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基于功能基元序构策略提升Ag_(2)Se基柔性热电薄膜的性能

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 218-228页

作者：王子兴李佳佳刘莹蔡克峰同济大学材料科学与工程学院上海201804

热电材料是一种能够实现热能和电能相互转换的清洁能源材料。近年来,随着可穿戴电子设备的蓬勃发展,柔性热电材料成为研究热点。热电材料中载流子和声子传输表现出强耦合特性,严重制约热电性能的提升。功能基元序构是一种优化材料性能... 详细信息

热电材料是一种能够实现热能和电能相互转换的清洁能源材料。近年来,随着可穿戴电子设备的蓬勃发展,柔性热电材料成为研究热点。热电材料中载流子和声子传输表现出强耦合特性,严重制约热电性能的提升。功能基元序构是一种优化材料性能的有效策略。在材料中构筑不同作用机制的功能基元,并将功能基元进行序构,同时增强功能基元间的协同效应,可以有效地提升材料的性能。本工作主要以硒化银基柔性热电薄膜为例,介绍功能基元序构和功能基元间协同效应对电、声输运性能和柔性的作用机制。

关键词：热电薄膜硒化银功能基元序构柔性

热轧变形量对Mg-11.8Gd-2.3Y-0.5Zr-0.5Ag-0.4Er合金显微组织及力学性能的影响

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中国有色金属学报 2024年第7期34卷 2215-2226页

作者：蒋文天王若愚彭健刘华山中南大学材料科学与工程学院长沙410083

以Mg-11.8Gd-2.3Y-0.5Zr-0.5Ag-0.4Er(质量分数,%)合金为实验材料,研究了热轧变形量对组织演变和性能的影响。结果表明:当热轧变形量从20%增至40%时,非基面滑移系施密特因子增加,孪晶减少;继续增大热轧变形量,非基面滑移系的平均施密特... 详细信息

以Mg-11.8Gd-2.3Y-0.5Zr-0.5Ag-0.4Er(质量分数,%)合金为实验材料,研究了热轧变形量对组织演变和性能的影响。结果表明:当热轧变形量从20%增至40%时,非基面滑移系施密特因子增加,孪晶减少;继续增大热轧变形量,非基面滑移系的平均施密特因子(Fs)随之降低,孪晶也随之增多。合适的热轧变形量促进非基面滑移并抑制基面滑移与孪生。因此,当热轧变形量为40%时,非基面滑移活跃,位错密度增加,孪晶减少,位错强化和织构强化达到峰值,合金的屈服强度分别为290 MPa和8.5%。当热轧变形量增至60%时,非基面滑移活跃,位错密度下降,孪晶增多,合金的屈服强度降至230 MPa,伸长率达到12.9%。这说明控制热轧变形量可调控非基面滑移和孪生,有助于提升高Gd含量稀土镁合金的综合力学性能。

关键词： Mg-Gd-Y基合金热轧织构位错滑移孪生强化机制

含不同初始织构的Mg−Gd−Y−Zn−Zr合金热轧板材的显微组织和力学性能

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第6期34卷 1804-1816页

作者：陈汉胡璋韩宇翔陈韬刘楚明陈志永中南大学材料科学与工程学院长沙410083

通过光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射、透射电子显微镜和拉伸试验研究含不同初始织构的Mg−4.7Gd−3.4Y−1.2Zn−0.5Zr(质量分数,%)合金热轧板材的显微组织和力学性能。结果表明,初始织构为0001//RD(板材轧向)的板材获得相对较... 详细信息

通过光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射、透射电子显微镜和拉伸试验研究含不同初始织构的Mg−4.7Gd−3.4Y−1.2Zn−0.5Zr(质量分数,%)合金热轧板材的显微组织和力学性能。结果表明,初始织构为0001//RD(板材轧向)的板材获得相对较粗的晶粒和双峰基面织构;而初始织构为0001//TD(板材横向)的板材动态再结晶程度更高,因此,获得更细的晶粒尺寸和较强的0001//ND基面织构。此外,在两种板材中均发现沿RD拉长的不规则形状LPSO相,这种LPSO相导致各向异性的承载强化行为,并进一步引起板材的屈服各向异性。对强化机理的分析表明,晶界强化对轧制板材的强化效果最好。由于具有较小的晶粒尺寸和LPSO相带来的承载强化效果,初始织构为0001//TD的板材在RD方向上获得最高的屈服强度。

关键词： Mg−Gd−Y−Zn−Zr合金织构 LPSO相力学性能强化机理

镁合金电弧增材技术基本工艺及工艺因素影响综述

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材料导报 2024年第7期38卷 189-197页

作者：凌子涵王利卿张震赵占勇白培康中北大学材料科学与工程学院太原030051 太原科技大学材料科学与工程学院太原030024

轻量化结构件是航空航天和交通运输领域的永恒追求,结构件的轻量化主要通过结构设计和材料选择实现。因此,具有自由成型大型复杂形状构件特点的电弧增材技术受到持续关注。镁合金密度约为1.8g/cm^(3),是实际工程应用中最轻的金属结构材... 详细信息

轻量化结构件是航空航天和交通运输领域的永恒追求,结构件的轻量化主要通过结构设计和材料选择实现。因此,具有自由成型大型复杂形状构件特点的电弧增材技术受到持续关注。镁合金密度约为1.8g/cm^(3),是实际工程应用中最轻的金属结构材料之一。这两点使电弧增材镁合金大型复杂构件的生产研究受到重视。然而,电弧增材涉及电磁、传热、流体等复杂物理变化,同时镁合金又存在易氧化、易挥发等问题,这对电弧增材的工艺控制提出严峻考验。为此本文归纳总结了镁合金电弧增材技术基本工艺类别,分析了主要工艺参数对电弧增材制造镁合金成型质量、微观组织、力学性能的影响规律和深层机理,指出了镁合金电弧增材技术的现有问题,最后对镁合金电弧增材技术的未来研究方向提出了一些建议和展望。

关键词：镁合金电弧增材制造工艺因素成型质量微观组织力学性能

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MXenes基光催化剂的进展、挑战和展望

物理化学学报 2024年第8期40卷 8-17页

作者：蔡宇珊肖方兴福州大学材料科学与工程学院福州350108

随着科学技术的不断进步,传统的能源资源如石油和煤炭正面临大规模耗竭的问题,同时也释放出大量的温室气体,导致能源短缺和极端气候变化,这已成为威胁人类生存和发展的紧迫挑战。在这一背景下,光催化技术备受关注,因为它可以将太阳能有... 详细信息

随着科学技术的不断进步,传统的能源资源如石油和煤炭正面临大规模耗竭的问题,同时也释放出大量的温室气体,导致能源短缺和极端气候变化,这已成为威胁人类生存和发展的紧迫挑战。在这一背景下,光催化技术备受关注,因为它可以将太阳能有效地转化为化学能,被认为是解决能源和环境问题的新兴途径。要实现高效的光催化反应,选择合适的催化剂至关重要。然而,常用的光催化剂,如二氧化钛(TiO_(2))、硫化镉(CdS)、氮化碳(g-C_(3)N_(4))等存在着一系列问题,包括光生电荷复合率高、光能利用效率低、稳定性差、电荷转移速度慢等,这些缺陷限制了光催化效率的提高。为应对这些挑战,二维(2D)材料MXenes备受关注。MXenes具有独特的结构柔韧性、多样性的元素组成、优越的导电性、卓越的载流子迁移性能以及丰富的催化活性位点,这些特性有助于加速界面电荷转移并抑制光生电荷复合,因此被广泛应用于光催化反应中,充当了催化剂的角色。本文综合总结了制备高质量MXenes的各种方法,包括水溶液刻蚀、无水刻蚀以及其他物理辅助方法。同时,还讨论了构建MXenes复合光催化体系的多种策略,例如原位生长合成、原位氧化合成和静电自组装等。此外,文中还回顾了MXene与其他材料如TiO_(2)、CdS、g-C_(3)N_(4)、WO_(3)、BiOBr等在光催化制氢、二氧化碳还原、环境修复、氮固定、杀菌等领域的研究进展。最后,鉴于MXene本身存在的局限性以及产业化需求,文章还展望了MXene基复合材料在光催化领域的未来发展前景和面临的挑战。总的来说,本文为MXenes在光催化太阳能转化中的应用提供了详实而丰富的信息。

关键词： MXenes 二维材料电荷转移光催化氧化还原界面结构

粉煤灰-矿渣基免烧人造轻集料的制备及性能研究

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材料导报 2024年第13期38卷 146-154页

作者：黄京立侯杰郑沛祺王嘉伟陶文宏段广彬张秀芝济南大学材料科学与工程学院济南250022

为减轻对自然资源的开采,合理有效地利用粉煤灰(FA),本工作以FA和磨细粒化高炉矿渣(GGBFS)为原料制备了碱激发免烧人造轻集料(CAALA),研究了原材料配合比对CAALA的造粒效率、物理性能以及抗冻融性能的影响,并分析了CAALA的碱溶出。结果... 详细信息

为减轻对自然资源的开采,合理有效地利用粉煤灰(FA),本工作以FA和磨细粒化高炉矿渣(GGBFS)为原料制备了碱激发免烧人造轻集料(CAALA),研究了原材料配合比对CAALA的造粒效率、物理性能以及抗冻融性能的影响,并分析了CAALA的碱溶出。结果表明,FA掺量对CAALA的性能具有显著影响,当FA掺量增加,水化产物中C-A-S-H凝胶量减少,CAALA中有害孔(>200 nm)的占比增加;结合造粒效率与筒压强度,FA与GGBFS最佳质量比为1∶1,此时CAALA的造粒效率为92.01%、堆积密度为1072 kg/m^(3)、1 h吸水率为10.8%,筒压强度为14.65 MPa,24 h溶出液的pH为11.87,经过15次冻融循环后的质量损失率为3.34%,可供C30等级以下的非结构混凝土使用。

关键词：人造轻集料圆盘造粒机碱激发材料筒压强度耐久性

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热电器件界面性能的研究现状

材料导报 2024年第6期38卷 85-97页

作者：长俊钢陈玉何静梁奇银雷晓波蔡芳共张勤勇西华大学材料科学与工程学院成都610036

近年来,基于塞贝克效应的热电技术不断取得进展,热电器件已在多个领域得以运用。然而热电器件的各连接界面存在诸多挑战。尤其是热电材料与电极的界面处在实际运用中面临电阻、热阻高,接头处易老化失效等问题。这使得热电器件的转化效... 详细信息

近年来,基于塞贝克效应的热电技术不断取得进展,热电器件已在多个领域得以运用。然而热电器件的各连接界面存在诸多挑战。尤其是热电材料与电极的界面处在实际运用中面临电阻、热阻高,接头处易老化失效等问题。这使得热电器件的转化效率远低于理论值,可靠性不足以支持其工业化运用,热电材料的器件化进程严重滞后于新型热电材料的开发进度。为此,本文重点归纳总结了热电器件中热电材料与电极连接界面的电传输、热传输、连接性能的评估指标及相关理论,并详细介绍了各指标的测定方法和一些常见的优化策略,以期扩展热电器件的界面研究,提升热电器件的综合性能,扩大热电器件的应用范围。

关键词：热电器件接触电阻界面热阻电极连接测量

放电等离子体烧结制备纳米非晶Al_(2)O_(3)-La_(2)O_(3)-ZrO_(2)三元共晶氧化物

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硅酸盐学报 2024年第9期52卷 2942-2949页

作者：王江林李杰李玉李琳琳苏兴华赵鹏许西庆长安大学材料科学与工程学院西安710061

纳米非晶材料是由纳米非晶颗粒以及颗粒间非晶界面构成的新型材料,表现出很多独特性能,但其制备往往需要>1 GPa的高压来完成致密化。本工作采用溶胶凝胶法制备了较宽过冷液相区(844~914℃)、平均粒径为11.6 nm的Al_(2)O_(3)-La_(2)O_(3)... 详细信息

纳米非晶材料是由纳米非晶颗粒以及颗粒间非晶界面构成的新型材料,表现出很多独特性能,但其制备往往需要>1 GPa的高压来完成致密化。本工作采用溶胶凝胶法制备了较宽过冷液相区(844~914℃)、平均粒径为11.6 nm的Al_(2)O_(3)-La_(2)O_(3)-ZrO_(2)(ALZ)纳米非晶粉体,并通过放电等离子烧结在875~1000℃条件下制备ALZ材料。结果表明,在875、900、927℃和1000℃烧结体相对密度分别达87.6%、98.3%、96.6%和91.5%,其中,在900℃、50 MPa条件下烧结样品具有最大的相对密度和均匀的显微组织,在STEM-BF和HRTEM下观察到了纳米晶相从非晶相基质中析出现象,纳米压痕测试样品的平均纳米硬度和杨氏模量分别为12.0 GPa和159.9 GPa。上述各烧结体相对密度大小主要与ALZ纳米非晶粉末在各温度下结晶度变化,引起粉末黏性流动改变,从而影响致密化进程有关。875℃烧结中La_(0.28)Zr_(0.72)O_(1.86)结晶度较大阻碍了非晶粉末的黏性流动;而在875~900℃会发生La_(0.28)Zr_(0.72)O_(1.86)向结晶度较小La_(2)(Zr_(2)O_(7))的相变,这有利于黏性流动;927℃和1000℃烧结的样品结晶度进一步增大不利于黏性流动。

关键词：纳米非晶材料放电等离子体烧结过冷液相区氧化铝-氧化镧-氧化锆纳米压痕测试

磁控溅射镀铝AZ31镁合金等离子体电解氧化揭示的放电通道结构及其腐蚀行为

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第1期34卷 139-156页

作者：胡攀峰魏兵剑程昱琳程英亮湖南大学材料科学与工程学院长沙410082

在硅酸盐-六偏磷酸盐电解液中对覆盖薄磁控溅射铝层的AZ31镁合金进行等离子体电解氧化(PEO),以研究PEO机理并提高合金的耐腐蚀性。使用SEM和EDS检测涂层形貌并追踪涂层中Mg和Al元素的分布。新的涂层主要在靠近涂层/金属基体界面的放电... 详细信息

在硅酸盐-六偏磷酸盐电解液中对覆盖薄磁控溅射铝层的AZ31镁合金进行等离子体电解氧化(PEO),以研究PEO机理并提高合金的耐腐蚀性。使用SEM和EDS检测涂层形貌并追踪涂层中Mg和Al元素的分布。新的涂层主要在靠近涂层/金属基体界面的放电通道下部形成。在放电通道上部先前形成的氧化物大部分以固态形式保留在原先的位置,只有少部分熔融氧化物通过涂层的微孔流出,到达表层。阴离子可以通过涂层充满电解液的孔传输,自由地进入涂层的最深部位。在3.5%NaCl (质量分数)中进行开路电位、极化曲线和EIS测试。结果表明,致密的磁控溅射Al层可以显着提高AZ31镁合金的耐腐蚀性,其耐腐蚀性甚至优于PEO处理后的样品。

关键词： AZ31镁合金磁控溅射Al层等离子体电解氧化放电通道耐腐蚀性能