金属功能材料
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2022年 29卷 2期
刊出日期：2022-04-20
专家论坛
研究与技术
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氧化镍多孔纳米结构的构筑与电致变色性能研究进展
张勇
电致变色材料外加低电场控制下可以改变其对太阳光的透射、反射和吸收等光学特性，在节能窗、静态显示以及军事领域具有广泛的应用。氧化镍（NiO）作为一种重要的离子存储层材料以及阳极着色材料，具有光学对比度大、原料丰富和环境友好等优点，但是也存在着循环稳定性差和响应速度较慢等缺点。为了解决这些问题，NiO材料的合理结构设计至关重要。本文综述了关于氧化镍多孔纳米结构的设计与电致变色性能表现。讨论了不同的制备方法所获得的NiO多孔纳米结构的形貌结构和性能特点，并将NiO多孔薄膜与其对应的致密膜在性能上进行了对比。最后对多孔NiO多孔纳米结构的发展进行了展望。
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研究与技术
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Ni掺杂ZnS纳米线的制备及光学性能研究
薛轶 齐康 常城 张永亮
采用Ag2S作为催化剂，以二丁基二硫代氨基甲酸锌镍（[(C4H9)2NCS2]2Zn1-xNix）为前驱体，通过溶液-固-固生长制备了Ni掺杂的ZnS纳米线。XRD、TEM、EDS、HRTEM和元素Mapping的结果表明，Ni掺杂只是进入ZnS纳米线的晶格之中并不改变ZnS的晶体结构，实际的掺杂浓度不高。UV-Vis和PL的结果表明，改变前驱体中x的值可改变ZnS纳米线的光学带隙，未掺杂和Ni掺杂ZnS纳米线都有位于483nm和528nm的蓝光-绿光发射中心,Ni掺杂ZnS纳米线在480-560nm还出现其他发光中心，这可能是由掺杂后缺陷和空位增加导致的。
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磁控溅射非晶硅薄膜质量的测量
杨淞婷 张海民 项羽杰 罗永春
采用射频磁控溅射法沉积了P型非晶硅（a-Si）薄膜，并利用X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱仪（Raman）、透射电子显微镜（TEM）分析了薄膜的结构，主要研究了溅射工艺对薄膜活性物质重量的影响，并通过计算其测量值的不确定度确定了a-Si薄膜活性物质重量的真值范围。结果表明，在磁控溅射镀膜过程中，随着溅射功率的增加，薄膜沉积速率增加；溅射偏压的引入可明显改善薄膜与衬底之间的结合强度，但偏压会在预溅射和沉积过程的初始阶段使金属镍衬底的质量产生一定损耗，且偏压越大其损耗越大，导致a-Si薄膜活性物质重量的测量误差越大。通过优化磁控溅射工艺，当溅射功率为300 W、偏压为50 V、沉积3 h时，可使薄膜与衬底具有良好的结合力，且衬底在预溅射和沉积过程初始阶段的损耗较小。此时a-Si薄膜活性物质质量为0.22mg，测量不确定度为±0.01 mg，真值范围落在[0.21 mg, 0.23 mg]区间内。电化学分析结果表明，上述a-Si薄膜经气体氢处理后，其在离子液体中具有电化学储氢反应和很高的放电容量（1682.7~1759.2 mAh?g-1）。
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真空电弧重熔过程中白斑缺陷的成因分析
于 腾 杨玉军 宋彬 李凤艳 刘宁 潘彦丰
本文对真空电弧重熔过程中的白斑缺陷进行了分类，并对其成因进行了详细的分析。白斑缺陷可分为离散型、枝晶型和凝固型。偏弧和过长的弧长是白斑缺陷形成的主要原因，稳定的漫散电弧可以避免白斑缺陷的形成，对提高真空电弧重熔铸锭的冶金质量起着至关重要的作用。
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热处理温度对Fe-Co-2V-0.05Nb软磁合金组织和性能的影响
牛志旗 王东玲 张敬霖 于一鹏 张建福
本文利用拉伸试验机、光学显微镜及透射电子显微镜等仪器研究了热处理制度对Fe-Co-2V-0.05Nb软磁合金微观组织、磁性能及力学性能的影响。研究结果表明：随着热处理温度由650℃提高到860℃，合金冷轧后形成的织构逐渐消失，晶粒逐渐长大，合金的力学性能逐渐降低，磁性能逐渐升高。合金冷轧带材经过860℃热处理后综合性能最好，矫顽力为35.6A/m，磁感应强度B8000为2.362T，抗拉强度为432MPa。热处理温度提高到900℃时，合金内部出现了大量纠缠在一起的位错，合金性能与热处理温度呈现出与860℃之前不同的规律。
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关于新型烧结钕铁硼工艺及装备应用研究进展
郑方
随着烧结钕铁硼技术以及节约资金两方面的要求越来越高，生产工艺及装备也必须不断创新和进步。本文介绍近几年来高性能NdFeB烧结磁体生产过程中的新工艺，包括：连续氢破碎工艺、干式等静压（橡皮膜隔油）、烧结前金刚砂线切割磁体、新型连续烧结。这些新工艺装备都极大地提高了生产效率以及节能减排。未来随着这些新工艺装备的推广，有助于中国烧结钕铁硼将会早日实现高度自动化以及高效率、高品质的生产模式。
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草酸盐重量法测定铁矿石中稀土总量
朱悦然 李佳 赵文怡 郭昱
准确测定铁矿石中稀土总量，对于有效控制铁矿石的生产技术及产品质量具有重要意义。由于目前铁矿石的产品品类及含量和成分与过去存在差异，有必要对固有的实验方法进行优化。本实验采用氢氧化钠、过氧化钠熔融试样，以三乙醇胺溶液浸取，在盐酸羟胺和抗坏血酸存在下，采用EDTA络合分离铁、锰、铝、钙等干扰元素，于pH 1.8～2.0的弱酸性介质中，用草酸沉淀稀土和钍，于900℃将草酸沉淀物灼烧成为氧化物，称其质量。所得氧化物质量减去二氧化钍量为稀土氧化物量。按照实验方法对铁矿石样品中的稀土总量进行测定，结果的相对标准偏差（RSD,n=11）均小于2.0%，加标回收率为99%-101%。草酸盐重量法测定铁矿石中稀土总量，在参考一系列同类分析方法的前提下，充分试验了各种条件对稀土总量测定的影响，确定了此方法。此方法具有准确性好，适用产品检测范围大、干扰元素影响小等优点。
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微波硅热制备高纯磷铁试验研究
林保全 庞建明 宋耀欣
本文通过热重分析、单因素试验、正交实验对微波加热条件下制备高纯磷铁合金工艺进行了研究，探明了配硅系数、冶炼温度、碱度对产品成分和P组分收得率的影响。结果表明：试验所得磷铁合金C含量和Ti含量均低于0.05%，各因素对P组分收得率的影响程度大小顺序为碱度>冶炼温度>配硅系数。最佳工艺条件为配硅系数1.2，冶炼温度1360℃，碱度1.1，该条件下所得产品P含量为26.99%，P组分收得率为88.08%。
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扩展卡尔曼滤波算法的锂电池SOC估算
胡浪
以提高锂电池的荷电状态估算精准度为目的，提出基于扩展卡尔曼滤波算法的锂电池SOC估算方法。忽略放电率的状态，仅针对电池组的欧姆极化、浓差极化、电化学极化及工作温度等影响因素建立锂离子电池组等效电路模型，采用电量放电倍率下的SOC与温度的关系拟合数据，获取电池温度对参数辨识的影响，将表征温度效应的等效电阻增加在在二阶RC电池等效模型中，采用扩展卡尔曼滤波算法，将非线性系统转化为线性系统后，利用卡尔曼滤波实现锂电池SOC的最优估算。实验结果表明，该方法的估算均方根误差仅为0.025、估算单次平均消耗仅为5.81×10-4s；具有良好的估算跟踪性及适用性。
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不同形状铆钉颈部应力与疲劳强度分析
吴晓儒
铆接是飞机薄壁件应用最广泛的连接方法，有效地分析并预测铆接变形，对提高机械铆接结构性能、疲劳和损伤都是至关重要的。针对铆接变形，进行数值模拟和试验分析，首先确立有限元模型，根据铆接力和镦头尺寸的关系，验证模型的有效性；第二，通过数值模拟伺服液压疲劳机的频率为 的正弦波，应力比 的拉—拉载荷，对不同形状的铆钉样品进行试验，得到了不同形状铆钉颈部的疲劳曲线，并推导了表示铆钉颈疲劳的数学表达式。
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工业化生产中冷却速率对双相钢的组织及性能研究
吴庆美 缪心雷 郑连辉 卜凡征 郭强
采用光学显微镜和扫描电镜表征了工业化生产中不同冷却速率条件下双相钢的显微组织，并测试了其力学性能。结果表明：当冷却速率高时，双相钢的显微组织为铁素体和马氏体，其屈服强度较低，抗拉强度较高，屈强比为0.53；当冷却速率低时，双相钢的显微组织除了铁素体和马氏体外，还有少量的粒状贝氏体，其屈服强度较高，抗拉强度较低，屈强比为0.64。
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窄间隙埋弧焊对锅炉低合金调质钢过渡焊接接头缺陷的影响研究
杨忠华
为了确保锅炉低合金调质钢焊接接头质量，提高过渡焊接接头强度，研究窄间隙埋弧焊对锅炉低合金调质钢过渡焊接接头缺陷的影响。采用窄间隙多层多道焊接工艺，根据窄间隙坡口尺寸，分析母材及焊缝主要成分。计算焊管内线能量，分析焊接残余应力大小和分布情况，完成不同热输入对焊接残余应力影响研究。通过对夹渣、脱渣、裂纹、气孔影响因素进行分析，确定窄间隙埋弧焊对锅炉低合金调质钢过渡焊接接头缺陷影响。实验结果表明，所研究方法焊缝疲劳断口成分为C、O、Fe、Mo、Ca，母材疲劳断口成分为O、Ca、Mg、Al，与实际情况一致，能够有效提高过渡焊接接头强度，确保锅炉低合金调质钢焊接接头质量。
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14～30mm规格Q345C钢板探伤不合分析及控制
康文举
针对南阳汉冶特钢有限公司250*1650mm2断面连铸坯生产的14～30mm规格Q345C钢板探伤不合现象，借助于高倍金相、电镜及能谱检测分析，得出探伤不合主要是中心锰偏析严重、硫化锰夹杂含量高所致。通过成分优化降低钢中锰元素含量、加大连铸二冷强度、降低钢水硫含量、钢板抢温下线缓冷等措施来提高钢板探伤质量。通过措施的采取，轧后钢板探伤合格率由之前98.40%提高到99.80%。
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二氧化钛负载重金属复合材料的制备及降解染料废水性能测试分析
李新爱
研究二氧化钛负载重金属复合材料的制备方法，并测试其降解染料废水的性能。根据选择的实验药品和制备器械，在一次阳极氧化法、恒电位阳极氧化法以及二次阳极氧化法应用下，制备二氧化钛负载重金属复合材料；并对其膜厚度、吸附容量以及膜利用率进行了动态过滤分析；根据其材料表征，设定测试条件与基本步骤。实验测试结果显示，此次制备的二氧化钛负载重金属复合材料应用下，染料废水中含有的亚甲基蓝溶液和COD溶液的线性相关系数的取值均在0.98以上，可见二氧化钛负载重金属复合材料对于染料废水有较好的污染物降解效果。
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Ni、Ti元素和热加工变形量对4J32C合金膨胀性能的影响
王方军
研究了一种用于特制玻璃封接的定膨胀合金4J32C，该合金在室温附近具有恒定的线膨胀系数（2.3×10-6/℃≤α ?10~30℃≤2.7×10-6/℃）。研究了Ni、Ti元素和热加工变形量对合金膨胀性能的影响，结果表明，控制合金Ni元素在37.5%~38.0%时，合金试样的膨胀系数较为恒定，而热加工变形量对需经过热处理的试样的膨胀性能影响不大。
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