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轧制变形量对Zn-3Cu合金显微组织、力学和耐腐蚀性能的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第5期53卷 1437-1443页

作者：李然然杨家财林建国张德闯湘潭大学材料科学与工程学院湖南湘潭411105

以Zn-3Cu合金为研究对象。研究轧制变形量对Zn-3Cu合金的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明,随着轧制变形量的增加,Zn-3Cu合金基体晶粒细化程度不断加深,合金中的CuZn4相沿着轧制方向不断被拉长并出现部分断裂。Zn-3Cu合... 详细信息

以Zn-3Cu合金为研究对象。研究轧制变形量对Zn-3Cu合金的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明,随着轧制变形量的增加,Zn-3Cu合金基体晶粒细化程度不断加深,合金中的CuZn4相沿着轧制方向不断被拉长并出现部分断裂。Zn-3Cu合金的强度先增后减,塑性不断增强,60%变形量的Zn-3Cu合金具有最高的屈服强度,达到了(263.1±4.9)MPa。随着变形量增加,轧态Zn-3Cu合金的耐腐蚀性能逐渐减弱,铸态Zn-3Cu合金表现出优异的耐腐蚀性能。

关键词：锌基合金轧制处理组织性能

纳米线电卡效应的表面应力与固溶改性相场模拟

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物理学报 2024年第10期73卷 50-58页

作者：邹幸朱哲方文啸湘潭大学材料科学与工程学院湘潭411100 中山大学集成电路学院深圳518107

以铁电纳米线为填料的复合薄膜表现出了满足固态制冷需求的高绝热温变,其平行分布填充的纳米线因和传统垂直分布的取向不同,被认为是获得大电卡效应的关键因素,然而其大电卡效应的内在机理尚不十分明确.因此本文以PbTiO_(3)纳米线为研... 详细信息

以铁电纳米线为填料的复合薄膜表现出了满足固态制冷需求的高绝热温变,其平行分布填充的纳米线因和传统垂直分布的取向不同,被认为是获得大电卡效应的关键因素,然而其大电卡效应的内在机理尚不十分明确.因此本文以PbTiO_(3)纳米线为研究对象,建立平行分布纳米线模型,通过相场模拟研究表面应力和固溶改性对其电卡效应的影响.结果表明,表面应力和固溶改性能够分别调控纳米线相变温度并获取大的绝热温变,并最终实现了在600 kV/cm电场下,0-300℃的宽温度区间获得大于6 K绝热温变的效果.同时结合三维畴结构的演变,揭示了诱发不同畴翻转类型是平行分布纳米线结构获得大电卡效应的内在机理.通过本研究为基于平行分布铁电纳米线电卡效应的固态制冷技术发展提供了有益的理论指导.

关键词：电卡效应纳米线表面应力固溶改性

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石墨烯场效应晶体管的X射线总剂量效应

物理学报 2024年第5期73卷 344-350页

作者：李济芳郭红霞马武英宋宏甲钟向丽李洋帆白如雪卢小杰张凤祁湘潭大学材料科学与工程学院湘潭411105 西北核技术研究所西安710024

本文针对不同结构、尺寸的石墨烯场效应晶体管(graphene field effect transistors,GFET)开展了基于10 keV-X射线的总剂量效应研究.结果表明,随累积剂量的增大,不同结构GFET的狄拉克电压V_(Dirac)和载流子迁移率μ不断退化;相比于背栅型... 详细信息

本文针对不同结构、尺寸的石墨烯场效应晶体管(graphene field effect transistors,GFET)开展了基于10 keV-X射线的总剂量效应研究.结果表明,随累积剂量的增大,不同结构GFET的狄拉克电压V_(Dirac)和载流子迁移率μ不断退化;相比于背栅型GFET,顶栅型GFET的辐射损伤更加严重;尺寸对GFET器件的总剂量效应决定于器件结构;200μm×200μm尺寸的顶栅型GFET损伤最严重,而背栅型GFET是50μm×50μm尺寸的器件损伤最严重.研究表明:对于顶栅型GFET,辐照过程中在栅氧层中形成的氧化物陷阱电荷的积累是V_(Dirac)和μ降低的主要原因.背栅型GFET不仅受到辐射在栅氧化层中产生的陷阱电荷的影响,还受到石墨烯表面的氧吸附的影响.在此基础上,结合TCAD仿真工具实现了顶栅器件氧化层中辐射产生的氧化物陷阱电荷对器件辐射响应规律的仿真.相关研究结果对于石墨烯器件的抗辐照加固研究具有重大意义.

关键词：石墨烯场效应晶体管 X射线辐照总剂量效应

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铪掺杂对锆钛酸钡钙陶瓷电学性能的调控

化学通报 2024年第3期87卷 344-348,354页

作者：唐志兰周弘毅王世超龚跃球湘潭大学材料科学与工程学院湘潭411105 湘潭大学物理与光电工程学院湘潭411105

用固相反应法制备了B位Hf掺杂的Ba_(0.95)Ca_(0.05)Zr_(0.05)Ti_(0.95-x)Hf_(x)(BCZ0.05T((0.95-x))-xH)(x=0、0.02、0.04、0.06和0.08)陶瓷。研究B位同时含有Hf、Zr、Ti三种元素时,铪掺杂对锆钛酸钡钙陶瓷相结构、微观形貌和电学性能的调控。XRD测试结果表明,Hf4+融入晶格,造成晶格膨胀,但形成单一钙钛矿结构。BCZ0.05T((0.95-x))-xH(x=0、0.02)陶瓷中存在明显的四方相与正交相共存的多晶型相转变(PPT),但正交相逐渐转变为主晶相;BCZ0.05T0.91-0.04H陶瓷中,四方相进一步减少,三方相却逐渐增加;当x继续增大到0.06及其以上时,该体系只存在正交相和三方相结构。SEM测试发现,随着Hf的掺杂量增加,晶粒尺寸逐渐减小。剩余极化值随Hf掺杂量的增加先增大再减小,在x为0.02时取得最大值(Pr=6.38μC/cm^(2)),Hf掺杂显著降低矫顽场(Ec)。压电测试结果表明,BCZ0.05T0.91-0.04H陶瓷具有最大压电系数(d33=259 pC/N)。

关键词：锆钛酸钡钙多晶型相转变 Hf掺杂无铅压电陶瓷

采用高压固溶制备具有均匀腐蚀行为的高强度抗菌Zn-4Ag-Mn合金

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第7期34卷 2231-2244页

作者：牛堃宁张德闯齐福刚林建国戴翌龙湘潭大学材料科学与工程学院湘潭411105 湘潭大学低维材料及应用技术教育部重点实验室湘潭411105

采用高压固溶(HPS)法制备Zn-4Ag-Mn合金,获得高强度、可均匀降解、抗菌的植入材料。显微组织表征表明,HPS处理使Zn-4Ag-Mn合金晶粒比铸态(AC)合金的细化57.9%,其第二相平均尺寸减小到10.2μm。压缩、维氏硬度和磨损摩擦试验表明,HPS合... 详细信息

采用高压固溶(HPS)法制备Zn-4Ag-Mn合金,获得高强度、可均匀降解、抗菌的植入材料。显微组织表征表明,HPS处理使Zn-4Ag-Mn合金晶粒比铸态(AC)合金的细化57.9%,其第二相平均尺寸减小到10.2μm。压缩、维氏硬度和磨损摩擦试验表明,HPS合金具有较高的力学性能,抗压屈服强度为333.5MPa,维氏硬度为Hv 89.5。电化学腐蚀和浸泡腐蚀试验表明,HPS处理优化合金的耐蚀性,使其腐蚀均匀。此外。经抗菌实验测试,HPS处理的Zn-4Ag-Mn合金具有优异的抗菌性能,抗菌率为71.6%。这些结果表明,HPS处理的Zn-4Ag-Mn是一种很有前途的生物可降解植入材料。

关键词： Zn-Ag-Mn合金高压固溶高强度均匀腐蚀抗菌性能

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埋底界面修饰对钙钛矿太阳能电池的影响

材料导报 2024年第7期38卷 12-21页

作者：杜一顾邦凯陈曦李夏冰卢豪苏州科技大学材料科学与工程学院江苏苏州215009 东南大学物理学院南京211189

经过十多年的发展,钙钛矿太阳能电池(PSCs)迅速实现了能量转换效率(PCE)从3.8%提高到25.7%的突破,在新一代光伏产业中具有显著的竞争力。钙钛矿太阳能电池的蓬勃发展不仅源于钙钛矿材料具有高光吸收系数、优异的载流子迁移率和可调节的... 详细信息

经过十多年的发展,钙钛矿太阳能电池(PSCs)迅速实现了能量转换效率(PCE)从3.8%提高到25.7%的突破,在新一代光伏产业中具有显著的竞争力。钙钛矿太阳能电池的蓬勃发展不仅源于钙钛矿材料具有高光吸收系数、优异的载流子迁移率和可调节的直接带隙,还源于其简便且成本低廉的制造工艺。但是钙钛矿电池内部的缺陷问题,特别是钙钛矿层与底层界面处的缺陷是限制钙钛矿电池效率与稳定性进一步提升的一个瓶颈。通过有效的界面修饰,一方面可以提高钙钛矿的效率,另一方面可以提高器件的稳定性。本文从界面工程对钙钛矿性能的影响出发,着重介绍了埋底界面的修饰工作对钙钛矿电池效率与稳定性的影响,包含电子传输层(ETL)/钙钛矿界面与空穴传输层(HTL)/钙钛矿界面这两部分,通过对这两类埋底界面的有效改性修饰,器件的效率与稳定性显著提高。通过对比分析了各种材料与实验方法对钙钛矿器件整体性能和稳定性的影响,探索了一条有效改善器件性能的路径。最后,本文还对钙钛矿太阳能电池的前景进行了展望。

关键词：钙钛矿太阳能电池界面修饰埋底界面效率稳定性电子传输层

热处理对FeSi合金粉末/有机硅树脂吸波涂层微观结构和力学性能的影响

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材料导报 2024年第20期38卷 191-197页

作者：钟镇涛洪森邓妍何泽乾戴翠英毛卫国张有为刘平桂湘潭大学材料科学与工程学院湖南湘潭411105 长沙理工大学材料科学与工程学院长沙410014 中国航发北京航空材料研究院隐身与涂料所北京100095

在模拟服役温度条件下研究FeSi合金粉末/有机硅树脂吸波涂层微观形貌结构和力学性能的演变规律,对优化提升涂层性能和预测涂层服役寿命具有重要意义。本工作采用空气冷喷涂工艺制备了FeSi合金粉末/有机硅树脂吸波涂层,在400℃下分别对... 详细信息

在模拟服役温度条件下研究FeSi合金粉末/有机硅树脂吸波涂层微观形貌结构和力学性能的演变规律,对优化提升涂层性能和预测涂层服役寿命具有重要意义。本工作采用空气冷喷涂工艺制备了FeSi合金粉末/有机硅树脂吸波涂层,在400℃下分别对吸波涂层进行了10次、20次、30次、40次、50次的热循环处理,采用多种分析检测手段,研究了热处理对吸波涂层的微观形貌、物相组成、官能团、硬度及结合强度等方面的影响。结果表明,在400℃下吸波涂层质量损失仅0.12%,即涂层耐热性能良好,形貌结构比较稳定。随着热循环处理次数的增加,涂层表面显微硬度从室温的17.32HV1±0.57HV1增加到热处理循环10次后的34.01HV1±0.75HV1;当热循环次数继续增加时,涂层表面硬度趋于稳定。吸波涂层的结合强度则随着热循环次数的增加逐渐下降,热循环40次后,涂层结合强度下降至(1.95±0.60)MPa。涂层发生氧化交联反应以及涂层和基底热膨胀系数不匹配产生的热应力累积是影响热循环处理过程中吸波涂层力学性能的主要原因。

关键词： FeSi合金粉末吸波涂层热膨胀系数硬度结合强度

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热处理对羰基铁基吸波涂层微观结构和力学性能的影响

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材料导报 2024年第1期38卷 148-153页

作者：邓妍洪森曹湘杰蒋曜年戴翠英毛卫国张有为刘平桂湘潭大学材料科学与工程学院湖南湘潭411105 长沙理工大学材料科学与工程学院长沙410014 中国航发北京航空材料研究院隐身与涂料所北京100095

在服役温度范围内研究羰基铁复合吸波涂层材料微观结构和性能演变对揭示其断裂失效机理和优化工艺参数具有十分重要的意义。采用空气喷涂法制备了羰基铁/聚硅氮烷吸波涂层,并在550℃下进行不同时间的热处理,分析热处理前后涂层的红外吸... 详细信息

在服役温度范围内研究羰基铁复合吸波涂层材料微观结构和性能演变对揭示其断裂失效机理和优化工艺参数具有十分重要的意义。采用空气喷涂法制备了羰基铁/聚硅氮烷吸波涂层,并在550℃下进行不同时间的热处理,分析热处理前后涂层的红外吸收性质、物相组成、微观形貌、硬度变化;采用万能试验机测试了热处理前后吸波涂层的结合性能。结果表明,由于热处理时间的延长,在高温和氧气影响下羰基铁热解产生以α-Fe_(2)O_(3)为主要物相的纳米花结构;在550℃热处理80 h后,涂层的平均结合强度达到最高值(11.88±1.10) MPa;热处理400 h后,涂层的平均维氏硬度达到最高值104.56HV±22.97HV。

关键词：羰基铁粉吸波涂层花状结构硬度结合强度

溶液法制备二维钙钛矿层提高甲脒碘化铅钙钛矿太阳能电池稳定性

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物理学报 2024年第6期73卷 386-395页

作者：刘思雯任立志金博文宋欣吴聪聪湖北大学材料科学与工程学院武汉430062

有机-无机金属卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)因优异的光电转换性能被广泛研究,但CH(NH_(2))_(2)PbI_(3)(FAPbI_(3))固有的化学不稳定性阻碍了其长期以来的发展.特别是薄膜表界面处因更低的活化能而具有突出的湿度敏感性,表界面的缺陷与... 详细信息

有机-无机金属卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)因优异的光电转换性能被广泛研究,但CH(NH_(2))_(2)PbI_(3)(FAPbI_(3))固有的化学不稳定性阻碍了其长期以来的发展.特别是薄膜表界面处因更低的活化能而具有突出的湿度敏感性,表界面的缺陷与薄膜稳定性具有强相关性,缺陷的处理结果是提高长期稳定性的关键因素之一.除了界面工程,还有在表面叠加二维钙钛矿层的策略用于界面钝化.然而二维钙钛矿层的制备方法多数具有局限性.本文采用全溶液法的制备工艺,通过在FAPbI_(3)钙钛矿表面均匀涂覆丁基碘化铵(BAI)溶液与热退火的后处理方式,驱动了表面二维(2D)钙钛矿的形成,以减少薄膜表界面缺陷,成功制备了混合维钙钛矿太阳能电池.与此同时,2D钙钛矿中长链分子的疏水性本质上提高了钙钛矿层对水分的容忍度.结果表明,含2D钙钛矿层的未封装器件在相对湿度(RH)为60%的室温环境空气中连续工作近1000 h后仍保持初始效率的80%以上.这种方法构建的2D钙钛矿层在不影响载流子传输性能的同时显著提高了薄膜与器件的长期稳定性,符合高质量钙钛矿太阳能电池的要求与发展趋势,是一种极具发展潜力的策略.

关键词：钙钛矿太阳能电池二维钙钛矿界面钝化稳定性