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Cr和Sc元素对钨基合金晶粒组织高温稳定性的影响

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金属学报 2024年

作者：杜文力侯超李昱嵘韩铁龙宋晓艳北京工业大学材料科学与工程学院新型功能材料教育部重点实验室

钨基合金在航空航天和核工业等领域具有重要的应用。随着晶粒组织细化，钨基合金表现出较低的热稳定性，严重限制了其高温应用。虽然特定溶质元素的相分离或晶界偏聚可有效提升钨基合金的热稳定性，但多组元复合添加对晶粒组织稳定性的... 详细信息

钨基合金在航空航天和核工业等领域具有重要的应用。随着晶粒组织细化，钨基合金表现出较低的热稳定性，严重限制了其高温应用。虽然特定溶质元素的相分离或晶界偏聚可有效提升钨基合金的热稳定性，但多组元复合添加对晶粒组织稳定性的影响研究较少。本工作制备了晶粒组织均匀、平均晶粒尺寸相近的W-10Cr和W-5Cr-5Sc超细晶合金，研究了2种钨基合金晶粒组织的热稳定性。结果表明，2种钨基合金发生晶粒突发长大的温度约为1300℃，比纯W提高了约200℃。在热失稳温度下晶粒长大指数和晶粒长大激活能均达到最小值，2种钨基合金的晶粒长大指数远大于纯W热失稳的晶粒长大指数，当温度超过热失稳温度后，W-5Cr-5Sc比W-10Cr表现出更小的晶粒长大速率。W-10Cr合金的高温稳定化机制归因于富Cr相的析出和Cr的晶界偏聚，W-5Cr-5Sc合金的高温稳定化机制为富Sc相的析出以及Cr、Sc在晶界的共偏聚作用。

关键词：钨基合金热稳定性晶粒长大动力学晶界偏聚

富含氧空位的Bi_(4)O_(5)Br_(2)超薄纳米片用于高效压电催化生成过氧化氢

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第2期57卷 123-132页

作者：蔡豪陈芳胡程葛伟怡李彤张晓磊黄洪伟中国地质大学(北京)材料科学与工程学院地质碳储与资源低碳利用教育部工程研究中心矿物材料国家专业实验室非金属矿物与固废资源材料化利用北京市重点实验室北京100083

过氧化氢是一种重要的化工原料,广泛应用于工业和生活中的多个领域.然而,目前工业上主要采用蒽醌法生产过氧化氢,该过程存在高污染和高能耗等问题.为解决上述问题,研发人员一直致力于开发新的、环保的过氧化氢生产方法.近年研究发现,压... 详细信息

过氧化氢是一种重要的化工原料,广泛应用于工业和生活中的多个领域.然而,目前工业上主要采用蒽醌法生产过氧化氢,该过程存在高污染和高能耗等问题.为解决上述问题,研发人员一直致力于开发新的、环保的过氧化氢生产方法.近年研究发现,压电催化生产过氧化氢是一种有前途的过氧化氢生产策略,但较低的能量转换效率阻碍了其进一步应用.Bi_(4)O_(5)Br_(2)材料因具有独特的层状晶体结构,高的化学稳定性,良好的可见光吸收及合适的能带结构被认为是具有较好应用前景的光催化材料.虽然Bi_(4)O_(5)Br_(2)的非中心对称结构赋予其独特的压电性能,但该特性往往被研究者忽视,导致其压电潜力未被充分利用.特别是,关于缺陷工程如何影响Bi_(4)O_(5)Br_(2)的压电性能仍存在许多未知之处,需要深入挖掘和探明.本文通过调节水热过程中乙二醇和水溶剂的比例构建了含有不同浓度氧空位的超薄Bi_(4)O_(5)Br_(2)(≈5 nm)纳米片,并研究其在纯水体系中的压电催化生成过氧化氢性能.X射线粉末衍射和高分辨率透射电镜结果证明Bi_(4)O_(5)Br_(2)催化剂的成功合成;X射线光电子能谱和电子顺磁共振(EPR)结果证明氧空位的成功构建.不同气氛下的催化性能实验、活性物种EPR测试和捕获实验结果均表明,过氧化氢的生成主要通过氧还原反应,同时需要水氧化反应的协同作用.此外,旋转环盘电流测试和捕获实验结果进一步表明,过氧化氢的生成主要通过两步单电子的氧还原反应.同时,压电力显微镜和多物理场仿真软件有限元模拟结果表明,超薄结构和氧空位共同增强了所制样品的压电响应和压电电势,因此促进了压电诱导的电荷分离和转移,进而产生更大的压电电流响应和更小的电化学阻抗.差分电荷和Bader电荷研究结果表明,氧空位的存在增强了催化剂与氧气之间的电荷传输和相互作用.密度泛函理论计算结果表明,氧空位增强了催化剂对氧气的吸附和活化能力,并大幅降低反应过程的吉布斯自由能.具有最优氧空位浓度的Bi_(4)O_(5)Br_(2)超薄纳米片表现出很好的催化生成过氧化氢性能,在纯水体系中过氧化氢的生成速率为620μmol g^-(1)h^(-1)(是不含氧空位Bi_(4)O_(5)Br_(2)的2.54倍),在牺牲体系中的生成速率为2700μmol g^-(1)h^(-1),催化性能优于大多数已报道的压电催化剂.综上,本文揭示了Bi_(4)O_(5)Br_(2)作为新型压电催化剂在高效合成过氧化氢中的潜力,丰富了压电催化合成过氧化氢的材料体系,同时为探索缺陷工程和纳米结构协同增强材料压电催化活性提供了参考.

关键词： Bi_(4)O_(5)Br_(2) 氧空位超薄纳米片压电催化过氧化氢生成

碳/铝复合材料界面Al_(4)C_(3)相的形成与调控研究进展

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中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1453-1474页

作者：李肖亮李昱桦董正学万梓涵任可聪邓海亮杨康吴操安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室马鞍山243002 安徽工业大学材料科学与工程学院先进陶瓷研究中心马鞍山243002 四川航天天盛装备科技有限公司成都610100

石墨烯、碳纳米管和碳纤维等碳材料作为铝基复合材料的增强体时,其界面润湿性差、与Al基体结合弱等缺点限制了其增强效果。利用C与Al反应使界面黏接形式转变为部分反应结合的形式,可有效提升碳/铝(C/Al)界面强度及其载荷与功能传递的效... 详细信息

石墨烯、碳纳米管和碳纤维等碳材料作为铝基复合材料的增强体时,其界面润湿性差、与Al基体结合弱等缺点限制了其增强效果。利用C与Al反应使界面黏接形式转变为部分反应结合的形式,可有效提升碳/铝(C/Al)界面强度及其载荷与功能传递的效率。然而,高温下C/Al界面反应易生成大量脆性Al_(4)C_(3),且会损伤增强体。针对C/Al界面Al_(4)C_(3)的调控,本文首先介绍了其形成机制、对C/Al复合材料界面结合和性能的作用,随后从碳增强体表面涂层、纳米颗粒修饰、Al基体合金化,以及复合制备、热加工与处理工艺优化等方面,综述了Al_(4)C_(3)生成量与形貌的控制研究及效果,最后展望了C/Al复合材料界面与性能的研究方向,以期通过碳增强体跨尺度设计与界面构型控制,挖掘石墨烯、碳纳米管和碳纤维增强Al基体的最大潜能。

关键词：铝基复合材料石墨烯碳纳米管碳纤维 Al_(4)C_(3)相

FeO改性Si/SiO复合材料的制备及其电化学性能

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精细化工 2024年

作者：马子洋王帅曹虎吴沁宇马扬洲宋广生安徽工业大学材料科学与工程学院

以无水乙醇为砂磨剂，将微米Si与纳米非晶型SiO2(Nano-SiO2)通过砂磨法制备了微纳Si/SiO2复合材料(SNSO)，然后通过机械球磨方式引入纳米Fe2O3，制备了Fe2O3改性Si/SiO2复合材料(SNSO@Fe2O3)。采用XRD、XPS、SEM、TEM对SNSO@Fe2O3进行... 详细信息

以无水乙醇为砂磨剂，将微米Si与纳米非晶型SiO2(Nano-SiO2)通过砂磨法制备了微纳Si/SiO2复合材料(SNSO)，然后通过机械球磨方式引入纳米Fe2O3，制备了Fe2O3改性Si/SiO2复合材料(SNSO@Fe2O3)。采用XRD、XPS、SEM、TEM对SNSO@Fe2O3进行了表征，通过恒流充放电、循环伏安法、电化学阻抗测试了其电化学性能。结果表明，SNSO@Fe2O3呈规则的球形核壳结构，外壳为非晶层，Fe2O3质量分数8%的SNSO@Fe2O3(SNSO@8%Fe2O3)粒径约2 μm；SNSO@8%Fe2O3展现出优异的循环性能，首次充放电容量为2150 mA·h/g，首次库仑效率为81.95%；在电流密度110 mA/g下，经100 次循环后放电比容量仍稳定在986 mA·h/g以上，较SNSO提升了43.3%。SNSO@8%Fe2O3稳定的循环性能归因于球磨过程中FeSi相的生成及非晶SiOx和Fe2O3原位反应在Si表面形成了30 nm左右的非晶层外壳结构，有效缓解了Si的体积膨胀。

关键词：锂离子电池硅基复合材料材料改性核壳结构低成本功能材料

二硫化钼功能化聚四氟乙烯稠化剂构筑及摩擦学性能研究

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摩擦学学报 2024年

作者：樊小强韦骁峰朱旻昊西南交通大学材料科学与工程学院西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室

调控稠化剂的组成和结构是开发高性能工业润滑脂的重要前提，本文中采用一步水热法制备了MoS2负载聚四氟乙烯（PTFE）杂化体系，将可极化的Mo原子与活化的PTFE基体表面的含氧官能团偶联，得到二硫化钼功能化聚四氟乙烯(PTFE/MoS2)杂化... 详细信息

调控稠化剂的组成和结构是开发高性能工业润滑脂的重要前提，本文中采用一步水热法制备了MoS2负载聚四氟乙烯（PTFE）杂化体系，将可极化的Mo原子与活化的PTFE基体表面的含氧官能团偶联，得到二硫化钼功能化聚四氟乙烯(PTFE/MoS2)杂化物。以此杂化物来稠化聚α烯烃基础油（PAO40）制备功能润滑脂，所制备的PTFE/MoS2润滑脂显著降低了四球点接触下的摩擦（392 N载荷下平均摩擦系数降低33.3%）和磨损（588 N载荷下磨斑直径降低27.9%），PTFE/MoS2稠化剂具有优异的稠化和润滑功能。优异的摩擦学性能主要取决于PTFE上均匀分布的MoS2层间滑移和界面摩擦化学膜的形成，所制备的二硫化钼功能化聚四氟乙烯稠化剂为开发新型高性能润滑脂带来一定启发。

关键词：二硫化钼稠化剂润滑脂聚四氟乙烯摩擦学性能

综合物性测量系统数据记录程序对磁测量影响的研究

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分析测试技术与仪器 2024年第4期30卷 260-265页

作者：马麟王维北京工业大学材料科学与工程学院北京100124 新型功能材料教育部重点实验室北京100124

综合物性测量系统配套的MultiVu测试软件自带一款数据记录程序“Data Logger”,能在后台记录设备的工作参数.可以与磁测量工作同时进行,有助于测试人员掌握设备工作状态,确保测试准确,方便统计机时.但试验发现,程序在工作过程中会因记... 详细信息

综合物性测量系统配套的MultiVu测试软件自带一款数据记录程序“Data Logger”,能在后台记录设备的工作参数.可以与磁测量工作同时进行,有助于测试人员掌握设备工作状态,确保测试准确,方便统计机时.但试验发现,程序在工作过程中会因记录数据量增多和采样间隔减小等原因,占用过多的硬件资源,甚至会导致磁测量的数据丢点和曲线波动.对照技术文档进行分析,产生影响的不是计算机原因,而是综合物性测试系统的Model 6000控制模块的处理能力存在瓶颈.因此,在使用数据记录程序时,需要合理选择记录数据量和采样间隔等参数,保证测试结果的数据质量.

关键词：磁测量综合物性测量系统数据记录程序振动样品磁强计

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湿法磷酸萃取技术发展现状与研究进展

工程科学学报 2024年第11期46卷 1948-1959页

作者：黄欣雨甘晨张名扬邱丽娜弓爱君董艺北京科技大学化学与生物工程学院北京100083 北京科技大学功能分子与晶态材料科学与应用北京市重点实验室北京100083

磷酸作为一种重要的化工原料,在化工业中占有极其重要的地位.磷酸的应用主要由磷酸的纯度决定,低纯度磷酸可用于工业和农业领域,而高纯度磷酸则可用于医药、食品和电子等行业.我国磷矿以低品位磷矿为主,生产磷酸主要采用湿法工艺.相比... 详细信息

磷酸作为一种重要的化工原料,在化工业中占有极其重要的地位.磷酸的应用主要由磷酸的纯度决定,低纯度磷酸可用于工业和农业领域,而高纯度磷酸则可用于医药、食品和电子等行业.我国磷矿以低品位磷矿为主,生产磷酸主要采用湿法工艺.相比热法生产,湿法工艺更加清洁环保,但产品杂质含量多、种类复杂,故发展磷酸净化技术尤为重要.本文从湿法磷酸纯化技术中的萃取法出发,综述了萃取法的主要研究进展.重点介绍了溶剂萃取法、双水相萃取法、反胶团萃取法、超声协助萃取法和超临界流体萃取法的基本原理和发展趋势.分析了不同萃取方法的优缺点、分离效果和适用条件.突出介绍了溶剂萃取法,梳理了磷酸除杂的主要萃取剂,特别强调了复合萃取剂和新型萃取剂在磷酸纯化方面的显著优势,最后,对磷酸的萃取技术做出了前景展望.

关键词：磷酸湿法磷酸萃取萃取剂双水相萃取反胶团萃取超声协助萃取超临界流体萃取

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3D机织预制体准纤维尺度建模方法

复合材料学报 2024年第3期41卷 1528-1538页

作者：朱琬清谢军波吴兰芳陈利杨林刘静妍天津工业大学复合材料研究院纺织复合材料教育部重点实验室天津300387 天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 中国运载火箭技术研究院物流中心北京100076

3D机织复合材料在航空航天领域有着广泛应用,作为复合材料的增强结构,纤维预制体的几何构造对复合材料的力学性能有着决定性影响。但预制体是一种柔性结构,在成型过程中容易发生显著的几何结构变异,包括纱线路径的变化和截面的挤压变形... 详细信息

3D机织复合材料在航空航天领域有着广泛应用,作为复合材料的增强结构,纤维预制体的几何构造对复合材料的力学性能有着决定性影响。但预制体是一种柔性结构,在成型过程中容易发生显著的几何结构变异,包括纱线路径的变化和截面的挤压变形。实现预制体的精细化、高保真度建模是对复合材料进行性能预测和结构设计的重要前提。针对碳纤维3D机织预制体的复杂纤维结构,基于虚拟纤维的概念提出了准纤维尺度建模方法,模拟了织造过程中纱线的运动和变形,实现了预制体的精确重构。利用Micro-CT技术表征了预制体样件的内部单胞结构,验证了模型的可靠性。

关键词： 3D机织预制体虚拟纤维机织复合材料 Micro-CT技术纤维结构建模

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界面聚合法制备低压中空纤维纳滤复合膜

膜科学与技术 2024年第2期44卷 80-88页

作者：张梁王涛姚冬雪关悦孟建强天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室材料科学与工程学院天津300387

现有中空纤维纳滤膜在实际应用中能耗较高.采用干湿法纺丝技术制备聚砜(PSf)中空纤维超滤膜作为基膜,分别选用哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)为水相单体和有机相单体,通过界面聚合工艺的优化,成功制备了低压中空纤维纳滤膜.用扫描电子显... 详细信息

现有中空纤维纳滤膜在实际应用中能耗较高.采用干湿法纺丝技术制备聚砜(PSf)中空纤维超滤膜作为基膜,分别选用哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)为水相单体和有机相单体,通过界面聚合工艺的优化,成功制备了低压中空纤维纳滤膜.用扫描电子显微镜和原子力显微镜对膜表面形貌进行表征,用傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱仪分析膜表面的化学结构和元素组成,测试了复合膜的表面水接触角、Zeta电位、截留分子量和孔径分布,研究了单体浓度、界面聚合反应时间以及测试压力对复合膜性能的影响并确定了最佳的工艺条件.结果表明,优化的低压中空纤维纳滤膜具有低交联度的聚酰胺功能层,在0.2 MPa的测试压力下,纯水通量达到(16.0±0.4)L/(m^(2)·h),对质量浓度为1 g/L的盐溶液的截留率为Na_(2)SO_(4)(94.2%±0.9%)>MgSO_(4)(92.2%±0.9%)>MgCl_(2)(51.0%±0.5%)>NaCl(9.5%±0.3%),表现出优异的Na_(2)SO_(4)/NaCl选择性.

关键词：界面聚合纳滤中空纤维膜低压薄层复合膜