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氧化物热电材料研究进展

功能材料 2019年第4期50卷 4038-4048页

作者：徐飞李安敏程晓鹏孔德明广西大学资源环境与材料学院广西有色金属及特色材料加工重点实验室南宁530004

由于能源危机正在到来,废热回收已经成为解决能源短缺问题的有效途径之一,热电材料在废热收集环节中占有举足轻重的地位。其中,氧化物热电材料拥有抗氧化能力强、热稳定性好、原料相对低廉、制备工艺相对简单、无毒、无污染、使用寿命... 详细信息

由于能源危机正在到来,废热回收已经成为解决能源短缺问题的有效途径之一,热电材料在废热收集环节中占有举足轻重的地位。其中,氧化物热电材料拥有抗氧化能力强、热稳定性好、原料相对低廉、制备工艺相对简单、无毒、无污染、使用寿命长等传统合金材料不具备的优点,但由于低的电导率因而限制了其在热电性能方面的表现。已经有大量研究发现,可以通过元素掺杂,改善氧化物热电材料的热电性能,氧化物热电材料再次受到广大研究者的关注。综述了氧化物热电材料的研究进展与今后的发展方向,着重阐述了以BiCuSeO为代表的氧化物热电材料的基本结构、性能特征与研究进展;评述了BiCuSeO材料Bi位、Cu位和O位掺杂研究以及BiCuSeO的结构优化;并简单介绍了NaCo_2O_4、Ca_3Co_4O_9、SrTiO_3、ZnO、In_2O_3热电材料的研究情况。

关键词：废热回收热电材料氧化物热电材料 BiCuSeO 元素掺杂

Al-Mg5.0-Mn0.5铝合金均匀化退火过程中Mg、Mn元素显微偏析的DICTRA模拟

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稀有金属材料与工程 2021年第1期50卷 23-28页

作者：胡治流李平珍陆泽鹏马本莉丁俊赵艳君唐鹏黄前斌广西大学资源环境与材料学院广西南宁530004 广西大学广西有色金属及特色材料加工重点实验室广西南宁530004 广西柳州银海铝业有限公司广西柳州545006

基于DICTRA动力学软件的MOB2和Al基数据库,对Al-Mg5.0-Mn0.5铝合金在470℃不同时间均匀化退火过程中Mg和Mn元素的显微偏析进行了模拟计算,并使用偏析因子来评价470℃不同时间均匀化退火过程中Mg和Mn元素的偏析程度。结果表明:在470℃不... 详细信息

基于DICTRA动力学软件的MOB2和Al基数据库,对Al-Mg5.0-Mn0.5铝合金在470℃不同时间均匀化退火过程中Mg和Mn元素的显微偏析进行了模拟计算,并使用偏析因子来评价470℃不同时间均匀化退火过程中Mg和Mn元素的偏析程度。结果表明:在470℃不同退火时间后,Mg和Mn元素的偏析因子有如下变化:退火8.3 h后,Mg的偏析因子约为0.94,接近1.0,而Mn的偏析因子在0.78~1.3之间;在退火11.1 h后,Mg的偏析因子约为1.0,表示Mg的浓度基本扩散均匀,而Mn的偏析因子依然在0.78~1.3之间;退火27.8 h以后,Mn的偏析因子为0.8~1.3,与11.1 h相比只有微小的变化。根据计算结果,470℃下退火保温时间至少为11.1 h,Mg引起的微观偏析可通过均匀化退火消除;而Mn引起的微观偏析即使是470℃下退火保温时间为27.8~30 h仍然不能消除。通过对470℃不同均匀化退火时间合金元素的面分布对上述模拟结果进行了验证。本研究可为Al-Mg5.0-Mn0.5铝合金退火工艺的选择提供依据。

关键词： Al-5.0Mg-0.5Mn合金 DICTRA 偏析因子均质退火

安全利用区和严格管控区稻米重金属健康风险评价

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农业环境科学学报 2022年第6期41卷 1184-1192页

作者：黄丹刘栩彤黄河陈俊先赵贺诚张超兰广西大学资源环境与材料学院南宁530004 广西有色金属及特色材料加工重点实验室南宁530004

为了解广西某重要粮食产区重金属污染情况及其稻米的健康风险,协同采集该区域33对土壤表层样品和稻米样品,测定土壤和稻米中Cd、Hg、As、Pb和Cr含量并协同划分土壤环境质量类别,采用健康风险模型评价安全利用区和严格管控区稻米对儿童... 详细信息

为了解广西某重要粮食产区重金属污染情况及其稻米的健康风险,协同采集该区域33对土壤表层样品和稻米样品,测定土壤和稻米中Cd、Hg、As、Pb和Cr含量并协同划分土壤环境质量类别,采用健康风险模型评价安全利用区和严格管控区稻米对儿童和成人的健康风险。结果表明:该区域农田土壤超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)筛选值的重金属元素为Cd和As,Cd和As超过筛选值的点位占比分别为60.61%和12.12%,Cd超过管制值的点位占比为36.36%,其他元素均未超过筛选值;稻米中仅元素Cd超过标准限值(0.2 mg·kg^(-1)),超标率为39.39%。调查区域优先保护类、安全利用类和严格管控类农田土壤面积占比分别为22.51%、40.69%和36.80%。安全利用区和严格管控区的稻米对儿童和成人均存在非致癌和致癌健康风险,且严格管控区稻米的非致癌和致癌健康风险均高于安全利用区稻米,严格管控区稻米的平均非致癌风险指数和致癌风险指数分别是安全利用区稻米的4.44倍和3.74倍,其中安全利用区稻米的健康风险主要来源于Cd,严格管控区稻米的健康风险则来源于Cd和As。针对安全利用区农田需要采取如水分管理、种植低累积品种和施用钝化剂等措施降低稻米Cd的健康风险,而严格管控区农田则需进行种植结构调整,从而保障当地居民身体健康。

关键词：土壤环境质量类别重金属协同划分健康风险稻米

c-AlN/TiN/Si(100)异质结构的显微组织及光学性能

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光学学报 2019年第8期39卷 263-267页

作者：林国涛莫祖康翁瑶符跃春何欢沈晓明广西大学资源环境与材料学院广西生态铝产业协同创新中心广西有色金属及特色材料加工重点实验室

立方氮化铝(c-AlN)以其优异的性能成为发光二极管、激光二极管等光电子器件的理想材料。采用激光分子束外延法制备了c-AlN/TiN/Si(100)异质结构,研究了它的显微组织和光学性能。结果表明:AlN薄膜和TiN缓冲层呈立方岩盐矿结构的(200)面... 详细信息

立方氮化铝(c-AlN)以其优异的性能成为发光二极管、激光二极管等光电子器件的理想材料。采用激光分子束外延法制备了c-AlN/TiN/Si(100)异质结构,研究了它的显微组织和光学性能。结果表明:AlN薄膜和TiN缓冲层呈立方岩盐矿结构的(200)面择优取向;c-AlN薄膜、TiN缓冲层和Si衬底的界面清晰,不存在第二相,但错配应力使得界面处存在一定的缺陷;c-AlN薄膜的光致发光谱分别在376,520,750 nm处有3个发光中心;376 nm处的发光峰与氮空位(VN)和氧杂质(ON)有关,520 nm处的发光峰与Al空位(VAl)和ON的复合有关,而750 nm处的发光峰可归因于VAl和价带之间的辐射复合;c-AlN薄膜的电致发光中心在580 nm附近,也属于c-AlN的深能级缺陷发光。

关键词：材料光学性能 c-AlN/TiN/Si(100)异质结构激光分子束外延晶体结构

膨胀型阻燃剂的疏水改性及对水性阻燃涂料性能的影响

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精细化工 2019年第5期36卷 828-834,849页

作者：谷凤媚莫秋凤赵小莲陈泉志杨海娟李伟洲广西大学资源环境与材料学院广西南宁530004 广西有色金属及特色材料加工重点实验室广西南宁530004

为了提高水性阻燃涂层的耐水性,以环氧树脂(EP)作为包覆材料,分别采用单一组分和混合组分改性两种工艺对阻燃剂〔聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MEL)和季戊四醇(PER)〕进行包覆改性,制备出了改性阻燃剂及水性阻燃涂层。借助FTIR分析阻燃剂表... 详细信息

为了提高水性阻燃涂层的耐水性,以环氧树脂(EP)作为包覆材料,分别采用单一组分和混合组分改性两种工艺对阻燃剂〔聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MEL)和季戊四醇(PER)〕进行包覆改性,制备出了改性阻燃剂及水性阻燃涂层。借助FTIR分析阻燃剂表面基团;采用SEM观察其微观结构;测量阻燃剂的接触角,并对其粒度分布进行统计;借助TG对阻燃剂及水性阻燃涂层进行测试;并参考国标GB/T1733—1993对涂层耐水性进行了测试。结果表明:两种工艺制备的阻燃剂其表面均包覆EP,且EP用量为阻燃剂质量的15%时,疏水效果达到最佳;阻燃剂经改性后其溶解度降低,接触角增大,使水性阻燃涂层耐水性显著提高,且阻燃剂采用混合组分改性效率更高;聚磷酸铵与EP发生交联生成不饱和富碳结构,加固残炭碳骨架的稳定性及增加涂层残余物的质量。

关键词：聚磷酸铵三聚氰胺季戊四醇环氧树脂塑料用涂料功能材料

稀土复合掺杂ZrO2陶瓷涂层抗Na2SO4+NaVO3热腐蚀性能的研究进展

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中国腐蚀与防护学报 2019年第4期39卷 291-298页

作者：陈超梁艳芬梁天权满泉言罗毅东张修海曾建民广西大学资源环境与材料学院南宁530004 广西大学广西有色金属及特色材料加工重点实验室南宁530004

系统讨论了单元掺杂、二元掺杂、多元稀土掺杂对ZrO2陶瓷涂层抗Na2SO4+NaVO3热腐蚀性能的影响;总结了Na2SO4+NaVO3对热障涂层陶瓷表层、热生长氧化物层、粘结层的腐蚀行为及典型的3种热腐蚀机理;指出了提高ZrO2陶瓷涂层抗Na2SO4+NaVO3... 详细信息

系统讨论了单元掺杂、二元掺杂、多元稀土掺杂对ZrO2陶瓷涂层抗Na2SO4+NaVO3热腐蚀性能的影响;总结了Na2SO4+NaVO3对热障涂层陶瓷表层、热生长氧化物层、粘结层的腐蚀行为及典型的3种热腐蚀机理;指出了提高ZrO2陶瓷涂层抗Na2SO4+NaVO3热腐蚀性能的研究方向。

关键词：稀土掺杂ZrO2陶瓷涂层 Na2SO4+NaVO3熔盐热腐蚀研究进展

基于3D热加工图的节镍型高锰奥氏体不锈钢的热变形特性

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稀有金属材料与工程 2022年第7期51卷 2608-2616页

作者：丁浩晨赵艳君韦宗繁何玉花秦瑞雪郑义郭宇轩邓永杰广西大学资源环境与材料学院广西南宁530004 广西大学广西有色金属及特色材料加工重点实验室广西南宁530004

为优化较大变形量节镍型奥氏体不锈钢热轧工艺,在Gleeble-3500热力模拟试验机上对1Cr14Mn10Ni1.57不锈钢进行了温度950~1250℃,应变速率0.01~5.0s^(-1),应变为0.36、0.69和0.92的等温热压缩实验。建立了基于应变影响三维热加工图,使用Ar... 详细信息

为优化较大变形量节镍型奥氏体不锈钢热轧工艺,在Gleeble-3500热力模拟试验机上对1Cr14Mn10Ni1.57不锈钢进行了温度950~1250℃,应变速率0.01~5.0s^(-1),应变为0.36、0.69和0.92的等温热压缩实验。建立了基于应变影响三维热加工图,使用Arrhenius型本构方程计算出了3种应变下的热激活能,联系微观组织分析了热加工图受应变影响的演变行为。结果表明:当真应变从0.36增加到0.69和0.92时,热激活能Q从501.66kJ/mol分别下降到427.45和424.86 kJ/mol,材料的动态软化效应在0.36~0.69应变区间内显著增强;热加工图显示,峰值区域和谷值区域会随着应变的增加向低温和高速方向移动,这是由于应变输入的总能量增加导致的;实验钢在热加工图中存在3个峰值区域,0.69真应变,1175~1225℃,1.0~5.0 s的条件下能够达到最高38%的热加工功率耗散效率,这与高应变速率下的温升有关;随着应变增加到0.69和0.92,失稳区域的面积先增大后减小;应力应变曲线和微观组织证明,高功率的区域的软化机制为动态再结晶,失稳区域表现为不连续动态再结晶和动态回复。

关键词： 1Cr14Mn10Ni1.57 节镍型奥氏体不锈钢 3D热加工图动态再结晶

冷轧变形量和退火制度对超快速加热下5083铝合金晶粒尺寸的影响

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稀有金属材料与工程 2021年第3期50卷 948-956页

作者：苏原明赵艳君陈思昊李留洋胡治流王乃贤覃燕玲广西大学资源环境与材料学院广西南宁530004 广西大学广西有色金属及特色材料加工重点实验室广西南宁530004 广西柳州银海铝业股份有限公司广西柳州545006

利用Gleeble-3500热模拟系统和电子背散射衍射(EBSD)技术对5083铝合金的超快速退火组织演变规律进行研究,探讨了快速加热速度、退火温度及冷轧变形量对5083铝合金晶粒尺寸的影响。结果表明,5083铝合金经80%的冷轧变形后分别以25、250、... 详细信息

利用Gleeble-3500热模拟系统和电子背散射衍射(EBSD)技术对5083铝合金的超快速退火组织演变规律进行研究,探讨了快速加热速度、退火温度及冷轧变形量对5083铝合金晶粒尺寸的影响。结果表明,5083铝合金经80%的冷轧变形后分别以25、250、500℃/s的加热速度升温至450℃保温3s后以40℃/s冷却时,平均晶粒尺寸随加热速度的增加由7.43μm细化至4.98μm。5083铝合金经80%冷轧变形后在不同退火温度(350、400、420、450和500℃)下进行超快速退火(加热速度500℃/s,保温时间3 s,冷却速度40℃/s)后,所得晶粒尺寸先减小再增大,在420℃退火时,晶粒尺寸达到最小,为4.82μm。再结晶晶粒尺寸受晶界迁移速率和形核率的耦合作用,在350~420℃超快速退火时,由于快速加热使形核率急剧增大,而形核温度较低,使晶界迁移速率较小,导致晶界迁移速率小于形核率,因而再结晶晶粒尺寸由5.23μm细化至4.82μm;在420~500℃超快速退火时,形核温度变高,晶界迁移速率快速增大,则晶界迁移速率大于形核率,使合金晶粒由4.82μm粗化至6.20μm,420℃是5083铝合金晶界迁移速率和形核率之间竞争的一个临界点。5083铝合金经50%、60%、71.4%、80%和87.5%的冷轧变形后以500℃/s的超快速加热速度升温至450℃保温3 s后以40℃/s冷却,所得平均晶粒尺寸分别为7.94、6.82、6.03、4.98和4.84μm,随轧制变形量的增大晶粒尺寸减小,但是冷轧制变量达到80%以后再进行超快速退火晶粒尺寸减小不明显。

关键词： 5083铝合金超快速退火再结晶晶粒尺寸

Sn-20Bi-xCu-yIn焊料在3.5%NaCl溶液中的腐蚀特性

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年第6期33卷 1827-1838页

作者：祁达杨文超蒋仕伟傅耀坤宋浅浅湛永钟广西大学资源环境与材料学院南宁530004 省部共建特色金属与组合结构全寿命安全国家重点实验室南宁530004 有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室南宁530004

研究室温条件下Sn-20Bi-xCu-yIn(x=0.3%,0.5%,质量分数;y=1%,2%,3%,质量分数)合金在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为。采用电化学阻抗谱图(EIS)、动电位极化曲线和表面腐蚀产物表征研究焊料的耐腐蚀性能。EIS和极化曲线结果表明,随... 详细信息

研究室温条件下Sn-20Bi-xCu-yIn(x=0.3%,0.5%,质量分数;y=1%,2%,3%,质量分数)合金在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为。采用电化学阻抗谱图(EIS)、动电位极化曲线和表面腐蚀产物表征研究焊料的耐腐蚀性能。EIS和极化曲线结果表明,随着In和Cu含量的增加,焊料的耐腐蚀性能降低。采用扫描电镜、能量色散光谱、X射线衍射和X射线光电子能谱对腐蚀产物进行表征。腐蚀产物Sn_(3)O(OH)_(2)Cl_(2)结构松散,不能起到保护作用。Sn-20Bi-0.3Cu-1In的耐腐蚀性能最好。

关键词：无铅焊料腐蚀行为电化学阻抗谱极化曲线 Sn_(3)O(OH)_(2)Cl_(2)