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al-cu-co准晶磨料及其研磨特性研究

Al-Cu-Co准晶磨料及其研磨特性研究

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作者：陈千宝大连理工大学

学位级别：硕士

准晶具有特殊的长程准周期平移序和非晶体学旋转对称性结构,其物理、化学与力学性能独特,具备一定的应用潜力[1]。但准晶合金大的室温脆性严重影响其作为块体材料得到实际应用。本论文将充分利用准晶合金的脆性因素,结合al基准晶的高硬... 详细信息

准晶具有特殊的长程准周期平移序和非晶体学旋转对称性结构,其物理、化学与力学性能独特,具备一定的应用潜力[1]。但准晶合金大的室温脆性严重影响其作为块体材料得到实际应用。本论文将充分利用准晶合金的脆性因素,结合al基准晶的高硬度与大弹性变形能力特点,针对铝、铜等软合金材料机械光整处理时面临的磨料问题,研究和发展适合于软合金材料机械光整处理用的准晶合金新磨料。论文内容主要包括;制备al-cu-co准晶磨料并研究其研磨特性。选取典型十次准晶成分al65cu20co15,制备高纯度的准晶合金,磨制准晶粉末,以其为磨料配制研磨膏,对工业纯铝及铝合金样品进行表面机械光整处理,并以金刚石磨料为参照,系统研究al65cu20co15准晶磨料的研磨行为和效果,探索准晶磨料在软金属材料表面的研磨机理。结果表明：采用粒度约为15μm的al65cu20co15准晶磨料,软金属材料能以较低磨损量快速获得较平整表面,这有利于保持试件尺寸精度;A1试样经其研磨后获得无划痕光整表面,其表面粗糙度处于0.102～0.196μm之间;同时,al65cu20co15准晶磨料对al等软金属试样显示出优良的表面缺陷修复能力,且引发表面硬化效应,试样表面经al65cu20co15准晶研磨后,硬度升高,形成的形变层厚度约达100μm,产生的宏观残余压应力可提高工件表面的耐磨性,并抑制裂纹的生成与扩展。研究表明：准晶磨料在al等软金属试样上展现的优良表面研磨效果与其特殊的“碾抹”作用机制密切相关。 al65Ci20co15准晶磨料对al合金的研磨实验进一步证实了准晶磨料在软金属材料实现表面机械光整处理过程中的特殊研磨行为与机理。准晶磨料对锻铝6063和硬铝2412合金的光整与表面缺陷修复效应与工业纯al类似。但本研究工作已表明：准晶磨料与被加工材料的硬度和硬弹比等参数匹配是影响试样最终研磨效果的关键因素,其内在关联有待系统深入研究。

关键词： al-cu-co准晶磨料表面光整表面修复

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二维十次准晶al-cu-co的储锂性能及改性研究

二维十次准晶Al-Cu-Co的储锂性能及改性研究

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作者：王坤湘潭大学

学位级别：硕士

锂离子电池由于有着容量较大,循环稳定等优点,被广泛应用于便携式电子器件、电动汽车、航空航天以及军事等领域。但是它在安全性上仍然存在一些问题,比如:电池膨胀、隔膜刺穿导致的短路等。而嵌入型负极材料是众多负极材料中体积膨胀较... 详细信息

锂离子电池由于有着容量较大,循环稳定等优点,被广泛应用于便携式电子器件、电动汽车、航空航天以及军事等领域。但是它在安全性上仍然存在一些问题,比如:电池膨胀、隔膜刺穿导致的短路等。而嵌入型负极材料是众多负极材料中体积膨胀较小、安全性较好的材料。二维十次准晶al-cu-co是一种周期性片层状材料,锂离子可能在它的片层间进行存储,但目前二维十次准晶的储锂机制尚不明确。本文选取二维十次准晶alcuco和alcuco作为研究对象,利用XRD、SEM、TEM、STEM和原位TEM表征等手段,研究准晶材料的形貌和微观结构,并探究准晶作为电池负极材料的储锂性能和储锂机制。本文取得的创新性研究成果概括为以下几个方面:(1)采用电弧熔炉法分别制备了alcuco准晶材料和alcuco准晶材料,研究了未热处理和热处理状态准晶材料的储锂性能。未热处理的alcuco准晶形貌为不规则颗粒状,其表现出150 m Ahg的可逆容量。而热处理后的alcuco准晶材料呈现出不规则的球状形貌,可逆比容量较低,不利于在高倍率下进行快速充放电,且热处理后的alcuco准晶材料内阻变小。未热处理的alcuco准晶材料表现出不规则颗粒状形貌,且具有52 m Ahg的可逆容量。热处理后的alcuco准晶比容量较低,但是扩容率较大,而且热处理后的alcuco准晶材料内阻变大。这些材料在经过1000个循环后都保持了超过90%的可逆容量,且表现出一定程度的扩容现象,表现了良好的结构稳定性。(2)采用透射电子显微镜对未热处理的alcuco准晶材料进行了原位微观纳米电池的充/放电测试。充放电过程中的原位形貌显示,充放电过程中准晶材料未发生明显的体积膨胀。原位电子衍射结果显示电子衍射图没有发生改变,表明准晶材料在充放电过程中并未发生结构变化。对进行1000圈充放电后的alcuco准晶材料进行TEM和HAADF表征,发现alcuco准晶材料的形貌和周期性片层状结构都未发生变化。(3)针对alcuco准晶存在比容量较小的问题,结合其电导率较低的特点,对其进行了碳复合改性。采用导电性较好的碳化牛血清蛋白(CBSA)和还原氧化石墨烯(RGO)作为碳源,分别制备了复合材料。实验结果表明CBSA复合材料可逆容量较小,更利于在高倍率下快速充放电,且有着较小的内阻。而RGO复合材料有着较高比容量,但是由于RGO材料的本身性质限制,并没有像原始准晶材料一样表现出优秀的扩容现象。研究结果对准晶材料作为电池负极材料的改性提供了参考性的意见。

关键词： al-cu-co准晶原位TEM 电化学性能碳复合

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