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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

电弧喷涂Zn-Al伪合金涂层耐腐蚀性能研究进展

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表面技术 2024年第10期53卷 1-15页

作者：张敏丁玉萍王淞刘施峰重庆大学材料科学与工程学院重庆400044

通过在钢基体表面制备涂层可以很好地延长钢铁材料的服役时间,减少因腐蚀造成的重大事故和人员伤亡。相较于传统的纯Zn涂层、纯Al涂层以及Zn-Al合金涂层,Zn-Al伪合金涂层能够为基体材料提供长久有效的腐蚀防护,在钢铁材料的腐蚀防护中... 详细信息

通过在钢基体表面制备涂层可以很好地延长钢铁材料的服役时间,减少因腐蚀造成的重大事故和人员伤亡。相较于传统的纯Zn涂层、纯Al涂层以及Zn-Al合金涂层,Zn-Al伪合金涂层能够为基体材料提供长久有效的腐蚀防护,在钢铁材料的腐蚀防护中具有巨大的应用潜力。简述了Zn-Al伪合金涂层电弧喷涂制备工艺的特点;介绍了Zn、Al、Zn-Al合金及Zn-Al伪合金涂层在模拟海洋环境下的腐蚀防护原理;在此基础上从组分、喷涂工艺参数(喷涂距离、喷涂电流和喷涂电压)、元素掺杂(Mg、Si及Re)及后处理工艺(封孔、激光重熔)等角度,论述了其对Zn-Al伪合金涂层耐蚀性的影响;讨论了Zn-Al伪合金涂层防腐体系在桥梁、海洋钢结构件、地下运输管道中的应用现状;最后总结了目前研究工作中存在的挑战,提出了电弧喷涂Zn-Al伪合金涂层尚需深入研究的重点问题,为提高钢铁材料使用寿命提供了参考。

关键词： Zn-Al伪合金电弧喷涂涂层耐蚀性

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基于田口法的超大型涡轮盘锻造工艺参数多目标优化

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稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 1887-1896页

作者：郑德宇夏玉峰滕海灏杨文彬余盈燕重庆大学材料科学与工程学院重庆400044

直径超过2 m的超大型涡轮盘的锻造载荷接近甚至超过了国内最大压力机的极限(800 MN),是真正的极限制造。因此,保持良好的力学性能和控制锻造载荷是超大型涡轮盘热锻生产过程中必须同时兼顾的2个因素。基于田口法设计了25组不同的热锻参... 详细信息

直径超过2 m的超大型涡轮盘的锻造载荷接近甚至超过了国内最大压力机的极限(800 MN),是真正的极限制造。因此,保持良好的力学性能和控制锻造载荷是超大型涡轮盘热锻生产过程中必须同时兼顾的2个因素。基于田口法设计了25组不同的热锻参数,采用SNR和ANOVA方法对有限元模拟结果进行多目标优化分析,获得了最优锻造载荷和最均匀细化的再结晶组织,确定了极端制造条件下的最佳工艺参数组合(温度1120℃,应变速率0.06 s^(-1),预锻尺寸985/610/475 mm,模具温度280℃)。各参数对模拟结果的重要性顺序如下:变形温度>应变速率>坯料形状>>模具温度。使用最佳参数组合获得的实验结果与数值模拟结果吻合较好,表明该方法可以避免大量实验和数值模拟工作量,有效地控制超大型锻件的载荷和微观组织。

关键词：多目标优化有限元模拟极端制造微观组织载荷

电子导电水凝胶电极在柔性储能系统中的应用研究进展

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高分子学报 2024年第3期55卷 255-274页

作者：章炜夏欢陈鹏宇曹昕张涵凝谢谦易承杰徐刚东南大学材料科学与工程学院南京211102

电子导电水凝胶是一类将导电材料与水凝胶基体结合的新型水凝胶,具有高导电性、优异的柔韧性以及结构易于调控等优势,在柔性超级电容器和电池等领域表现出广阔的应用前景.迄今为止,各种电子导电水凝胶电极已经被开发出来,用于制备具有... 详细信息

电子导电水凝胶是一类将导电材料与水凝胶基体结合的新型水凝胶,具有高导电性、优异的柔韧性以及结构易于调控等优势,在柔性超级电容器和电池等领域表现出广阔的应用前景.迄今为止,各种电子导电水凝胶电极已经被开发出来,用于制备具有优异机械和电化学性能的柔性储能设备.本文回顾了近年来柔性超级电容器及电池中电子导电水凝胶电极的研究进展,讨论了提高导电水凝胶电极在柔性储能应用中的关键因素,系统地总结了基于导电聚合物水凝胶、石墨烯水凝胶及复合水凝胶电极的柔性超级电容器及基于硅基水凝胶和过渡金属氧化物水凝胶电极的柔性锂离子电池.最后,探讨了在该领域中导电水凝胶电极面临的挑战和机遇.

关键词：导电水凝胶柔性电极超级电容器锂离子电池

原位硒化法制备NiSe/Mo_(15)Se^(19)电极材料及其在超级电容器中的应用

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 65-74页

作者：郑佳红白昕长安大学材料科学与工程学院西安710021

开发高性能、高效的电极材料对提高混合超级电容器的能量密度具有重要意义。以泡沫镍为基底,制备了Ni Se/Mo_(15)Se^(19)复合材料,系统地研究了不同镍钼摩尔比例对其电化学性能的影响。当n(Ni):n(Mo)=2:1 (摩比)时,Ni Se/Mo_(15)Se^(19... 详细信息

开发高性能、高效的电极材料对提高混合超级电容器的能量密度具有重要意义。以泡沫镍为基底,制备了Ni Se/Mo_(15)Se^(19)复合材料,系统地研究了不同镍钼摩尔比例对其电化学性能的影响。当n(Ni):n(Mo)=2:1 (摩比)时,Ni Se/Mo_(15)Se^(19)复合材料的电化学性能最优,在1A/g电流密度下,样品比电容为940.9 F/g。此外,该电极材料具有良好的倍率性能和循环稳定性。由Ni Se/Mo_(15)Se^(19)和活性炭(AC)制成的Ni Se/Mo_(15)Se^(19)//AC混合型超级电容器(ASC)表现出较高的能量(46.5 W·h/kg)和功率密度(800 W/kg),表明Ni Se/Mo_(15)Se^(19)复合材料在未来储能器件研究领域具有潜在的应用价值。

关键词：过渡金属硒化物超级电容器电化学性能

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铝合金在接触固溶处理工艺中的界面传热系数

Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第2期34卷 453-464页

作者：苏雪荣宋振坤张志强吉林大学材料科学与工程学院长春130022

采用有限元模拟和反演优化(IO)方法测定7075铝合金在不同压力、表面粗糙度和温度下接触固溶处理过程中的界面传热系数(IHTC)值,并分析这些因素对IHTC的影响。结果表明:随着压力的增加,IHTC值先增加,然后保持稳定;IHTC值随表面粗糙度的... 详细信息

采用有限元模拟和反演优化(IO)方法测定7075铝合金在不同压力、表面粗糙度和温度下接触固溶处理过程中的界面传热系数(IHTC)值,并分析这些因素对IHTC的影响。结果表明:随着压力的增加,IHTC值先增加,然后保持稳定;IHTC值随表面粗糙度的增大而减小;随着板温的升高,瞬时IHTC值先增大后减小。基于压力、表面粗糙度和温度的综合影响规律,建立多因素影响的IHTC理论模型。使用此模型能较好地预测不同条件下合金的瞬时IHTC值。

关键词：铝合金接触固溶处理界面传热系数有限元分析反演优化

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非晶合金薄膜的复合强韧化研究进展

材料导报 2024年第5期38卷 225-233页

作者：柯松陈卓坤艾诚李尧虢婷孙志平长安大学材料科学与工程学院西安710064

随着电子行业向便携化、智能化、柔性化方向不断发展,非晶合金薄膜由于强度和硬度高、耐磨损及耐腐蚀性好、表面粗糙度低等诸多性能优势,在微纳机电系统、传感器和生物医学方面显示出巨大的应用潜力,成为国内外炙手可热的高新技术材料... 详细信息

随着电子行业向便携化、智能化、柔性化方向不断发展,非晶合金薄膜由于强度和硬度高、耐磨损及耐腐蚀性好、表面粗糙度低等诸多性能优势,在微纳机电系统、传感器和生物医学方面显示出巨大的应用潜力,成为国内外炙手可热的高新技术材料之一。然而,剪切局域化和应变软化导致的室温脆性是非晶合金薄膜的致命问题,严重制约着其在结构工程领域中的广泛应用。因此,非晶合金薄膜的强韧化设计是目前的研究热点和前沿课题。近年来,随着生产工业和研发技术不断进步,各种新型非晶合金薄膜材料不断涌现。特别地,复合化具有高度的设计性和可控性,在非晶合金薄膜的强韧化研究方面得到广泛关注。本文回顾了非晶合金复合薄膜的几种主要结构设计策略,围绕“微观结构-力学性能-强韧化机制”的本构关系,重点阐述了不同微观结构对非晶合金薄膜力学性能和变形机理的影响,并对该课题研究进程中所面临的主要问题和挑战进行了展望。

关键词：非晶合金强韧化复合材料变形机制力学行为

初始组织及冷轧压下量对工业低牌号电工钢相变织构及磁性能的影响

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金属学报 2024年第3期60卷 377-387页

作者：杨平马丹丹顾晨顾新福北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

有相变的低牌号电工钢连铸坯中普遍存在的{100}柱状晶显示了连铸过程中强烈的相变滞后及相变被抑制的特性。这时,热轧加热温度的变化会造成热轧组织与织构的多样性,并对后续冷轧退火组织与织构产生影响。本工作在前期初步考察热轧工艺... 详细信息

有相变的低牌号电工钢连铸坯中普遍存在的{100}柱状晶显示了连铸过程中强烈的相变滞后及相变被抑制的特性。这时,热轧加热温度的变化会造成热轧组织与织构的多样性,并对后续冷轧退火组织与织构产生影响。本工作在前期初步考察热轧工艺对工业低牌号电工钢相变织构影响的基础上,结合连铸坯中柱状晶相变滞后现象,提出了亚稳态铁素体热轧保留{100}织构从而提高磁性能的思路,进一步考察了冷轧前不同初始组织及冷轧压下量对相变织构的影响,并探索了织构遗传的规律。结果表明,低温加热热轧的热轧板中存在较多{100}取向的形变晶粒,冷轧及相变退火后显示了明显的{100}织构遗传规律,有效改善了磁性能。压下量的提高削弱了{100}相变织构。分析认为,虽然工业低牌号电工钢中的Al、P元素阻碍了表面效应诱发的{100}相变织构,但低温热轧产生有利的初始{100}织构促进了最终遗传型相变织构。此外,高退火温度下得到的相变织构仍优于低退火温度下得到的再结晶织构。

关键词：低牌号电工钢相变柱状晶织构磁性轧制

二元低共熔脂肪酸相变微胶囊的设计与工艺优化

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材料工程 2024年第10期52卷 34-43页

作者：袁红平洪枢邓竣骞吴新宇李晓玉肖俊连海兰南京林业大学材料科学与工程学院南京210037 东北林业大学材料科学与工程学院哈尔滨150040

单一脂肪酸的相变温度普遍较高且易泄漏,不能满足其作为相变材料对夏季建筑空调能耗调节的需求。本工作基于真实溶剂类导体屏蔽模型(conductor-like screening model for real solvents,COSMO-RS),采用COSMOthermX软件对7种中链脂肪酸... 详细信息

单一脂肪酸的相变温度普遍较高且易泄漏,不能满足其作为相变材料对夏季建筑空调能耗调节的需求。本工作基于真实溶剂类导体屏蔽模型(conductor-like screening model for real solvents,COSMO-RS),采用COSMOthermX软件对7种中链脂肪酸和10种长链脂肪酸两两组合的136种二元低共熔脂肪酸进行设计计算,筛选预测其共熔温度与摩尔比。进而将最优组合作为芯材,三聚氰胺-尿素-甲醛树脂(MUF)为壁材,通过原位聚合法制备相变微胶囊,系统地探讨不同工艺条件(芯壁比、反应温度、反应时间和反应转速等)对该微胶囊热物理性能的影响。结果表明:COSMO-RS模型可以直观地判断材料氢键供体(hydrogen bond donor,HBD)与受体(hydrogen bond acceptor,HBA)之间的关系,最优组合月桂酸(lauric acid,LA)与肉豆蔻酸(myristic acid,MA)摩尔比为0.66∶0.34的LA-MA(LM)理论共熔温度(33.25℃)与实验结果(33.1℃)相似度达98.08%;在芯壁比2∶1、反应时间3 h、反应温度80℃、搅拌转速200 r/min的条件下,MUF对芯材LM的包覆效率为61.37%,较好地解决了泄漏问题,对降低建筑空调制冷能耗具有潜在的应用价值。

关键词：月桂酸肉豆蔻酸二元低共熔脂肪酸相变微胶囊 COSMO-RS