2024年, 第31卷, 第2期　
刊出日期：2024-04-20

  

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研究与技术
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  Sc、B掺杂g-C3N4/TiO2异质结的电子结构与光学性质

  聂文峰 刘心中 林熙 李镇宏 林泽宇

  . 2024, 31(2): 0-0.

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  采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，研究了g-C3N4/TiO2异质结及Sc、B单掺和共掺杂g-C3N4/TiO2异质结的晶胞结构性质、电子性质及光学性质。结果表明：TiO2与g-C3N4两种晶体均具有良好的结构稳定性，g-C3N4单层和TiO2（101）表面相互作用形成范德华异质结，有着带隙较窄、光响应谱带宽、载流子迁移效率高等优点，可有效解决有机污染物降解过程耗能高的问题。掺杂前后的异质结模型合理可行，带隙窄化，有效抑制光生电子-空穴对复合，异质结能带交错促进了电荷的分离以及载流子的迁移。Sc、B的掺杂引入了杂化态，既调节氧化还原能力，又使得带隙进一步减小，其中共掺杂的影响最为明显，为2.178 eV，加速了电荷的传输，体系光吸收边缘红移，在可见光区域响应范围增大，吸光性能增强。
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  高丰度稀土永磁体热扩渗工艺优化及重稀土扩散行为

  高宇 刘治国 孙亚辉 张通博 王群首 徐大可 裴文利

  . 2024, 31(2): 0-0.

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  本文以((La,Ce)0.2(Pr,Nd)0.8)FebalB商业高丰度磁体为原料，对其热扩散工艺进行研究。针对Ce、La含量较高、磁体热扩渗效果较差的问题，提出采用烧结态磁体直接进行热扩渗处理。研究表明：磁体的最佳热扩渗工艺参数为880℃×8 h+500℃×2 h，矫顽力从8.11 kOe直接提高到18.38 kOe，与时效后热扩渗磁体矫顽力相比增幅10.4%。晶粒尺寸相比时效后热扩渗磁体减少0.96 μm，约14%。通过菲克第二定律计算，晶界中Dy元素对主相晶粒的扩散系数D1=4.8×10?6 μm2·s?1，D2=1.1 μm2·s?1。可见，Dy元素在高丰度稀土磁体中热扩渗相对较慢，形成(Nd/Ce/La/Dy)2Fe14B壳层需更长时间，但长时间热扩渗导致晶粒尺寸增加，含氧量增加，因此热扩渗效果较差。采用烧结态直接热扩渗工艺，合并时效和热扩渗工序，缩短工序流程，减少了磁体在高温处理的时间，避免了晶粒粗化，降低晶粒尺寸，可获得更好的微观组织结构，进而提升磁体矫顽力，对提高高丰度稀土永磁体矫顽力具有重要意义。
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  稀土Ce对免常化中牌号无取向硅钢磁性能的影响

  岳尔斌 胡文豪 陆勤阳 李娜 王永强

  . 2024, 31(2): 0-0.

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  本文研究了稀土Ce对免常化中牌号无取向硅钢磁性能的影响，分析了Ce对夹杂物和成品织构的影响及其对磁性能的影响机理。结果表明，退火温度为1000℃时实验钢磁性能最佳，且Ce含量为0.006%的实验钢磁性能较不含Ce的实验钢有明显提升；含Ce实验钢退火板中{100}面织构含量增加，{110}、{111}面织构的含量变化不明显，从而使织构因子增大。因此，适量的Ce可使无取向硅钢中的夹杂物被变性、球化，同时因为Ce的高活性，可以有效抑制钢中的MnS析出，进而使磁性能得以改善。
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  AgCuTi活性钎料制备工艺对ZrO2/TC4钎焊特性的影响

  梅俊 祁焱 徐立红 赵磊 臧岩

  . 2024, 31(2): 0-0.

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  本文分别采用粉末法和叠层法获得了AgCuTi的箔状钎料，并将两种AgCuTi箔材用于ZrO2和TC4的真空钎焊，研究了AgCuTi活性钎料制备工艺对其焊接特性的影响，结果表明由于粉末法富TiCu颗粒，较为均匀地分散于基体之中，在钎焊过程中，钎料的反应更充分、均匀，形成的Ti元素浓度梯度也较平滑，整体焊接性能优于叠层法法，剪切强度约为叠层法2倍，达到60MPa以上。
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  1100MPa级热轧板平直度控制机理及措施

  汪宏兵 张鹤雄 吴浩鸿 肖少林 刘宁

  . 2024, 31(2): 0-0.

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  摘要：本研究基于某厂1100MPa级钢板的热轧参数和开平板形监测，发现热轧卷内圈发生边浪的机理在于，内圈形成大量B组织，相变膨胀导致边浪产生，并通过模拟计算和金相观察验证了上述结论。通过提高热轧中间坯凸度值（10%~15%），改善后机架窜辊策略，使比例凸度曲线斜率小于0，实现轧制中浪控制，抑制开平边浪，显著提高了成材率。
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  304不锈钢在电力火灾下的力学性能与组织演变特性研究

  刘晓圣

  . 2024, 31(2): 0-0.

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  对电力火灾场景不同热输入条件下304不锈钢力学性能及微观组织开展研究，分析了最高火灾温度下与不同冷却条件下304不锈钢材料力学性能与组织演变的关联关系。结果表明：在相同温度下，保温时间对304不锈钢的力学性能影响不大，随着温度升高，材料流动应力明显降低，304不锈钢的抗拉强度、屈服强度呈线性减小，1100℃时分别降低至34.5MPa和13MPa，断后延伸率呈线性增加，1100℃时增加到132%；在1100℃时，保温时间低于30min晶粒以多个晶粒合并成一个大晶粒的方式逐渐长大，保温时间大于30min后，大晶粒内部开始出现退火孪晶，晶粒和组织不再发生转变；冷却条件对304不锈钢整体力学性能影响不大，不同过火条件下抗拉强度与室温相比变化率不大于5%，屈服强度在室温~1000℃下变化率不大于10%，1100℃时，空冷及水冷条件下屈服强度分别降至81%和86%，主要归因于1100℃时晶粒急剧长大，平均晶粒直径高达74.2μm。
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  复杂环境背景下金属薄膜材料界面损伤快速检测研究

  李一帆 侯继伟

  . 2024, 31(2): 0-0.

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  金属薄膜材料在实际应用中容易出现界面损伤，且复杂环境背景下图像损伤区域难以确定，因此提出复杂环境背景下金属薄膜材料界面损伤快速检测方法。对复杂环境背景下的金属薄膜材料界面图像展开灰度化处理，通过计算图像灰度分布方差和均值确定金属薄膜材料图像损伤区域，采用自适应分割方法将损伤区域从原始图像中分割出来，利用拉普拉斯算子对损伤区域展开锐化处理。通过灰度共生矩阵提取锐化处理后损伤区域特征，将其输入金属薄膜材料界面损伤快速检测函数中，得到损伤检测结果。实验结果表明，所提方法能够提高金属薄膜材料图像处理效果，提高损伤检测精度和效率，具有较高的实际应用价值。
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  基于海关监管视角对构建我国关键矿产监管保护体系的研究

  钟键 徐金龙 杨树洁 李春雄 杨旭明 田琼

  . 2024, 31(2): 0-0.

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  关键矿产是一个国家保障经济正常发展的重要战略性资源。当今，全球经济的萎靡、各国贸易和地缘政治摩擦不断升级，对关键矿产资源的保护、管控、开发已成为各国关注的热门课题之一。由于我国特殊的地缘政治环境、中美贸易摩擦，使得对关键矿产的保护、管控、开发成为我国无法忽视的问题。基于海关职能视角，就如何构建我国镓、锗等关键矿产监管保护体系出发，从风险研判防控体系建设、关键矿产标准体系的完善、科研创新能力的提升、关键矿产政策支持体系建设等方面提出构建体系的相关构想与建议，以期为服务国家高质量发展大局做出贡献。
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  大塑性变形条件下稀土La对8021铝箔坯料组织与性能影响研究

  谭国寅

  . 2024, 31(2): 0-0.

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  采用OM、扫描电镜和拉伸试验机研究了大塑性变形条件下稀土La对8021铝箔坯料组织及性能的影响。结果表明：稀土La可增加凝固过程中的晶核数量，可以显著细化晶粒。稀土La比Al具有更大的空位结合能，抑制了Al原子向空位进行热扩散，使得再结晶晶粒的尺寸较小。添加稀土La后在粒子表面含形成了富稀土膜层，抑制了Fe原子的扩散行为，使得退火过程中富铁相粒子沿长度方向的生长动力不足。轧制变形后原本的针状富铁相粒子在剪应力作用下断裂成几段，经退火处理后，断裂后的针状富铁相粒子逐渐粗化，最终演化成短杆状的细小粒子，均匀分布于晶界。稀土La能显著细化铸态组织，又能抑制退火时的晶粒长大，提升了合金的抗拉强度。同时短棒状富铁相可以钉扎更多的位错，更能承受拉伸过程中所产生的剪切应力，能够更好的协调塑性变形，提高了合金的延伸率。
纳米材料专栏
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  单原子铜修饰的铂纳米催化剂制备及性能研究进展

  梁明会

  . 2024, 31(2): 0-0.

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  本文综述了单原子铜修饰的铂纳米催化剂的制备、表征及其在氯代硝基苯、环氧氯丙烷和苯乙炔的选择性加氢反应中的性能研究进展。通过铜单原子对铂纳米粒子修饰方式不同，可分别获得具有电子效应和几何效应的铂-铜催化剂。球差透射电镜、同步辐射和原位XPS表征揭示了铂-铜催化剂的微观结构和电子转移情况。催化性能研究结果表明电子效应可有效抑制氯代硝基苯和环氧氯丙烷催化加氢过程中的脱氯副反应，而几何效应可有效地将苯乙炔选择性还原为苯乙烯。原位红外和理论计算手段用于揭示单原子铜改变铂纳米粒子催化性能的机制。研究结果表明，单原子铜可调节反应分子在催化剂表面的吸附行为和能垒，为进一步探索催化科学理论奠定了基础。
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  微纳米铜粉的制备研究进展

  罗文博 王昕阳 郭衍科 冯颂雅 周力 薛志勇

  . 2024, 31(2): 0-0.

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  随着电子信息和新能源产业的迅速发展，对新型高端功能金属材料的需求更加迫切。超细高纯铜粉具有低烧结温度、低软化温度、高比表面、高导电导热等优异特性，因而成为了PCB互连、冶金风电润滑等领域的关键材料。然而，制备微纳米铜粉仍然面临困难。本文对目前微纳米铜粉的制备工艺进行了梳理和分析，讨论了不同制备方法的原理和优缺点，并对其研究动态进行总结；对于微米级铜粉的制备，目前主要采用电解法和雾化法等成熟工艺路线，但制备得到的铜粉同时是调控形貌和纯度仍然存在较大困难；而对于纳米级铜粉的制备，目前主要通过液相还原法获得，可以满足高纯度小尺寸的要求，但需要克服工程化批量生产的难题。
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  共沉淀法制备超细BaFe12O19纳米粒子及其性能研究

  申佳宁 常玲 李明宇 陈婉晴 佟 冰 裴文利

  . 2024, 31(2): 0-0.

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  摘要: BaFe12O19纳米粒子具有高矫顽力、高饱和磁化强度、分散性好的特点，超细的BaFe12O19纳米粒子在磁性器件、微波吸收、生物医学、磁记录等领域具有广阔应用前景。然而，制备超细的高性能BaFe12O19纳米粒子仍然是该领域的难点。本研究提出一种简便的共沉淀法制备M型BaFe12O19纳米粒子，成功获得高性能、分散性好的超细BaFe12O19纳米粒子，同时研究了制备工艺对粒子结构和性能的影响。结果表明：pH对BaFe12O19纳米粒子的成分、结晶度、形貌特征及磁性能影响显著，当pH为9时，颗粒结晶度高、分散性较好；随前驱体比例的升高，BaFe12O19纳米粒子的结晶度、形貌特征及磁性能随之发生变化，当前驱体比例为1:12时，颗粒结晶度较高、磁性能高；在60℃的沉淀温度下沉淀反应1.5 h，当搅拌速率提升到600 r/ min时，可获得高结晶度、矫顽力为5072 Oe、饱和磁化强度高达70 emu/g、平均粒径仅为33 nm的超细BaFe12O19纳米粒子。
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  金属硫化物异质结构负极材料的研究进展

  饶煜 李雄杰 童锐

  . 2024, 31(2): 0-0.

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  金属硫化物负极材料由于具有较高的理论比容量而被广泛用于碱金属离子电池的研究。本文介绍了金属硫化物的结构特性和储能机理，并针对其在储能过程中存在的问题，总结了异质结构的合成方法以及构建异质结构对单个金属硫化物负极材料电化学性能的影响，并对未来金属硫化物作为碱金属离子电池负极材料的研究方向提出了展望。
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  机械合金化制备纳米氮化铝增强铝基复合材料

  陈林玉 张向军 张鸣一 王伟 尹飞 刘辉

  . 2024, 31(2): 0-0.

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  用常规混粉及机械合金化（MA）方法制备了nmAlN/Al复合材料，对其微观组织、宏观性能及微观缺陷进行了分析。结果表明：nmAlN/Al的常规混粉工艺及高能MA工艺均可有效增强纯铝基体的强度；nmAlN/Al的高能MA工艺可在较短时间内使nmAlN均匀弥散于Al基体中，有效抑制纳米陶瓷颗粒的团聚倾向，但随MA的加强，材料的致密度及抗弯强度基本呈下降趋势。过多MA会造成nmAlN/Al复合颗粒内部显微缺陷密度的急速增长，达到109数量级，因此降低复合粉末的烧结性，从而降低复合材料性能。