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盱眙、明光、临泽坡缕石的八面体阳离子占位及对其性能的影响

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地质学报 2024年第3期98卷 876-888页

作者：廖立兵张培均刘昊中国地质大学(北京)材料科学与工程学院北京100083 中国地质大学(北京)数理学院北京100083

坡缕石是一种2:1型链层状结构含水富镁铝硅酸盐矿物,具有重要的资源和材料属性。不同成因、产状坡缕石八面体中类质同象替代有很大差别,而八面体类质同象替代对坡缕石性能的影响未见研究报道。本文以中国最具代表性的安徽明光、江苏盱... 详细信息

坡缕石是一种2:1型链层状结构含水富镁铝硅酸盐矿物,具有重要的资源和材料属性。不同成因、产状坡缕石八面体中类质同象替代有很大差别,而八面体类质同象替代对坡缕石性能的影响未见研究报道。本文以中国最具代表性的安徽明光、江苏盱眙、甘肃临泽坡缕石为研究对象,研究了三种坡缕石的Al、Mg、Fe含量及在八面体中的占位,并探讨了八面体的Al、Mg、Fe占位对坡缕石中水的种类和含量、表面电位和酸位以及对Pb^(2+)、Cd^(2+)吸附性能的影响。结果表明:明光坡缕石相对富镁,八面体主要被Mg^(2+)占据,具有三八面体特征;盱眙、临泽坡缕石相对富铝、铁,八面体主要被Al^(3+)占据,表现出更多的二八面体特征。盱眙坡缕石由于M1位置空位较多,结构水含量较低;坡缕石类质同象替代对Zeta电位影响不大;具有二八面体特征的盱眙、临泽坡缕石由于八面体中Al含量较高,酸位较多,催化性能较好。在重金属吸附实验中,明光坡缕石对Cd^(2+)的吸附效果最好,盱眙坡缕石对Pb^(2+)的吸附效果最好,临泽坡缕石吸附性能较差。本文可为坡缕石的改性和应用提供指导和参考。

关键词：坡缕石类质同象替代八面体占位吸附性能

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增材制造形状记忆合金的最新进展

Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第7期34卷 2045-2073页

作者：杨雨茜高卫红孙斌傅宇东孟祥龙哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

增材制造(AM)作为一项革命性技术,能够以前所未有的自由度制造复杂的形状记忆合金(SMA)部件,从而为现代制造业的发展以及传统制造业的转型提供巨大契机。本篇综述从微观结构、性能和前景的角度阐明增材制造形状记忆合金的研究进展,为制... 详细信息

增材制造(AM)作为一项革命性技术,能够以前所未有的自由度制造复杂的形状记忆合金(SMA)部件,从而为现代制造业的发展以及传统制造业的转型提供巨大契机。本篇综述从微观结构、性能和前景的角度阐明增材制造形状记忆合金的研究进展,为制备具有高性能和多功能性的理想材料拓宽思路。改变扫描参数能够有效调控打印过程中独特的微观组织——外延凝固形成的柱状晶粒。在析出相、位错、孪晶与层错等微观结构的综合影响下可获得优异且稳定的形状记忆效应与超弹性。最后,仍需要在材料、技术、性能和方法等方面取得进一步突破,以促进增材制造形状记忆合金在各行业中的应用。

关键词：形状记忆合金增材制造外延凝固马氏体转变工艺参数控制

FeCrAl合金中高温水蒸气氧化增重模型研究

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核动力工程 2024年第3期45卷 139-145页

作者：刘臻张晓红乔英杰何琨杜沛南张瑞谦都时禹哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150001 中国核动力研究设计院成都610213 中国石油大学(华东)材料科学与工程学院山东青岛266580

通过预测FeCrAl合金在不同温度下的水蒸气氧化行为,从而为反应堆失水事故(LOCA)下的FeCrAl包壳性能演化仿真提供模型。本文基于反应控制与扩散控制的氧化机制,提出了两段式的氧化增重微分模型,并给出了模型参数标定方法。结合实验提供的... 详细信息

通过预测FeCrAl合金在不同温度下的水蒸气氧化行为,从而为反应堆失水事故(LOCA)下的FeCrAl包壳性能演化仿真提供模型。本文基于反应控制与扩散控制的氧化机制,提出了两段式的氧化增重微分模型,并给出了模型参数标定方法。结合实验提供的FeCrAl合金在高温(900~1200℃)与中温(400℃)条件下的水蒸气氧化增重数据,模型能够统一描述400~1200℃温度区间内的FeCrAl合金氧化增重行为,与实验数据的误差控制在20%以内。同时观测到,反应-扩散机制的临界增重在400~900℃时基本不变,在更高温度时显著上升,其原因是高温时氧化层生长过快,难以形成致密的氧化保护层。考虑实际LOCA时初始水腐蚀氧化层的影响以及气压变化,模型给出了相对应的修正方案。本研究有望为FeCrAl合金包壳在LOCA下的失效行为仿真提供氧化增重模型与数据。

关键词： FeCrAl合金耐事故燃料(ATF) 氧化增重高温水蒸气氧化失水事故(LOCA)

超声能场辅助激光熔化沉积TiC/Ti6Al4V复合材料的组织及性能

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材料工程 2024年

作者：王建东赵子昂曾禹周薛宇窦文浩王大鹏管瑶哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院

采用同步超声能场辅助激光熔化沉积技术制备了TiC/Ti6Al4V复合材料，研究同步超声能场处理对TiC体积分数分别为5%和20%复合材料的显微组织及性能的作用结果。结果表明：沉积态复合材料中含有不均匀分布的未溶TiC颗粒以及原位TiC，其中5 ... 详细信息

采用同步超声能场辅助激光熔化沉积技术制备了TiC/Ti6Al4V复合材料，研究同步超声能场处理对TiC体积分数分别为5%和20%复合材料的显微组织及性能的作用结果。结果表明：沉积态复合材料中含有不均匀分布的未溶TiC颗粒以及原位TiC，其中5 vol% TiC/Ti6Al4V复合材料中含有较大尺寸的链条状共晶TiC，20 vol% TiC/Ti6Al4V复合材料中含有较大尺寸的枝晶状初生TiC。施加同步超声能场处理后，复合材料中的未溶TiC颗粒分布均匀性得到改善；原位TiC增强相得到细化，链条状共晶TiC转变为颗粒状共晶TiC，枝晶状初生TiC尺寸减小。同步超声能场处理使5 vol% TiC/Ti6Al4V和20 vol% TiC/Ti6Al4V的显微硬度分别从406.5 HV0.2和498.4 HV0.2提高到414.2 HV0.2和539.1 HV0.2，磨损率分别从1.82×10-6mm3·m-1·N-1和1.04×10-6mm3·m-1·N-1降低到1.78×10-6mm3·m-1·N-1和9.48×10-7mm3·m-1·N-1，5 vol% TiC/Ti6Al4V的抗拉强度从1075.23 MPa提高到1116.31 MPa，屈服强度从1021.51 MPa提高到1043.12 MPa，断裂应变从1.27%提高到1.45%，实现了强度与塑性的同时提升。

关键词：激光熔化沉积超声能场 TiC/Ti6Al4V复合材料显微组织性能

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若干黏土矿物的基础和应用研究

矿物学报 2024年

作者：吕国诚刘昊周熠刘鑫廖立兵中国地质大学(北京)材料科学与工程学院中国地质大学(北京)数理学院

黏土矿物储量丰富且具有独特的微观结构和物理化学性质，其资源开发和高值化利用具有重要意义。然而，黏土矿物基础理论，特别是成分、结构及性能之间关系缺乏深入探究，在新型功能材料方面的应用受到一定的限制。本文将作者团队近几年... 详细信息

黏土矿物储量丰富且具有独特的微观结构和物理化学性质，其资源开发和高值化利用具有重要意义。然而，黏土矿物基础理论，特别是成分、结构及性能之间关系缺乏深入探究，在新型功能材料方面的应用受到一定的限制。本文将作者团队近几年来针对若干黏土矿物基础和应用两方面的研究成果进行了归纳总结。基础研究方面主要介绍了高岭石层堆垛有序-无序与结晶度、蒙脱石层间阳离子的能量及占位、坡缕石原矿的物相定量分析以及坡缕石八面体阳离子占位等。基于上述理论研究，进一步探讨了黏土矿物在固态电解质、发光材料、相变储能材料、膜材料以及环境材料的制备和应用，提出了现行研究存在的问题并展望了未来发展方向，以期对黏土矿物及矿物材料的研究提供一定的参考。

关键词：黏土矿物晶体结构矿物材料环境治理新能源

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增强玄武岩风化对土壤重金属的影响

地质学报 2024年

作者：唐晓尉廖立兵王丽娟刘昊谢修鑫焦晨楠中国地质大学(北京)材料科学与工程学院中国地质大学(北京)数理学院

增强玄武岩风化会使玄武岩中重金属溶出并富集在土壤中,同时玄武岩风化产物对土壤重金属具有一定钝化效果。因此,探究增强玄武岩风化过程中土壤中重金属的生物有效性对增强玄武岩风化固碳技术的实际应用具有重要意义。本文利用Tessier法... 详细信息

增强玄武岩风化会使玄武岩中重金属溶出并富集在土壤中,同时玄武岩风化产物对土壤重金属具有一定钝化效果。因此,探究增强玄武岩风化过程中土壤中重金属的生物有效性对增强玄武岩风化固碳技术的实际应用具有重要意义。本文利用Tessier法、SEM和EDS等手段研究增强玄武岩风化对土壤重金属的影响。结果表明,玄武岩的风化提高了土壤pH值,使土壤中的重金属更易钝化。玄武岩溶出的大部分Cr和Ni被玄武岩蚀变产物以及土壤黏土矿物以残渣态的形式固定,仅有极少量重金属Cr、Ni随滤出液流出,不会造成土壤污染。玄武岩的风化产物及玄武岩溶解释放的Ca、Mg和Fe等离子形成的新矿物可将土壤中的重金属转变为稳定的形态,降低其生物有效性,达到修复土壤重金属污染的目的。

关键词：玄武岩增强风化土壤重金属形态分析钝化

硅基聚合物耐高温衍生陶瓷涂层制备与应用研究进展

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材料工程 2024年第4期52卷 12-23页

作者：陈科吉李鹏飞徐彩虹吴子剑张宗波哈尔滨理工大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150000 中国科学院化学研究所北京100190

随着航空航天领域的不断发展,金属以及碳材料等高温结构部件的服役条件日益苛刻。通过恰当的工艺在高温结构部件表面制备硅基陶瓷涂层并赋予其特殊性能,可有效提高高温结构部件的使用寿命。近年来,聚合物前驱体转化陶瓷涂层逐渐成为一... 详细信息

随着航空航天领域的不断发展,金属以及碳材料等高温结构部件的服役条件日益苛刻。通过恰当的工艺在高温结构部件表面制备硅基陶瓷涂层并赋予其特殊性能,可有效提高高温结构部件的使用寿命。近年来,聚合物前驱体转化陶瓷涂层逐渐成为一种无机涂层制备的新方法。该方法具有制备工艺简便、涂层功能拓展性强等特点,得到了研究者越来越多的关注。本文主要综述了硅基聚合物前驱体转化陶瓷涂层的研究进展。首先从聚合物陶瓷涂层的制备展开,简要介绍了硅基聚合物前驱体、填料种类以及涂覆工艺和裂解方式对涂层结构以及性能的影响。随后,重点讨论了聚合物前驱体转化陶瓷涂层在耐高温防护领域,包括抗氧化、环境障、热障涂层的应用进展。最后,指出了聚合物陶瓷涂层在涂层性能提升及缺陷控制等方面的问题,并对其发展方向进行了展望,例如通过在硅基前驱体中引入Hf,Zr,Ta等超高温元素,提高陶瓷涂层的耐温等级,以及发展高效的陶瓷化新技术,从而提高陶瓷转化效率及涂层适用性范围等。

关键词：聚合物前驱体转化法陶瓷涂层高温防护抗氧化环境障热障

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有机电极材料在水系电池中的应用研究进展

化工进展 2024年第7期43卷 3872-3890页

作者：邵威马壮郑宏玮刘光举高翔谢健和庆钢浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310027 浙江大学材料科学与工程学院浙江杭州310027

与商业化电池相比,水系有机电池(AOBs)具有低成本、高安全性、环保等特点,使其更适用于便携电子设备和电网储能应用。电极材料作为水系有机电池重要组成部分,在实现电池的高容量和长循环寿命方面起到至关重要的作用。基于绿色发展的需求... 详细信息

与商业化电池相比,水系有机电池(AOBs)具有低成本、高安全性、环保等特点,使其更适用于便携电子设备和电网储能应用。电极材料作为水系有机电池重要组成部分,在实现电池的高容量和长循环寿命方面起到至关重要的作用。基于绿色发展的需求,有机电极材料应具备理论比容量高、资源丰富、设计灵活性强等优点。本文综述了不同储能机理的有机电极材料的最新研究进展,包括羰基化合物、亚胺化合物、导电聚合物、COFs材料、MOFs材料以及复合材料等。同时总结了有机电极材料在水系电池中的导电性和溶解性问题,并提出了不同的解决策略。最后,讨论了水系有机电池的关键挑战以及未来努力方向,未来仍需要更多具有更好电子导电性和快速动力学的电极材料应用于水系有机电池。

关键词：水系有机电池电极材料水系电解液有机化合物高安全性

热水浴还原法制备Gd_(2)O_(2)S:Pr闪烁陶瓷及性能优化

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硅酸盐学报 2024年第3期52卷 812-819页

作者：杜永笑罗朝华孙靖涵庄翊君刘永福孙鹏蒋俊宁波大学材料科学与化学工程学院浙江宁波315211 中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201

硫氧化钆(Gd_(2)O_(2)S,GOS)闪烁陶瓷是一种具有高光输出、低余辉与高X射线阻止能力的闪烁材料,被广泛用于核医学影像和安全检查等领域。然而,GOS粉体合成过程复杂,组分精确配比与第二相难以控制,导致高品质GOS闪烁陶瓷制备依然存在较... 详细信息

硫氧化钆(Gd_(2)O_(2)S,GOS)闪烁陶瓷是一种具有高光输出、低余辉与高X射线阻止能力的闪烁材料,被广泛用于核医学影像和安全检查等领域。然而,GOS粉体合成过程复杂,组分精确配比与第二相难以控制,导致高品质GOS闪烁陶瓷制备依然存在较大挑战。针对这些问题和挑战:此项研究采用热水浴还原法制备了不同摩尔配比的(Gd_(1–x)Pr_(x))_(2)O_(2)S闪烁陶瓷材料,探究了不同形貌、粒度的氧化钆(Gd2O3)原料对Gd_(2)O_(2)S粉体的显微结构和光学性能影响。结果表明:亚微米级Gd_(2)O_(3)相较于纳米Gd_(2)O_(3)所合成的Gd_(2)O_(2)S:Pr粉体及闪烁陶瓷都具有更高的荧光强度,通过弱还原气氛下预烧结与热等静压后处理之后的Gd_(2)O_(2)S闪烁陶瓷具有较高的下相对密度和光学性能。在Pr^(3+)掺杂量(摩尔分数)x=0.2%时,闪烁陶瓷荧光强度达到最大值,并且在513 nm波长处透过率达到31%。本研究成功开发了一种简单而成本低廉的陶瓷制备工艺,该工艺无副产物污染,有望基于此工艺,大规模生产高性能Gd_(2)O_(2)S闪烁陶瓷。

关键词：闪烁陶瓷硫氧化钆氧化钆显微结构光学性能