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TiVNbTa难熔高熵合金的吸放氢动力学

材料工程 2024年第1期52卷 101-107页

作者：龙雁张李敬杨继荣王芬广东省金属新材料制备与成形重点实验室广州510640 华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640

通过真空电磁感应悬浮熔炼技术制备TiVNbTa难熔高熵合金试样,采用多通道储氢性能测试仪测试合金的吸放氢性能,并研究该合金的吸(放)氢行为及其动力学机制。结果表明:单相BCC结构的TiVNbTa难熔高熵合金吸氢后生成TiH_(1.971),Nb_(0.696)V... 详细信息

通过真空电磁感应悬浮熔炼技术制备TiVNbTa难熔高熵合金试样,采用多通道储氢性能测试仪测试合金的吸放氢性能,并研究该合金的吸(放)氢行为及其动力学机制。结果表明:单相BCC结构的TiVNbTa难熔高熵合金吸氢后生成TiH_(1.971),Nb_(0.696)V_(0.304)H和Nb_(0.498)V_(0.502)H_(23)种氢化物新相。氢化高熵合金粉末在519,593 K和640 K分别发生氢化物的分解反应,放氢后恢复单相BCC结构,因此TiVNbTa合金的吸氢反应属于可逆反应。该合金在423~723 K温度区间具有较高的吸(放)氢速率,其吸(放)氢动力学模型分别符合Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程和二级速率方程,吸(放)氢的表观活化能Ea分别为-21.87 J/mol和8.67 J/mol。

关键词：难熔高熵合金吸放氢动力学表观活化能可逆反应

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高屈强比Ti-Nb-Cr-V-Zr系难熔高熵合金的组织与力学性能

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材料热处理学报 2024年第3期45卷 46-53页

作者：田钊陈维平王浩付志强华南理工大学广东省金属新材料制备与成形重点实验室广东广州510641

通过真空电弧熔炼法制备了Ti_(47-x)Nb_(23)Cr_(18)V_(12)Zr_(x)(x=0、4、8、12 at%)系难熔高熵合金,随后在1200℃下保温12 h对合金进行均匀化热处理。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、万能力学试验机和显微硬度仪等研究了铸态与均... 详细信息

通过真空电弧熔炼法制备了Ti_(47-x)Nb_(23)Cr_(18)V_(12)Zr_(x)(x=0、4、8、12 at%)系难熔高熵合金,随后在1200℃下保温12 h对合金进行均匀化热处理。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、万能力学试验机和显微硬度仪等研究了铸态与均匀化热处理态合金的相组成、微观组织及力学性能。结果表明:Zr元素的添加使铸态合金在枝晶间析出C15结构的Cr_(2)(Ti,Nb,V,Zr)-Laves相,同时,Zr元素含量的增加增强了合金的压缩屈服强度和硬度,但使其塑性降低。均匀化热处理并未改变合金的相组成,但使合金的组织形貌发生了明显改变,并大大增加了析出相的体积分数。经过均匀化热处理后,合金的强度和硬度有所降低,但塑性得到改善。其中,Ti_(43)Cr_(18)Nb_(23)V_(12)Zr_(4)合金的压缩塑性由铸态时的29%提升至超过50%,同时具有1110 MPa的屈服强度和高达180 MPa·cm^(3)·g^(-1)的屈强比,表现出优异的强度-塑性匹配。此外,得益于细小弥散的Laves相,均匀化热处理后Ti_(39)Cr_(18)Nb_(23)V_(12)Zr_(8)合金的屈服强度和塑性均有小幅度增强。

关键词：难熔高熵合金均匀化热处理微观组织力学性能高屈强比

钛合金三维点阵结构增韧纳米铝合金的力学性能和变形行为

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金属学报 2024年第2期60卷 247-260页

作者：王勇张卫文杨超王智华南理工大学机械与汽车工程学院、广东省金属新材料制备与成形重点实验室广州510640 华南理工大学机械与汽车工程学院、国家金属材料近净成形工程技术研究中心广州510640

韧性差是限制高强度纳米结构铝合金应用的关键问题,本工作旨在结合增材制造点阵结构获得高强韧性。利用增材制造和热挤压制备出TC4三维点阵结构增韧Al_(84)Ni_(7)Gd_(6)Co_(3)纳米结构铝合金的新型复合材料,并对其微观组织、拉伸力学性... 详细信息

韧性差是限制高强度纳米结构铝合金应用的关键问题,本工作旨在结合增材制造点阵结构获得高强韧性。利用增材制造和热挤压制备出TC4三维点阵结构增韧Al_(84)Ni_(7)Gd_(6)Co_(3)纳米结构铝合金的新型复合材料,并对其微观组织、拉伸力学性能和拉伸断裂行为进行了表征和分析。结果表明,复合材料中TC4点阵结构保持完整,界面保持平直清晰,TC4合金中的α相和β相沿着挤压方向拉长形成精细的片条状结构,纳米结构铝合金区域为高体积分数纳米结构化合物相和纳米晶Al。力学性能测试结果表明,TC4三维点阵结构对纳米结构铝合金区域的裂纹萌生和扩展产生了明显的限制效应,使得复合材料获得了良好的拉伸力学性能。

关键词：铝合金钛合金点阵结构复合材料强韧性

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二氧化碳转化为氨基甲酸酯的研究进展

物理化学学报 2024年第4期40卷 146-166页

作者：郭艳辉魏丽温中林戚朝荣江焕峰华南理工大学化学与化工学院广东省功能分子工程重点实验室广州510641

二氧化碳(CO_(2))是大气中主要的温室气体,同时也是一种丰富、无毒和可再生的碳一资源。因此,将CO_(2)转化为有价值的化学品对实现可持续发展具有重要意义。然而,由于CO_(2)的热力学稳定性和动力学惰性,其活化转化非常具有挑战性。氨基... 详细信息

二氧化碳(CO_(2))是大气中主要的温室气体,同时也是一种丰富、无毒和可再生的碳一资源。因此,将CO_(2)转化为有价值的化学品对实现可持续发展具有重要意义。然而,由于CO_(2)的热力学稳定性和动力学惰性,其活化转化非常具有挑战性。氨基甲酸酯是一类具有生物活性的重要化合物,广泛存在于天然产物、农用化学品和医药相关分子中,同时也是重要的有机合成中间体。近年来,利用CO_(2)作为光气的替代品用于合成氨基甲酸酯吸引了广泛的关注。本文主要综述了CO_(2)和胺在不同的催化体系下合成氨基甲酸酯的最新研究进展,主要分为无过渡金属催化、过渡金属催化、电催化、光催化四种反应体系来归纳总结,并对CO_(2)转化为氨基甲酸酯的未来研究方向进行了展望。

关键词：胺二氧化碳氨基甲酸酯无过渡金属催化过渡金属催化电催化光催化

粉末冶金Ti-6Al-3Mo-1Zr钛合金的微观组织和力学性能

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中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1566-1578页

作者：谭亚宁李宁刘乐华张卫文杨超王智华南理工大学金属新材料制备与成形广东省重点实验室广州510640 华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640 华中科技大学材料科学与工程学院武汉430074

采用粉末冶金工艺制备出一种具有细小组织的Ti-6Al-3Mo-1Zr合金,通过X射线衍射仪、扫描电镜及拉伸试验等研究了热压烧结温度对该合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:在烧结温度1000℃下制备的Ti-6Al-3Mo-1Zr合金具有细小组织和较... 详细信息

采用粉末冶金工艺制备出一种具有细小组织的Ti-6Al-3Mo-1Zr合金,通过X射线衍射仪、扫描电镜及拉伸试验等研究了热压烧结温度对该合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:在烧结温度1000℃下制备的Ti-6Al-3Mo-1Zr合金具有细小组织和较优的力学性能,其原始β晶粒尺寸、α集束尺寸和α片层厚度分别为176μm、49μm和1.49μm,室温抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为895 MPa、823 MPa和12.7%,强化机制主要为固溶强化、Hall-Petch效应和α/β界面强化。由于Mo元素可降低钛合金的高温扩散系数,因此,Ti-6Al-3Mo-1Zr合金的原始β晶粒尺寸、α集束尺寸和α片层厚度均小于相同工艺条件下制备的Ti-6Al-4V合金,其室温及高温强度、加工硬化率和塑性均优于Ti-6Al-4V合金。

关键词：粉末冶金钛合金力学性能微观组织

新型高增益氟硫改性磷酸盐光纤及L波段光纤激光

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中国科学：技术科学 2024年第4期54卷 655-664页

作者：朱金钟姬瑶黎仲贤耿鑫张勤远华南理工大学物理与光电学院发光材料与器件国家重点实验室广东省光纤激光材料与应用技术重点实验室广州510640

L波段(1565~1625 nm)激光是光通信信道容量拓展、测风雷达、生物气溶胶检测等领域发展的迫切与重大需求.稀土离子掺杂的高增益有源光纤是L波段光纤激光器的核心增益介质和关键科学难题.然而,目前石英有源光纤存在稀土离子溶解度低、发... 详细信息

L波段(1565~1625 nm)激光是光通信信道容量拓展、测风雷达、生物气溶胶检测等领域发展的迫切与重大需求.稀土离子掺杂的高增益有源光纤是L波段光纤激光器的核心增益介质和关键科学难题.然而,目前石英有源光纤存在稀土离子溶解度低、发光效率低、增益系数低等问题,严重制约着光纤激光器的性能提升.因此,探索在L波段具有优异放大能力的新型高增益介质是该领域的主要挑战之一.本文报道了一种新型Er^(3+)/Yb^(3+)共掺氟硫改性磷酸盐(FSP)激光玻璃光纤及其L波段光纤激光输出.结果表明,FSP玻璃光纤为稀土离子提供了丰富的配位环境,具有高增益与宽带宽的特性.Er^(3+)/Yb^(3+)共掺FSP玻璃光纤品质因子为5.7×10^(-23)s cm^(2),增益带宽为49.7×10^(-27)cm^(3),峰值净增益系数达5.3 dB cm^(-1)@1540 nm,在1600 nm波段的增益系数可达2.4 dB cm^(-1).基于超短长度(1 cm) FSP光纤即可实现中心波长为1617 nm的L波段激光输出.此外,FSP玻璃光纤还具有弹性模量高(>80 GPa)、抗析晶稳定性好(>200℃)和化学稳定性强(溶解速率材料提供了解决方案.

关键词：激光玻璃磷酸盐光纤氟硫改性磷酸盐光纤光纤激光器

具有丰富活性位点和高电子传导性的非晶MOF用于高效肼氧化

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第5期60卷 351-359页

作者：丁婕婷王浩帆沈葵韦小明陈立宇李映伟华南理工大学化学与化工学院广东省燃料电池技术重点实验室广东广州510640 华南理工大学物理与光电学院广东广州510640

金属有机框架(MOF)虽然具有完美的结晶性质,但由于其配位不饱和位点数量不足和电子传导性较低,这些特性限制了它在电催化领域的应用.尽管通过去除部分有机配体可以暴露晶体MOF的一些金属位点,但常用的方法涉及高压、高温、强酸、强碱等... 详细信息

金属有机框架(MOF)虽然具有完美的结晶性质,但由于其配位不饱和位点数量不足和电子传导性较低,这些特性限制了它在电催化领域的应用.尽管通过去除部分有机配体可以暴露晶体MOF的一些金属位点,但常用的方法涉及高压、高温、强酸、强碱等苛刻的条件,很容易造成MOF的多孔结构完全坍塌.相较于晶态MOF,非晶态MOF具有短程有序而长程无序的结构特征.通过快速组装MOF,有望实现MOF的非晶化,从而创造大量不饱和位点,并优化金属位点的电子结构.因此,开发高效的非晶态MOF合成策略十分必要.本文报道了一种诱导非晶态MOF在碳布上快速组装的电合成方法,制得了具有丰富活性位点和高电子传导性的非晶态MOF(记为aMnFc'/CC).在电合成过程中,有机配体在碳布上迅速去质子化,并与金属离子快速组装,形成具有大量配位不饱和Mn位点的非晶态aMnFc'.X射线衍射和透射电镜选区电子衍射结果表明,aMnFc'为无定形结构.电子顺磁共振和X射线吸收近边结构光谱等表明,aMnFc'比cMnFc'含有更多的不饱和Mn金属中心.随后,利用三电极体系评估催化剂在肼氧化(HzOR)中的催化活性,在0.1 mol L^(−1) PBS+0.4 mol L^(−1) N_(2)H_(4)电解质中,aMnFc'/CC的起始电位为287 mV(1 mA cm^(−2)),在10 mA cm^(−2)下的工作电势为667 mV,其活性远优于晶态MOF 起始电位为540 mV(1 mA cm^(−2)),在10 mA cm^(−2)下的工作电势为(871 mV).aMnFc'/CC在0.1 mol L^(−1) PBS中的HzOR性能优于大多数已报道的Mn/Fe基催化剂和MOFs催化剂.四探针法测定cMnFc'和aMnFc'的电导率分别为1.5×10^(−4)和1.8×10^(−3) S cm^(−2),表明MOF的非晶化可以提高电导率,从而增强其电化学性能.密度泛函理论计算表明,MnFc'-V在费米能级附近的态密度比MnFc'的态密度更强,说明不饱和Mn中心的存在增强了MOF的导电性.进一步通过理论计算研究了肼在MnFc'和MnFc'-V表面的逐步脱氢过程,结果发现,MnFc'和MnFc'-V的决速步都是从*N_(2)H_(3)到*N_(2)H_(2)的脱氢过程,其中MnFc'-V的自由能差(0.22 eV)远小于MnFc'的自由能差(0.65 eV).由此可见,在aMnFc'中,不饱和Mn位点使d带中心更接近费米能级,增强了活性位对N_(x)H_(x)中间体的吸附能,从而提高了HzOR活性.综上,本文提出一种电合成方法,实现了非晶态MOF在碳布上的快速组装,制备出具有丰富活性位点和高电子传导性的非晶态MOF,显著提升了其在肼氧化反应中的催化活性.这一新策略不仅克服了晶态MOF在电催化应用中的局限,而且为工业电流条件下合成用于HzOR的非晶态MOF提供了参考.

关键词：非晶化缺陷电催化肼氧化反应金属有机框架

黏结剂喷射3D打印工业纯钛TA1的组织与性能研究

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精密成形工程 2024年第6期16卷 62-69页

作者：肖攀陈维平黄丽冉程韬潜付志强华南理工大学广东省金属新材料制备与成形重点实验室广州510641

目的探究不同类型黏结剂对黏结剂喷射3D打印(BJ3DP)制备TA1的C和O杂质含量、组织、性能的影响,并基于优选的黏结剂通过BJ3DP成形TA1,厘清烧结温度对微观组织、力学性能和电化学腐蚀性能的影响,为BJ3DP制备高性能TA1零件提供参考。方法基... 详细信息

目的探究不同类型黏结剂对黏结剂喷射3D打印(BJ3DP)制备TA1的C和O杂质含量、组织、性能的影响,并基于优选的黏结剂通过BJ3DP成形TA1,厘清烧结温度对微观组织、力学性能和电化学腐蚀性能的影响,为BJ3DP制备高性能TA1零件提供参考。方法基于BJ3DP打印技术,使用商用酚醛和2种自研黏结剂打印出纯钛TA1生坯,并将其固化、脱脂,随后分别在1320、1380、1440℃下烧结,对烧结后的样品进行C和O含量检测、扫描电镜测试、单向拉伸测试、电化学腐蚀试验测试。结果采用商用酚醛和SCUT-1黏结剂BJ3DP打印的TA1样品经1320℃烧结后,C和O含量较高且形成了TiC第二相,导致室温脆性较大。采用SCUT-2黏结剂BJ3DP制备TA1烧结态样品的C和O含量较低,质量分数分别为0.038%和0.100%,无第二相形成,并表现出良好的强度-塑性匹配。同时,随烧结温度的提高,基于SCUT-2黏结剂BJ3DP制备的TA1样品的相对密度从91.9%提高至95.4%,促使力学和电化学腐蚀性能同步提升。经1440℃烧结后,BJ3DP制备的纯钛TA1屈服强度为412 MPa、抗拉强度为502 MPa、断后伸长率为19.6%,在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀电流密度低至309 nA/cm^(2)。结论SCUT-2黏结剂适用于BJ3DP成形钛及其合金,能够获得杂质含量低且无第二相的组织,提高烧结温度可有效降低孔隙等缺陷,进而获得综合性能优异的BJ3DP零件,且其性能优于粉末注射成形(MIM)制备的TA1的性能。

关键词：黏结剂喷射3D打印纯钛TA1 烧结工艺力学性能电化学腐蚀性能

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(Ti_(60)Cr_(30)Nb_(10))_(100-x)Al_(x)轻质中熵合金的力学与腐蚀性能

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第1期34卷 219-235页

作者：王浩陈维平郝良彦褚晨亮熊伟付志强华南理工大学广东省金属新材料制备与成形重点实验室广州510641 华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心广州510641 Physical Metallurgy and Materials Design Laboratory Department of Mechanical Engineering and Materials ScienceUniversity of PittsburghPittsburghPA15261USA

研究轻质(Ti_(60)Cr_(30)Nb_(10))_(100-x)Al_(x)(x=0,5,7.5,10,摩尔分数,%)中熵合金在铸态和均匀化态下的显微组织、力学性能和腐蚀行为。结果表明,随着Al含量从0增加到10%(摩尔分数),铸态合金均由相同的相组成,即体心立方(BCC)相和少... 详细信息

研究轻质(Ti_(60)Cr_(30)Nb_(10))_(100-x)Al_(x)(x=0,5,7.5,10,摩尔分数,%)中熵合金在铸态和均匀化态下的显微组织、力学性能和腐蚀行为。结果表明,随着Al含量从0增加到10%(摩尔分数),铸态合金均由相同的相组成,即体心立方(BCC)相和少量TiCr2型Laves相组成。均匀化后,所有合金均由单相BCC组成。此外,(Ti_(60)Cr_(30)Nb_(10))_(95)A_(l5)中熵合金表现出在铸态和均匀态条件下最优异的力学性能,屈服强度分别约为1048 MPa和1017 MPa,同时保持超50%压缩应变。与TC4和铸态(Ti_(60)Cr_(30)Nb_(10))_(95)A_(l5)合金相比,均匀态(Ti_(60)Cr_(30)Nb_(10))_(95)A_(l5)合金表现出更优异的耐腐蚀性能,这主要归因于均匀的显微组织与化学成分。

关键词：中熵合金轻质合金显微组织力学性能腐蚀行为