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Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金材料喷丸强化工艺及摩擦磨损性能研究

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表面技术 2024年第7期53卷 96-106页

作者：贺帅张治民中北大学材料科学与工程学院太原030051

目的提高Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金的耐磨性能。方法通过喷丸强化工艺对Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金表面进行处理,在合金表面制备出纳米强化层,随后进行干滑动摩擦磨损试验,探究其喷丸强化后耐磨性能的改变。利用OM、SEM研究合金表层至... 详细信息

目的提高Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金的耐磨性能。方法通过喷丸强化工艺对Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金表面进行处理,在合金表面制备出纳米强化层,随后进行干滑动摩擦磨损试验,探究其喷丸强化后耐磨性能的改变。利用OM、SEM研究合金表层至内部晶粒尺寸及组织特征的变化。利用电子天平秤测量摩擦磨损试验前后质量的损失量。利用维氏显微硬度计测量合金强化层深度方向的硬度分布。利用SEM研究了合金摩擦磨损后的形貌特征,探究其磨损机制。结果对Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金进行表面喷丸处理后,表面分别出现了200~370μm厚的晶粒细化层,其中喷丸气压为0.4 MPa、时间为40 s的试样的细晶强化层厚约为250μm,硬度约为155HV,较原始试样提高了50%左右。结论经喷丸强化后,镁合金表面发生塑性变形,获得纳米晶。晶粒尺寸从表层到内部逐渐变大,呈现梯度变化,喷丸处理后试样磨损质量普遍降低,耐磨性能得到提高,其中气压为0.4MPa、喷丸时间为40s的试样的耐磨性最好。铸态试样的摩擦磨损中,磨粒磨损和黏着磨损发挥主要作用,喷丸强化工艺后,磨损机制发生改变,喷丸时间为60 s时,氧化磨损起主导作用。另外,随着喷丸气压的增大,疲劳磨损由辅助作用逐渐变为主导作用。

关键词：喷丸强化耐磨性能 Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金纳米晶

热塑弹性体超临界流体间歇发泡过程中的基本问题

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高分子学报 2024年第4期55卷 369-395页

作者：翟文涛江俊杰中山大学材料科学与工程学院广州510275

超临界流体间歇发泡的体系黏弹性易于调节、加工参数易于控制、加工装备便于设计和实现,是热塑弹性体物理发泡领域中最受关注的技术路线.本文首先综述了热塑弹性体物理发泡相关文献、研发历程和应用现状;阐明间歇发泡技术的相关概念、... 详细信息

超临界流体间歇发泡的体系黏弹性易于调节、加工参数易于控制、加工装备便于设计和实现,是热塑弹性体物理发泡领域中最受关注的技术路线.本文首先综述了热塑弹性体物理发泡相关文献、研发历程和应用现状;阐明间歇发泡技术的相关概念、技术特点以及热塑弹性体与超临界流体的相互作用,重点讨论热塑弹性体间歇发泡的“高弹态发泡”特征以及处于高弹态状态下的泡孔成核、泡孔生长、泡孔结构定型、泡沫收缩机制及其调控策略.其次,综述了热塑弹性体发泡薄膜的制备方法、热塑弹性体发泡珠粒水蒸气成型过程、珠粒界面黏结强度和分子链界面扩散机制.此外,还从分子链化学结构、泡孔结构、材料宏观结构等角度总结了热塑弹性体发泡材料弹性性能,揭示热塑弹性体发泡材料的结构—弹性性能关系.最后对热塑弹性体超临界流体间歇发泡技术进行了展望.

关键词：热塑弹性体物理发泡泡孔成核和生长机制收缩弹性性能

构筑共轭聚合物基S型异质结分子内和界面电场以实现高效光催化制氢

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第3期58卷 194-205页

作者：王乐乐程文瑶王嘉鑫杨娟刘芹芹江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

能源短缺与环境问题已成为阻碍社会经济发展的重要因素,并对人类生活质量产生了深远影响,成为重大的全球性挑战.传统的一次能源,如煤、石油和天然气,正面临着日益严重的短缺问题,同时,水体污染日趋严重.因此,迫切需要寻找绿色、可持续... 详细信息

能源短缺与环境问题已成为阻碍社会经济发展的重要因素,并对人类生活质量产生了深远影响,成为重大的全球性挑战.传统的一次能源,如煤、石油和天然气,正面临着日益严重的短缺问题,同时,水体污染日趋严重.因此,迫切需要寻找绿色、可持续的能源解决方案.其中,利用太阳能进行光解水制氢以及降解水中污染物,被视为一种极具潜力和前景的能源利用方式.然而,目前的光催化剂普遍面临光生载流子容易复合、迁移速率缓慢等问题,这些问题限制了光生电荷的寿命,往往只有几十皮秒,从而降低了其在氧化还原反应中的有效性和光催化效率.因此,开发高效、稳定的光催化剂成为了当前研究的热点和迫切需求.本文报道了一种新型光催化剂的合成与应用.首先,将1,6-二溴芘分子作为富电子供体(D)引入到氮化碳(g-C_(3)N_(4))中,合成了以C‒N键连接的g-C_(3)N_(4)-1,6-二溴芘(CNPy)材料.随后,通过多种手段对样品进行了表征.X射线衍射图谱、傅里叶红外光谱和核磁共振图谱证明了1,6-二溴芘分子的成功引入.氮气等温吸附脱附曲线结果表明,与纯g-C_(3)N_(4)相比,芘基的引入增加了g-C_(3)N_(4)的比表面积,暴露出更多的活性位点.X射线光电子能谱和表面电荷密度测试结果证实了CNPy分子内电场的成功构建.当以铂为助催化剂时,CNPy-0.2(包含200 mg CNPy)表现出较高的光催化产氢性能,产率达到6.1mmol·g^(–1)·h^(–1).在此基础上,为了进一步提升催化性能,将CNPy与具有宽光谱响应范围和匹配能带结构的CdSe纳米颗粒进行复合,构筑了具有双电场(分子内和界面电场)的CdSe/CNPy S型异质结光催化剂.X射线衍射图谱、扫描电子显微镜及透射电子显微镜测试结果证实了CdSe与1,6-二溴芘修饰的g-C_(3)N_(4)的成功复合,且CdSe纳米颗粒(200 nm左右)均匀地分布在CNPy上.此外,通过原位X射线光电子能谱、电子顺磁共振波谱和开尔文探针力显微镜等表征手段证实了S型异质结的形成以及CdSe与CNPy之间存在内建电场.光电化学表征进一步证实了CdSe/CNPy S型异质结具有高效的载流子分离效率.能带结构分析结果表明,该CdSe/CNPy S型异质结在光激发后保留了CNPy的较强氧化能力与CdSe的较强还原能力.在无Pt作助催化剂的情况下,测试了CdSe/CNPy S型异质结的析氢与降解性能.结果显示,优化后的复合材料100%CdSe/CNPy-0.2在光催化产H2反应中,产率高达1.16 mmol·g^(–1)·h^(–1),分别是纯CNPy-0.2,CdSe和100%CdSe/CN的58倍,2.2倍和2.32倍.此外,该S型异质结材料表现出较好的光催化降解四环素性能,在全光谱照射下,降解效率高达97%.多次循环数据显示,该S型异质结材料表现出良好的稳定性.综上所述,本研究通过分子结构设计,在共轭聚合物分子内引入内建电场,并结合异质结界面工程策略,构筑了具有双电场的S型异质结光催化材料.该材料表现出高效的光催化析氢和污染物降解性能,为提升共轭半导体基光催化材料的性能提供了新思路.

关键词： g-C_(3)N_(4) 分子内电场界面电场 S型异质结构光催化剂

具有bcc结构的β型钛或锆系合金的低模量机制

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稀有金属 2024年第5期48卷 745-752页

作者：侯艳嫔吴亭慧郭顺刘海霞程晓农江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

低弹性模量的三元β型钛或锆系合金中的体心立方(bcc)结构多处于不稳定状态,因此难以通过制备单晶的方式来直接测定单晶弹性常数。利用原位同步辐射高能X射线衍射(SXRD)技术和Eshelby-Kroner-Kneer弹塑性自洽模型,获取了具有bcc结构的三... 详细信息

低弹性模量的三元β型钛或锆系合金中的体心立方(bcc)结构多处于不稳定状态,因此难以通过制备单晶的方式来直接测定单晶弹性常数。利用原位同步辐射高能X射线衍射(SXRD)技术和Eshelby-Kroner-Kneer弹塑性自洽模型,获取了具有bcc结构的三元Ti-33Nb-4Sn,Ti-35Nb-4Sn,Zr-12Nb-4Sn和Zr-4Mo-4Sn多晶合金的单晶弹性常数,成功解决了此类合金难以通过制备单晶来直接获得单晶弹性常数的技术瓶颈,揭示了具有bcc结构的多晶β型钛或锆系合金的低模量机制。结果表明,与二元β型TiV,TiCr和TiNb单晶合金相比,经冷轧退火处理的Ti-33Nb-4Sn和Ti-35Nb-4Sn合金和固溶处理的Zr-12Nb-4Sn和Zr-4Mo-4Sn合金具有较低的■剪切模量C′和超低的{001}剪切模量C_(44)。基于Hill近似理论进一步分析可知,三元β型Ti-33Nb-4Sn,Ti-35Nb-4Sn,Zr-12Nb-4Sn和Zr-4Mo-4Sn合金较低的剪切模量C′以及超低的剪切模量C_(44),是此类合金呈现较低杨氏模量E_(H)的原因。通过合理的成分设计及热机械处理降低合金的剪切模量C′和C_(44),可望获得与人骨模量相近的超低模量钛或锆合金。

关键词： β型钛或锆系合金低弹性模量同步辐射X射线衍射(SXRD) 弹性常数

Sr_(2)InP_(3)O_(11):Eu^(3+)红色荧光粉的发光性能及占位影响

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发光学报 2024年第6期45卷 913-922页

作者：梁力赵淑娟李贵花刘一佳王荣荣蔡格梅中南大学材料科学与工程学院湖南长沙410083

红色荧光粉是提高发光二极管(LED)显色指数、降低色温的重要组分。本文选择具有红色特征发射的Eu^(3+)作为激活剂离子,以新型磷酸盐Sr_(2)InP_(3)O_(11)为荧光粉基质,通过高温固相反应合成了系列Sr_(2-x)InP_(3)O_(11):xEu^(3+)(简化为S... 详细信息

红色荧光粉是提高发光二极管(LED)显色指数、降低色温的重要组分。本文选择具有红色特征发射的Eu^(3+)作为激活剂离子,以新型磷酸盐Sr_(2)InP_(3)O_(11)为荧光粉基质,通过高温固相反应合成了系列Sr_(2-x)InP_(3)O_(11):xEu^(3+)(简化为S_(2-x)IP_(3):xEu^(3+))和Sr_(2)In_(1-x)P_(3)O_(11):xEu^(3+)(简化为S_(2)I_(1-x)P_(3):xEu^(3+))荧光粉。利用XRD、室温及变温PL光谱、量子效率和荧光寿命,详细研究了所制备荧光粉的光致发光性能及其受阳离子位点(Sr位和In位)的影响规律。研究结果表明,这两类荧光粉在254nm和393nm激发下均可发出明亮的橘红光(593nm和612nm主导)。此外,所合成的荧光粉具有较好的色稳定性和热稳定性,表明其在荧光粉转换型白光LED照明和显示领域具有一定的发展潜力。

关键词：荧光粉 Eu^(3+)掺杂占位发光性能

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空位有序双钙钛矿A2BX6的弹性和热电性质的第一性原理研究

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物理化学学报 2024年第1期40卷 46-47页

作者： Muhammad Faizan 赵国琪张天旭王啸宇贺欣张立军吉林大学材料科学与工程学院长春130012

卤化物钙钛矿在热电应用中表现出了巨大的潜力。准确了解卤化物钙钛矿的热电传输性质对于进一步提高热电设备的应用效率至关重要。本研究采用了Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)和修正的Becke Johnson(mBJ)交换关联泛函探究了卤化物双钙钛矿... 详细信息

卤化物钙钛矿在热电应用中表现出了巨大的潜力。准确了解卤化物钙钛矿的热电传输性质对于进一步提高热电设备的应用效率至关重要。本研究采用了Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)和修正的Becke Johnson(mBJ)交换关联泛函探究了卤化物双钙钛矿Rb_(2)SnI6、Rb_(2)PdI6和Cs_(2)PtI6的弹性和热电性质。通过对这些材料的力学稳定性、有效质量、塞贝克系数、功率因子和热电品质因数的研究,我们发现,这三种化合物都是力学稳定的,并且具有可塑性。这些化合物是窄带隙半导体,具有简并的带边结构,结合低的载流子有效质量使得它们具有热电应用潜力。Cs_(2)PtI6在空穴掺杂在500 K温度下可以达到0.76 mV·K^(−1)的高塞贝克系数。由于高塞贝克系数和最大功率因子,Rb_(2)SnI6、Rb_(2)PdI6和Cs_(2)PtI6在p型掺杂下具有高的热电品质因数,分别为0.91、0.96和0.98。总体而言,我们的研究为卤化物钙钛矿的热电性能提供了新的见解,为这些化合物的实验合成提供了有价值的参考。

关键词：电子结构有效质量 Seebeck系数热电品质因数卤化物双钙钛矿

聚醚接枝丙烯酸树脂基凝胶聚合物电解质的制备及在电致变色器件中的应用

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材料导报 2024年第7期38卷 214-218页

作者：王海萍陈必华陶益杰黄凯兵张世国湖南大学材料科学与工程学院长沙410082

本工作以甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯(PEGMEA)和聚氨酯丙烯酸树脂(PUA)为预聚体,离子液体1-丁基-3-甲基咪唑鎓双三氟甲磺酰亚胺盐(BMimTFSI)为添加剂,通过紫外光固化,构建了一种新型聚醚接枝丙烯酸树脂基凝胶聚合物电解质。通过傅里叶变换... 详细信息

本工作以甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯(PEGMEA)和聚氨酯丙烯酸树脂(PUA)为预聚体,离子液体1-丁基-3-甲基咪唑鎓双三氟甲磺酰亚胺盐(BMimTFSI)为添加剂,通过紫外光固化,构建了一种新型聚醚接枝丙烯酸树脂基凝胶聚合物电解质。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和电化学测试(循环伏安)等方法对该凝胶聚合物电解质进行表征。结果表明,该类凝胶聚合物电解质不仅拥有优良的离子电导率,还具有高热稳定性、易封装和不易泄漏的优点。其中,BMimTFSI含量为59.5%(质量分数)、PUA/PEGMEA配比为4.96∶2.96(质量比)时凝胶聚合物的电解质综合性能最好,可见光透过率大于90%,热分解温度达到300℃,30℃时离子电导率达到2.17×10^(-5)S/cm。基于该类凝胶聚合物电解质的电致变色器件展现出优良的性能,经36000 s循环后,依然保持着稳定的蓝色态—透明态切换,且着色、褪色态的可见光透过率对比度仍高达48%,电解质质地柔软,热稳定性良好,可应用于电致变色器件。

关键词：紫外固化凝胶电解质聚氨酯电致变色器件

含DOPO/吲哚的磺胺类化合物的合成及阻燃环氧树脂

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高分子材料科学与工程 2024年第3期40卷 56-65页

作者：许文迪陆嘉怡蔡博禹王璐泽罗钟琳王标兵常州大学材料科学与工程学院江苏常州213164

以吲哚-3-甲醛、磺胺胍和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料,合成了一种含DOPO/吲哚的磺胺类化合物(SIAD),并制备了环氧树脂(EP)/SIAD复合材料。加入6%SIAD后,EP/SIAD-6复合材料通过UL-94 V-0等级测试,LOI值提升至32%,... 详细信息

以吲哚-3-甲醛、磺胺胍和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料,合成了一种含DOPO/吲哚的磺胺类化合物(SIAD),并制备了环氧树脂(EP)/SIAD复合材料。加入6%SIAD后,EP/SIAD-6复合材料通过UL-94 V-0等级测试,LOI值提升至32%,其峰值放热率(535 kW/m^(2))、总热释放(64.2 MJ/m^(2))和平均有效燃烧热(18.1 MJ/kg)值较纯EP分别下降了37.3%,33.6%和22.5%,呈现出良好的火灾安全性。SIAD通过释放出含磷自由基和不可燃性气体等起到气相阻燃作用,同时通过促进形成致密的连续炭层在凝聚相中起到阻燃作用。

关键词：环氧树脂阻燃机理磺胺类化合物

熔体纺丝纤维的磁热性能与磁制冷应用研究进展

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材料导报 2024年第11期38卷 260-269页

作者：张若琛钱明芳张学习沈阳理工大学材料科学与工程学院沈阳110159 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

本文对熔体纺丝合金纤维的磁热性能和磁制冷应用的研究进展进行了综述,总结了不同种类具有磁热性能的合金纤维在磁场驱动下能够产生的磁熵变最大值、半高宽和磁制冷能力。概述了熔体纺丝法的基本原理和操作过程,以及小尺寸纤维形态在实... 详细信息

本文对熔体纺丝合金纤维的磁热性能和磁制冷应用的研究进展进行了综述,总结了不同种类具有磁热性能的合金纤维在磁场驱动下能够产生的磁熵变最大值、半高宽和磁制冷能力。概述了熔体纺丝法的基本原理和操作过程,以及小尺寸纤维形态在实际磁制冷机中的应用优势,并重点介绍了将合金制备成纤维形态能够解决大块合金中存在的相关问题,描述了不同种合金纤维产生磁热效应的原理,阐明了纤维相变特征对制冷温度区间、磁熵变及磁热效应的影响机制,最后总结了合金纤维在活性蓄热器中的制冷功率和性能系数的研究情况,简述了将小尺寸合金纤维大批量应用于实际磁制冷装置以解决该类装置制冷效率低、制冷功率小的可行性。

关键词：熔体纺丝法纤维磁熵变磁热效应磁制冷