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Z型异质结1D/2D g-C_(3)N_(5)/g-C_(3)N_(4)的构建及可见光催化降解甲基橙

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材料工程 2024年第10期52卷 170-182页

作者：卜义夫刘思乐闫海生吴静田川陶洋沈阳科技学院化学与化工系沈阳110167 浙江秦燕科技股份有限公司浙江绍兴312300 中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201 沈阳化工大学化学工程学院沈阳110142 沈阳化工研究院化工安全技术与工程中心沈阳110020

以三聚氰胺和3-氨基-1,2,4-三唑为原料,通过直接热聚合法制备1D/2D g-C_(3)N_(5)/g-C_(3)N_(4)异质结光催化材料。通过XRD,XPS,SEM等表征手段对光催化材料的晶型、化学组成、形貌以及光电化学性质等进行表征。以甲基橙(MO)为目标污染物,... 详细信息

以三聚氰胺和3-氨基-1,2,4-三唑为原料,通过直接热聚合法制备1D/2D g-C_(3)N_(5)/g-C_(3)N_(4)异质结光催化材料。通过XRD,XPS,SEM等表征手段对光催化材料的晶型、化学组成、形貌以及光电化学性质等进行表征。以甲基橙(MO)为目标污染物,500 W氙灯作为可见光光源,研究1D/2D g-C_(3)N_(5)/g-C_(3)N_(4)异质结光催化材料的光催化活性,同时通过活性物质捕捉实验和电子顺磁共振波谱(e1ectron spin resonance,ESR)表征研究体系的活性物质。结果表明:一维g-C_(3)N_(5)纳米棒和二维g-C_(3)N_(4)纳米片的无序堆叠增加了活性位点的数量,g-C_(3)N_(5)与g-C_(3)N_(4)之间Z型异质结的形成,提高其对可见光的吸收强度和光谱范围,抑制了光电子-空穴的复合,g-C_(3)N_(5)与g-C_(3)N_(4)相似的π-π^(*)共轭体系的相互叠加降低了电荷转移的传质阻力,提高了其光催化活性。可见光照射30 min,20 mg的1D/2D g-C_(3)N_(5)/g-C_(3)N_(4)光催化材料对50 mL浓度为10 mg/L的MO溶液几乎降解完全,反应的表观速率常数为0.14836 min^(-1),循环使用5次后,1D/2D g-C_(3)N_(5)/g-C_(3)N_(4)光催化材料对MO的光催化降解率为92.2%,这说明其具有良好的稳定性。活性物质捕捉实验和ESR表征表明:1D/2D g-C_(2)N_(5)/g-C_(3)N_(4)光催化材料光催化降解MO体系的主要活性物质是·O_(2)^(-)和h^(+),且MO的光催化降解反应是一个复杂的断键和氧化过程。

关键词：光催化降解直接热聚合 1D/2D g-C_(3)N_(5)/g-C_(3)N_(4) 异质结 π-π^(*)共轭甲基橙 Z型机制

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Cu含量对管线钢耐微生物腐蚀性能的影响

金属学报 2024年第1期60卷 43-56页

作者：曾云鹏严伟史显波闫茂成单以银杨柯中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 中国科学院金属研究所中国科学院核用材料与安全评价重点实验室沈阳110016

含Cu耐微生物腐蚀管线钢的开发和应用是解决管道微生物腐蚀难题的有效措施。本工作利用电化学测试及SEM、激光共聚焦显微镜(CLSM)等分析技术,研究了不同Cu含量(0、0.7%、1.34%,质量分数)的X65级管线钢在无菌和接种硫酸盐还原菌(SRB)的... 详细信息

含Cu耐微生物腐蚀管线钢的开发和应用是解决管道微生物腐蚀难题的有效措施。本工作利用电化学测试及SEM、激光共聚焦显微镜(CLSM)等分析技术,研究了不同Cu含量(0、0.7%、1.34%,质量分数)的X65级管线钢在无菌和接种硫酸盐还原菌(SRB)的近中性模拟土壤浸出液(NS4)中的腐蚀行为,为耐微生物腐蚀管线钢的优化设计提供依据。结果表明,随着Cu含量的升高,含Cu管线钢的抗菌性能和耐蚀性能均有所提高;当Cu含量从0增加到0.70%时,试样表面的点蚀坑密度从714 cm^(-2)下降到244 cm^(-2);当Cu含量达到1.34%时,点蚀坑密度进一步下降到67 cm^(-2);含Cu钢在腐蚀过程中持续释放的铜离子在接菌环境中的杀菌作用和其对腐蚀产物层的改善作用,以及其在无菌环境中所形成的Cu2O等保护性腐蚀产物是含Cu管线钢具有优异耐蚀性能的关键原因。

关键词：微生物腐蚀硫酸盐还原菌含Cu管线钢抗菌性能耐蚀性能

选区激光熔化Ti-6Al-4V合金在模拟乏燃料后处理环境中的腐蚀行为

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第7期34卷 2167-2180页

作者：刘政张连民任德春马爱利吉海宾郑玉贵中国科学院金属研究所中科院核用材料与安全评价重点实验室沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016

研究选区激光熔化(SLM)制备的Ti-6Al-4V合金在乏燃料后处理环境中的腐蚀行为。借助光学显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜、电子背散射衍射以及电化学测试等手段研究SLMTi-6Al-4V合金的显微组织及耐蚀性。结果表明,相较于铸造合金,SLM ... 详细信息

研究选区激光熔化(SLM)制备的Ti-6Al-4V合金在乏燃料后处理环境中的腐蚀行为。借助光学显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜、电子背散射衍射以及电化学测试等手段研究SLMTi-6Al-4V合金的显微组织及耐蚀性。结果表明,相较于铸造合金,SLM Ti-6Al-4V合金在含氧化性离子的6 mol/L热硝酸溶液中的耐腐蚀性更好。进一步分析表明,SLMTi-6Al-4V合金具有α'+β的微观结构,β-Ti相含量较高且分布均匀,同时其晶粒尺寸较小、晶界密度较高,这种微观结构可提高其在含氧化性离子的硝酸中的钝化能力以及耐腐蚀性。SLM Ti-6Al-4V合金有望在乏燃料后处理过程中得到广泛应用。

关键词：乏燃料后处理选区激光熔化 Ti-6Al-4V合金腐蚀行为钝化性能

M50轴承钢热变形过程中孔洞形成及演化机制

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金属学报 2024年第1期60卷 57-68页

作者：侯志远刘威峰徐斌孙明月时婧任少飞中国科学院金属研究所中国科学院核用材料与安全评价重点实验室沈阳110016 中国海洋大学材料科学与工程学院青岛266003 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016

M50轴承钢广泛应用于航空发动机主轴轴承的制造,轴承钢热加工产生的孔洞极易作为疲劳裂纹的萌生源导致轴承的疲劳破坏。本工作通过热模拟实验和OM、SEM、EBSD、原位扫描等方法系统研究了不同应变速率(0.001~1 s^(-1))、变形温度(1000~1... 详细信息

M50轴承钢广泛应用于航空发动机主轴轴承的制造,轴承钢热加工产生的孔洞极易作为疲劳裂纹的萌生源导致轴承的疲劳破坏。本工作通过热模拟实验和OM、SEM、EBSD、原位扫描等方法系统研究了不同应变速率(0.001~1 s^(-1))、变形温度(1000~1150℃)和应变(10%~50%)对M50轴承钢内部孔洞产生行为的影响,以及后续保温处理过程中孔洞的愈合机制。结果表明,轴承钢内部一次碳化物M2C和MC与基体硬度的差异导致非协调变形,从而在碳化物与基体交界处产生孔洞,此外碳化物的破碎也会促使孔洞在其内部形成。通过对不同条件下孔洞的产生情况进行定量分析发现,在高应变速率(1 s^(-1))、低变形温度(1000℃)、中等变形量(30%)的条件下,M50轴承钢内部产生的孔洞最多。变形后的保温处理可显著促进孔洞的愈合,其中保温处理后孔洞愈合区域富集Cr元素。

关键词： M50轴承钢一次碳化物孔洞热变形愈合

1Cr22Mn16N高氮奥氏体不锈钢塑性变形连接中界面组织演化及愈合机制

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金属学报 2024年第7期60卷 915-925页

作者：杨瑞泽翟汝宗任少飞孙明月徐斌乔岩欣杨兰兰中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016 中国科学院金属研究所中国科学院核用材料与安全评价重点实验室沈阳110016 江苏科技大学材料科学与工程学院镇江212003

为解决高氮奥氏体不锈钢焊接难题,以高氮奥氏体不锈钢1Cr22Mn16N为实验材料,采用塑性变形连接技术实现了1Cr22Mn16N的连接。通过OM、EBSD和TEM等手段研究了不同变形参数下的连接界面组织演化,讨论了界面愈合机理,并采用拉伸实验评估了... 详细信息

为解决高氮奥氏体不锈钢焊接难题,以高氮奥氏体不锈钢1Cr22Mn16N为实验材料,采用塑性变形连接技术实现了1Cr22Mn16N的连接。通过OM、EBSD和TEM等手段研究了不同变形参数下的连接界面组织演化,讨论了界面愈合机理,并采用拉伸实验评估了连接接头的结合强度。研究结果表明,随着变形量的增加和变形温度的升高,连接界面的结合程度显著提高。当变形温度达到1200℃,变形量为40%时,连接界面结合较好,其拉伸性能达到基体同等水平。在塑性变形连接过程中,由于热力耦合促使原始粗大的晶粒细化,在连接界面处发生不连续动态再结晶,随后再结晶晶粒核心通过消耗变形晶粒中的应变储能发生长大,诱导连接界面弯曲,晶界迁移;与此同时,位错在应力的作用下堆积和缠结,在界面附近的变形晶粒内形成了大量亚晶界,随着应力的增大发生了连续动态再结晶,使亚晶界转变成大角度晶界,促进了连接界面愈合。高氮奥氏体不锈钢1Cr22Mn16N塑性变形连接过程中,在连续动态再结晶与不连续动态再结晶的协同作用下实现了界面的连接。

关键词：高氮奥氏体不锈钢塑性变形连接动态再结晶

700℃时效对9Cr ODS钢微观组织和力学性能的影响

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金属学报 2024年第5期60卷 616-626页

作者：汪建强刘威峰刘生徐斌孙明月李殿中中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 中国科学院金属研究所、中国科学院核用材料与安全评价重点实验室沈阳110016 中国科学院金属研究所、沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016 北京理工大学重庆创新中心重庆401135

为探究近服役温度时效行为对ODS钢微观组织和力学性能的影响,通过SEM、TEM和拉伸性能测试等方法,研究了9Cr ODS钢在700℃时效不同时间后的碳化物(M_(23)C_(6))、纳米氧化物演变和力学性能变化。结果表明:在时效初期(≤200 h),M_(23)C_(6... 详细信息

为探究近服役温度时效行为对ODS钢微观组织和力学性能的影响,通过SEM、TEM和拉伸性能测试等方法,研究了9Cr ODS钢在700℃时效不同时间后的碳化物(M_(23)C_(6))、纳米氧化物演变和力学性能变化。结果表明:在时效初期(≤200 h),M_(23)C_(6)在晶界处呈条带状快速析出并聚集长大,纳米氧化物无明显变化;在时效中期(200和1000 h),M_(23)C_(6)和纳米氧化物稳定长大;在时效后期(2000和3000 h),M_(23)C_(6)达到亚微米级,纳米氧化物的平均尺寸和数密度趋于稳定,与初始态相比,其平均尺寸的增长率为19.7%,数密度的下降率为27.1%。因纳米氧化物对不断增殖位错的钉扎,在部分晶粒内出现了位错胞和回复亚晶。9Cr ODS钢的拉伸强度在时效初期快速下降。在时效中后期,虽然纳米氧化物平均尺寸增加、数密度降低,但其钉扎作用仍然显著,以及基体中不断增殖的位错使得材料的拉伸强度维持稳定,延伸率在时效1000和2000 h期间处于低谷。

关键词： 9Cr ODS钢时效碳化物纳米氧化物力学性能

超温及应力条件下IC10合金的组织演化及机理

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材料工程 2024年第7期52卷 140-151页

作者：刘明坤王威吴云胜佟文伟秦学智周兰章中国航发沈阳发动机研究所材料应用研究室沈阳110015 中国航发沈阳发动机研究所强度设计研究室沈阳110015 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心高温结构材料研究部沈阳110016 中国科学院金属研究所中国科学院核用材料与安全评价重点实验室沈阳110016

针对燃气涡轮叶片超温运行可能引发的合金劣化问题,对燃气涡轮叶片用IC10合金超温(1070~1250℃)、拉/压应力(30~90 MPa)条件下的微观组演化进行系统分析。结果表明:无应力超温热暴露过程中IC10合金中二次γ′相的退化方式主要包括球化... 详细信息

针对燃气涡轮叶片超温运行可能引发的合金劣化问题,对燃气涡轮叶片用IC10合金超温(1070~1250℃)、拉/压应力(30~90 MPa)条件下的微观组演化进行系统分析。结果表明:无应力超温热暴露过程中IC10合金中二次γ′相的退化方式主要包括球化、粗化和回溶,随着热暴露温度的升高及热暴露时间的延长,在γ/γ′相界面能降低的驱动下,二次γ'相形状由花状向圆方状及球状演变。二次γ'相的面积分数随温度的升高及时间的延长逐渐降低。在高于1225℃下热暴露时间超过50 h后,二次γ'相完全回溶。随着温度的升高和时间的延长,二次γ'相尺寸逐渐增加,γ'相粗化符合由元素扩散控制的Lifshitz-Slozov-Wagner理论。在超温有应力热暴露过程中,随着温度的增加,γ'相筏化现象逐渐加剧。拉应力促进γ'相沿垂直于应力轴的方向出现N型筏化,压应力则促进γ'相沿平行于应力轴的方向出现P型筏化。相对于压应力,拉应力状态下γ'相筏化进程更加迅速。根据超温及应力条件下IC10合金的组织演化图谱可对服役后叶片的服役工况进行反向判定。

关键词： IC10合金超温热暴露组织演化筏化高温合金

荧光探针四苯基-1,3-丁二烯在四环素检测上的应用

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1321-1329页

作者：王瑞郑露莹胡博张新宇赵思思张航沈阳师范大学化学化工学院辽宁沈阳110034 中国科学院深圳先进技术研究院智能仿生中心广东深圳518055

抗生素具有抗菌活性强、成本低等优点,已广泛应用于生产生活中。然而,抗生素的滥用可能导致其在人体内或食物中的积累,造成公共卫生问题,如引起耳毒性、肾毒性、过敏反应和细菌耐药性。因此,选取具有灵敏度高、选择性好、制备简单、快... 详细信息

抗生素具有抗菌活性强、成本低等优点,已广泛应用于生产生活中。然而,抗生素的滥用可能导致其在人体内或食物中的积累,造成公共卫生问题,如引起耳毒性、肾毒性、过敏反应和细菌耐药性。因此,选取具有灵敏度高、选择性好、制备简单、快速、可用于实际样品检测等优点的荧光检测技术,对提高食品安全性和合理用药具有重要意义。基于荧光技术在检测抗生素方面的应用,选取具有AIE效应的典型代表四苯基-1,3-丁二烯(TPB),其具有化学性能稳定、发光性能好、不受溶液条件限制等优点,将其制成荧光探针用来探究TPB的光化学性质及抗生素对其猝灭效应的影响。研究结果表明,TPB的最大激发波长为365 nm,最大发射波长为435 nm,TPB固体有很强的荧光特性;在365 nm的激发波长下,TPB的量子产率为51.9%;在水体积分数为80%时,TPB的荧光效果最佳;荧光探针TPB对四环素类抗生素具有较高的选择性和较强的抗干扰能力,即四环素类抗生素对TPB高度猝灭,满足荧光内滤效应的条件,而磺胺类和喹诺酮类抗生素对TPB猝灭效果不佳;体系荧光强度随着盐酸四环素浓度增加而降低,存在较强的相关性,线性回归方程为y=-1.338x+984.20,检出限为0.0427 mmol·L^(-1);在pH≤7时,猝灭效果较好;加入盐酸四环素溶液后,湖水、海水、牛奶体系荧光强度均明显减弱,可以通过荧光强度的变化间接反映四环素类抗生素溶液浓度的变化。通过抗生素猝灭TPB的探究,在环境和食品中抗生素残留量的检测具有重大意义,为人类治理食品和环境中残留的抗生素提供参考。

关键词：荧光检测抗生素聚集诱导发光效应四苯基-1 3-丁二烯

退火温度对Fe_(35)Ni_(30)Cr_(20)Al_(10)Nb_(5)高熵合金的组织结构和性能的影响

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材料研究学报 2024年第4期38卷 241-247页

作者：李云飞王金贺张龙李正坤付华萌朱正旺李宏王爱民张海峰中国科学院金属研究所、中国科学院核用材料与安全评价重点实验室沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016

系统地研究了退火处理温度对低熔点高熵合金Fe_(35)Ni_(30)Cr_(20)Al_(10)Nb_(5)(摩尔比)的组织结构和性能的影响。结果表明:随着退火温度的提高,铸态Fe_(35)Ni_(30)Cr_(20)Al_(10)Nb_(5)合金中富Fe-Cr元素的fcc相的体积分数逐渐减少,Laves相和B2-NiAl相的体积分数逐渐增大。准静态压缩实验结果表明,铸态样品的压缩塑性变形能力良好。随着退火处理温度的提高合金的屈服强度先提高后降低,在700℃退火的样品其屈服强度最高(为1247.7 MPa),但是塑性变形量比铸态有所降低。压缩屈服强度随退火处理温度降低,可归因于基体fcc相在高温下的分解。电化学测试结果表明,这种合金的耐腐蚀能力随退火处理温度的提高而单调提高,在900℃退火的样品其腐蚀电位为-72.02 mV。

关键词：金属材料高熵合金退火处理力学性能耐腐蚀性能