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β-Ga_(2)O_(3)的p型掺杂研究进展

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发光学报 2024年第4期45卷 557-567页

作者：何俊洁矫淑杰聂伊尹高世勇王东博王金忠哈尔滨工业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

β-Ga_(2)O_(3)具有超宽禁带宽度、高击穿场强、较高的巴利加优值等优点使其成为一种新兴半导体材料,在高功率电子器件、气体传感器、日盲紫外探测器等方面有着极大的应用潜力,但p型掺杂难的问题成为了β-Ga_(2)O_(3)发展的巨大障碍。... 详细信息

β-Ga_(2)O_(3)具有超宽禁带宽度、高击穿场强、较高的巴利加优值等优点使其成为一种新兴半导体材料,在高功率电子器件、气体传感器、日盲紫外探测器等方面有着极大的应用潜力,但p型掺杂难的问题成为了β-Ga_(2)O_(3)发展的巨大障碍。本文首先简要概述了β-Ga_(2)O_(3)的优点,并介绍了其晶体结构和基本性质。其次,说明了β-Ga_(2)O_(3)的本征缺陷,尤其是氧空位对导电性能的影响。然后,详细讨论了β-Ga_(2)O_(3) p型掺杂的研究现状,包括p型掺杂困难的原因和N掺杂、Mg掺杂、Zn掺杂、其他受主元素掺杂、两种元素共掺杂以及其他方法。最后,总结并对β-Ga_(2)O_(3)未来的发展进行了展望。

关键词： β-Ga_(2)O_(3) 本征缺陷 p型掺杂宽禁带半导体半导体

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复杂管道浓差腐蚀机制深入分析

哈尔滨工程大学学报 2024年第5期45卷 1024-1032页

作者：刘斌刘英伟王艳秋新疆大学材料科学与工程学院新疆乌鲁木齐830046 哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院黑龙江哈尔滨150001

在关于管道的流动加速腐蚀研究中,浓差腐蚀这一机制一直被忽视,这是因为这种腐蚀的出现需要一定的条件,即流体中的氧的分布存在较大的差异。为了揭示这种机制的腐蚀过程,本文以复杂形状管道为例,采用数值模拟技术建立了关于浓差腐蚀的... 详细信息

在关于管道的流动加速腐蚀研究中,浓差腐蚀这一机制一直被忽视,这是因为这种腐蚀的出现需要一定的条件,即流体中的氧的分布存在较大的差异。为了揭示这种机制的腐蚀过程,本文以复杂形状管道为例,采用数值模拟技术建立了关于浓差腐蚀的数学模型。将管道壁面附近的流体粘性底层作为研究对象,对其进行离散化处理,然后根据基尔霍夫第二定律建立了关于极化后的腐蚀电流的离散方程组,并对其进行求解,得到了浓差腐蚀条件下,离子导电层的电流分布。结果表明:浓差腐蚀会引起腐蚀电流的极大的改变,使管路各部位的腐蚀情况有所改变,如果不考虑浓差腐蚀,对管路的腐蚀情况会产生错误判断。

关键词：腐蚀浓差腐蚀腐蚀机制阳极极化阴极极化氧分布管道流体流动加速腐蚀

热机械处理对Al-Cu-Mg合金显微组织和力学性能的调控机理

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中国有色金属学报 2024年第1期34卷 50-62页

作者：王琮琳刘辉新郑亚亚王昆陈志国中南大学材料科学与工程学院长沙410083 湖南人文科技学院材料工程系娄底417000

采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉伸力学性能测试以及疲劳裂纹扩展速率测试等手段探究热机械处理工艺对Al-Cu-Mg合金显微组织及宏观性能的影响。结果表明:热机械处理工艺可以使Al-Cu-Mg合金获得良好的强塑性配合,其中,采... 详细信息

采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉伸力学性能测试以及疲劳裂纹扩展速率测试等手段探究热机械处理工艺对Al-Cu-Mg合金显微组织及宏观性能的影响。结果表明:热机械处理工艺可以使Al-Cu-Mg合金获得良好的强塑性配合,其中,采用25%变形量的固溶热轧+30%变形量的深冷非对称轧制(1.2异速比)+100℃、6 h的人工时效处理时,Al-Cu-Mg合金的伸长率可达10.1%;抗拉强度和屈服强度达到了517.2和448.3 MPa,分别比常规T6态的Al-Cu-Mg合金高74.8和98.6 MPa。热机械处理工艺使合金中出现大量位错缠结及细小S析出相,高强度的Goss织构和大量剪切织构通过影响疲劳裂纹的偏折提升合金的疲劳性能。

关键词： Al-Cu-Mg合金热机械处理拉伸力学性能显微组织疲劳裂纹扩展速率

串联磁致伸缩生物传感器的制备和食品中大肠杆菌的检测

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农业工程学报 2024年第15期40卷 280-286页

作者：王凡张克维朱保顺山西科技学院材料科学与工程学院晋城048000 太原科技大学材料科学与工程学院太原030024

磁致伸缩生物传感器的制造成本、检测灵敏度、检测效率是影响传感器广泛应用的重要因素。为研究串联磁致伸缩生物传感器对食品中大肠杆菌的检测性能,该研究研制了一种新型串联磁致伸缩生物传感器,该传感器的换能器采用铁基非晶软磁合金... 详细信息

磁致伸缩生物传感器的制造成本、检测灵敏度、检测效率是影响传感器广泛应用的重要因素。为研究串联磁致伸缩生物传感器对食品中大肠杆菌的检测性能,该研究研制了一种新型串联磁致伸缩生物传感器,该传感器的换能器采用铁基非晶软磁合金,功能涂层采用环保亲水材料聚乙烯醇。将不同尺寸的单一传感器作为对照组,利用阻抗分析仪检测传感器的谐振参数。选取尺寸为4.8 mm×0.8 mm与7.2 mm×1.2 mm的传感器进行串联,将无抗体加载的传感器作为参考传感器,检测浓度为10~10^(8)CFU/mL大肠杆菌悬浮液。利用扫描电子显微镜观察传感器表面吸附致病菌情况。探索串联磁致伸缩传感器检测大肠杆菌食品溶液时谐振频率漂移量与浸泡时间的关系。研究发现:该串联磁致伸缩生物传感器相较于单一传感器具有更好的响应强度。通过对不同浓度大肠杆菌悬浮液的检测,得到该串联抗体传感器与大肠杆菌发生特异性结合,检测限为10^(2)CFU/mL。利用扫描电子显微镜观察传感器表面,证实谐振频率偏移量均由吸附大肠杆菌引起。利用阻抗分析仪检测串联传感器在大肠杆菌食品溶液中浸泡不同时间后的谐振频率漂移量,得到传感器实现稳定检测时间为20 min。表明此新型串联磁致伸缩生物传感器具有较高的灵敏度、稳定性、检测效率且制造简单,成本较低,使用方便。该研究可为生物传感器在食品安全检测方面的广泛应用提供有力参考。

关键词：食品安全生物传感器病菌磁致伸缩大肠杆菌

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机器学习指导相和硬度可控的AlCoCrCuFeNi系高熵合金设计

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材料工程 2024年第1期52卷 153-164页

作者：李亚豪叶益聪赵凤媛唐宇朱利安白书欣国防科技大学空天科学学院材料科学与工程系长沙410073

采用机器学习辅助高熵合金设计,致力于解决传统试错实验方法时间周期长、成本高的问题。以经典的AlCoCrCuFeNi系高熵合金为研究对象,采用机器学习方法,分别构建高熵合金的相结构预测模型和硬度预测模型。其中支持向量机模型(SVM)在两个... 详细信息

采用机器学习辅助高熵合金设计,致力于解决传统试错实验方法时间周期长、成本高的问题。以经典的AlCoCrCuFeNi系高熵合金为研究对象,采用机器学习方法,分别构建高熵合金的相结构预测模型和硬度预测模型。其中支持向量机模型(SVM)在两个任务中均有最好的训练表现,最佳的相分类准确率达0.944,硬度预测模型的均方根误差为56.065HV。进一步串联两种机器学习模型,基于样本数据集上下限的成分空间,对AlCoCrCuFeNi系高熵合金同时进行相和硬度的高效预测和筛选,实现新型合金成分的快速设计。实验验证5种新合金符合相预测结果,测试硬度与预测硬度值的RMSE为12.58HV,表明建立的机器学习模型实现对高熵合金相和硬度的高效预测。

关键词：机器学习高熵合金相预测硬度预测成分设计

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热塑性树脂增韧环氧树脂复合材料研究进展

哈尔滨工程大学学报 2024年第4期45卷 808-818页

作者：李璇蕊郑婷王晓东张晓红乔英杰哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了解决环氧树脂固化导致严重脆弱,低韧性和恶劣的内冲击性缺点,在特定范围内限制适用的问题,本文通过整理近年来环氧树脂增韧的相关文献,研究了热塑性树脂的改性方法和改性后界面情况的进展,对聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、聚酰亚胺等热... 详细信息

为了解决环氧树脂固化导致严重脆弱,低韧性和恶劣的内冲击性缺点,在特定范围内限制适用的问题,本文通过整理近年来环氧树脂增韧的相关文献,研究了热塑性树脂的改性方法和改性后界面情况的进展,对聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、聚酰亚胺等热塑性树脂增韧环氧树脂研究现状进行了分析。研究发现:热塑性树脂增韧环氧树脂的共混体系从均相状态到高交联结构的固定相形态,这种转变极大程度提高了材料的性能。

关键词：环氧树脂复合材料增韧改性热塑性树脂聚醚醚酮聚醚砜聚氨酯界面

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通过调控表面石墨烯-环氧树脂复合涂层的仿生界面和取向以提高镁合金的防腐和热/电性能

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第1期34卷 157-170页

作者：隋普升刘成宝张爱猛孙聪崔蓝月曾荣昌山东科技大学材料科学与工程学院青岛266590 郑州大学材料科学与工程学院郑州450002

通过旋涂方法制备具有“砖泥”结构的仿生石墨烯−环氧树脂复合涂层。合成咪唑基离子液体修饰的石墨烯(GI)以改善石墨烯(G)和环氧树脂之间的界面相容性。通过扫描电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱观察和分析其表面... 详细信息

通过旋涂方法制备具有“砖泥”结构的仿生石墨烯−环氧树脂复合涂层。合成咪唑基离子液体修饰的石墨烯(GI)以改善石墨烯(G)和环氧树脂之间的界面相容性。通过扫描电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱观察和分析其表面形貌和化学结构,利用热成像仪记录表面温度变化,通过体积表面积电阻率测试仪和激光闪点法分别测定涂层的表面电阻率和导热系数,通过电化学阻抗谱和盐雾腐蚀试验表征其耐蚀性。复合涂层中的GI层呈现出近似平行的取向,从而提高热传导和静电耗散效率。穿过平面的导热系数和表面电阻率分别为0.77 W·m^(−1)·K^(−1)和1.6×10^(6)Ω·cm。电化学阻抗谱测试表明,经过40 d的浸泡,涂层的低频模量达到6.76×10^(10)Ω·cm^(2),比纯环氧涂层提高约2个数量级,表现出优异的耐腐蚀性。

关键词：仿生结构复合涂层镁合金石墨烯取向耐蚀性

B_(4)C含量对(Ti_(0.25)Zr_(0.25)Hf_(0.25)Ta_(0.25))B_(2)-B_(4)C陶瓷力学性能及抗氧化性能的影响

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无机材料学报 2024年第6期39卷 697-706页

作者：刘国昂王海龙方成黄飞龙杨欢郑州大学材料科学与工程学院郑州450001

新型高熵硼化物陶瓷具有优异的高温稳定性、低热导率等优点,在高温热防护领域具有广阔的应用前景。本研究采用硼/碳热还原法结合热压烧结技术在1900℃下制备了(Ti_(0.25)Zr_(0.25)Hf_(0.25)Ta_(0.25))B_(2)-B_(4)C高熵硼化物陶瓷,并研究... 详细信息

新型高熵硼化物陶瓷具有优异的高温稳定性、低热导率等优点,在高温热防护领域具有广阔的应用前景。本研究采用硼/碳热还原法结合热压烧结技术在1900℃下制备了(Ti_(0.25)Zr_(0.25)Hf_(0.25)Ta_(0.25))B_(2)-B_(4)C高熵硼化物陶瓷,并研究了B_(4)C第二相含量对其力学及抗氧化性能的影响规律。结果表明,B_(4)C均匀分布在高熵基体中,有效改善了高熵陶瓷的相对密度和力学性能。当B_(4)C体积分数为20%时,复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性以及维氏硬度均达到最高,分别为(570.0±27.6)MPa、(5.58±0.36)MPa·m^(1/2)和(24.6±1.1)GPa。微观结构分析表明,B_(4)C能够钉扎晶界、细化晶粒,并能够引入裂纹偏转、分支等增韧机制,最终实现复相陶瓷的强化及韧化。此外,利用静态氧化实验,揭示了B_(4)C含量对复相陶瓷800~1400℃抗氧化性能的影响。当B_(4)C体积分数不小于20%时,其氧化生成的玻璃相B_(2)O_(3)能够均匀包裹(Zr,Hf)O_(2)、TiO_(x)及Ta_(2)O_(5)等高熵基体对应的氧化物,从而在陶瓷表面形成均匀致密的氧化层,抑制氧向基体内部扩散,降低氧化层厚度并提升复相陶瓷的抗氧化性能。本工作能够为高熵硼化物陶瓷的力学及抗氧化性能研究提供实验依据和数据支撑。

关键词：高熵硼化物陶瓷 B_(4)C 力学性能抗氧化性能

碳化物特征对GH3536合金冷变形损伤的影响及控制

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金属学报 2024年第4期60卷 464-472页

作者：余华李昕江河姚志浩董建新北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

为了研究碳化物对GH3536合金冷变形损伤的影响并加以控制,通过薄带材的冷轧变形和圆柱试样的压缩变形,观察了碳化物破裂以及基体局部开裂的现象,并结合有限元模拟结果,进一步探讨了碳化物形貌与分布特征对组织损伤的影响。结果表明,当... 详细信息

为了研究碳化物对GH3536合金冷变形损伤的影响并加以控制,通过薄带材的冷轧变形和圆柱试样的压缩变形,观察了碳化物破裂以及基体局部开裂的现象,并结合有限元模拟结果,进一步探讨了碳化物形貌与分布特征对组织损伤的影响。结果表明,当碳化物尺寸较大、形状不规则且呈团聚分布时,其内部应力与破裂倾向较大,而小尺寸圆形碳化物的情况与之相反。碳化物的团聚与条带状分布是引起基体应力和开裂倾向增加的主要原因。热处理结果表明,通过将热处理温度提高到1150℃以上,可以明显改善小尺寸碳化物的团聚和条带状分布特征,但对于10μm以上的大尺寸碳化物改善效果不明显。

关键词： GH3536合金冷变形热处理碳化物破裂