高熵高温合金作为金属结构材料领域的研究热点,因其在极端环境下的潜在应用价值受到广泛关注。系统阐述了高熵高温合金的组成特征与微观结构设计:在元素组成方面,采用等原子比或近等原子比的多元组分配比构建高熵体系;在组织结构方面,通过面心立方固溶体基体与有序析出相的协同作用实现性能优化。研究显示,HESA在宽温域(20~1 200 ℃)内均能保持优异的强塑性匹配,其力学性能稳定性源于多尺度强化机制的协同作用,包括固溶原子引起的晶格畸变强化、纳米级有序析出相带来的第二相强化,以及晶界工程调控实现的晶界强化。最后对高熵高温合金的研究应用前景进行了展望。

金属氮氢化物储氢体系,以Li-Mg-N-H为典型代表,凭借其出色的储氢容量、良好的吸放氢可逆性以及较为理想的热力学性能,被认为是当前最具应用潜力的固态储氢材料之一。然而,该体系面临的核心挑战在于其吸放氢反应的复杂性以及较高的动力学能垒。本文系统综述了该体系的主要成分组成与储氢性能、性能优化手段(包括化学成分调控、纳米结构设计、催化改性)以及实际应用等方面的进展。在催化改性方面,重点介绍碱金属基化合物、金属硼氢化物、过渡金属及其化合物、稀土化合物、碳材料等催化剂的改性效果和作用机制。最后,探讨了该体系实际应用亟待解决的关键研究方向。

细化晶粒可以有效提升块状烧结钕铁硼永磁体性能矫顽力,且磁体性能均匀一致性高。介绍了烧结钕铁硼磁体细化晶粒的关键步骤及工业化的装备现状。速凝过程中大的冷却速度可以抑制α-Fe相的生成、降低破碎的难度,针对于高丰度铈磁体,添加微量La和Y等共伴生稀土元素,降低速凝片的生长宽度,速凝生产过程中单位时间内液体体积等量化是速凝结构一致性的关键。在制粉环节,氢破工艺调控及自适应控制,实现粉末的初步细化,不同结构的气流磨设备具有不同的特点,流化床气流磨是磨粉工序最常用的设备,研磨室内喷管交点的气流速度是研磨粉末的关键。在烧结过程中,除了传统的烧结工艺,快速放电等离子体烧结是实现磁体致密、控制晶粒异常长大的有效路径。针对于粒度小于2 μm的粉末,无压成型技术解决了超细粉末难成型的问题。

Q690DR钢的强度随回火温度的增加而降低,-40 ℃时冲击韧性随淬火温度的降低而增加,在640~680 ℃时随回火温度的增加而增加。通过热处理工艺控制可以保证新型高压储氢容器用钢符合工程应用要求。通过电化学动态充氢慢应变速率拉伸试验,测得Q690DR氢导致伸长率降低3%,氢导致的断面收缩率降低了14.1%,具有较低的氢脆敏感性。通过热脱附质谱仪(Thermal Desorption Sepctrometry, TDS)测试了Q690DR在不同的加热速率、放置时间、充氢电流密度条件下的氢脱附逸出曲线,计算得到Q690DR的低温氢脱附激活能为Ea=13.39 kJ/mol,高温氢脱附激活能为Eb=117.51 kJ/mol,Q690DR氢扩散系数为9.85×10^-7 cm²/s,在充氢后放置时间超过12 h,基体中的可扩散氢基本上可以完全逸出。Q690DR基体中充入的氢含量随着充氢电流密度的增加而增加。此外,借助原子力显微镜(Atomic Force Microscope, AFM),观察到在充氢后,氢在晶界和第二相的富集行为,并根据电势差变化,可判断晶界为浅氢陷阱,第二相为深氢陷阱。

随着中国电力电子及新能源行业快速进步,对于高效、多用途以及环境友好型的软磁合金的需求也在逐步增强。就硅钢性能调控的现有研究情况进行讨论。首先从软磁材料的特性出发,针对铁损这一核心性能指标,指出通过成分调控等手段提升材料电阻率的必要性,以实现能源效率的最大化。其次探讨了合金成分、夹杂物、缺陷、晶粒尺寸、残余应力及晶体结构等因素对硅钢性能的影响。此外,指出随着材料科学和纳米技术的进步,对硅钢微观结构与性能关系的研究将更加深入,能够更精确地对硅钢进行调控,以实现更优的磁性能。

随着全球能源转型的加速,氢能因其高能量密度和清洁特性受到广泛关注。在储氢技术中,固态储氢以安全性高和体积能量密度大被视为最具潜力的途径。然而,固态储氢材料在储氢密度与操作温度2个重要指标面临着“鱼与熊掌”不可兼得的困局,严重制约了其实际应用。近年来,数据驱动技术在材料设计、性能预测和催化剂优化方面展现出巨大潜力,为新型储氢材料的开发提供了新思路。本文系统综述了数据驱动技术在固态储氢领域的研究进展,重点包括3方面:首先,高质量数据库的构建与应用为模型训练提供可靠支撑;其次,基于机器学习的合金正向与逆向设计实现了材料性能的高效预测与优化;最后,多智能体平台(如Cat-Advisor)通过多模态文献信息处理,推动镁基脱氢催化剂的智能筛选与优化。文章还讨论了催化剂微观结构表征不足、逆向设计能力有限及多源数据提取困难等挑战,并展望了通过AI、多模态智能体和数据库质量提升,推动固态储氢材料研发向系统化与智能化发展的前景。

电感元件高频化、小型化、低功耗的发展趋势,对软磁复合材料在高频下的应用特性提出了更高的要求。作为降低高频下涡流损耗的有效手段,绝缘包覆技术的发展受到广泛关注。绝缘包覆技术是软磁复合材料制备过程中的关键环节,其通过对软磁金属粉末进行绝缘包覆从而有效降低涡流损耗。从软磁金属复合材料的包覆工艺角度对有机包覆、无机包覆、无机-有机复合包覆工艺的研究现状及其特点进行综述,指出了目前绝缘包覆领域所面临的挑战与可能的发展方向。

高纯金属镝、铽是永磁材料、磁致伸缩材料、磁光存贮材料、磁制冷材料以及电光源材料等高科技领域的基础原料。对制备工业纯级金属镝、铽所用的钙热还原法与中间合金法进行了总结,详细阐述了常用提纯金属镝、铽的真空蒸馏法、区域熔炼法以及固态电迁移法。对尚在研究的氢离子体电弧熔炼技术、电化学脱氧技术以及固相外吸气技术进行了整理。分别从市场导向以及可操作性角度考虑高纯镝、铽金属的未来发展方向,为高纯稀土金属镝、铽行业发展提供参考。

金属氢化物和轻质配位金属氢化物以其高质量储氢密度和高安全性成为了氢气储存的理想解决方案之一。然而,较高的工作温度限制了其进一步发展和应用。反应性氢化物复合体系(RHCs)通过改变放氢反应路径、降低反应焓变,与单一储氢材料相比极大地提升了放氢热力学性能。此外,进一步结合催化掺杂方法,可以实现RHCs动力学性能和循环性能的高效同步提升。本文系统性综述了RHCs的近期研究进展,对包括Li-Mg-B-H体系、Li-Mg-N-H体系在内的多种RHCs的放氢机制和催化掺杂改性研究成果进行了详细的讨论,并针对RHCs当前面临的挑战展望了未来研究的重点和发展方向。

采用固相反应法并结合高能球磨工艺制备M型锶铁氧体,研究球磨时间与添加剂种类及含量对M型锶铁氧体微观形貌、晶体结构、磁性能的影响。结果表明,当二次球磨时间为12 h时,样品烧结后具有最佳的磁性能,其最大磁能积(BH)_max=32.7 kJ/m³。进一步研究了Co₃O₄、CaCO₃及SiO₂的添加对磁体磁性能的影响,结果表明,磁体磁性能会随着Co₃O₄的添加而降低;随着CaCO₃含量增加,晶粒过度生长且不均匀,进而引起其矫顽力逐渐下降,当CaCO₃含量为0.2%(质量分数)时,矫顽力有最大值Hcj=326.7 kA/m;随着SiO₂含量增加,样品的磁性能呈现先增后减的趋势,当SiO₂含量为0.3%(质量分数)时,烧结样品有较高的致密性,此时样品有较好的综合性能:Hcj=340.5 kA/m,B_r=403.0 mT,(BH)_max=31.7 kJ/m³。因此,通过调节球磨时间和不同添加剂种类及含量可以改善锶铁氧体的磁性能。

针对电解水制氢技术中的关键挑战开发高效、低成本的电催化剂,提出一种新型的自支撑三维电催化剂。在Ni₄₀Zr₄₀Ti₂₀非晶合金前驱体中分别加入3%(原子数分数)的Pt、Pd进行合金化,再结合合金技术制备出具有蜂窝状纳米多孔结构的柔性自支撑纳米多孔/非晶合金复合材料催化剂。Pt合金化后,在10 mA/cm²的电流密度下仅需32 mV过电位, Pd合金化后的多孔材料在10 mA/cm²的电流密度下需52 mV过电位,Pt合金化的效果优于Pd,且多孔PtNi/非晶复合材料电解水析氢性能优于商业Pt/C催化剂。多孔PtNi/非晶复合材料的优异电解水性能得益于其亚微米级的蜂窝多孔结构和海绵状纳米孔结构,这些结构在确保催化剂结构稳定性的同时,暴露出更多的催化活性位点。由于较小的镍原子替代了贵金属晶格位点,引入压缩晶格应变效应,从而优化了氢的吸附能。不仅为开发具有自支撑结构、高灵活性和低铂含量的析氢催化剂开辟了新途径,而且对于深入理解催化过程中的合金效应具有重要的科学意义。

储氢合金作为负极材料对Ni-MH二次电池性能有重要影响。为了进一步改善RE-Mg-Ni系超点阵结构储氢合金电极材料的循环稳定性,设计和研究了无镁A₅B₁₉型Gd_1-xSm_xNi_3.33Mn_0.17Co_0.2Al_0.1(0≤x≤1)合金,系统研究了稀土Sm元素替代Gd对合金退火组织、气体储氢和电化学性能的影响。结果表明,经1 273 K退火后,合金组织由2H-Ce₂Ni₇型主相和3R-Ce₅Co₁₉型双相组成,随Sm含量x的增加,2H-Ce₂Ni₇型主相相丰度增加,3R-Ce₅Co₁₉型相逐渐减少,同时2H-Ce₂Ni₇型相和3R-Ce₅Co₁₉型相的晶胞参数a、c、V随Sm含量增加均逐渐增大。稀土Sm对合金的气体氢化行为影响较明显,加入Sm元素后合金在吸放氢时存在一定的氢致非晶化倾向,随Sm含量增加,合金的最大吸氢量逐渐增加,同时可明显降低合金储氢的PCT曲线平台和减小合金氢化物的生成焓ΔH^Θ。含Sm元素的合金电极均具有良好的充放电活化性能,随Sm元素含量增加,电极放电容量从279.6 mAh/g逐渐增加至x=1.0时的378.4 mAh/g;经100次充放电循环后,合金电极均具有良好的容量保持率S100= 94.3%~98.8%,随Sm含量增加,容量保持率S100稍有下降。当Sm含量x＞0时,合金电极均具有良好的大电流放电性能,其中HRD₉₀₀为84.7%~87.6%。x=1.0合金可兼具高的放电容量(378.4 mAh/g)、良好循环稳定性(S100=94.3%)和高倍率放电性能(HRD₉₀₀=84.7%),具有优良的综合电化学性能。

对含Nd元素铸造镁合金材料的研究现状进行了综合评述,从微观组织、力学性能以及耐蚀性能3个方面,分析了Nd元素对镁合金晶粒尺寸及第二相析出的变化规律,讨论了Nd元素对镁合金抗拉强度、屈服强度以及伸长率等力学性能的作用,评述了Nd元素对镁合金耐蚀性能的影响机制,为含Nd元素铸造镁合金的设计和研发提供参考。

金属氢化物(MH)-氢压缩机(MHHC)或吸热压缩机(MH TSC)可将热能转化为压缩氢气,与传统的机械氢压缩方法相比,其主要优势在于利用低品位热源替代电能,具有设计和操作简单、无运动部件、结构紧凑、安全可靠等优点。金属氢化物材料或氢压缩材料作为这种热发动机的重要组成部分,具备若干基本特性,以实现氢气压缩的高效性能。文章综述了金属氢化物材料用于调控氢压技术的应用场景、基本原理,以及作为氢压缩材料的主要类型及特征。

固态储氢技术凭借其卓越的体积储氢密度和本质安全特性,被认为是发展氢能产业链的关键一环。在众多储氢材料中,AB₅型稀土系储氢合金因其活化条件温和,可在常温常压下实现高效吸放氢,兼具优异的PCT平台特性和突出的抗毒化性能成为研究热点。但是基础合金LaNi₅存在吸放氢平台压与储氢容量偏低、循环稳定性欠佳等问题,无法直接应用。针对上述问题,对AB₅型储氢合金进行合金化调控已被广泛认为是一种有效的解决途径。合金化元素改性可有效调控储氢间隙尺寸及其氢亲和能力,因此,本文系统总结了常见A、B侧元素取代对AB₅型储氢合金结构性能的影响及其潜在机制,并对其中存在的问题与未来研究方向进行系统总结,可为高性能AB₅型储氢合金的优化设计提供理论指导。

侧向蚀刻反应是限制蚀刻型金属引线框架产品迭代升级的关键因素之一,减弱或消除侧向蚀刻反应是蚀刻工程师、设备制造商以及药水开发商共同面对的挑战。将铜缓蚀剂作为一种防侧蚀剂加入到酸性氯化铜蚀刻液中,基于防侧蚀剂的原理,通过静态与动态蚀刻试验筛选出有效的防侧蚀剂及其使用浓度,最后使用一款引线框架产品验证了防侧蚀剂对蚀刻尺寸均匀性的提升效果。为金属引线框架行业中蚀刻制程的改善提升提供了一种可行的方法,同时弥补了防侧蚀剂在金属引线框架行业中研究的空白。

深远海风电制氢是开发海洋可再生能源的重要途径,而储氢技术是实现能量转移的关键。针对深远海场景,研究了固态储氢技术的应用可行性。通过构建“海上风电-电解制氢-固态储氢-海运到岸”系统模型,以MgH₂为储氢介质,分析了电解槽配置比例、储氢容量等参数对系统性能的影响。研究表明:电解槽槽风比直接影响系统能效,需在电耗与设备利用率间进行权衡;储氢容量增加可降低弃氢率,但边际效益递减;系统经济性受多因素制约,需综合考虑能效与成本。本研究为深远海风电制氢系统中的储氢技术选型提供了理论依据。