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基于场致应变的钛酸铋钠基压电纤维复合材料性能研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第8期55卷 2857-2866页

作者：陈宇龙汤林袁晰罗行张斗中南大学粉末冶金研究院湖南长沙410083 中南大学化学化工学院湖南长沙410083

基于钛酸铋钠基无铅陶瓷制备压电纤维复合材料,并研究BNT基压电陶瓷纤维体积分数对复合材料的影响。研究结果表明:随压电陶瓷体积分数的增加,自由应变和顶端位移增大;当压电陶瓷体积分数为81.40%时,在0~1500 V正弦电压激励下,自由应变... 详细信息

基于钛酸铋钠基无铅陶瓷制备压电纤维复合材料,并研究BNT基压电陶瓷纤维体积分数对复合材料的影响。研究结果表明:随压电陶瓷体积分数的增加,自由应变和顶端位移增大;当压电陶瓷体积分数为81.40%时,在0~1500 V正弦电压激励下,自由应变和顶端位移最大分别达到543×10^(-6)和14.92 mm;在循环寿命实验中,经历1.0×10^(6)次循环后性能依然稳定,具有优异的耐疲劳性能,作为柔性驱动器应用前景广阔。

关键词：压电纤维复合材料钛酸铋钠场致应变驱动性能

表面改性WC颗粒增强铜基复合材料的微观结构与摩擦学特性

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中国表面工程 2024年第3期37卷 165-174页

作者：徐宇轩王兴郭跃芬周海滨周佩禹康丽邓敏文姚萍屏中南大学粉末冶金研究院长沙410083 中南林业科技大学材料科学与工程学院长沙410004

WC与Cu界面结合强度不足严重影响铜基复合材料的摩擦磨损性能,但业内尚未有良好的界面调控措施以优化性能。采用铜表面改性WC颗粒改善WC与Cu基体界面,经粉末冶金工艺制备Cu改性WC颗粒增强铜基复合材料,开展复合材料的微结构表征与摩擦... 详细信息

WC与Cu界面结合强度不足严重影响铜基复合材料的摩擦磨损性能,但业内尚未有良好的界面调控措施以优化性能。采用铜表面改性WC颗粒改善WC与Cu基体界面,经粉末冶金工艺制备Cu改性WC颗粒增强铜基复合材料,开展复合材料的微结构表征与摩擦学性能研究。研究表明,Cu改性WC颗粒可良好地嵌入铜基体,颗粒与Cu基体界面较基体弹性恢复能力提升33%,硬度提升20%。15 wt.%Cu改性WC增强铜基复合材料具有最佳的物理性能与摩擦学特性,较纯铜粉末冶金材料体积密度提升8%,布氏硬度提升15%,摩擦因数波动幅度最小并稳定在0.75,磨损量最小为0.075 mm^(3),磨痕轮廓圆滑,磨损面最完整且大面积成膜。随Cu改性WC含量增大,主要磨损机制由黏着磨损转变为剥离磨损,Cu改性WC颗粒促进摩擦转移层的形成,抑制磨损面裂纹的横向扩展。Cu改性WC颗粒与铜基体界面结合强度显著提升,15 wt.%复合材料抑制黏着磨损与疲劳磨损,摩擦学性能优异。采用Cu改性WC颗粒增强铜基摩擦材料有望成为优化WC与Cu基体界面提升铜基复合材料摩擦学性能的重要备选途径。

关键词： Cu改性WC 铜基复合材料界面微观结构摩擦学性能

碳纤维布表面PyC界面相微观结构及均匀性的工艺调控

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无机材料学报 2024年第4期39卷 399-408,I0010-I0012页

作者：薛轶凡李玮洁张中伟庞旭刘愚北京理工大学先进结构技术研究院北京100081 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中南大学粉末冶金研究院粉末冶金国家重点实验室长沙410083

陶瓷基复合材料力学性能与界面相的微观结构和均匀性有密切关系。本研究在碳纤维布表面沉积PyC界面相,探究沉积温度、丙烯分压、滞留时间和氢气分压等工艺参数对PyC界面相微观结构及均匀性的影响规律。使用多种手段对PyC界面相微观形貌... 详细信息

陶瓷基复合材料力学性能与界面相的微观结构和均匀性有密切关系。本研究在碳纤维布表面沉积PyC界面相,探究沉积温度、丙烯分压、滞留时间和氢气分压等工艺参数对PyC界面相微观结构及均匀性的影响规律。使用多种手段对PyC界面相微观形貌、织构进行表征,并分析了微观结构、均匀性与工艺参数之间的内在关联。结果表明:界面相织构的规整度随沉积温度和丙烯分压的提高而提高,随氢气分压的提高而降低,而受滞留时间影响较小;沉积温度和丙烯分压升高均导致界面相厚度分布更加不均匀,且丙烯分压过高会直接产生炭黑,延长滞留时间有利于提高界面相的均匀性;对于中织构和高织构,随着氢气分压提高,界面相均匀性先降低后增加,而低织构的界面相均匀性受其影响较小。最后,阐明了PyC界面相生长模式,揭示了工艺参数对PyC界面相织构形态及均匀性的影响规律,为PyC界面相的精细调控提供了基础。

关键词：陶瓷基复合材料 PyC界面相均匀性微观结构

轻质高强高阻尼HfO_(2)@CNT/聚合物/CuAlMn复合材料的制备及性能

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金属学报 2024年第3期60卷 287-298页

作者：蒋招汉邱文婷龚深李周中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

由于阻尼合金和聚合物分别在减振效果和力学性能方面存在不足,为了实现宽频域和温域内的功能结构一体化,本工作采用烧结蒸发法和真空渗入工艺成功制备了一种新型阻尼复合材料。该复合材料以多孔CuAlMn形状记忆合金为骨架,孔隙中填充了负... 详细信息

由于阻尼合金和聚合物分别在减振效果和力学性能方面存在不足,为了实现宽频域和温域内的功能结构一体化,本工作采用烧结蒸发法和真空渗入工艺成功制备了一种新型阻尼复合材料。该复合材料以多孔CuAlMn形状记忆合金为骨架,孔隙中填充了负载HfO_(2)颗粒的碳纳米管与黏弹性聚合物组成的复合体。对样品进行了动态力学分析和室温单轴压缩实验,结果表明,当骨架孔隙率为80%、碳纳米管质量分数为1%时,该复合材料的压缩屈服强度和弹性模量分别为27 MPa和1040 MPa,密度仅为2.11 g/cm^(3),损耗因子在0.1~200 Hz和20~100℃范围内都在0.055以上,最大值可达0.102。相比于同等孔隙率的CuAlMn骨架,复合材料的弹性模量、压缩屈服强度和损耗因子分别提高了1、2和1.5倍。引入三相模型研究了复合材料的阻尼机理,计算结果表明,新型复合材料的主要阻尼机制是界面阻尼。

关键词：阻尼复合材料多孔CuAlMn形状记忆合金 HfO_(2) 碳纳米管聚合物界面阻尼

氮化硼包覆碳化硅纤维表面CVD法生长碳纳米管研究

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表面技术 2024年第12期53卷 218-229,239页

作者：闫兵岳建岭邹杨君楼嘉伟杜作娟刘愚黄小忠中南大学粉末冶金研究院长沙410083 哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨150006

目的通过调节化学气相沉积(CVD)的工艺参数,实现碳纳米管(CNTs)在氮化硼(BN)包覆的碳化硅纤维(SiCf)表面的可控生长。方法通过控制单一变量,采用扫描电子显微镜、热重分析、X射线光电子能谱等表征手段,系统地研究了CVD工艺参数和BN表面... 详细信息

目的通过调节化学气相沉积(CVD)的工艺参数,实现碳纳米管(CNTs)在氮化硼(BN)包覆的碳化硅纤维(SiCf)表面的可控生长。方法通过控制单一变量,采用扫描电子显微镜、热重分析、X射线光电子能谱等表征手段,系统地研究了CVD工艺参数和BN表面改性对CNTs形貌、长度、含量的影响。结果通过改变CVD工艺参数,实现了对CNTs形貌、长度、含量的调节与控制,获得了CNTs和BN协同改性的SiC纤维(SiC@BN-CNTs)。其中,SiC@BN-OH在反应温度为700℃、反应时间为20 min等参数下具有最大的CNTs产率(质量分数为10.6%),且形貌良好、含量较高。结论浸渍催化剂和缩短碳源与载体的距离对生长CNTs有积极影响,增加了CNTs的长度和生长密度;通过调节反应温度和时间能够实现对CNTs长度、含量的精确控制,从而获得高质量、高结晶度的CNTs;在反应器中,气体和催化剂的含量相互影响,在制备过程中需要考虑气体和催化剂的比例,按比例同时增加气体和催化剂的流入速率能够获得更好的结果。BN表面羟基化改性处理增强了BN对催化剂的吸附,促进了催化剂颗粒的分散,提高了CNTs的产率。

关键词：六方氮化硼碳纳米管化学气相沉积工艺参数氮化硼羟基化

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增材制造铜及铜合金的研究进展

中国有色金属学报 2024年第4期34卷 1071-1090页

作者：叶安梁姜雁斌彭超群王日初曾婧王小锋中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中南大学冶金与环境学院长沙410083 中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

铜及铜合金具有高导热率和高导电率等优异性能,广泛应用于电子工业、交通运输和航空航天等领域,增材制造技术可使铜及铜合金零部件更为复杂化、精细化、轻量化和整体化。本文分析了铜及铜合金增材制造技术的原理、特点和工艺进展;总结... 详细信息

铜及铜合金具有高导热率和高导电率等优异性能,广泛应用于电子工业、交通运输和航空航天等领域,增材制造技术可使铜及铜合金零部件更为复杂化、精细化、轻量化和整体化。本文分析了铜及铜合金增材制造技术的原理、特点和工艺进展;总结了增材制造铜及铜合金类型,包括纯铜、CuCrZr、CuCrNb和其他铜合金。在此基础上,综述了铜及铜合金增材制造技术的研究进展,包括降低激光反射率、调控微观结构等,讨论了增材制造铜及铜合金在航空航天、电子工业等方面的应用。最后,展望了增材制造铜及铜合金的发展趋势。

关键词：铜铜合金增材制造合金类型应用

真空蒸镀钨改性金刚石/铜硼复合材料导热性能

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中国有色金属学报 2024年第7期34卷 2293-2303页

作者：吴成元王熹周科朝焦增凯姚远卓吴建杰马莉魏秋平中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 中南大学材料科学与工程学院长沙410083

采用真空蒸镀法在平板金刚石衬底表面镀覆钨镀层,构建多层平板结构以研究热处理温度对金刚石表面钨界面层形貌结构、物相成分及其与金刚石基体间界面结合情况的影响,并为金刚石颗粒表面金属化改性提供实验指导。在此基础上,以相同真空... 详细信息

采用真空蒸镀法在平板金刚石衬底表面镀覆钨镀层,构建多层平板结构以研究热处理温度对金刚石表面钨界面层形貌结构、物相成分及其与金刚石基体间界面结合情况的影响,并为金刚石颗粒表面金属化改性提供实验指导。在此基础上,以相同真空蒸镀和热处理工艺制备的钨改性金刚石颗粒作为增强体,以铜硼合金作为基体,采用气体压力浸渗法制备相应的金刚石/铜硼复合材料,探究金刚石颗粒的热处理温度对复合材料导热性能的影响。结果表明:随着热处理温度的升高,复合材料热导率呈现先上升后下降的趋势,当热处理温度为1000℃时,复合材料界面结合明显改善,同时金刚石表面钨镀层依旧连续完整,此时,复合材料的热导率最高可达629 W/(m∙K)。

关键词：真空蒸镀界面改性钨镀层热导率金刚石/铜基复合材料

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铷与含铷功能材料的研究进展

材料工程 2024年

作者：谭彦妮吕剑锋陈晔松张培森中南大学粉末冶金国家重点实验室中南大学冶金与环境学院

铷(Rb)作为一种具有独特物理化学性质的稀有碱金属，已在磁流体发电、铷原子钟、特种玻璃、医药等多个高科技领域中得到应用。随着国内外对铷和含铷材料研究的不断深入，其应用范围也在不断扩大与深化。本文综述了铷和含铷材料在催化、... 详细信息

铷(Rb)作为一种具有独特物理化学性质的稀有碱金属，已在磁流体发电、铷原子钟、特种玻璃、医药等多个高科技领域中得到应用。随着国内外对铷和含铷材料研究的不断深入，其应用范围也在不断扩大与深化。本文综述了铷和含铷材料在催化、光伏、发光、节能等领域的最新应用研究进展，重点探讨了提高含铷材料性能的方法，例如离子掺杂和复合材料制备策略，并指出尽管含铷材料在众多应用领域显示出巨大潜力，但许多应用仍处于研究阶段，未来研究应着重于提高材料性能、产品稳定性和使用寿命，以及降低制备成本，以促进铷和含铷材料的广泛应用。

关键词：掺铷钙钛矿铷钨青铜透明隔热材料

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室内空气病原微生物消毒技术与设备研究进展

环境化学 2024年第9期43卷 2916-2933页

作者：童家鑫冯宁宁胡涛康欣可武海艳潘军谢建平中南大学粉末冶金研究院长沙410083 中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083

以飞沫、气溶胶形式在空气中传播的病原微生物较难控制,极易形成大规模病原微生物感染事件,如2003年的SARS病毒和2019年的新型冠状病毒均通过空气传播,导致了严峻的疫情.而对空气、物表面进行消毒,能有效阻断经空气传播病原微生物的大... 详细信息

以飞沫、气溶胶形式在空气中传播的病原微生物较难控制,极易形成大规模病原微生物感染事件,如2003年的SARS病毒和2019年的新型冠状病毒均通过空气传播,导致了严峻的疫情.而对空气、物表面进行消毒,能有效阻断经空气传播病原微生物的大规模感染.本文综述了近年来空气消毒技术及设备的最新进展,指出了现有技术和产品存在单一技术效率有限、催化剂活性不稳定、生物毒性尚不清晰、系统智能化程度低、新兴技术产业化难等不足和弊端,提出了消杀设备未来的研发趋势在于实时监测、经济耐用、高效催化和强力净化.总的来说,单一功能的空气消毒机无法对空气中的病原微生物进行彻底、高效的消杀,开发智慧化、多因子、多功能的高效能消毒材料及装备是未来的重要发展方向.

关键词：病原微生物空气消毒研究进展发展趋势