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纯镁和Mg−14Li合金耐蚀性与表面膜的对比

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2020年第9期30卷 2413-2423页

作者：李传强童之沛何溢斌黄怀沛董勇张鹏广东工业大学材料与能源学院广州510006

采用析氢实验、失重实验、电化学实验、原位电化学拉曼光谱实验以及显微组织观察(光学与扫描电子显微镜)等实验方法,对比研究密排六方结构(HCP)的纯镁和体心立方结构(BCC)的二元Mg−14Li合金(质量分数,%)在0.1 mol/L NaCl溶液中的腐蚀行... 详细信息

采用析氢实验、失重实验、电化学实验、原位电化学拉曼光谱实验以及显微组织观察(光学与扫描电子显微镜)等实验方法,对比研究密排六方结构(HCP)的纯镁和体心立方结构(BCC)的二元Mg−14Li合金(质量分数,%)在0.1 mol/L NaCl溶液中的腐蚀行为与表面膜结构。实验结果表明:纯镁的耐蚀性优于Mg−14Li合金的,并且两种材料表面膜的保护功能均随着浸泡时间(16 h内)的延长而提高。通过扫描电子显微形貌分析,发现不同于纯镁表面形成的较薄且呈片状的Mg(OH)2膜层,Mg−14Li合金表面形成较厚且呈交织针状含有Li2CO3的膜层;然而,两种材料的表面膜均在高的阳极过电位下发生破损。因此,两种材料的不同腐蚀抗性可归功于在其表面形成不同的保护膜。

关键词：镁锂合金腐蚀抗性表面膜电化学测试原位电化学拉曼光谱

水轮发电机组集电环表面膜的形成及其对环面损伤特性的影响

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水轮发电机组集电环表面膜的形成及其对环面损伤特性的影响

作者：王锦涛三峡大学

学位级别：硕士

随着水力发电厂向智能化和无人值守化方向发展,对水轮发电机组运行的可靠性和稳定性要求越来越高。但单机容量的不断提升,励磁电流的不断增大,系统的复杂程度不断增加,使碳刷-集电环系统故障率依旧维持在较高水平。碳刷、集电环材质的改... 详细信息

随着水力发电厂向智能化和无人值守化方向发展,对水轮发电机组运行的可靠性和稳定性要求越来越高。但单机容量的不断提升,励磁电流的不断增大,系统的复杂程度不断增加,使碳刷-集电环系统故障率依旧维持在较高水平。碳刷、集电环材质的改进,运行参数的优化并不能解决碳刷-集电环过热、打火甚至环火以及由此导致的环面损伤问题。研究发现这些问题都与碳刷-集电环系统的载流稳定性有关,而摩擦界面的表面膜状态是影响载流稳定性的重要原因。但载流摩擦界面表面膜的形成受诸多因素的影响。大量的研究表明,合适工况条件有助于尽快在集电环表面形成表面膜。但是目前大部分研究工作都集中在高铁受电弓、电机换向器等方面,关于水轮发电机组碳刷-集电环组件的表面膜形成问题未见报道。因此本文针对水轮发电机组的碳刷-集电环组件表面膜形成机理开展研究,利用SEM、EDS等手段分析碳刷、集电环的表面状态,设计电弧试验研究表面膜对载流摩擦稳定性的影响,并研究表面膜的作用。在此基础上,根据碳刷-集电环系统现场使用工况,选取目前水轮发电机使用的碳刷-集电环配对材料和结构形式,基于相似性原理,还原大中型水轮发电机组中服役的碳刷-集电环系统运行状态,在载流摩擦磨损模拟试验台上开展模拟试验,研究快速生成表面膜的合适工况,解决集电环难以形成表面膜的问题。最后根据工况试验的结果和具体数据,结合接触电阻的变化趋势,归纳推导出表面膜的形成机理及影响因素。主要结论如下:1)正常运行状态下,集电环表面比碳刷表面粗糙,碳刷的粗糙度主要由集电环的粗糙度确定。碳刷的主要磨损形式为磨粒磨损和氧化磨损,正极碳刷比负极碳刷氧化更严重,存在明显氧化剥落坑。严重损伤的碳刷表面有Fe的溅射物,主要损伤来源于电弧损伤与产生的第三体磨损物。因此运行良好的集电环表面膜表层不含有Fe元素,由C、O、Si元素组成。2)碳刷接正极时的电弧损伤区域小于碳刷接负极时。有表面膜的集电环比无表面膜的集电环受到的电弧损伤小,正极集电环试样比负极集电环试样受到的损伤小,因为正极集电环表面沉积的碳层更厚,而电弧主要去除了表面氧化的碳层。负极集电环表面在碳刷接负极时损伤最大,适时调换电缆正负极可以减轻集电环表面损伤程度。3)在试验工况中,转速12 m/s、电流800 A试验工况下的表面方阻增长最快极值最大,对应的碳刷平均温度在70～75℃,集电环表面温度区间在70.2～74.6℃。试验中影响表面方阻增长速度的最大因素是转速,原因是速度的提高撕裂了过厚的表面碳层,为基底的氧化提供了氧气。电流密度显著影响摩擦副的温度,电流密度增大温度升高,加快了氧化反应的进行,但过高的温度会致使摩擦表面水分子难以附着,表面缺少润滑而造成严重磨损。弹簧压力的差异主要导致负极碳刷间产生温差,试验条件下不足3N的弹力差异足以导致超过10℃的温差,因此,实际运行中必须避免不同规格弹簧混用,定期检查弹力衰减程度,使各碳刷弹簧压力保持在同一水平,能有效降低碳刷个体的最高温度,减少打火意外发生。4)表面膜层的主要作用有润滑;提高真实接触面积,增加载流摩擦的稳定性;减少基底的氧化和电阻分布不均;减小电弧损伤,保护金属基底。表面膜受到损伤的原因主要是极性和工况。作为阳极的材料更易受到氧化,负极集电环表面膜碳层更薄,更易受到损伤。表面膜在形成过程中,接触电阻的主导因素从收缩电阻变为膜层电阻。

关键词：碳刷-集电环载流摩擦表面膜工况电弧损伤

Nb-60Ta-2Zr合金在模拟血浆溶液和全血浸泡后表面膜的性质

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材料研究学报 2014年第8期28卷 601-609页

作者：李慧哲李秀梅徐坚中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室沈阳110016 中国医科大学口腔医学院沈阳110002

用X射线光电子能谱(XPS)表征了心血管支架用Nb-60Ta-2Zr合金在模拟血浆溶液(r-SBF)和在人体全血中浸泡后表面反应层的性质。结果表明,在两种介质中分别浸泡后,材料表面氧化膜的化学成分和厚度明显不同。在r-SBF溶液中浸泡24 h后,在合金... 详细信息

用X射线光电子能谱(XPS)表征了心血管支架用Nb-60Ta-2Zr合金在模拟血浆溶液(r-SBF)和在人体全血中浸泡后表面反应层的性质。结果表明,在两种介质中分别浸泡后,材料表面氧化膜的化学成分和厚度明显不同。在r-SBF溶液中浸泡24 h后,在合金表面形成约50 nm厚的含Ca、P沉积层,覆盖于Nb、Ta的氧化膜之上;相反,在全血液中浸泡的合金表面未出现富Ca和P的沉积层,仅形成厚度约24 nm、主要由Ta2O5和Nb2O5构成的氧化膜。因此,尽管两种介质的离子浓度相近,但全血中的蛋白质和血细胞等有机物对Ca、P等元素的沉积有抑制作用。

关键词：生物材料铌合金 XPS 模拟血浆血液表面膜

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高韧性防雷击复合材料表面膜研究

航空科学技术 2023年第1期34卷 105-110页

作者：肖万宝李洪峰曲春艳王德志张杨杨海冬王永强黑龙江省科学院石油化学研究院黑龙江哈尔滨150040

为增加防雷击复合材料表面膜韧性,本文采用双羟基聚苯醚增韧环氧树脂制备了一种高韧性防雷击复合材料表面膜,通过简支梁冲击试验机、电子拉力试验机和扫描电镜等对表面膜树脂固化物的力学性能和微观结构进行表征,通过模拟雷电流注入试... 详细信息

为增加防雷击复合材料表面膜韧性,本文采用双羟基聚苯醚增韧环氧树脂制备了一种高韧性防雷击复合材料表面膜,通过简支梁冲击试验机、电子拉力试验机和扫描电镜等对表面膜树脂固化物的力学性能和微观结构进行表征,通过模拟雷电流注入试验对铺贴该防雷击表面膜的复合材料层压板进行了雷击测试。结果表明,双羟基聚苯醚用量为10份时,表面膜树脂固化物缺口冲击强度为17.5kJ/m^(2),韧性提高73.3%。模拟雷击测试结果表明防雷击表面膜能有效降低雷电流对复合材料的雷击损伤。

关键词：复合材料表面膜防雷击高韧性

不同结构破乳剂对原油及其酸碱组分表面膜的影响

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石油学报（石油加工） 2012年第4期28卷 646-651页

作者：刘金河王宗贤房晓伟杨普江中国石油大学理学院山东青岛266555 河南油田石油工程技术研究院油田化学所河南南阳473132

采用Langmuir-Blodgett(L-B)技术测定孤岛原油及其酸碱四组分表面膜膜压随水相破乳剂浓度的变化,考察了4种不同结构的破乳剂对原油及其酸碱四组分表面膜膜压的影响。结果表明,破乳剂对原油及其酸碱四组分的表面膜膜压降低程度与其结构... 详细信息

采用Langmuir-Blodgett(L-B)技术测定孤岛原油及其酸碱四组分表面膜膜压随水相破乳剂浓度的变化,考察了4种不同结构的破乳剂对原油及其酸碱四组分表面膜膜压的影响。结果表明,破乳剂对原油及其酸碱四组分的表面膜膜压降低程度与其结构和浓度有关。支链型破乳剂AE8025可以显著降低原油及其酸碱四组分的表面膜膜压,并随着破乳剂浓度的增加,表面膜膜压逐渐降低;其降低酸性分、碱性分和两性分表面膜膜压的程度大于对中性分的。与直链型破乳剂相比,支链型破乳剂降低孤岛原油及其酸碱组分表面膜膜压的能力更强,说明支链型破乳剂对原油及其组分乳状液中界面活性物质的顶替作用更强,破乳效果更优;当破乳剂浓度相同时,破乳剂对原油酸性分表面膜膜压的影响远大于其它3种组分的。

关键词：破乳剂表面膜膜压酸碱组分表面膜乳状液

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温成形界面粉末润滑的摩擦特性与表面膜分析

锻压技术 2016年第1期41卷 111-115页

作者：刘付春昌晶晶王伟顾伟安徽江淮汽车股份有限公司安徽合肥230009 合肥工业大学摩擦学研究所安徽合肥230009

在温成形过程中,由于需要达到一定的温度且压力较大,传统的油脂已不能实现有效润滑甚至失去润滑能力,而固体粉末润滑的优点显得十分突出,固体粉末的静态承载特性和环境适应性使其在温成形中广泛应用。本文采用环境可控多功能摩擦磨损试... 详细信息

在温成形过程中,由于需要达到一定的温度且压力较大,传统的油脂已不能实现有效润滑甚至失去润滑能力,而固体粉末润滑的优点显得十分突出,固体粉末的静态承载特性和环境适应性使其在温成形中广泛应用。本文采用环境可控多功能摩擦磨损试验机,在一定温度条件下进行粉末润滑特性试验来研究载荷、转速对粉末润滑特性的影响,并对摩擦系数、润滑膜表面状况作出分析评价。结果表明:粉末润滑在低载荷情况下,能正常工作,磨损不严重;适当增加载荷,摩擦系数会降低,但表面磨损会加重;适当增加转速可以有良好的减摩效果;同等载荷的情况下,提高转速会加速磨损。

关键词：温成形粉末润滑摩擦系数表面膜表面评价

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动态膜压法对有机污染物表面膜性质的研究

哈尔滨工业大学学报 2010年第6期42卷 933-936页

作者：宗文辉岳秀丽戴志飞哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨150090

膜压法在自然水体中的应用较为广泛,膜压及膜面积可作为自然水体中有机物含量的表征也可作为水体受污染程度的一种判据.利用膜压仪、傅里叶红外光谱和原子力显微镜研究了分子结构对有机污染物在气/液界面上形成表面膜的影响.结果表明:... 详细信息

膜压法在自然水体中的应用较为广泛,膜压及膜面积可作为自然水体中有机物含量的表征也可作为水体受污染程度的一种判据.利用膜压仪、傅里叶红外光谱和原子力显微镜研究了分子结构对有机污染物在气/液界面上形成表面膜的影响.结果表明:亲水头部的羟基数目对两亲性化合物所形成的表面膜的结构和性能有很大影响.在相同温度下,羟基数为3的脂质化合物的崩溃压高于羟基数为1的崩溃压,这是由于在固相状态下含有3个羟基的脂质分子间能形成更多的氢键,即分子间作用力更强,使得它的崩溃压更高.相同表面压下,强的氢键作用使得多羟基有机物形成了更致密的表面微结构.实验结果可为建立水体中有机污染物表面膜的状态方程以及城市污水表面膜的测定提供实验基础.

关键词：表面膜氢键有机污染物气/液界面

二硫苏糖醇“表面膜”与SnO2球壳用于锂硫电池的研究

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二硫苏糖醇“表面膜”与SnO2球壳用于锂硫电池的研究

作者：龙合江华中师范大学

学位级别：硕士

环境污染和能源枯竭是当今社会正面临的两大难题,开发新型清洁能源,例如风能、潮汐能、地热能以替代化石燃料是最重要的解决策略之一。然而新型能源的有效利用需要提升配套储能设备及系统的效率。二次锂离子电池作为目前使用最为广泛电... 详细信息

环境污染和能源枯竭是当今社会正面临的两大难题,开发新型清洁能源,例如风能、潮汐能、地热能以替代化石燃料是最重要的解决策略之一。然而新型能源的有效利用需要提升配套储能设备及系统的效率。二次锂离子电池作为目前使用最为广泛电化学储能器件具有工作电压较高、能量密度高、使用寿命长以及自放电效应小等优点而引起了学术界和工业界的广泛关注。然而,目前商业化最为广泛的LiCoO2/C锂离子电池能量密度约为150WhKg-1,随着便携电子设备、新能源汽车和人工智能设备市场的逐渐兴起,对二次储能设备的性能提出了更高的要求,因此人们需要加快探寻新型储能设备与系统的步伐。锂硫电池于20世纪60年代被提出,相对于传统的锂离子电池,锂硫电池有着极高的理论比容量和能量密度,分别高达1675 mAh g-1和2600 Wh Kg-1;除此之外,硫还具有储量丰富、廉价易得、无毒以及环境友好等优点,因此锂硫电池被认为是替代锂离子电池的理想选择。锂硫电池在近些年的研究中得到了很大的发展,然而其商业化仍然面临诸多挑战:1.导电性能差,单质硫以及放电的最终产物硫化锂(Li2S2/Li2S)的导电性差,不利于法拉第反应过程中电荷的快速转移,限制了器件大倍率充放电性能;2.体积膨胀,硫正极在放电完全后会出现一定的体积膨胀(约80%),使得活性材料粉化而与集流体电学接触变差,最终导致电池容量减小;3.穿梭效应,硫正极在充放电过程中会生成大量的多硫化物(Li2Sn,3≤n≤6),多硫化物易溶于电解液并扩散至负极区域,导致穿梭效应的产生,同时造成活性材料的流失,最终使电池容量不断衰减。本文探索了氧化石墨烯/二硫苏糖醇(GO/DTT)复合“表面膜”对多硫化物的穿梭效应的抑制机理,运用了硫/二氧化锡核壳结构(S/SnO2)与GO/DTT复合“表面膜”的协同作用来优化电极性能的新策略,主要工作内容如下:(1)在生物学领域,二硫苏糖醇因能够裂解二硫键(-S-S-)而常被用于防止蛋白质的聚合。我们猜想,若将这一作用机制应用于锂硫电池中也能够实现对多硫化物的裂解,加快多硫化物向硫化锂转化的速度,减小了正极区域多硫化物的浓度,使多硫化物的扩散减少,从而抑制多硫化物引起的“穿梭效应”,提升电极性能;同时氧化石墨烯由于具有优异的导电性且对多硫化物有较好的化学吸附效果,被广泛应用于锂硫电池正极材料的复合中。在此,我们在升华硫电极表面设计了GO/DTT复合“表面膜”以优化电极结构,调控“表面膜”的厚度以达到最优的电化学性能。通过GO和DTT的协同作用,改进后的电池在0.2C(1C=1675 mAh g-1)电流密度下初始比容量达753 mAh g-1,500次环后保持初始比容量的61%。(2)本文采用改进Stober法制备了 300 nm左右的单分散二氧化硅(Si02)纳米球,使用“牺牲模板法”结合退火处理,合成直径约300 nm均匀分布的单分散Sn02中空纳米球,通过“熔融扩散法”实现单质硫的灌入,制备了S/SnO2“蛋黄”核壳结构。Sn02中空纳米球起到了物理限制和化学吸附的作用,有效地抑制了“穿梭效应”。该电池在0.2 C电流密度下,初始比容量达986 mAh g-1,100次循环后,比容量保持为758 mAh g-1。另外,为了进一步提升锂硫电池的循环性能和比容量,使用(1)中的方法给电极设计了“表面膜”结构:在S/SnO2电极薄膜上涂覆10 μm厚的GO/DTT复合“表面膜”。DTT能够高效裂解二硫键,加速了反应过程,进而起到了抑制“穿梭效应”的作用;同时GO的加入能够有效吸附多硫化物并且大幅提升电池的导电性,有利于提升电池电化学性能。通过S/SnO2“蛋黄”核壳结构与GO/DTT复合“表面膜”的协同作用,得到了具有优异电化学性能的锂硫电池。S/SnO2@GO/DTT电池在0.2 C电流密度下,初始比容量为1188 mAh g-1,500次充放电循环后比容量为650 mAh g-1,保持了初始容量的63%,容量衰减率为0.07%每圈。

关键词：锂硫电池穿梭效应蛋黄核壳结构表面膜二硫苏糖醇

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密封继电器接触电阻与表面膜研究

中国电机工程学报 2008年第31期28卷 125-130页

作者：臧春艳何俊佳李劲刘成衍王立忠罗福彪华中科技大学电气与电子工程学院湖北省武汉市430074 桂林航天电子有限公司广西壮族自治区桂林市541002

研究密封继电器的接触电阻和表面膜现象,设计了模拟成膜实验和验证实验,通过对不同样品在各种可能成膜的气氛条件下和特定工艺条件下触头接触电阻的比较和分析,找到生产过程中对接触电阻影响最大的几种物质,得知水蒸气和氧气等杂质气氛... 详细信息

研究密封继电器的接触电阻和表面膜现象,设计了模拟成膜实验和验证实验,通过对不同样品在各种可能成膜的气氛条件下和特定工艺条件下触头接触电阻的比较和分析,找到生产过程中对接触电阻影响最大的几种物质,得知水蒸气和氧气等杂质气氛的浓度对表面膜的形成也有影响。结合俄歇实验对触头表面膜的厚度和元素成分进行研究,进一步确认了所设计的成膜实验的等效性,探讨了各元素的可能来源,并根据相关结论对继电器生产工艺给出了建议。

关键词：密封继电器接触电阻表面膜气氛触头