2022年, 第29卷, 第5期　
刊出日期：2022-10-20

  

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  二氧化钛纳米管的制备和应用

  李洪义

  . 2022, 29(5): 0-0.

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  二氧化钛纳米管属于一维纳米材料，既具有纳米材料普遍具有的量子尺寸效应，还具有独特的机械性、热稳定性和光学性质，因此其具有特殊的研究意义.采用简单易操作的阳极氧化法可在钛基底上制备出结构致密、形貌可控、与钛基底结合紧密的纳米管阵列.相比二氧化钛的纳米颗粒和纳米薄膜等材料，高度有序且表面积大的TiO2纳米管可以为电子和离子提供更快速的运输通道.本课题组基于阳极氧化法和磁控溅射及电化学沉积法，探究了TiO2纳米管在锂电池、电催化以及钛合金紧固件等领域的相关应用.
研究与技术
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  Ti-Ni超弹合金B2相与R相的氢脆敏感性比较研究

  王盖世 左舜贵 曹军 吴少夫 肖飞

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  Ti-Ni超弹性丝材应用于牙齿正畸弓丝时常面临着氢脆的问题，本文通过热处理调控获得了室温组织分别为B2与R相的样品，并比较了两种样品的氢脆行为，结果表明在相同的充氢工艺下，室温组织为R相的样品具有更高的延伸率与抗拉强度。此外，随充氢时间的延长，应力诱发B2→B19’相变的临界应力值显著提高，表明氢会显著阻碍B2→B19’马氏体相变，而氢对应力诱发R→B19’相变的临界应力水平影响不大。断口分析表明，随着充氢时间的延长，室温组织为B2与R相的两种样品的断面收缩率都明显下降，断裂方式由延性断裂转变为脆性断裂，室温组织为R相的样品延脆转变受充氢影响更小。以上研究表明通过引入R相能够降低Ti-Ni超弹性丝材的氢脆敏感性。
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  熔渗法制备W/Y2O3-Cu复合材料的组织及性能研究

  罗来马 傅义毅 吴玉程

  . 2022, 29(5): 0-0.

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  本文以湿化学法制备的W-Y2O3复合粉末进行骨架烧结，随后在1150-1450 ℃范围内进行不同保温时间的熔渗15 wt%Cu处理，探究不同熔渗工艺对W/Y2O3-Cu复合材料组织和性能的影响。结果表明，对于800 MPa压制压力的W-Y2O3生坯，在1550 ℃高温烧结下具有最佳骨架结构，并且在1250 ℃、3 h进行熔渗15 wt%Cu后制备的W/Y2O3-Cu复合材料组织最为均匀，具有较高的热导率（185.4 W/m·K）、抗弯强度（1050.0 MPa）、气密性（5.3×10-11 Pa·m3·S-1）和较低的热膨胀系数（6.7×10-6 /℃）。W/Y2O3-Cu复合材料的性能显著优于商业W-15 wt%Cu复合材料，这主要归因于Y2O3掺杂对渗铜用W骨架组织和性能的改善。
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  永磁材料3D打印研究进展

  何亚洲 沈鹏 侯雅青 周栋 苏航

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  永磁材料已广泛应用于国民经济与国防军工等重要领域，其传统制备过程多采用烧结、铸造等方式进行，工艺流程长且生产成本高。3D打印技术作为一种革命性的新兴生产手段，极大拓展了三维部件的设计及制造自由度，因具有能够生产制备形状复杂的工件的优势，已广泛应用于结构材料的生产制备过程。近年来，3D打印技术呈现向功能材料方向发展的趋势，其在制备永磁材料方面的应用主要包括熔融沉积（FDM）、粘结剂喷射（BJ）、基于激光粉末床熔融的选择性激光熔融（SLM）以及选择性激光烧结（SLS）等技术。本文综述了3D打印永磁材料研究现状，主要包括Al-Ni-Co永磁体、Mn-Al合金、Sm-Co永磁体和Nd-Fe-B永磁体，并对其未来发展方向进行了展望。
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  水气联合雾化压力对铜粉性能的影响

  吴环 陈鹏起 鲁颖炜 程继贵

  . 2022, 29(5): 0-0.

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  本文利用水气联合雾化方法制备铜粉，考察了不同水雾化压力(20 MPa，35 MPa，68 MPa，87 MPa，99 MPa)对粉末粒度、化学成分、氧含量、形貌、安息角的影响。结果发现在铜熔液加热到1300 ℃，保温30 min，气雾化压力2 MPa，水雾化压力99 MPa的条件下，得到的铜粉球形度最高，氧含量最低、粒度分布范围最小、粉末在50 μm以下的铜粉收得率达到80%以上。
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  烧结工艺对La1.6Mg0.4Ni7合金相结构和电化学性能的影响

  黄文杰 朱辉 丁荣 常毅 徐荣明 魏范松

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  粉末烧结制备了La1.6Mg0.4Ni7合金，系统研究了不同烧结工艺对合金相结构和电化学性能的影响。结果表明，合金主要由LaNi5、LaMg2Ni9和La2Ni7相组成，其中La2Ni7相丰度随烧结时间的增加而增加，LaNi5则与之相反。合金电极具有较好的循环性能（S100≥78%）和高倍率性能（HRD900≥83%），但最大放电容量较低，约150 mAh/g，活化性能较差。研究认为，活化性能降低与LaNi5相的减少相关；吸氢相晶胞体积的增大，降低了合金颗粒的吸放氢体积膨胀率，这是合金循环性能较好的主要原因；合金电极的高倍率性能主要受合金表面电化学反应速率的影响。
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  泡沫铝复合材料的研究进展与展望

  Lin Sun 陈世龙 张凯祺 姚彦桃

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  泡沫铝复合材料具有质轻，比强度、比高度高，良好的吸能、吸声、阻尼、隔热等优异性能，是一种新型的结构功能材料，被广泛应用于汽车、建筑、军工、航空航天等领域。泡沫铝复合材料常用的增强相有硬质陶瓷颗粒、纤维和空心微珠/钢球等，传统的制备技术有粉末冶金法、压力浸渗法、熔体渗流法和原位生成技术等。泡沫铝复合材料作为一种新型的结构功能材料，其压缩和吸能、吸声和阻尼性能受到了广泛关注。本文主要针对泡沫铝复合材料的增强相、制备工艺和主要性能等方面的研究进展进行了介绍，并对该材料的研究趋势进行了总结展望。
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  AB型固态储氢合金TiFe的改性研究

  刘文超 孙涵丰 张巍 张羊换 李军

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  伴随着科技的快速发展，可再生能源在应用方面备受国内外研究者的青睐，氢气作为最主要的清洁能源在储存和运输的研究中也承担它应有的使命。在理想的金属氢化物中，立方CsCl型结构的金属间化合物TiFe以能可逆吸放氢而闻名，其容量可达1.9wt.%，形成FeTiH和FeTiH2两相。本文以TiFe基储氢合金为研究对象并结合国内外的气-固态储氢研究进展，从氢化物相的形成方面对TiFe合金的微观结构进行分析。详细解释了TiFe合金储氢的原理和缺陷以及通过例子说明了冷轧、球磨、元素替代等方法有改善合金的储氢性能的作用，最后对TiFe合金未来储氢的发展做出了预想。总之，本文重点介绍TiFe金属间化合物合金未来储氢应用的基本知识和最新发展，这将有助于感兴趣领域的研究人员和从业者。
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  封装方式对铁基纳米晶磁芯磁性能的影响

  洪兴 郭亚男 崔兴华 张伟 李立军 刘天成

  . 2022, 29(5): 0-0.

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  铁基非晶纳米晶合金具有优异的软磁性能，对非晶态的非晶纳米晶合金进行热处理可获得非晶相和晶相的双相结构，磁性能产生过程中，材料的脆性和磁晶各向异性也在增加，为减少碎屑产生和外部应力对热处理后合金磁性能的影响，实际使用时需要对其进行保护。常见减少应力敏感性的方法是调整合金成分和热处理工艺，鲜有对不同保护方式影响的报道。本文使用厚度为16~18μm的Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7纳米晶合金带材，卷绕成30mm×20mm×10mm的纳米晶环形磁芯，热处理后的磁芯进行不同方式封装，即采用不同的固化漆、粘结胶和点胶方式与塑料护盒进行保护，对比结果表明，封装过程中固化漆成分对磁芯在高低温状态下的性能影响非常明显，粘结硅胶成分和点胶方式对磁芯在高低温状态下的性能影响相对较小。实用中可以通过选择合适成分的固化漆减少磁芯的应力敏感性，提高磁芯产品的温度稳定性。
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  金属单质对Gd3Al2合金磁热效应的影响

  生利英

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  利用真空高频磁悬浮炉和热处理工艺制备了Gd3Al2-XGax、Gd3-xMnxAl1.8Ga0.2、Gd3-XMnxAl2和Gd3-XZnxAl2样品，研究了在1.5T磁场下，金属单质Ga、Mn和Zn对Gd3Al2合金磁热效应和结构的影响。结果表明，金属单质不影响Gd3Al2合金的晶体结构；少量Ga替代Al可以提高Gd3Al2合金的绝热温变；在Gd3Al1.8Ga0.2样品的基础上，添加Mn替代Gd，居里温度提高,绝热温变几乎保持不变；少量Mn和Zn替代Al使Gd3Al2合金的居里温度提高到室温附近，降低最大绝热温变。
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  风力发电站变桨轴承断裂分析

  薛永盛

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  变桨轴承作是风力发电的关键的部件，通过变桨驱动电机带动变桨轴承转动从而改变叶片的迎风角，使叶片保持最佳的迎风状态，从而控制叶片的升力，从而达到控制叶片上的扭矩和功率的目的。变桨轴承在风电发电机组故障中故障率最高，运行过程中故障清除的成本高。本文通过超声波检测、解剖、宏观检查、样品金相分析、化学元素分析、缺陷电镜扫描等手段分析了一批变桨轴承断裂的原因。
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  金属-有机框架材料作为光催化剂降解水中农业污染物

  范艳

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  农用化学品被广泛使用于农业生产中，大部分的农用化学品因无法自行降解而在水生生态系统中持久存在，这对公共健康和环境安全造成了严重威胁。金属有机框架（MOFs）具有高度的结构可调整性，它作为一种新兴的光催化材料，在高效去除水体中的农用污染物方面表现出极大的潜力。本文探讨了由金属有机框架引发的光催化过程中涉及的机理，如电子-空穴对的分离、活性物种的产生等，并综述了将MOFs用作光催化剂降解水体中农药和抗生素的研究进展，进而提出了该领域未来所面临的机遇和挑战。
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  La替代Ti对TiFe系储氢合金微观结构和电化学性能的影响

  刘芙辰 韩忠刚 袁泽明 翟亭亭 冯佃臣 张羊换

  . 2022, 29(5): 0-0.

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  摘 要：采用真空感应熔炼法制得Ti1.1-xFe0.6Ni0.3Zr0.1Mn0.2Lax (x=0,0.02,0.04,0.06,0.08)合金，通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、LAND电池测试系统和电化学工作站对合金的显微组织和电化学性能进行分析。XRD结果显示：合金主相为Ti（Fe,Ni）相，次相为ZrMn2，添加La并未改变相组成，晶胞体积随添加量增大有明显增大；SEM分析表明：基体为固溶Ni的TiFe相，大量ZrMn2在基体表面分布，La以粒状偏聚在两相间隙。电化学性能测试表明：该系列合金活化性能优良，首次活化即达到最大放电比容量，替代后合金最大为120.5mAh/g，循环性能均有所改善；高倍率测试显示：合金高倍率放电性能欠佳，La替代后有所提升，但效果不大，x=0.06时拥有最高水平，电化学动力学影响因素如电荷转移速率，极限电流密度（IL）和氢扩散系数（D）具有相似的表现趋势。
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  软化及固溶炉风机叶轮材料应用及使用分析

  王斌

  . 2022, 29(5): 0-0.

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  行业内连续式退火炉是一种高效的退火或热处理设备，常用于带材、丝材和管材等产品的热处理或退火，炉内多采用热循环风机对流结构，风机叶轮是最关键核心部件，在高温下，所有金属都会蠕变，蠕变是限制炉子使用寿命的主要因素，炉子的所有部件外形都会随着使用时间和温度变化而延伸变化，高温下材料强度直线下降；因此研究材料特性，对比分析使用优劣状态，根据测试数据设计和制造前，选用符合要求的叶轮材料，合理的焊接叶轮材料，可以确保其结构安全性符合要求，延长
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  高性能铁素体不锈钢中Si含量对Laves相演化的影响

  范秀如 米志杉 Bernd Kuhn 杨丽

  . 2022, 29(5): 0-0.

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  本文以新型高性能铁素体耐热钢——HiperFer不锈钢为研究对象，研究了Si含量对该材料组织演化的影响及其演化过程对该材料力学性能的影响。HiperFer不锈钢是一种新型利用Laves相作为弥散的第二相进行强化的铁素体耐热钢，该材料在650℃高温下表现出优秀的耐蠕变、耐疲劳、耐水蒸气腐蚀等性能，可满足新一代超超临界热电机组的应用需求。作为典型弥散相强化材料，该材料的力学性能受Laves相及其演化的影响，而硅的含量将影响Laves相及其演化过程，但其影响尚未有充分分析。因此，本文对该材料Laves相组织演化过程中硅的影响进行了系统研究。