率和氧化时间这4个因素进行正交试验,综合评价后得到的最佳工艺条件为:氧化电压400 V,氧化电流2 A,脉冲频率200 Hz,氧化时间15 min。借助扫描电子显微镜、能谱仪、接触角测量仪和电化学工作站对微弧氧化前后的NiTi合金表面形貌、化学组成、耐蚀性、亲水性及生物相容性进行了分析和对比。结果表明,微弧氧化后,NiTi合金表面生成了外层多孔、内层致密的陶瓷氧化层,Ni含量减小90%,O和Al含量分别上升至38.97%和25.13%,腐蚀电流密度下降2个数量级,水接触角从63°减小到5°。NiTi合金微弧氧化后的耐蚀、亲水、生物相容等性能得到有效提高,Ni的释放将得到明显抑制。

关键词：镍钛形状记忆合金微弧氧化正交试验耐蚀性亲水性镍释放

器官捐献伦理路径探索:综合性激励模式的新视角——《器官捐献的激励与阻碍:北京、芝加哥、德黑兰和香港的多元化研究》述评

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中国医学伦理学 2024年第1期37卷 10-24页

作者：王帅深圳大学人文学院广东深圳518060

通过述评和整合新近出版的论著《器官捐献的激励与阻碍:北京、芝加哥、德黑兰和香港的多元文化研究》,来展开对全球器官捐献领域的深入分析与研究。这本书深入分析了器官捐献在全球各地的伦理、文化、社会和法律层面的挑战与机遇。通过... 详细信息

通过述评和整合新近出版的论著《器官捐献的激励与阻碍:北京、芝加哥、德黑兰和香港的多元文化研究》,来展开对全球器官捐献领域的深入分析与研究。这本书深入分析了器官捐献在全球各地的伦理、文化、社会和法律层面的挑战与机遇。通过细致分析和比较不同文化背景下的激励模式,旨在提供一个更全面的理解框架。通过比较北京、芝加哥、德黑兰和中国香港的案例,探讨了不同地区的器官捐赠激励模式,如荣誉激励、补偿激励和家庭激励,揭示了它们的效果和局限性;特别强调了器官捐赠激励模式在各地文化和社会背景下的独特性及其面临的挑战。书中提倡采用综合性激励策略,并根据不同文化背景制定政策。此外,还提出了针对未来研究和政策制定的建议。这部作品不仅为医学伦理学领域提供了深刻见解,还为全球范围内器官捐献政策的改进提供了重要的理论支持。

关键词：器官捐献伦理可辩护性激励模式家庭激励综合性激励模式

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夸克胶子等离子体的手征与自旋物理

科学通报 2024年第15期69卷 1989-2007页

作者：王帅黄旭光复旦大学物理学系上海200438 复旦大学粒子物理与场论中心上海200438 复旦大学核物理与离子束应用教育部重点实验室上海200433 复旦大学上海理论核物理中心上海200438

相对论重离子碰撞可以产生极端高温的夸克胶子等离子体(quark gluon plasma,QGP),同时也可以产生极强的电磁场和流体涡旋场.这些场直接影响QGP中微观粒子的自旋和轨道运动,诱导出新奇的宏观量子现象,比如手征磁效应、手征涡效应、手征... 详细信息

相对论重离子碰撞可以产生极端高温的夸克胶子等离子体(quark gluon plasma,QGP),同时也可以产生极强的电磁场和流体涡旋场.这些场直接影响QGP中微观粒子的自旋和轨道运动,诱导出新奇的宏观量子现象,比如手征磁效应、手征涡效应、手征分离效应、手征电分离效应等手征反常输运现象,以及超子自旋极化、矢量介子自旋排列等现象,并有可能对量子色动力学(quantum chromodynamics,QCD)相结构产生重要影响.这些现象一方面提供了在重离子碰撞中探测QCD的非平庸规范场拓扑结构、强相互作用的电荷-宇称(charge-parity,CP)破坏、夸克胶子物质中的自旋动力学等的实验手段,另一方面也与粒子物理、凝聚态物理、天体物理等发生紧密联系,形成活跃的交叉研究领域.本文对上述宏观量子现象的产生机制以及它们在重离子碰撞中的实验信号等进行了回顾和展望,重点介绍了如下内容:(1)重离子碰撞中强电磁场和流体涡旋场的产生;(2)手征反常输运现象的理论基础和实验信号;(3)手征磁效应和涡效应引起的等离子体不稳定性;(4)QGP中的自旋极化现象.

关键词：夸克胶子等离子体相对论重离子碰撞手征反常输运自旋极化现象