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添加WC颗粒对镁合金表面等离子喷涂Al基涂层耐腐蚀和耐磨损性能的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第7期34卷 2275-2288页

作者： Haroon RASHID 雒晓涛董昕远张黎李长久西安交通大学材料科学与工程学院金属材料强度国家重点实验室西安710049

常规热喷涂工艺制备的金属涂层内的粒子界面弱结合导致其不能为基材提供长效的腐蚀防护,因此,采用大气等离子喷涂,实现粒子间的冶金结合,制备高致密Al-15%WC(体积分数)复合涂层。结果表明,由于WC颗粒中C元素的去氯效应,以及超高温熔滴(>... 详细信息

常规热喷涂工艺制备的金属涂层内的粒子界面弱结合导致其不能为基材提供长效的腐蚀防护,因此,采用大气等离子喷涂,实现粒子间的冶金结合,制备高致密Al-15%WC(体积分数)复合涂层。结果表明,由于WC颗粒中C元素的去氯效应,以及超高温熔滴(>1800℃)间的自冶金结合,在最优等离子喷涂条件下制备出无氧化物杂质的涂层。涂层的致密结构使其表现出优异耐腐蚀性能,其腐蚀电流密度比镁合金基体降低4个数量级,比纯铝块材降低2个数量级。WC硬质颗粒的添加使Al-WC复合涂层的耐磨损性能相较纯Al块材提高1个数量级。

关键词：大气等离子喷涂 Al-WC涂层自冶金结合去氧效应耐腐蚀性耐磨性

事故容错锆包壳表面FeCrAl合金涂层的研究进展

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材料导报 2024年第12期38卷 200-210页

作者：王亚恒左家栋王亚强张金钰吴凯刘刚孙军西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049

日本福岛核事故暴露出了核燃料包壳锆合金在失水事故工况下的致命缺陷,即锆水反应,同时也引发了高安全事故容错燃料(ATF)包壳材料的研究热点。表面涂层技术是一种有效提升现役锆合金包壳事故容错能力的重要途径,其中FeCrAl合金涂层由于... 详细信息

日本福岛核事故暴露出了核燃料包壳锆合金在失水事故工况下的致命缺陷,即锆水反应,同时也引发了高安全事故容错燃料(ATF)包壳材料的研究热点。表面涂层技术是一种有效提升现役锆合金包壳事故容错能力的重要途径,其中FeCrAl合金涂层由于具有优异的抗高温氧化性能和高温力学性能,是极具发展潜力的ATF包壳涂层候选材料之一。本文主要综述了FeCrAl合金涂层的制备工艺、成分组织、服役性能(力学、氧化、腐蚀、辐照)及失效机制,并对锆合金包壳/FeCrAl涂层体系在工程应用中存在的问题和未来的发展方向进行了分析与展望。

关键词：锆合金包壳表面技术 FeCrAl涂层微观组织服役性能失效机制

基于多尺度结构与界面工程调控的高储能密度聚合物基电介质复合材料

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硅酸盐学报 2024年第4期52卷 1438-1450页

作者：王轶飞吴诗丽汪宏西安交通大学材料科学与工程学院金属材料强度国家重点实验室西安710049 南方科技大学材料科学与工程系广东深圳518055

电介质材料是决定电介质电容器储能特性的关键材料。聚合物基复合电介质因综合了聚合物基体和改性填料的独特优势已成为目前极具发展潜力的储能电介质材料。然而,当前高度集成化和小型化的能源动力系统对电介质电容器的储能性能提出了... 详细信息

电介质材料是决定电介质电容器储能特性的关键材料。聚合物基复合电介质因综合了聚合物基体和改性填料的独特优势已成为目前极具发展潜力的储能电介质材料。然而,当前高度集成化和小型化的能源动力系统对电介质电容器的储能性能提出了更高的要求,而改善性能的根本在于进一步提升聚合物基复合电介质的储能密度。本工作比较了不同种类聚合物基电介质复合材料的性能特征,总结了其结构特点和设计思路,从多尺度结构和界面工程调控等方面回顾了提升复合电介质储能性能的方法,包括调控填料的微观结构、构建宏观层状结构、纳米涂覆聚合物表面、聚合物分子结构设计等策略。最后,总结了当前聚合物基复合电介质材料面临的挑战和未来的发展趋势。

关键词：结构设计界面工程高储能密度复合电介质

粉末尺寸对等离子喷涂LiAlTi(PO)电解质成分与结构的影响

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储能科学与技术 2024年

作者：熊思琪卜晓晨雒晓涛李长久西安交通大学材料科学与工程学院金属材料强度国家重点实验室

全固态锂离子电池（ASSLiBs）由于其能量密度高、安全性好、长期稳定性优越等特点，被广泛研究应用于替代液态电解质锂电池，而发展致密高性能固态电解质的低成本大规模制备技术是推动ASSLiBs的商业应用的关键。NASICON型Li1.3Al0.3Ti1.... 详细信息

全固态锂离子电池（ASSLiBs）由于其能量密度高、安全性好、长期稳定性优越等特点，被广泛研究应用于替代液态电解质锂电池，而发展致密高性能固态电解质的低成本大规模制备技术是推动ASSLiBs的商业应用的关键。NASICON型Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3（LATP）固态电解质因其离子电导率高、化学稳定性优越，有望应用于ASSLiBs制造。本研究采用具有低成本制造特征的大气等离子喷涂技术制备了LATP单个粒子和涂层，系统研究了喷涂参数和粉末粒径对涂层中的P元素含量和涂层的组织结构的影响，探讨了喷涂过程中P元素蒸发损失存在的尺寸效应。结果表明电弧功率对可完全熔化的LATP粒子的临界直径具有显著影响，能够完全熔化的最大粉末粒径随电弧功率的增加而增大，在42 kW下，50 μm以下的粉末可以完全熔化；在完全熔化条件下，当粉末粒径小于25 μm时，P的损失量随着粉末粒径的增大而减少；当粒径大于25 μm时，P的蒸发损失达到最小且随粉末粒径变化较小；电弧功率对P的蒸发影响显著，当电弧功率从34 kW增加至42 kW时，P的损失量从5%增加至10%。采用粒径范围30～50 μm的LATP粉末，通过喷涂参数适配，可以制备具有良好层间结合，相结构稳定的适合于ASSLiBs的致密LATP电解质。

关键词：全固态锂离子电池等离子喷涂 LATP 元素优先蒸发尺寸效应

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多孔结构可磨耗涂层抗氧化性能评价方法

中国材料进展 2024年第09期43卷 832-838页

作者：孙泽睿董琳刘梅军杨冠军西安交通大学材料科学与工程学院金属材料强度国家重点实验室

防钛火可磨耗封严涂层的抗氧化性能是决定其服役寿命的重要因素。然而，当涂层呈现孔隙率高达50%量级的多孔结构，经典的氧化增重评价方法不适用。为构建多孔结构涂层抗氧化性能的合理评价方法，以防钛火可磨耗封严涂层为典型的多孔结... 详细信息

防钛火可磨耗封严涂层的抗氧化性能是决定其服役寿命的重要因素。然而，当涂层呈现孔隙率高达50%量级的多孔结构，经典的氧化增重评价方法不适用。为构建多孔结构涂层抗氧化性能的合理评价方法，以防钛火可磨耗封严涂层为典型的多孔结构合金涂层研究对象，通过系统研究涂层氧化动力学规律、氧化膜分布特征，揭示了多孔结构涂层内表面氧化机制，建立合理考虑涂层实际氧化表面积的多孔结构涂层抗氧化性能评价方法。结果表明，孔隙作为环境氧的快速扩散通道，使涂层与环境氧的接触面积增大2个数量级，导致根据经典氧化增重法所得氧化膜厚度比实际表面氧化膜厚度高2个数量级。据此，通过建模计算包含外表面和内表面的多孔涂层实际氧化面积，构建基于实际氧化表面积的涂层抗氧化评价方法。采用该方法评价NiCrAl-膨润土可磨耗封严涂层，得出600℃空气氧化条件下该涂层平均氧化速率为1.8×10-2g·m-2·h-1,达到标准HB5258—2000规定的完全抗氧化级。上述评价方法为准确评价多孔涂层抗氧化性能从而保障涂层可靠服役提供方法支撑。

关键词：封严涂层孔隙接触面积氧化动力学抗氧化性

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纯钛TIG焊接接头的高温氧化行为

稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 350-356页

作者：韩礼红杨尚谕王建军雒设计李丹刘明中国石油集团工程材料研究院有限公司油气钻采输送装备全国重点实验室陕西西安710077 西安石油大学材料科学与工程学院陕西西安710065 西安交通大学材料科学与工程学院金属材料强度国家重点实验室陕西西安710049

对纯钛氩弧焊焊接接头在550℃下氧化不同时间(2,4,6,8h)以及在不同温度(650,750,850,950℃)下氧化4h的氧化动力学、氧化形态和氧化产物进行了研究。结果表明,在550℃下,氧化时间对焊接接头氧化行为的影响有限,而氧化温度对纯钛焊接接头... 详细信息

对纯钛氩弧焊焊接接头在550℃下氧化不同时间(2,4,6,8h)以及在不同温度(650,750,850,950℃)下氧化4h的氧化动力学、氧化形态和氧化产物进行了研究。结果表明,在550℃下,氧化时间对焊接接头氧化行为的影响有限,而氧化温度对纯钛焊接接头的氧化行为有显著影响,且温度越高,氧化越严重。在低温下,纯钛焊接接头的氧化动力学接近准线性定律,随着温度升高,氧化速率呈指数增长。此外,焊接接头表面产生的氧化产物是具有锐钛矿和金红石结构的TiO_(2),温度对TiO_(2)的类型没有明显影响。纯钛焊接接头的氧化过程可描述为:氧气在表面被吸收;氧化物优先在缺陷区形核;氧化物横向生长、增厚。在较高温度下,氧化膜中出现裂纹或空隙,成为O原子传输通道,导致O和Ti原子的高扩散速率和氧化速率。

关键词：焊接接头氧化处理氧化动力学氧化膜

原位自生相增强Ti-Zr-Cu-Pd-Mo非晶复合材料的制备及其力学性能

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材料研究学报 2024年第2期38卷 105-110页

作者：余圣郭威吕书林吴树森华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074 深圳华中科技大学研究院深圳518057 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049

在Ti_(40)Zr_(10)Cu_(36)Pd_(14)非晶合金基体中微添加β-Ti相稳定化元素Mo,使体系在凝固过程中原位析出塑性β-Ti相,制备出原位自生β-Ti相增强Ti基非晶复合材料。在这种复合材料的变形过程中塑性β-Ti相阻碍基体中主剪切带的扩展,使... 详细信息

在Ti_(40)Zr_(10)Cu_(36)Pd_(14)非晶合金基体中微添加β-Ti相稳定化元素Mo,使体系在凝固过程中原位析出塑性β-Ti相,制备出原位自生β-Ti相增强Ti基非晶复合材料。在这种复合材料的变形过程中塑性β-Ti相阻碍基体中主剪切带的扩展,使其发生偏转和增殖生成多重剪切带,使其室温力学性能显著提高。其中(Ti_(0.4)Zr_(0.1)Cu_(0.36)Pd_(0.14))_(95)Mo_(5)试样的室温强度达到2630 MPa,塑性应变达到7.3%,比基体分别提高了32.0%和508%。

关键词：金属材料非晶复合材料室温塑性剪切带

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环境障涂层材料及结构优化研究进展

中国腐蚀与防护学报 2024年

作者：任明泽董琳杨冠军西安交通大学材料科学与工程学院金属材料国家重点实验室

环境障涂层（EBC）为碳化硅陶瓷基复合材料（SiC-CMC）提供了有效的高温水蒸气防护，成为新一代航空发动机高温部件的关键材料。本文综述了稀土硅酸盐/Si粘结层EBC的制备技术与典型结构特征，探讨了在富含水氧、CMAS熔盐的高温发动机环... 详细信息

环境障涂层（EBC）为碳化硅陶瓷基复合材料（SiC-CMC）提供了有效的高温水蒸气防护，成为新一代航空发动机高温部件的关键材料。本文综述了稀土硅酸盐/Si粘结层EBC的制备技术与典型结构特征，探讨了在富含水氧、CMAS熔盐的高温发动机环境下的服役失效机理，进一步针对涂层热失配、高温水氧腐蚀、CMAS腐蚀、粘结层氧化等问题，从材料和结构角度总结了硅酸盐面层和Si粘结层的设计及优化方法，同时，面对更高温度的服役需求，介绍了超高温面层结构设计和新型耐高温粘结层材料设计研究进展，最后展望了高性能环境障涂层的未来研究方向。

关键词：环境障涂层(EBC) 稀土硅酸盐热喷涂腐蚀氧化

基于有机混合离子-电子导体材料的有机电化学晶体管

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中国科学：化学 2024年第4期54卷 552-574页

作者：孔雨欣王玄琳夏思梦李宇翔马伟西安科技大学材料科学与工程学院西安710054 西安交通大学材料科学与工程学院金属材料强度国家重点实验室西安710049

作为有机生物电子学领域的重要功能器件,有机电化学晶体管因其高跨导、低工作电压和良好的生物相容性等优势,在神经形态计算、生物传感、逻辑电路等领域中展现出潜在的应用前景.近年来,得益于有机混合离子-电子导体材料的设计和开发,有... 详细信息

作为有机生物电子学领域的重要功能器件,有机电化学晶体管因其高跨导、低工作电压和良好的生物相容性等优势,在神经形态计算、生物传感、逻辑电路等领域中展现出潜在的应用前景.近年来,得益于有机混合离子-电子导体材料的设计和开发,有机电化学晶体管的器件性能取得了快速提升,并成功推动了器件的多元化应用.本文结合有机电化学晶体管的工作原理和器件评价参数,梳理了有机混合离子-电子导体材料在侧链工程和骨架工程等方面的设计策略和发展现状,重点介绍了p/n型分子设计、器件性能和应用的研究进展,最后总结了高效稳定可商业化有机混合离子-电子材料开发和应用的挑战与机遇.

关键词：有机混合离子-电子导体材料有机电化学晶体管分子设计器件性能离子-电子传导