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石墨鳞片表面镀铬对石墨鳞片/铜复合材料组织和性能的影响

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粉末冶金技术 2019年第4期37卷 248-254页

作者：张忍王旭磊何新波北京科技大学新材料技术研究院

通过盐浴镀覆在石墨鳞片表面镀铬,随后采用真空热压烧结技术制备了镀铬石墨鳞片/铜复合材料,研究了铬镀层的表面形貌和物相组成,并分析了铬镀层对石墨鳞片/铜复合材料显微结构和性能的影响。结果表明,盐浴镀铬层主要由Cr;C;和Cr;C;组成... 详细信息

通过盐浴镀覆在石墨鳞片表面镀铬,随后采用真空热压烧结技术制备了镀铬石墨鳞片/铜复合材料,研究了铬镀层的表面形貌和物相组成,并分析了铬镀层对石墨鳞片/铜复合材料显微结构和性能的影响。结果表明,盐浴镀铬层主要由Cr;C;和Cr;C;组成,经热压烧结后Cr;C;与石墨反应生成了Cr;C;;石墨鳞片表面镀铬可以明显减少石墨鳞片/铜复合材料界面处的孔隙,提高复合材料的热导率和抗弯强度,与未镀覆的复合材料相比,当镀铬石墨鳞片的体积分数为60%时,复合材料平面热导率相从594 W·m;·K;提高至625 W·m;·K;,抗弯强度提升65%。

关键词：盐浴镀石墨鳞片复合材料显微结构力学性能

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基于超材料的无标记光学生物传感

材料工程 2021年第4期49卷 1-12页

作者：陶承东刘传宝李扬乔利杰周济白洋北京科技大学新材料技术研究院北京100083 清华大学材料学院北京100084

超材料(metamaterials)因为能够在亚波长尺度范围内精细调控电磁波而受到人们广泛关注。超材料具有丰富的电磁模态,在表面支持高度局域场增强且对周围介电环境极其敏感,可应用于无标记光学生物传感领域。与传统光学生物传感器相比,超材... 详细信息

超材料(metamaterials)因为能够在亚波长尺度范围内精细调控电磁波而受到人们广泛关注。超材料具有丰富的电磁模态,在表面支持高度局域场增强且对周围介电环境极其敏感,可应用于无标记光学生物传感领域。与传统光学生物传感器相比,超材料生物传感器具有小型化、集成化、高度灵敏、多功能可定制等突出优点。本文总结了近年来超材料生物传感器在可见光、近红外、中红外以及太赫兹波段的研究进展,包括折射率生物传感、表面增强拉曼散射、表面增强红外吸收和太赫兹生物传感等。

关键词：超材料生物传感表面增强拉曼散射表面增强红外吸收太赫兹光谱

镁合金化学镀Ni-Cu-P/Ni-P复合镀层及腐蚀防护机理研究

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表面技术 2019年第3期48卷 47-52页

作者：蔡毅仁王旭东刘俊珺林雪张津北京科技大学新材料技术研究院北京100083

目的为提高镁合金化学镀Ni-P合金镀层的腐蚀防护性能。方法在AZ31B镁合金表面,先化学镀Ni-Cu-P,再化学镀Ni-P,制备Ni-Cu-P/Ni-P复合镀层。研究复合镀层的表面形貌、成分、厚度和腐蚀电流密度随镀液硫酸铜浓度的变化规律,表征1.0 g/L硫... 详细信息

目的为提高镁合金化学镀Ni-P合金镀层的腐蚀防护性能。方法在AZ31B镁合金表面,先化学镀Ni-Cu-P,再化学镀Ni-P,制备Ni-Cu-P/Ni-P复合镀层。研究复合镀层的表面形貌、成分、厚度和腐蚀电流密度随镀液硫酸铜浓度的变化规律,表征1.0 g/L硫酸铜质量浓度下,复合镀层的截面形貌、成分和晶态结构。结合动电位极化曲线和盐雾试验,分析复合镀层的耐蚀性能和腐蚀防护机理。结果复合镀层中的铜含量随硫酸铜浓度的增加而升高,铜对复合镀层的结构和性能影响很大。通过抑制镀层表面胞状物的生长和增加形核点数量,铜的共沉积能够大幅提高复合镀层的致密性。随硫酸铜浓度的增加,样品表面的催化活性下降,镀液稳定性升高,由此导致复合镀层的厚度随硫酸铜浓度的增加而明显下降。硫酸铜质量浓度为1.0 g/L时,复合镀层均匀致密,并具有可钝化性,按照ISO 9227,其耐盐雾腐蚀时间超过180 h。结论化学镀Ni-Cu-P/Ni-P复合镀层能够赋予镁合金表面优异的耐蚀性能,复合镀层所具有的可钝化性和均匀致密的镀层结构,是镀层腐蚀防护性能提升的主要原因。

关键词：镁合金化学镀 Ni-Cu-P镀层 Ni-P镀层耐蚀性能腐蚀表面处理

酸性介质环境中温度对Ti–Mo合金耐蚀性的影响

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表面技术 2022年第9期51卷 168-177,187页

作者：魏亚付禹潘志敏王雪飞余伟何石磊苑清英骆鸿李晓刚北京科技大学新材料技术研究院北京100083 北京科技大学工程技术研究院北京100083 宝鸡石油钢管有限责任公司陕西宝鸡721008

目的研究Ti–Mo合金在不同温度的20%HCl溶液中的腐蚀行为和腐蚀规律,并探究其环境腐蚀机理。方法采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电化学工作站以及X射线光电子能谱等对Ti–Mo合金的微观组织结构和不同介质环境中的耐蚀性进行了探... 详细信息

目的研究Ti–Mo合金在不同温度的20%HCl溶液中的腐蚀行为和腐蚀规律,并探究其环境腐蚀机理。方法采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电化学工作站以及X射线光电子能谱等对Ti–Mo合金的微观组织结构和不同介质环境中的耐蚀性进行了探究。结果溶液介质温度对Ti–Mo合金的腐蚀行为具有显著影响。当温度从20℃上升到70℃时,腐蚀电位从-548.9mV(vs.Ag/AgCl)降低到-593.3mV(vs.Ag/AgCl),且腐蚀电流密度在20℃时最低,为36.925μA/cm~2,维钝电流密度也随温度升高而增加。此外,温度升高不会改变氧化膜的成分,但会使膜内载流子密度升高,导致氧化膜的半导体特性发生n–p型转变。当溶液温度为20、30、50、70℃时,腐蚀速率分别为1.138 3、2.931 7、35.217、39.838 6 mm/a,且腐蚀速率随着温度升高而增加。结论溶液温度升高会使Ti–Mo合金氧化膜内缺陷增多,氧化膜的稳定性和耐蚀性降低。在腐蚀过程中α相与β相会形成微原电池,α相作为阳极更容易发生优先腐蚀,这是由于β相中Mo元素含量较高所致。

关键词： Ti–Mo合金温度氧化膜微原电池

毛细铜/钛复合管材的游动芯头拉拔制备及组织性能

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工程科学学报 2017年第3期39卷 417-425页

作者：刘新华林一良付华栋刘雪峰谢建新北京科技大学新材料技术研究院北京100083

在热旋制备界面结合质量优异的铜/钛双金属复合管坯的基础上,对复合管进行了游动芯头拉拔加工,重点研究了复合管材游动芯头拉拔加工成形能力以及拉拔加工对复合管材组织性能的影响.研究结果表明,游动芯头拉拔方式,特别是减壁拉拔,对铜/... 详细信息

在热旋制备界面结合质量优异的铜/钛双金属复合管坯的基础上,对复合管进行了游动芯头拉拔加工,重点研究了复合管材游动芯头拉拔加工成形能力以及拉拔加工对复合管材组织性能的影响.研究结果表明,游动芯头拉拔方式,特别是减壁拉拔,对铜/钛复合管材结合界面有较大的破坏作用,且难以实现多道次连续拉拔加工,单道次拉拔加工量不宜超过30%;575℃保温70 min的道次间退火虽然对界面元素扩散情况影响不大,但能缓解加工硬化和残余应力,使得铜/钛复合管材的平均剥离强度由变形态的7.8 N·mm^(-1)提高到退火态的17.1 N·mm^(-1),大幅度提高铜/钛复合管材的后续拉拔加工性能.通过严格控制拉拔减壁量,合理制定了铜/钛复合管材的拉拔加工工艺,成功制备了结合性能优异的毛细规格铜/钛复合管材.

关键词：复合管材拉拔旋锻复合成形组织性能

MA—SPS制备超细晶Ti—8Mo—3Fe合金的摩擦磨损性能

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工程科学学报 2017年第3期39卷 426-431页

作者：王涛路新徐伟章林曲选辉北京科技大学新材料技术研究院北京100083

以机械合金化+放电等离子烧结(MA-SPS)制备的超细晶Ti-8Mo-3Fe合金为研究对象,研究了合金在模拟体液(SBF)中的摩擦磨损性能,并与放电等离子烧结制备的微米尺寸晶粒的Ti-8Mo-3Fe合金、铸造纯Ti及Ti-6Al-4V(TC4)合金进行了对比.结果表明:... 详细信息

以机械合金化+放电等离子烧结(MA-SPS)制备的超细晶Ti-8Mo-3Fe合金为研究对象,研究了合金在模拟体液(SBF)中的摩擦磨损性能,并与放电等离子烧结制备的微米尺寸晶粒的Ti-8Mo-3Fe合金、铸造纯Ti及Ti-6Al-4V(TC4)合金进行了对比.结果表明:采用MA-SPS工艺可制备出高致密度、组织均匀的超细晶Ti-8Mo-3Fe合金,合金由β相及少量α相组成,平均晶粒尺寸为1.5μm,显微硬度为448 HV;在相同摩擦磨损条件下,超细晶Ti-8Mo-3Fe合金的摩损程度明显低于微米晶粒Ti-8Mo-3Fe和铸态的纯Ti及TC4合金,具有最低的磨损体积和较稳定的摩擦系数.超细晶Ti-8Mo-3Fe合金的磨损机制为磨粒磨损,而微米晶粒Ti-8Mo-3Fe和铸态纯Ti及TC4合金的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损并存的混合磨损.

关键词：钛合金机械合金化材料摩擦磨损磨损机制

铜/钛双金属复合管的热旋锻制备及其界面组织性能

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稀有金属 2017年第4期41卷 364-370页

作者：刘新华邹文江付华栋刘雪峰谢建新北京科技大学新材料技术研究院北京100083

铜/钛双金属复合管兼具铜的导热性和钛的耐海水腐蚀性,是海军舰船、滨海电站的各类海水管路和蒸汽管路系统理想材料。本文采用热旋锻方法成功制备了界面结合性能良好的铜/钛双金属管,重点研究了变形温度、道次变形量等重要工艺参数对管... 详细信息

铜/钛双金属复合管兼具铜的导热性和钛的耐海水腐蚀性,是海军舰船、滨海电站的各类海水管路和蒸汽管路系统理想材料。本文采用热旋锻方法成功制备了界面结合性能良好的铜/钛双金属管,重点研究了变形温度、道次变形量等重要工艺参数对管材结合性能的影响,明确了旋锻过程中双金属的结合机制。研究结果表明,在旋锻温度600~900℃,道次变形量45%~70%的制备工艺条件下可成功制备界面冶金结合、结合性能优异的铜/钛双金属复合管,且旋锻温度越低,所需道次变形量越大。在旋锻温度800℃,变形量54.6%条件下制备的铜/钛复合管的平均界面结合强度为13.3 N·mm^(-1),最大剥离强度可达26.5 N·mm^(-1),整管抗拉强度为303.1 MPa,断后伸长率为23.5%,复合界面在极大的压扁弯曲变形下仍不会分层,变形协调性优异。分析认为热旋锻方法制备双金属复合管的界面结合机制为:两金属表面碰撞接触的瞬间氧化膜因表层金属的流动而破裂,新鲜金属基体互相咬合,实现物理结合,同时界面两侧的原子在高温热激活作用下产生相互扩散,达到冶金结合。

关键词：铜/钛双金属管旋锻复合界面结合机制组织性能

铁捕集铂族金属富集物的锌碎化-酸解原理及工艺研究

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稀有金属 2022年第1期46卷 57-66页

作者：丁云集崔言杰张深根北京科技大学新材料技术研究院金属材料循环利用研究中心北京100083 北京科技大学顺德研究生院广东佛山528399

废汽车尾气催化剂是铂族金属(PGMs)最重要的二次资源,铁捕集PGMs技术因环境友好、回收率高等优点成为研究的热点。本文以铁捕集得到的Fe-PGMs合金为研究对象,采用Zn粉在高温下对合金碎化、盐酸溶解碎化产物获得PGMs富集物以及王水浸出PG... 详细信息

废汽车尾气催化剂是铂族金属(PGMs)最重要的二次资源,铁捕集PGMs技术因环境友好、回收率高等优点成为研究的热点。本文以铁捕集得到的Fe-PGMs合金为研究对象,采用Zn粉在高温下对合金碎化、盐酸溶解碎化产物获得PGMs富集物以及王水浸出PGMs,详细讨论了Zn碎化、酸解对PGMs浸出规律的影响,揭示了Zn碎化Fe-PGMs合金机制。结果表明,Fe-PGMs合金碎化主要由合金中碳化物氧化形成裂缝,以及Zn蒸气在裂缝中氧化生成氧化锌致合金内应力增大引起。在空气气氛、Fe-PGMs与Zn质量比为4∶1、碎化温度1300℃、时间2 h条件下,实现了Fe-PGMs合金完全碎化,碎化产物主要为Fe_(3)O_(4),以及少量的FeO, Fe_(2)O_(3)和 ZnFe_(2)O_(4)。采用盐酸对碎化产物进行一次溶解,在H^(+)浓度为6.0 mol·L^(-1)、固液比1∶20、酸解温度70℃、时间2 h条件下,碎化产物溶解率达到97.87%,Pt,Pd和Rh浸出率分别为46.62%,80.24%和30.06%;最后采用王水浸出PGMs富集物,Pt,Pd和Rh总浸出率分别达到99.54%,99.87%和99.11%。本工艺环境优好、成本低,实现了Fe-PGMs合金高效碎化和溶解,提高了PGMs回收率。

关键词：铁捕集铂族金属氧致碎化酸解

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H掺杂α-Fe2O3的第一性原理研究

物理学报 2015年第11期64卷 324-329页

作者：石瑜白洋莫丽玢向青云黄亚丽曹江利北京科技大学新材料技术研究院北京100083

α-Fe2O3是一种重要的磁性半导体材料,在电子器件中应用广泛,具有重要的研究意义.本文基于密度泛函理论,采用GGA+U方法,应用第一性原理对间隙H掺杂前后的六方相α-Fe2O3的晶格常数、态密度、Bader电荷分布进行了计算分析.研究了U值对结... 详细信息

α-Fe2O3是一种重要的磁性半导体材料,在电子器件中应用广泛,具有重要的研究意义.本文基于密度泛函理论,采用GGA+U方法,应用第一性原理对间隙H掺杂前后的六方相α-Fe2O3的晶格常数、态密度、Bader电荷分布进行了计算分析.研究了U值对结果的影响,发现U=6 eV时,体相α-Fe2O3的晶胞平衡体积、Fe原子磁矩、带隙值与实验值最符合.在选取合适U值后,第一性原理计算结果表明,H掺杂后,间隙H部分被氧化,其最近邻的Fe和O部分被还原,H和O有一定程度的成键.在费米面附近,出现了新的杂化能级,杂化能级扩展了价带顶的宽度,同时导带底下移,引起带隙减小,表明H掺杂是一种有效的能带结构调控方法.

关键词：第一性原理 α-Fe2O3 间隙H掺杂态密度