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ZnONP/g-C_(3)N_(4)柱撑结构复合材料构建及NO光氧化脱除研究

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工程科学学报 2024年第11期46卷 2046-2054页

作者：张博川许磊谢诚孙永芬叶千钧刘燕芝昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 昆明理工大学微波能工程应用及装备技术国家地方联合工程实验室昆明650093 昆明理工大学复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室昆明650093

随着现代工业的飞速发展,如何实现氮氧化物的有效脱除成为目前亟待解决的重要难题.本研究提出了一种在石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))表面原位生长纳米氧化锌点阵构建柱撑结构复合材料策略,以实现在可见光下光氧化去除NO.通过离子吸附反应... 详细信息

随着现代工业的飞速发展,如何实现氮氧化物的有效脱除成为目前亟待解决的重要难题.本研究提出了一种在石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))表面原位生长纳米氧化锌点阵构建柱撑结构复合材料策略,以实现在可见光下光氧化去除NO.通过离子吸附反应,成功制备了不同氧化锌颗粒负载量的ZnO NP/g-C_(3)N_(4)柱撑结构复合光氧化剂,并对其结构和电子特性进行了研究.结果表明,氧化锌纳米颗粒(ZnO NP)的引入改善了g-C_(3)N_(4)的团聚,提高了比表面积,暴露出更多活性位点.异质结构的构建改善了复合材料能带结构,促进了光生载流子的迁移及分离,光氧化性能显著提升.在可见光照射下质量分数为2.5%的ZnO NP/g-C_(3)N_(4)样品展现出了优异的光氧化性能,对NO体积分数为3×10^(-5)%以下的混合空气光氧化去除表现出优良的高效稳定性.本研究为高性能光氧化剂的设计与构建提供了有效策略,并为消除工业NO污染物提供了技术参考.

关键词： g-C_(3)N_(4) ZnO 纳米材料光氧化 NO脱除

反向处理铜箔微纳组织形成机理及其对力学性能的作用机制

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表面技术 2024年第16期53卷 219-228页

作者：高颢洋郑月红牛嘉楠朱敏喇培清祝思佳兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050

目的第五代移动通信技术(5G)时代,高频高速信号传输过程中由于“趋肤效应”引起的信号损耗甚至“失真”越来越严重,为了解决这一问题,提出了一种反向处理铜箔的新技术,然而国内当前应用的高性能反向处理铜箔(RTF)主要依赖进口,要想在短... 详细信息

目的第五代移动通信技术(5G)时代,高频高速信号传输过程中由于“趋肤效应”引起的信号损耗甚至“失真”越来越严重,为了解决这一问题,提出了一种反向处理铜箔的新技术,然而国内当前应用的高性能反向处理铜箔(RTF)主要依赖进口,要想在短时间内缩小国内外铜箔性能和生产效率的差距,最终实现这类高端铜箔的国产化,必须在明确该类铜箔微纳结构形成机理及其对性能影响的前提下,加快制备工艺的开发和优化。方法采用电镀法在阴极钛辊上沉积了电解生箔,在其光面进行粗化和镀Zn层等后续处理获得反向处理铜箔,同时以国外反向处理铜箔为参照,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜详细分析其微纳组织与结构,采用激光共聚焦显微镜和万能试验机测量其粗糙度和拉伸性能。结果本工作中的RTF具有与国外商业产品相似的微观结构,由小的等轴晶和较大的柱状晶组成,且包含较多的纳米孪晶,孪晶界占比为30.8%,平均宽度为7.9 nm。S面是均匀的米粒状铜颗粒,而M面是较大的圆锥形铜颗粒。S面上的Zn层均匀致密,厚度约为6.5 nm,只有小部分Zn扩散到基底上形成CuZn3相。但从S面到M面,优选取向从(111)Cu逐渐变为(220)Cu,这与参比RTF略有不同。性能方面,参比RTF的Ra和Rz分别为1.22、1.42μm,抗拉强度为335.10 MPa,伸长率为15.5%,本工作中的RTF具有较低的粗糙度,Ra和Rz分别为0.68、1.03μm,其强度也具有明显优势(393.68 MPa),但延展性低于参比样品。通过对比分析,总结了铜箔在初始外延、过渡生长和电沉积条件控制的生长阶段3个阶段的生长特性,给出了影响每个阶段晶粒生长的主要因素,并且详细讨论了晶粒尺寸和纳米孪晶宽度对铜箔拉伸性能的影响。结论对RTF微观结构和性能的深入研究,有助于找到高性能铜箔国产化“瓶颈”的根源,为高性能铜箔在5G通信领域的进一步发展和应用奠定基础。

关键词：铜箔电镀反向处理微纳结构粗糙度拉伸性能

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基于过期葡萄糖酸亚铁和废锂箔制备高性能LiFePO_(4)/C正极的研究

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化工新型材料 2024年第3期52卷 220-225页

作者：兰建侯宏英于晓华荣菊陈方淑昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093 昆明理工大学法学院昆明650093

近几年,锂离子电池的市场需求剧增,导致原材料价格暴涨。为此,分别将过期葡萄糖酸亚铁和废锂箔与H_(3)PO_(4)反应生成Fe_(3)(PO_(4))2/葡萄糖酸钠磷酸酯和Li_(3)PO_(4)粉末,然后采用磷酸铁工艺制备LiFePO_(4)/C纳米颗粒,并研究其储锂性... 详细信息

近几年,锂离子电池的市场需求剧增,导致原材料价格暴涨。为此,分别将过期葡萄糖酸亚铁和废锂箔与H_(3)PO_(4)反应生成Fe_(3)(PO_(4))2/葡萄糖酸钠磷酸酯和Li_(3)PO_(4)粉末,然后采用磷酸铁工艺制备LiFePO_(4)/C纳米颗粒,并研究其储锂性能。研究结果表明,LiFePO_(4)/C正极在1.0C循环300圈后的可逆容量和容量保持率分别高达129.3mAh/g和97.0%,与商业LiFePO_(4)正极材料性能相当,这可能归功于纳米颗粒及碳层之间的协同效应。该研究降低了LiFePO_(4)的制备成本和环境排放。

关键词： LiFePO_(4)正极过期葡萄糖酸亚铁废锂箔环境排放纳米颗粒

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浇覆温度对铝/钢复合板界面及性能的影响

稀有金属 2024年第4期48卷 487-497页

作者：李超李元东邱谨罗晓梅周宏伟兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室甘肃兰州730050

选用6061铝合金和Q235钢板,采用铸轧工艺技术制备铝/钢双金属复合板,研究6061铝合金不同浇覆温度对铝/钢复合板界面组织以及力学性能的影响。使用光学显微镜(OM)和场发射扫描电子显微镜(SEM)观察复合板界面显微组织形貌,通过能谱仪(EDS)... 详细信息

选用6061铝合金和Q235钢板,采用铸轧工艺技术制备铝/钢双金属复合板,研究6061铝合金不同浇覆温度对铝/钢复合板界面组织以及力学性能的影响。使用光学显微镜(OM)和场发射扫描电子显微镜(SEM)观察复合板界面显微组织形貌,通过能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)进行微区成分分析及分析界面金属间化合物,使用显微硬度仪测量界面附近硬度变化情况,并且对复合板力学性能进行测试。结果表明,随着浇覆温度从650℃升高到730℃,铝/钢复合板界面扩散层厚度逐渐变厚且均匀,界面处形成Al5Fe_(2)和Al_(3)Fe等金属间化合物;当浇覆温度为730℃时,扩散层厚度最厚为5.9μm,界面处显微硬度最高,达到HV 120。抗拉强度和剪切强度随着浇覆温度升高先提高后降低,当浇覆温度为710℃时,复合板的力学性能最好,复合板铝钢厚度比为2∶1,抗拉强度为233 MPa,相比较铸轧态6061铝合金,抗拉强度提高了66.4%,断裂延伸率为25.5%,剪切强度为92.5 MPa,剪切断裂发生在6061铝合金一侧。

关键词：铝/钢复合板浇覆温度铸轧金属间化合物力学性能

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静磁场下电子束运动行为仿真

中国有色金属学报 2024年第7期34卷 2343-2355页

作者：田智睿付维达郝龙张小新蒋丹青胡涛陈超越余建波谭毅任忠鸣无省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海200444 上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室上海200444 上海大学材料科学与工程学院上海200444 上海市集成电路与新型显示材料工程研究中心上海200444 大连理工大学材料科学与工程学院大连116024

电子束具有能量集中、能量转化效率高等特点,广泛用于金属精炼、增材制造等金属加工领域。在电子束熔炼过程中引入外磁场,可调控熔体流动与凝固组织,改善材料性能,但磁场会导致电子束偏转,造成熔区偏移。针对此问题,本研究基于COMSOL仿... 详细信息

电子束具有能量集中、能量转化效率高等特点,广泛用于金属精炼、增材制造等金属加工领域。在电子束熔炼过程中引入外磁场,可调控熔体流动与凝固组织,改善材料性能,但磁场会导致电子束偏转,造成熔区偏移。针对此问题,本研究基于COMSOL仿真软件对静磁场下电子与电子束在不同外加磁场强度、发射角、扫描角及发射距离参数下的运动行为进行建模与仿真分析。结果表明:磁场下电子束与单电子的运动行为相似;在一定外加磁场下实现电子束熔炼需满足一定的临界发射角和扫描角条件,如在背景磁场为0.15 T时,发射角需小于35°,且当发射角为0°时,扫描角介于−3.5°~+3.5°之间;磁场越强,电子(束)偏转越剧烈,其临界条件范围越窄;磁场对电子(束)具有筛选、聚焦及约束作用,在满足临界发射角和扫描角条件下任意发射距离的电子(束)均能进入坩埚。本研究可为磁场辅助电子束熔炼及其他相关技术的开发提供指导。

关键词：电子束熔炼磁场带电粒子运动数值模拟

激光熔覆原位自生Ti-Al-B功能涂层的结构特征及其高温抗氧化性能

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昆明理工大学学报（自然科学版） 2024年第3期49卷 42-54页

作者：刘洪喜陈菊杨琛刘亚霞王悦怡郝轩弘昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093 昆明理工大学学报编辑部云南昆明650500

为改善钛合金固有高温抗氧化性较差而影响其在极端环境下长寿命服役的问题,采用激光熔覆原位自生技术在TC4钛合金表面制备了Ti-Al-B功能涂层.通过XRD、OM、SEM、XPS、显微硬度计、管式电阻炉分别表征了涂层的物相组成、金相组织、微观... 详细信息

为改善钛合金固有高温抗氧化性较差而影响其在极端环境下长寿命服役的问题,采用激光熔覆原位自生技术在TC4钛合金表面制备了Ti-Al-B功能涂层.通过XRD、OM、SEM、XPS、显微硬度计、管式电阻炉分别表征了涂层的物相组成、金相组织、微观形貌、显微硬度和在800℃下循环氧化120 h后的抗氧化性能.结果表明,涂层与基材形成了良好的冶金结合,涂层由α-Ti、Ti_(3)Al、TiB、Al_(2)O_(3)及少量Ti的氧化物组成.涂层中的Ti主要以Ti和Ti_(3)Al形式存在,Al主要以Ti_(3)Al和Al_(2)O_(3)形式存在.涂层最高显微硬度达到1177.5 HV_(0.2),是基材的3.27倍.涂层在800℃下循环氧化120 h后的抗氧化性能较TC4钛合金基材提高了10~15倍.涂层高温抗氧化性能得以改善的原因主要归功于B对组织的晶粒细化和涂层表面连续致密氧化膜对空气中氧向涂层内扩散的阻碍作用.激光熔覆原位自生Ti-Al-B功能涂层能显著改善钛合金的高温抗氧化性能.

关键词：激光熔覆原位自生功能涂层钛合金微观组织高温抗氧化性能

掺镁La-Y-Ni系A_(2)B_(7)型储氢合金结构和电化学性能研究

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中国稀土学报 2024年第4期42卷 730-741,I0004页

作者：周健飞袁远张海民谢云丁罗永春兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050

通过粉末冶金烧结方法制备A2B7型含镁La_(1.9-x)Y_(x)Mg_(0.1)Ni_(6.48)Mn_(0.32)Al_(0.2)(x=0~1.8)和无镁La_(0.8)Y_(1.2)Ni_(6.48)Mn_(0.32)Al_(0.2)合金,研究了掺杂Mg条件下Y元素对合金物相组成、晶体结构和电化学性能的影响规律和协同作用。结果表明,适量增加Y含量有助于含Mg合金形成2H-Ce_(2)Ni_(7)型相单相组织,Mg与Y原子优先占据2H-Ce_(2)Ni_(7)型主相中的[A_(2)B_(4)]结构单元,随Y含量x增加,2H-Ce_(2)Ni_(7)型主相晶胞参数a,c,V_(cell)及[A_(2)B_(4)]与[AB_(5)]单元结构的体积差ΔV_(d)均逐渐减小,但无镁及含镁x=1.8合金的2H-Ce_(2)Ni_(7)型主相具有相对较高的V_(cell)和ΔV_(d)值。合金的放氢PCT曲线特征和电化学性能与掺Mg,Y含量及ΔV_(d)关系密切,含镁合金的电化学性能优于无镁合金,其中含镁x=1.0~1.2合金具有较小的ΔV_(d)和最佳的电化学性能,该电极放电容量达到最大值375 m Ah·g^(-1),经100周充放电循环后的容量保持率S100为91%,放电电流密度为900 mA·g^(-1)时的高倍率放电性能HRD_(900)为80%。通过掺Mg和优化Y含量可明显改善La-Y-Ni系A_(2)B_(7)型合金的电化学性能。

关键词：镍/金属氢化物电池 La-Y(Mg)-Ni系储氢合金晶体结构电化学性能

冷喷涂辅助激光重熔合成AlCoxCrFeNiCu高熵合金涂层组织与性能

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稀有金属 2024年第8期48卷 1085-1095页

作者：冯力马凯王贵平杨伟杰安国升李文生兰州理工大学材料科学与工程学院兰州理工大学有色金属先进加工与再利用国家重点实验室

利用冷喷涂辅助激光重熔合成的方法在45#钢基体表面成功制备出不同Co含量的AlCoxCrFeNiCu （x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0）高熵合金涂层。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）、透射电镜（TEM）、显微硬度计和摩擦磨损试... 详细信息

利用冷喷涂辅助激光重熔合成的方法在45#钢基体表面成功制备出不同Co含量的AlCoxCrFeNiCu （x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0）高熵合金涂层。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）、透射电镜（TEM）、显微硬度计和摩擦磨损试验机等设备检测分析了Co含量的变化对合金涂层相结构、显微组织、硬度、耐磨性的影响。结果表明，AlCoxCrFeNiCu高熵合金涂层是由简单的体心立方（bcc）和面心立方（fcc）双相构成，当x=1.0时涂层中晶格应变最大，而随着Co含量的增加，AlCoxCrFeNiCu高熵合金的等轴树枝晶从少变多并逐渐细化，柱状树枝晶的间距先增大后减小。枝晶内富集Fe, Cr, Co和Ni元素，枝晶间富集Cu元素，Al元素比较均匀的分布在整个涂层中。随着Co元素含量增加，AlCoxCrFeNiCu高熵合金涂层的硬度先增大后减小，当x=1.0时涂层的硬度达到最大值（HV 610.9）；干摩擦条件下，随着Co元素含量增加，AlCoxCrFeNiCu高熵合金摩擦系数先减小后增大，合金的磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损。当x=1.0时，即AlCo1.0CrFeNiCu高熵合金摩擦系数为0.346，磨损率为3.62×10-5mm3·（N·m）-1。

关键词：冷喷涂激光重熔高熵合金涂层耐磨性

基于热辅助激发构建新型近红外写入型光激励信息存储材料（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第1期 373-380页

作者：李晓君蒋夏青陈才明高若曦龙章文邱建备昆明理工大学材料科学与工程学院云南省新材料制备与加工重点实验室

近红外光写入的光激励发光材料不仅能推进光激励发光材料在信息存储领域的实用化进程，也能在生物成像和编码方面发挥独到的作用。然而，近红外光写入型的高容量光激励发光材料仍旧十分缺乏。首先以具有热辅助紫外光激发增值填充容量的B... 详细信息

近红外光写入的光激励发光材料不仅能推进光激励发光材料在信息存储领域的实用化进程，也能在生物成像和编码方面发挥独到的作用。然而，近红外光写入型的高容量光激励发光材料仍旧十分缺乏。首先以具有热辅助紫外光激发增值填充容量的BaSi2O5∶Eu2+,Nd3+材料作为基础，进一步掺杂Yb3+离子实现近红外光的热转化，然后复合含有蓝、紫光发射的NaYF4∶Yb3+,Tm3+上转换发光材料，成功展示了980 nm激光调控的强度复用光存储。本研究不仅提供了一种高效的近红外光写入型的光激励信息存储材料，还表明了基于热辅助光激励发光材料构建高效近红外光写入的高简效性。

关键词：光激励发光材料近红外光写入热辅助激发信息存储