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原位合成TiB颗粒增强铝基复合材料研究进展

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功能材料 2024年

作者：刘敬福贾婧庄伟彬覃龙健李菁辉孟超辽宁工程技术大学材料科学与工程学院

原位合成技术制备的铝基复合材料,权衡了强度和塑性间的矛盾,有望实现铝基复合材料的结构功能一体化。原位合成TiB2颗粒增强铝基复合材料比刚度,比模量高,具有优异的力学性能、耐腐蚀性能、耐磨性能和抗疲劳性能,是近年来金属基复合材... 详细信息

原位合成技术制备的铝基复合材料,权衡了强度和塑性间的矛盾,有望实现铝基复合材料的结构功能一体化。原位合成TiB2颗粒增强铝基复合材料比刚度,比模量高,具有优异的力学性能、耐腐蚀性能、耐磨性能和抗疲劳性能,是近年来金属基复合材料的研究热点之一,在汽车制造、高铁动车、航空航天和国防军事等领域具有广阔的应用前景。本文归纳了三种原位合成TiB2颗粒增强铝基复合材料反应体系(Al-K2TiF6-K BF4体系、Al-Ti O2-B2O3体系和Al-Ti-B体系)的特点和优势,概述了原位合成Ti B2颗粒对铝基体晶粒尺寸、界面结合和润湿性产生影响的研究现状,对Ti B2颗粒强化铝复合材料力学性能的作用机制展开了讨论,梳理总结现阶段在此领域研究过程中仍未解决的问题,展望Ti B2颗粒增强铝基复合材料的潜在发展空间,以期为研究和开发原位合成颗粒增强铝基复合材料提供参考。

关键词：铝基复合材料原位合成 TiB 反应体系显微组织强化机制

原位合成ZrB_(2)对SiC-ZrB_(2)陶瓷复合材料组织与性能的影响

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硅酸盐学报 2021年第12期49卷 2589-2594页

作者：黄楠韩凌锋张翠萍岳新艳茹红强王伟东北大学材料科学与工程学院材料各向异性与织构教育部重点实验室沈阳110819

以碳化硅(SiC)、二氧化锆(ZrO_(2))、碳化硼(B_(4)C)、水溶性酚醛树脂以及炭黑为原料,基于原位反应合成法在SiC基体中合成不同体积含量[30%(体积分数)、35%、40%、45%]的ZrB_(2),并采用无压烧结法制备得到SiC-ZrB_(2)陶瓷复合材料,研究... 详细信息

以碳化硅(SiC)、二氧化锆(ZrO_(2))、碳化硼(B_(4)C)、水溶性酚醛树脂以及炭黑为原料,基于原位反应合成法在SiC基体中合成不同体积含量[30%(体积分数)、35%、40%、45%]的ZrB_(2),并采用无压烧结法制备得到SiC-ZrB_(2)陶瓷复合材料,研究了ZrB_(2)含量对SiC-ZrB_(2)复合材料物相组成、显微组织、力学性能以及电学性能的影响。结果表明:不同ZrB_(2)含量的复合材料中,其相组成均为SiC和ZrB_(2),并存在少量的B_(13)C_(2);随着ZrB_(2)含量的增加,复合材料中ZrB_(2)晶粒尺寸增大、ZrB_(2)颗粒间呈相互连接趋势,并且复合材料致密度、力学性能与导电性能均呈增加趋势。当ZrB_(2)含量为45%时,复合材料的体积密度、开口气孔率、相对密度、抗折强度、Vickers硬度和电阻率分别为4.16 g/cm^(3)、0.27%、95%、(332±17) MPa、(16±2) GPa和(2.35±0.7×10^(-6))Ω·m。

关键词：碳化硅-硼化锆陶瓷复合材料原位合成无压烧结显微组织

原位合成TiC颗粒增强铝基复合材料研究进展

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中国有色金属学报 2023年

作者：庄伟彬覃龙健贾婧李菁辉刘敬福孟超辽宁工程技术大学材料科学与工程学院

原位合成TiC颗粒增强铝基复合材料具有密度小、比模量高、低热膨胀系数、热稳定性和导热性能良好，以及耐磨性能和耐有机液体和溶剂侵蚀优良等一系列优点，成为了近年来金属基复合材料的研究热点。本文从反应体系、显微组织、力学性能... 详细信息

原位合成TiC颗粒增强铝基复合材料具有密度小、比模量高、低热膨胀系数、热稳定性和导热性能良好，以及耐磨性能和耐有机液体和溶剂侵蚀优良等一系列优点，成为了近年来金属基复合材料的研究热点。本文从反应体系、显微组织、力学性能和强化机制四个方面，综述了近年来原位合成TiC/Al复合材料的研究进展，指出了其存在的问题并展望了其发展趋势，以期为研究和开发原位合成颗粒增强铝基复合材料提供参考。

关键词：铝基复合材料原位合成碳化钛反应体系显微组织力学性能强化机制

感应熔覆原位自生TiC增强钛基复合涂层的纳米力学性能

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材料工程 2023年第7期51卷 188-196页

作者：张粲东于鹤龙王红美尹艳丽舒林森张伟徐滨士陕西理工大学机械工程学院陕西汉中723000 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072 京津冀再制造产业技术研究院河北沧州062450

为揭示感应熔覆原位TiC/Ti复合涂层微观结构与力学性能的对应关系,利用单一纳米压痕测试方法研究涂层内不同相结构的纳米力学性能变化规律,利用点阵压痕测试方法研究涂层微区结构的力学性能。单一压痕结果显示原位TiC增强相的纳米压痕... 详细信息

为揭示感应熔覆原位TiC/Ti复合涂层微观结构与力学性能的对应关系,利用单一纳米压痕测试方法研究涂层内不同相结构的纳米力学性能变化规律,利用点阵压痕测试方法研究涂层微区结构的力学性能。单一压痕结果显示原位TiC增强相的纳米压痕硬度和弹性模量分别为21.3 GPa和275 GPa,富α-Ti与富β-Ti区域的基质相平均纳米硬度分别为4 GPa和6 GPa,平均弹性模量分别为130 GPa和155 GPa。点阵压痕与单一压痕测试结果之间具有较好的对应关系,对点阵纳米压痕测试结果进行三峰高斯拟合得到的最小峰值代表了涂层基质相的力学性能,中间峰值反映涂层的综合力学性能,最大峰值因受增强体尺寸与压痕位置的影响低于原位TiC增强体的真实力学性能。在考虑涂层微观结构与增强体尺寸的情况下,通过合理设置点阵压痕测试条件,选择适当的测试区域,可以在获得原位钛基复合涂层不同相结构真实力学性能的同时,揭示涂层的综合性能。

关键词：感应熔覆原位合成钛基复合涂层纳米压痕

铜箔上原位合成NENU-n系列多酸基MOFs的通用策略

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高等学校化学学报 2022年第1期43卷 49-56页

作者：王婕霍海燕王洋张仲刘术侠东北师范大学化学学院长春130024

NENU-n系列多酸基金属有机框架杂化物(POM@MOFs)是将一系列性能优异的Keggin型杂多酸封装到Cu_(3)(BTC)_(2)框架中形成的,在催化和质子传导等领域展示出优异的性能.本文在前期工作的基础上发展了一种在铜箔上原位合成POM@MOFs的新方法,... 详细信息

NENU-n系列多酸基金属有机框架杂化物(POM@MOFs)是将一系列性能优异的Keggin型杂多酸封装到Cu_(3)(BTC)_(2)框架中形成的,在催化和质子传导等领域展示出优异的性能.本文在前期工作的基础上发展了一种在铜箔上原位合成POM@MOFs的新方法,即向反应液中通入氧气,利用酸性条件下氧气能将Cu^(0)氧化为Cu^(2+)的特性为金属有机框架的生长提供铜离子源,使氧化能力较弱的Keggin型钨系杂多酸也可在铜基底上原位合成纯相NENU-n系列杂化物.该方法可在室温条件下进行,简便、快速且原子经济性高.同时发现在不添加任何调节剂的条件下,利用该方法能生成形貌可控的POM@MOFs,其形貌依赖于杂多酸阴离子所带的电荷.电荷高的杂多阴离子可以得到立方体形貌,而电荷低的杂多阴离子得到八面体形貌.利用合成的材料对芥子气模拟物2-氯乙基乙基硫醚(CEES)的催化氧化反应进行了研究,结果表明暴露活性位点更多的立方体形貌的NENU-40[K_(5)BW_(12)O_(40)/Cu_(3)(BTC)_(2)]展现出更优异的催化活性,10 min内即可将2-氯乙基乙基硫醚完全转化为无毒的亚砜.

关键词： Keggin型杂多酸金属有机框架铜箔原位合成

多功能CeO_(2)/纤维素纳米纤维复合超疏水涂层的制备与性能

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复合材料学报 2023年第5期40卷 3002-3017页

作者：樊鑫炎黄俊雅杨炎晓宋丽丽王永贵肖泽芳王海刚谢延军东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室哈尔滨150040

自然界超疏水现象因独特的润湿性能被广泛关注,超疏水涂层的制备与应用尤为迫切。采用硝酸铈六水合物(Ce(NO_(3))_(3)·6H_(2)O)共沉淀法于纤维素纳米纤维(CNFs)表面合成二氧化铈(CeO_(2)),通过十八烷基三甲基硅氧烷(OTMS)对其进行疏水... 详细信息

自然界超疏水现象因独特的润湿性能被广泛关注,超疏水涂层的制备与应用尤为迫切。采用硝酸铈六水合物(Ce(NO_(3))_(3)·6H_(2)O)共沉淀法于纤维素纳米纤维(CNFs)表面合成二氧化铈(CeO_(2)),通过十八烷基三甲基硅氧烷(OTMS)对其进行疏水改性,喷涂构筑得到超疏水涂层。探讨了CNFs、Ce(NO_(3))_(3)·6H_(2)O和OTMS不同质量比对超疏水涂层形貌和疏水性能的影响。结果表明:CNFs和Ce(NO_(3))_(3)·6H_(2)O质量比为1∶5和1∶7涂层具有实现超疏水特性的微/纳结构,其中CNFs、Ce(NO_(3))_(3)·6H_(2)O和OTMS质量比为1∶5∶10涂层接触角为(159.7±1.1)°,滚动角为(5.7±1.8)°,经过150°C高温处理3 h和UV照射36 h后接触角仍大于150°,同时具有良好的p H稳定性和一定的力学强度。涂层应用于玻璃、纸、木材和海绵等基体均可构筑超疏水表面并赋予其优异的自清洁性能,其中超疏水玻璃涂层对UV-A和UV-B紫外透过率分别为12.6%和0.1%,超疏水海绵吸油效率达94%左右。该超疏水涂层有望被用作保护材料并且拓展了稀土金属氧化物在纤维素基超疏水涂层领域的应用。

关键词：超疏水纤维素纳米纤维二氧化铈涂层原位合成紫外屏蔽

原位合成纳米银线-还原氧化石墨烯复合材料研究

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电子元件与材料 2022年第10期41卷 1024-1029页

作者：周志敏黎思杏陈佳丽邓玉金王悦辉电子科技大学中山学院材料与食品学院广东中山528402

采用改进的多元醇法,以氧化石墨烯(GO)作为石墨烯前驱体,硝酸银(AgNO_(3))为银源,聚乙烯吡咯烷酮为表面修饰剂,三氯化铁为抑制剂,乙二醇为溶剂和还原剂,在溶剂热条件下原位合成纳米银线(AgNWs)-还原氧化石墨烯(RGO)复合材料,研究反应溶... 详细信息

采用改进的多元醇法,以氧化石墨烯(GO)作为石墨烯前驱体,硝酸银(AgNO_(3))为银源,聚乙烯吡咯烷酮为表面修饰剂,三氯化铁为抑制剂,乙二醇为溶剂和还原剂,在溶剂热条件下原位合成纳米银线(AgNWs)-还原氧化石墨烯(RGO)复合材料,研究反应溶液中GO∶AgNO_(3)质量比、反应温度和时间对合成产物形貌的影响,并对AgNWs-RGO复合材料的形成机理进行了分析。研究表明:当反应溶液中GO∶AgNO_(3)质量比在1∶98.5~1∶32.4内,产物以AgNWs-RGO复合材料为主;当反应溶液中GO∶AgNO_(3)质量比在1∶15.7~1∶7.3内,产物以银纳米颗粒和RGO复合材料为主;随着反应温度从150℃增加到170℃,产物中纳米银颗粒增多,纳米银线的平均长度减小;随着反应时间从3 h延长到5 h,产物中纳米银线的平均长度减小,数量增多。当反应溶液中GO∶AgNO_(3)质量比为1∶63.5时,溶液在160℃反应3 h,产物主要是AgNWs-RGO复合材料,其中纳米银线的长度在20~35μm,直径在80~110 nm,RGO覆盖在AgNWs上。

关键词：纳米银线还原氧化石墨烯原位合成形貌

原位合成TiB和TiC混杂增强钛基复合材料的研究进展

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热加工工艺 2023年第20期52卷 1-5页

作者：李力张文涛黄慧王一轩罗芬华东交通大学、材料科学与工程学院、华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室江西南昌330013

原位合成TiB和TiC混杂增强钛基复合材料凭借其高比强度、高比刚度、低密度、优异的耐腐蚀性和耐热性等受到广泛关注。从基体与增强体的选择、引入方法、反应体系、微观形貌以及力学性能等方面,综述了目前原位合成TiB和TiC混杂增强钛基... 详细信息

原位合成TiB和TiC混杂增强钛基复合材料凭借其高比强度、高比刚度、低密度、优异的耐腐蚀性和耐热性等受到广泛关注。从基体与增强体的选择、引入方法、反应体系、微观形貌以及力学性能等方面,综述了目前原位合成TiB和TiC混杂增强钛基复合材料的研究现状,并对其未来发展进行展望。

关键词：原位合成钛基复合材料混杂增强研究现状

原位合成(Ti,W)C增强高铬钢复合材料的显微组织与磨损性能

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铸造 2022年第5期71卷 574-578页

作者：石永亮李爽陈存广河北工业职业技术大学材料工程系河北石家庄050091 北京科技大学新材料技术研究院北京100083

以高铬钢为基体,采用中频熔炼过程中加入预制块的方法,按照不同的W/Ti原子比,原位合成制备了三种不同成分(Ti,W)C陶瓷颗粒增强高铬钢基复合材料,陶瓷颗粒体积分数高达20%。通过扫描电镜和XRD等手段研究了复合材料的显微组织和物相组成,... 详细信息

以高铬钢为基体,采用中频熔炼过程中加入预制块的方法,按照不同的W/Ti原子比,原位合成制备了三种不同成分(Ti,W)C陶瓷颗粒增强高铬钢基复合材料,陶瓷颗粒体积分数高达20%。通过扫描电镜和XRD等手段研究了复合材料的显微组织和物相组成,并对材料的硬度和耐磨性进行了测定。结果表明,原位生成(Ti,W)C颗粒细小,粒度小于3μm,颗粒呈不规则形状,在钢基体中分布均匀,与基体结合良好。随着预制块中W/Ti原子比的提高,生成的(Ti,W)C陶瓷颗粒中W含量提高,芯-壳结构中壳层增厚,并且多余的W原子进入钢基体或生成Fe_(2)W_(4)C,提高了钢基体的硬度,与高铬钢相比,复合材料的耐磨性显著提高。

关键词： Fe基复合材料原位合成 (Ti,W)C强化高铬钢摩擦磨损