金属功能材料
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2020年 27卷 6期
刊出日期：2020-12-20
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金属氧化物纳米复合材料电化学储能应用研究进展
王焕 尹艳艳 李晓军 梁明会
电化学能源存储技术对满足移动电子产品、可穿戴设备和动力汽车等的能源需求具有非常重要的作用。赝电容超级电容器作为电化学储能器件的一种，具有功率密度高、循环使用寿命长、倍率性能好和环境友好等特点。具有可变金属价态的金属氧化物/氢氧化物可作为赝电容超级电容器的电极材料，其优点是理论比容量高。由于金属氧化物通常导电性差，且超级电容器储能反应主要发生在表面，所以金属氧化物实际储能容量较低。为解决存在的问题，主要采取导电材料复合和减小材料尺寸的方式提升金属氧化物的储能性能。论文结合本课题组的研究，综述了近期氧化镍、氧化锰和氧化铁等廉价金属氧化物作为储能材料的研究进展。碳材料与金属氧化物的复合能有效提升金属氧化物的储能性能，而降低金属氧化物尺寸至1-2纳米，可使得活性材料表现出优异的储能性能。本论文还简要介绍了碳包覆锌-氧化锰水系电池的性能研究工作，研究结果表明，碳包覆锌结构大幅提升了电池的循环性能。最后对金属氧化物电极材料的未来发展进行了展望。
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CVD钨铼合金的制备及其相关应用
解亚娟
微电子技术的发展促使钨铼合金向高纯、高致密、高均匀化方向发展，化学气相沉积（CVD）W-Re合金在纯度、致密度方面有着绝对的优势，探索CVD W-Re合金的制备工艺对制备均匀的高纯高致密W-Re合金有重要意义。本文从CVD钨铼合金共沉积系统出发，介绍了CVD钨铼共沉积体系中存在的物质及可能发生的基元反应；阐述了不同限速步骤下钨铼合金的组织和性能演变，并强调了铼的气相传质控制下，钨铼合金成分对气相组成和沉积温度的敏感性；解释了高铼含量和低铼含量的钨铼合金的晶体生长形貌和生长机制；结合W-Re二元平衡相图总结了CVD W-Re合金的组成、性能和应用。通过以上对CVD W-Re合金系统的介绍，为高纯、高致密且性能均匀的钨铼合金的制备和应用市场的开发提供了借鉴。
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316L不锈钢疲劳过程微观结构演化研究
李烨 周文龙 何勇辉 何声馨
摘 要：研究了喷丸处理后的316L不锈钢在应变控制下的低周疲劳过程中的微观结构的演化。试样先进行机械研磨和电解抛光，随后进行中断疲劳试验至裂纹萌生阶段，接下来利用电子背散射衍射技术（EBSD）、扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）观测316L不锈钢在疲劳过程中微观组织、表面形貌、滑移带高度等的变化。结果表明：喷丸在材料表层引入了一个晶粒尺寸梯度结构，据此可将表层分为两层：强变形层和材料基体层。观测结果显示，在裂纹萌生阶段，两层的形貌更为粗糙，滑移带高度增高，晶粒平均取向差增大。进一步分析表明，材料基体层中滑移带的高度比强变形层中的滑移带更高，更利于裂纹形核过程，因此裂纹最终更可能沿着基体层中的滑移带萌生。
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一次还原蒸馏制备高纯金属镱的工艺研究
张先恒 赵二雄 苗旭晨 刘玉宝 陈国华 董岳阳
对镧热还原法制备金属镱进行了热力学、动力学分析，初步确定了还原蒸馏的工艺参数；研究了以99.99%氧化镱为原料,氟盐-氧化物体系电解金属镧为还原剂，真空碳管炉为还原装置，通过自行设计接收装置，在真空度小于10-2帕，1180℃条件下，一次蒸馏制得金属镱。结果表明，金属镱纯度（Yb/TRE）99.99%，金属镱直收率97.84%。新工艺与一次还原蒸馏相比，金属镱中杂质La降低了96.5%，稀土收率提高了4.48%。
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锂离子动力电池国内外安全检测标准研究
汪伟伟 姚丹 彭文
基于国内外锂离子动力电池安全事故频发、锂离子电池规模日益增长的现状，为完善和提升国内现行的动力电池的安全标准，本文将现有的国内外锂离子动力电池检测标准中针对单体电池的安全性能部分，如GB-T 31485、UL1642、UN 38.3和IEC62660的标准体系进行比较，讨论这些标准在试验条件、试验方法以及试验判定条件的差异，这对后续动力电池安全评价标准的完善有重要指导建议，希望能够为建立更加科学的测试与评价方法提供借鉴和参考。
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硒碲掺杂对CoSb3基方钴矿热电性能的影响
江孝武 雷鹰 高文圣 李雨 谷峻 郑睿
采用微波加热法快速合成结合放电等离子烧结技术制备Se/Te掺杂方钴矿热电材料，对其微观结构、物相组成、电性能、热性能等表征分析。XRD衍射分析表明，微波辐射时间5min可以合成高纯度的CoSb3化合物；SEM微观结构分析表明，样品晶粒尺寸均在8-10μm范围内，且尺寸分布较均匀；电性能分析表明，掺杂样品为n型半导体，Te掺杂样品电导率高于Se掺杂和Se, Te双掺杂样品，Co4Sb11.9Te0.1在548K获得最高功率因子3001.3 μW/K2*m；热性能分析表明，晶格热导率对总热导率起主要贡献，Se, Te双掺杂样品晶格热导率小于Se掺杂和Te掺杂样品；CoSb11.8Te0.1Se0.1在室温至773K之间的晶格热导率为2.7~3.8 Wm-1K-1。由于Te掺杂样品综合电性能远高于Se, Te双掺杂样品，因此Co4Sb11.9Te0.1在673K获得最高热电优值0.45。
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金刚石内圆刀片用不锈钢冷轧带材板形和力学性能的控制
秦红霞
采用十二辊轧机将1.2mm厚的带材冷轧到0.12mm厚，然后采用23辊拉伸弯曲矫直机进行拉矫处理，再采用去应力退火处理，达到控制带材板形和力学性能。为实现对冷轧带材的板型和力学性能调控，在不同的工艺过程需要调节不同的控制量。在冷轧过程中，重点控制冷轧变形量以及轧制艺参数。在拉伸弯曲矫直处理过程中，需要控制张力和延伸率。而在去应力退火处理中，通过控制退火温度、张力、退火速度来实现。通过以上几个过程的调控使成品带材板形平整，力学性能达到使用要求，而且带材的横向和纵向力学性能基本一致。
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钒铝合金物性浅析
王永钢 文本超 沙志忠
本文主要通过分析钒铝合金的Al-V系二元合金相图和合金物相，结合用SEM检测，从合金的微观晶体结构、熔融状态下的合金物相组成及相应的冷凝过程中晶体在各相区中的存在形式，简单分析各种牌号钒铝合金的应用特点,表明AlV65性能相对优越，将是未来应用主流。
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铸造温度和精炼次数对Al-50Si组织性能的影响
李刚
本文采用高频感应炉熔炼制备Al-50Si合金,通过金相、热物理性能、SEM和能谱分析仪对不同参数下得到的Al-50Si组织性能进行测试分析。结果表明，当熔炼温度为1350℃，用4gC2Cl6精炼剂精炼一次时铸态组织较好。随着温度的升高气体的溶解度变小，气体更容易从金属液中逸出所以1350℃熔炼时效果较好；随着精炼次数和精炼剂单次用量的增加，气孔有逐渐变大的趋势。这是因为精炼时金属液剧烈翻腾不但会卷入新的气体，还可能会使金属液中的气孔逐渐聚集所以气孔会逐渐变大。铸造气孔的存在降低了材料的热导率，同时也气孔的增加使得材料的线膨胀系数变大。
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退火时间对双辊薄带连铸无取向硅钢组织结构和性能的影响
张兴海
利用金相电子显微镜和EBSD研究了退火时间对双辊薄带连铸3.2wt.%Si高强无取向硅钢组织、织构、磁性能和力学性能的影响。结果表明，750℃退火时，当保温时间28s时，试验钢还未发生再结晶，当保温40s时再结晶过程基本完成，平均晶粒尺寸达到24.1μm。随着保温时间延长，试验钢的磁感应强度B50逐渐增大，各项铁损值均逐渐减小，屈服强度逐渐减小，且保温时间大于32s时，试验钢屈服强度降低幅度较大，但磁性能和伸长率得到改善。因此，当退火时间介于32~36s时有利于试验钢兼顾磁性能和力学性能。
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螺旋焊管三丝埋弧焊焊接残余应力研究
商先鹏
为了探究螺旋焊管三丝埋弧焊焊接残余应力，本文借助于ABAQUS有限元软件，采用数值模拟的方式，首先对三丝埋弧焊焊接相关理论进行了研究，然后对螺旋焊管温度及残余应力场规律进行了分析，最后从管材壁厚和焊接速度出发对残余应力削减措施进行了研究。成果表明，三丝焊接过程中最高等效残余应力值均出现在焊缝处，周围残余应力值明显小于焊缝处残余应力值，且最终冷却后残余应力分布与螺旋焊缝大致呈对称性分布。薄壁焊管产生的残余应力低于后壁焊管产生的残余应力，提高焊接速度有助于降低残余应力，但会影响焊接效果，焊接速度过低又会导致焊接能量聚集和残余应力过高等现象，为此，焊管厚度和具体焊接速度，应综合考虑实际生产需求和焊接工艺确定。
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热处理工艺对工具钢75Cr1组织和性能的影响
雍兮 陈明昕 李昭东 曹燕光
本文以Nb微合金化的75Cr1钢为基础，分析了Nb元素添加后75Cr1钢在热处理过程中组织和性能的变化规律，研究了Nb元素在钢中的析出行为。结果表明，Nb元素的添加能够提高钢的性能稳定性和屈强比，并且显著地提高钢的低温冲击韧性。
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