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Nanodiamond/ti3C2 MXene-coated quartz crystal microbalance humidity sensor with high sensitivity and high quality factor

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Rare Metals 2024年第6期43卷 2719-2729页

作者： Yao Yao Qiao Chen Yan-Qi Li Xian-He Huang Wei-Wei Ling Zhe-Miao Xie Jia-Qi Wang Chang-Ming Chen College of Communication Engineering Chengdu University of Information Technology School of Automation Chongqing University of Posts and Telecommunications School of Automation Engineering University of Electronic Science and Technology of China Advanced Micro-/Nano-Devices Lab Department of Systems Design EngineeringUniversity of Waterloo

To address the challenge of achieving both high sensitivity and a high quality factor in quartz crystal microbalance（QCM） humidity sensors,a nanodiamond（ND）/ti3C2MXene composite-coated QCM humidity sensor was fabricated.The material characteristics of ND,ti3C2MXene,and ND/ti3C2MXene composite were analyzed by transmission electron microscopy（TEM） and Fourier transform infrared（FtiR） spectroscopy.The experimental results demonstrated that the hydrophilic ND nanoparticles coated on ti3C2MXene nanosheet prevented the self-stacking of ti3C2MXene and enhanced the sensitivity of ti3C2MXene-based QCM humidity sensor.Moreover,the high mechanical modulus of ti3C2MXene material helped ND/ti3C2MXene composite-coated QCM humidity sensor to achieve a high quality factor（> 20,000）.ND/ti3C2MXene compositecoated QCM humidity sensor exhibited a sensitivity of 82.45 Hz/%RH,a humidity hysteresis of 1.1 %RH,fast response/recovery times,acceptable repeatability,and good stability from 11.3%RH to 97.3%RH.The response mechanism of ND/ti3C2MXene composite-coated QCM humidity sensor was analyzed in combination with a bi-exponential kinetic adsorption model.Finally,the potential application of ND/ti3C2MXene composite-coated QCM humidity sensor was demonstrated through its frequency response to wooden blocks with different moisture contents.

关键词： Humidity sensor Quartz crystal microbalance Nanodiamond ti 3 C 2 MXene High quality factor

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ti69NbCrZrX中间层脉冲电流促进扩散焊tiAl/tiAlNb接头的组织与性能

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材料工程 2024年

作者：吕彦龙范佳锋候金保柴禄陶军中国航空制造技术研究院航空焊接与连接技术航空科技重点实验室华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心

以新型ti69NbCrZrX为中间层，采用脉冲电流促进扩散焊在900 ℃/30 min/8 MPa参数下连接tiAl合金与ti2AlNb合金。通过SEM，EDS，EBSD和室温拉伸技术分析焊后接头显微组织和接头性能。结果表明：以ti69NbCrZrX为中间层可获得无缺陷tiAl/ti... 详细信息

以新型ti69NbCrZrX为中间层，采用脉冲电流促进扩散焊在900 ℃/30 min/8 MPa参数下连接tiAl合金与ti2AlNb合金。通过SEM，EDS，EBSD和室温拉伸技术分析焊后接头显微组织和接头性能。结果表明：以ti69NbCrZrX为中间层可获得无缺陷tiAl/ti2AlNb接头。接头界面组织主要分为为tiAl扩散影响区、中间层扩散区和ti2AlNb扩散影响区。tiAl扩散影响区组织由白色β相和灰色块状α2相组成，中间层扩散区组织主要由灰色块状的α2+α相和白色的β/B2相组成，ti2AlNb扩散影响区由β/B2基体相和分布在其中的板条状和针状O相组成。接头室温拉伸强度均值为642.5 MPa，达到母材强度的91.57%。接头断裂以沿晶脆性断裂为主，穿晶脆性断裂为辅。

关键词： tiAl ti AlNb 脉冲电流促进扩散焊中间层

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ti含量对氩弧熔覆CoCrFeNiCuti_(x)高熵合金涂层组织及性能的影响

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材料热处理学报 2024年第3期45卷 82-89页

作者：时海芳李德财白杨张正强金鑫李逸凡辽宁工程技术大学材料科学与工程学院辽宁阜新123000

采用氩弧熔覆技术在Q235钢基体表面制备了CoCrFeNiCuti_(x)(x表示摩尔比值,x=0、0.3、0.5、0.8和1)高熵合金涂层,研究了ti含量对CoCrFeNiCuti_(x)高熵合金微观结构和力学性能的影响。结果表明,不同ti含量的CoCrFeNiCuti_(x)高熵合金均为... 详细信息

采用氩弧熔覆技术在Q235钢基体表面制备了CoCrFeNiCuti_(x)(x表示摩尔比值,x=0、0.3、0.5、0.8和1)高熵合金涂层,研究了ti含量对CoCrFeNiCuti_(x)高熵合金微观结构和力学性能的影响。结果表明,不同ti含量的CoCrFeNiCuti_(x)高熵合金均为FCC单相固溶体。CoCrFeNiCu合金的微观组织为柱状晶结构。随着ti的加入,微观组织中开始出现析出相,且ti含量越高,析出相越多。同时ti的加入明显提高了合金的显微硬度,当ti的摩尔比为1时,涂层的截面显微硬度值达到最高值439.54 HV0.1。ti对CoCrFeNiCuti_(x)高熵合金的耐磨性具有显著影响,CoCrFeNiCuti合金表现出最好的耐磨性。随着ti含量的升高,合金的磨损机理由黏着磨损转化成黏着磨损与氧化磨损并存。

关键词：高熵合金涂层氩弧熔覆 ti 微观组织力学性能

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tiAlNb合金在不同温度下的热盐腐蚀行为

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材料工程 2024年

作者：孙光耀刘石双周毅曹京霞黄旭中国航发北京航空材料研究院中国航发先进钛合金重点实验室

为提高ti2AlNb合金作为航空发动机部件在海洋环境下服役的可靠性，研究名义成分为ti-22Al-23Nb- 1Mo-1Zr(原子分数/%)的ti2AlNb合金在550，650，750 ℃时涂盐Na2SO4/NaCl(95/5，质量比)的热腐蚀行为，绘制不同温度下合金的腐蚀增重曲线... 详细信息

为提高ti2AlNb合金作为航空发动机部件在海洋环境下服役的可靠性，研究名义成分为ti-22Al-23Nb- 1Mo-1Zr(原子分数/%)的ti2AlNb合金在550，650，750 ℃时涂盐Na2SO4/NaCl(95/5，质量比)的热腐蚀行为，绘制不同温度下合金的腐蚀增重曲线，通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)对热盐腐蚀后合金的表面形貌、截面结构以及腐蚀产物进行观察分析。结果表明：550 ℃下合金腐蚀速率较低，表面氧化层平直、致密且完整，表现出优异的抗热盐腐蚀能力；650 ℃下合金腐蚀增重曲线符合抛物线规律，氧化层表面发生小范围的剥落，内部出现裂缝且有轻微的分层现象，合金整体上表现出良好的抗热盐腐蚀能力；750 ℃下合金腐蚀过程中出现明显减重，氧化层表面严重开裂剥落，内部出现明显的层状结构，由两种腐蚀产物层交替叠加：其中主要腐蚀产物层以tiO2为主并含有NbAlO4等多种腐蚀产物，另一层以NaNbO3为主，合金的抗热盐腐蚀能力严重下降。

关键词： ti AlNb合金热盐腐蚀混合盐温度相关

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tiAlNb钛合金轧板激光弯曲工艺及微观组织

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锻压技术 2024年 61-66页

作者：姜森宝王宇盛陈瑶荣建蒲容森毛迪航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司

为柔性制造ti2AlNb钛合金薄壁弯曲零件,研究了激光弯曲工艺参数对弯曲角度和微观组织的影响规律。通过不同激光功率、扫描速度、扫描道次、扫描路径和试样宽度等工艺参数下的激光弯曲实验,对比分析了弯曲样件的成形质量及微观组织。结... 详细信息

为柔性制造ti2AlNb钛合金薄壁弯曲零件,研究了激光弯曲工艺参数对弯曲角度和微观组织的影响规律。通过不同激光功率、扫描速度、扫描道次、扫描路径和试样宽度等工艺参数下的激光弯曲实验,对比分析了弯曲样件的成形质量及微观组织。结果表明:当试样宽度为40 mm时,在激光束半径为0.3 mm、激光功率为0.4 kW和扫描速度为1.0 m·min-1下,单道次弯曲角度达3.3°;随着扫描道次的增加,弯曲角度近线性增加, 8次扫描后的弯曲角度为18°;侧向偏移直线扫描路径与直线扫描路径趋势近似,但弯曲圆角较大, S曲线扫描路径会导致弯曲试样形状畸变;小光斑直径激光弯曲的微观组织类似于激光焊接,包括熔化区、热影响区和母材区,材料的维氏硬度从母材区到熔化区呈下降趋势。因此,激光弯曲成形是一种对ti2AlNb钛合金薄板局部弯曲的有效加工方法,但需要精确控制。

关键词： ti AlNb钛合金激光弯曲微观组织形状畸变弯曲角度

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tiCT-MXene-聚二烯丙基二甲基氯化铵-还原氧化石墨烯复合膜电极检测碘酸盐

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分析化学 2024年

作者：王焕焕张爱萍李开林李国荣于浩陕西省化学反应工程重点实验室延安大学化学与化工学院

通过静电组装法制备了ti3C2Tx-MXene-聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)-还原氧化石墨烯(rGO)复合材料(ti3C2Tx-MXene-PDDA-rGO)，将其修饰在玻碳电极(GCE)表面，用于碘酸盐的电化学检测。采用氢氟酸(HF)刻蚀钛碳化铝(ti3AlC2)法制备了ti3C2... 详细信息

通过静电组装法制备了ti3C2Tx-MXene-聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)-还原氧化石墨烯(rGO)复合材料(ti3C2Tx-MXene-PDDA-rGO)，将其修饰在玻碳电极(GCE)表面，用于碘酸盐的电化学检测。采用氢氟酸(HF)刻蚀钛碳化铝(ti3AlC2)法制备了ti3C2Tx-Mxene，以水合肼为还原剂制备了PDDA功能化的rGO(PDDA-rGO)。将MXene加入PDDA-rGO的分散液中，通过带正电的PDDA与表面带负电荷ti3C2Tx-MXene间的静电相互作用，制得ti3C2Tx-MXene-PDDA-rGO复合材料。采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线粉末衍射仪(XRD)及拉曼光谱仪(Raman spectroscopy)等对其组成和形貌进行了表征。采用此材料修饰GCE，研究了碘酸根(IO3–)在修饰电极上的电化学行为。结果表明，带正电荷的聚电解质PDDA通过静电作用将带负电荷的ti3C2Tx-MXene和rGO片层组装在一起，实现MXene片层的超薄、高稳定性负载，增大了材料的活性面积。MXene和rGO提高了材料的电化学活性，PDDA对IO3–的静电吸引也加快了IO3–的传质效率。在各因素的协同作用下，此材料对碘酸盐的电化学还原表现出较强的催化活性。在0.10 mol/L HCl中，采用安培法检测碘酸盐的线性范围为1.0 × 10-7～ 4.7 × 10-3mol/L，检出限为4.5 × 10-8mol/L (S/N = 3)，灵敏度为192 μA/(mmol/L)。此修饰电极具有检出限低、灵敏度高和线性范围宽的特点，可用于加碘食盐中碘酸盐含量的测定。

关键词： ti C T -MXene 聚二烯丙基二甲基氯化铵还原氧化石墨烯电化学传感碘酸盐

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tiCT基纤维电极材料研究进展

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化工新型材料 2024年

作者：王晟冕望红玉青海大学机械工程学院

当前，由于高电导率和优异的赝电容特性，Mxene电极材料的研究引起了广泛关注，其纤维在储能纺织品、柔性传感器件等领域具有良好的应用前景。从ti3C2Tx纤维的制备方法，ti3C2Tx纤维电极材料的电化学性能方面进行了简要阐述，展望了ti3... 详细信息

当前，由于高电导率和优异的赝电容特性，Mxene电极材料的研究引起了广泛关注，其纤维在储能纺织品、柔性传感器件等领域具有良好的应用前景。从ti3C2Tx纤维的制备方法，ti3C2Tx纤维电极材料的电化学性能方面进行了简要阐述，展望了ti3C2Tx纤维电极材料的研究趋势。

关键词： ti C T 纤维电化学性能电极材料

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基于tiCT-PVA被动调Q的低噪声556nm腔内倍频黄绿光激光器

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光子学报 2024年

作者：徐知微闫佳乐王国珍李奔陆宝乐白杨省部共建西部能源光子技术国家重点实验室西北大学光子学与光子技术研究所陕西省全固态激光及应用工程技术研究中心

采用液相剥离法获得厚度约为3.2 nm、层数约为3至4层的碳化钛纳米片(ti3C2Tx)，结合旋涂法制备出ti3C2Tx-聚乙烯醇(ti3C2Tx-PVA)薄膜，并借助拉曼光谱、原子力显微镜和平衡双探测系统对ti3C2Tx纳米片的物相组成、厚度及可饱和吸收性能... 详细信息

采用液相剥离法获得厚度约为3.2 nm、层数约为3至4层的碳化钛纳米片(ti3C2Tx)，结合旋涂法制备出ti3C2Tx-聚乙烯醇(ti3C2Tx-PVA)薄膜，并借助拉曼光谱、原子力显微镜和平衡双探测系统对ti3C2Tx纳米片的物相组成、厚度及可饱和吸收性能进行了表征。将ti3C2Tx-PVA薄膜作为可饱和吸收体应用于一种808 nm半导体激光二极管端面泵浦Nd∶YAG陶瓷/LBO腔内倍频的556 nm黄绿激光器中实现被动调Q。在分析布儒斯特偏振器和双折射晶体协同选频滤波机理的基础上，通过两者的协同使用，抑制了1 116 nm和1 123 nm处光谱腔内振荡并进一步压缩了1 112 nm处p-偏振光的纵模个数。在5.1 W最高激光二极管泵浦功率下，获得了平均输出功率为86.2 mW、重复频率为745.8 kHz、脉冲宽度为46 ns的556 nm被动调Q脉冲黄绿激光输出。4 h内测得功率不稳定度和激光噪声仅为±0.39%和0.37%，光束质量评价因子为Mx2=1.837和My2=1.975。ti3C2Tx-PVA薄膜被动调Q结合“布儒斯特偏振器+双折射晶体”协同选频滤波技术方案为开发高稳定性、低噪声脉冲黄绿激光提供有价值的参考。

关键词：被动调Q ti C T -PVA 低噪声 556 nm黄绿激光选频滤波

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气流速度对tiAl基合金摩擦起燃行为的影响

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材料工程 2024年

作者：邱越海弭光宝李培杰隋楠曹京霞清华大学新材料国际研发中心中国航发北京航空材料研究院先进钛合金航空科技重点实验室

采用高温高速摩擦点燃法研究ti3Al基合金在220～380 m/s气流环境中的起燃行为，结合理论计算，分析气流速度对表面氧浓度、氧化控制步骤的影响，探讨气流速度对起燃行为影响机理。结果表明：当气流速度达到240 m/s时，ti3Al基合金开始... 详细信息

采用高温高速摩擦点燃法研究ti3Al基合金在220～380 m/s气流环境中的起燃行为，结合理论计算，分析气流速度对表面氧浓度、氧化控制步骤的影响，探讨气流速度对起燃行为影响机理。结果表明：当气流速度达到240 m/s时，ti3Al基合金开始发生起燃；当气流速度达到360 m/s时，ti3Al基合金不再发生起燃。低流速工况下，高温下的表面氧浓度低于临界值，氧化反应控制步骤由低温下的化学动力学过程转变为高温下的氧向合金表面的扩散过程。随着气流速度的增大，虽然对流散热速率增大，但表面氧浓度增大引起的氧化产热速率的增大速率比对流散热速率的大，使得升温速率增大，从而促进ti3Al基合金发生起燃。高流速工况下，高温下的表面氧浓度仍然高于临界值，氧化反应控制步骤始终是化学动力学过程。此时随着气流速度的增大，高温下的氧化产热速率增大速率比对流散热速率的小，使得升温速率减小，从而不利于ti3Al基合金发生起燃。

关键词： ti Al基合金气流速度摩擦起燃机理钛火

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掺杂Ba(Zrti)O陶瓷的结构与电性能研究

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无机盐工业 2024年

作者：熊彩莲孙国斌李恒邢峰郑州电子信息职业技术学院郑州大学河南农业职业学院

采用固相烧结法制备了不同氧化钬掺杂量的Ba(Zr0.15ti0.85)O3(BZT)陶瓷，对比分析了未掺杂和不同含量氧化钬掺杂BZT陶瓷的物相组成、显微组织、介电性能和铁电性能。结果表明，未掺杂或者氧化钬掺杂量较小(质量分数为1%和2%)的BZT陶瓷... 详细信息

采用固相烧结法制备了不同氧化钬掺杂量的Ba(Zr0.15ti0.85)O3(BZT)陶瓷，对比分析了未掺杂和不同含量氧化钬掺杂BZT陶瓷的物相组成、显微组织、介电性能和铁电性能。结果表明，未掺杂或者氧化钬掺杂量较小(质量分数为1%和2%)的BZT陶瓷主要以单相固溶体形式存在，氧化钬掺杂量增加至3%及以上时，掺杂BZT陶瓷中形成新的Ho2ti2O2相。氧化钬掺杂BZT陶瓷的晶粒尺寸明显小于未掺杂BZT陶瓷，随着氧化钬掺杂量从1%增加至7%，掺杂BZT陶瓷的平均晶粒尺寸逐渐减小；随着氧化钬掺杂量从0增加至7%，BZT陶瓷的εrRT和tanδRT先增加后减小，在BZT陶瓷中加入适量的氧化钬掺杂，可以得到高εrRT低tanδRT的掺杂BZT陶瓷(如氧化钬掺杂量为2%)。掺杂BZT陶瓷具有弛豫铁电陶瓷特征，氧化钬掺杂量为2%～7%的掺杂BZT陶瓷的剩余极化强度都低于未掺杂BZT陶瓷，且剩余极化强度会随着掺杂量增加逐渐减小；掺杂BZT陶瓷的矫顽电场都小于未掺杂BZT陶瓷，且掺杂BZT陶瓷的矫顽电场有随着掺杂量增加逐渐减小的趋势；剩余极化强度和矫顽电场的变化主要与BZT陶瓷内部相变、晶粒尺寸等有关。

关键词： Ba(Zr ti )O 陶瓷氧化钬掺杂结构弛豫铁电介电性能

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