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碳纤维复合材料格栅端框连接结构拉伸承载性能预测与试验验证
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作者 何志明 张雪乐 +2 位作者 李茂 韩涵 江大志 《东华大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期90-96,共7页
碳纤维复合材料格栅结构凭借其优异的承载能力和减重效果,在航空航天、汽车工业、建筑结构等多个领域展现出广阔的应用潜力。然而,由于其特殊的网格构型,连接结构的设计异常复杂且充满挑战,这些都成为制约其发挥承载性能和减重优势的关... 碳纤维复合材料格栅结构凭借其优异的承载能力和减重效果,在航空航天、汽车工业、建筑结构等多个领域展现出广阔的应用潜力。然而,由于其特殊的网格构型,连接结构的设计异常复杂且充满挑战,这些都成为制约其发挥承载性能和减重优势的关键因素。以Kagome格栅为具体案例,通过有限元模拟和试验验证,深入探究格栅端框连接结构设计及承载性能。采用铺层交替搭接工艺,整体制备格栅X型结构单元。在拉伸加载过程中,其破坏模式表现为上端横向肋条断裂及X交叉点处肋条基体的拉伸破坏。与试验研究结果相比,采用Hashing破坏准则和Camanho渐进损伤有限元模型预测时误差为13.3%。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 格栅结构 连接结构 有限元模型 拉伸载荷
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磷酸锰铁锂正极材料的第一性原理研究
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作者 曹春晖 唐火强 +3 位作者 郑保平 胡来文 章志珍 王国庆 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第3期881-890,共10页
磷酸锰铁锂(LiMn_(1-x)Fe_(x)PO_(4), LMFP)具有高能量密度、低成本、高安全等优势,是新一代锂电正极材料。目前LMFP处于产业化前夕,其面临的主要问题包括电子电导率偏低、倍率性能不足以及对高温的敏感性等问题,铁掺杂量(x,摩尔分数)... 磷酸锰铁锂(LiMn_(1-x)Fe_(x)PO_(4), LMFP)具有高能量密度、低成本、高安全等优势,是新一代锂电正极材料。目前LMFP处于产业化前夕,其面临的主要问题包括电子电导率偏低、倍率性能不足以及对高温的敏感性等问题,铁掺杂量(x,摩尔分数)的优化对于改善以上问题至关重要。但是常规实验方法对铁掺杂量的研究受限于实际条件,很难准确调控单因素变量,导致研究结果通常重复性差,无法确定最佳的铁掺杂量。本文从第一性原理出发,通过对原子结构的密度泛函理论DFT计算,得到不同铁掺杂量下LMFP的晶格常数、形成能、脱/嵌锂电位、扩散势垒和能带结构等参数,方法可靠。通过对以上参数的对比分析,确定了最佳铁掺杂量范围。结果表明:最佳铁掺杂量x取值范围在0.2~0.4之间,此时LMFP的结构稳定性最好,同时又可以保持较高的能量密度。磷酸铁锂(LiFePO_(4), LFP)和LMFP不易形成完全固溶体;LFP的扩散势垒最低,为0.506 eV,说明在LFP中掺杂锰增加了锂离子的扩散难度。同时计算得到的结构参数也为LMFP后续的实验研究提供了有力的微观结构理论依据。 展开更多
关键词 磷酸锰铁锂 正极材料 第一性原理 形成能 扩散势垒 带隙
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应用于锂电池荷电状态估计的电流型阻抗谱分析仪的开发及应用 被引量:2
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作者 袁剑英 邹明佳 +3 位作者 赵杰 黄扬春 于耀光 崔国峰 《分析测试学报》 北大核心 2025年第2期369-377,共9页
研制了一种高功率密度紧凑型的锂电池电流型电化学阻抗谱(GEIS)分析仪,其具有集成度高、精度高、输出激励大和测试频率范围广等优点,满足不同锂电池GEIS测试的需求。在完成仪器整体方案设计后,对硬件系统模块展开深入测试,以确保系统可... 研制了一种高功率密度紧凑型的锂电池电流型电化学阻抗谱(GEIS)分析仪,其具有集成度高、精度高、输出激励大和测试频率范围广等优点,满足不同锂电池GEIS测试的需求。在完成仪器整体方案设计后,对硬件系统模块展开深入测试,以确保系统可靠性和准确性。通过对实际18650型锂电池进行GEIS测试,并将结果与专业仪器Gamry Reference 600+进行比较,结果显示本仪器测试阻抗模值的相对误差和相位绝对误差分别不超过2%和3°。为验证所提出的电池荷电状态(SOC)估计算法,使用该仪器对实际电池样本进行测试,共获得60组不同SOC下锂电池的阻抗谱数据。将阻抗谱数据作为高斯过程回归(GPR)的输入,可以实现对锂电池SOC的估计,平均绝对误差在3.9%以内。该文研发的锂电池GEIS分析仪,有望集成于电池管理系统,为更多基于阻抗谱的锂电池状态估计算法提供实时的数据来源,以实现锂电池更高水平的运行状态监测。 展开更多
关键词 电流型电化学阻抗谱 荷电状态估计 阻抗谱测试 锂电池 高斯过程回归
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基于LLZTO电解质的固态锂金属电池负极界面调控
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作者 文伸豪 彭德招 +3 位作者 林喆与 郭霞 黄培鑫 章志珍 《无机材料学报》 北大核心 2025年第9期1013-1021,共9页
石榴石型固态电解质(LLZTO)具有高离子电导率、宽电化学稳定窗口等优点,近年来受到了广泛关注。但LLZTO存在与金属锂负极浸润性差、循环过程中锂枝晶生长严重等问题,限制了其大规模应用。本研究通过熔融金属Li和AlF_(3),制备了含氟化物(... 石榴石型固态电解质(LLZTO)具有高离子电导率、宽电化学稳定窗口等优点,近年来受到了广泛关注。但LLZTO存在与金属锂负极浸润性差、循环过程中锂枝晶生长严重等问题,限制了其大规模应用。本研究通过熔融金属Li和AlF_(3),制备了含氟化物(LiF、AlF_(3))和Li-Al合金的复合负极(LAF)。元素分布分析表明LAF复合负极与LLZTO电解质接触后,在界面处形成氟化物。与金属Li相比,该复合负极能与LLZTO形成较小的界面接触角,使得界面浸润性显著提升。改性后的LAF_(3)复合负极(Li与AlF_(3)质量比3:1)与LLZTO的界面电阻仅为3.9Ω/cm^(2),远小于金属Li负极与LLZTO的界面电阻(138.6Ω/cm^(2));同时,临界电流密度从0.2 mA/cm^(2)提升至0.8 mA/cm^(2)。组装的LAF_(3)|LLZTO|LAF_(3)对称电池在0.2 mA/cm^(2)电流密度下能稳定沉积/剥离3500 h,表明LLZTO|LAF_(3)界面处具有稳定的锂离子沉积/剥离过程。LiFePO_(4)|LLZTO|LAF_(3)准固态电池在0.1C(1C=170 mA/g)电流密度下实现了151.1 mAh/g的放电比容量,且在1C电流密度下循环240圈后,容量保持率高达96.5%。本研究提出的LAF复合负极有效降低了LLZTO|负极的界面电阻,并显著提升了锂离子在界面处的沉积/剥离稳定性,为高性能LLZTO基金属锂电池提供了新的设计思路。 展开更多
关键词 锂离子电池 固态电解质 LLZTO 负极界面
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Study of bonding layer for integrated structure of space gravitational wave detector telescope
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作者 ZHAO Hong-chao LIU Chang +2 位作者 ZHOU Wen-ke ZHU Han-bin CHEN Wen-duo 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第3期715-724,共10页
To detect space gravitational waves in the extremely low-frequency band,the telescope and optic-al platform require high stability and reliability.However,the cantilevered design presents challenges,espe-cially in the... To detect space gravitational waves in the extremely low-frequency band,the telescope and optic-al platform require high stability and reliability.However,the cantilevered design presents challenges,espe-cially in the glass-metal hetero-bonding process.This study focuses on the analysis and experimental re-search of the bonding layer in the integrated structure.By optimizing the structural configuration and select-ing suitable bonding processes,the reliability of the telescope system is enhanced.The research indicates that using J-133 adhesive achieves the best performance,with a bonding layer thickness of 0.30 mm and a metal substrate surface roughness of Ra 0.8.These findings significantly enhance the reliability of the optical sys-tem while minimizing potential risks. 展开更多
关键词 space gravitational-wave detector integrated structure glass-metal hetero-bonding
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CNTs-纤维增强树脂基复合材料纳米-介观尺度数值模拟研究进展 被引量:2
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作者 廖向娜 贺雍律 +4 位作者 张鉴炜 鞠苏 江大志 刘佳音 刘钧 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期1-11,共11页
CNTs的高刚度、高强度使得其成为复合材料领域极有前景的纳米增强体之一。然而,单纯依靠实验获得CNTs对复合材料力学性能影响规律的方法是不可行的,需要辅之以合适有效的数值模拟方法去解理和分析CNTs各个因素对于复合材料力学性能的影... CNTs的高刚度、高强度使得其成为复合材料领域极有前景的纳米增强体之一。然而,单纯依靠实验获得CNTs对复合材料力学性能影响规律的方法是不可行的,需要辅之以合适有效的数值模拟方法去解理和分析CNTs各个因素对于复合材料力学性能的影响机制和规律。本文首先依据实验中真实存在的CNTs形态确定了模型为纳米-介观尺度模型,然后基于建模方式和研究对象的差异综述了三种常见的纳米-介观尺度模型数值模拟方法,最后根据目前的数值模拟结果,从CNTs本征性能,CNTs的含量和分布两大方面综述了CNTs对复合材料力学性能的影响机制,为数值模拟研究提供了可靠支撑,同时也为实验性研究提供了有力的理论依据。此外,由于数值模拟方法和CNTs变量的多样性,CNTs-纤维增强树脂基复合材料的数值模拟仍存在着巨大的研究潜力。 展开更多
关键词 CNTS 纳米复合材料 纳米-介观尺度 数值模拟方法
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锆合金表面高温抗氧化涂层的研究进展 被引量:1
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作者 朱林丹 肖华强 +4 位作者 任丽蓉 肖易 莫太骞 林波 田雨鑫 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2869-2894,共26页
锆合金因其热中子吸收截面小、热膨胀系数低,以及与UO2良好的相容性而成为当前核反应堆中主要的构件材料。然而,在高温蒸汽氧化环境中,锆合金会快速氧化失效,并产生大量氢气,从而引发氢爆炸。为了提高核反应堆的安全性,对锆合金表面进... 锆合金因其热中子吸收截面小、热膨胀系数低,以及与UO2良好的相容性而成为当前核反应堆中主要的构件材料。然而,在高温蒸汽氧化环境中,锆合金会快速氧化失效,并产生大量氢气,从而引发氢爆炸。为了提高核反应堆的安全性,对锆合金表面进行强化形成高温抗氧化防护涂层,是解决这一难题的有效途径。本文介绍了锆合金表面高温氧化行为,重点综述了高温抗氧化涂层(包括金属涂层、陶瓷涂层以及复合涂层)的氧化行为和失效机理,对比分析了不同锆合金表面涂层高温氧化性能。另外,还对锆合金表面高温抗氧化涂层的多元素成分设计、制备方法和梯度结构设计的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 锆合金 蒸汽氧化 高温抗氧化涂层 热膨胀系数
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电化学沉积铜显现潜在手印的综合化学实验 被引量:3
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作者 姚坤满 李泽莹 +1 位作者 武晓琳 莫冬传 《电镀与精饰》 CAS 北大核心 2024年第1期105-111,共7页
设计了一种利用手印油脂的绝缘性,使用电化学沉积法显现金属表面上潜在手印的综合化学实验。通过控制变量法探究电流密度和电荷量对手印显现效果的影响,使用ImageJ软件测出纹线的灰度值分布用于评价显现质量,利用扫描电子显微镜和能量色... 设计了一种利用手印油脂的绝缘性,使用电化学沉积法显现金属表面上潜在手印的综合化学实验。通过控制变量法探究电流密度和电荷量对手印显现效果的影响,使用ImageJ软件测出纹线的灰度值分布用于评价显现质量,利用扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱分析沉积层的结构和元素组成。该实验采用以电化学专业知识为基础的研究型教学模式,致力于培养学生的科学思维和科研能力。教学过程中以学生为中心,教师提供指导和点拨,调动学生的实验积极性,发掘学生的创新潜力,培养高素质的刑事科学技术人才,实现科技兴警。 展开更多
关键词 实验教学 电化学 手印显现 刑事科学技术 创新思维
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Si_(3)N_(4)陶瓷在高温熔盐-水氧环境下的腐蚀行为 被引量:1
9
作者 邱子豪 田志林 +1 位作者 郑丽雅 李斌 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期274-282,I0002,共10页
熔盐电解是核能领域乏燃料干法后处理的关键技术。高温下熔盐会对盛装乏燃料的坩埚造成严重的腐蚀,因此,研发具有耐高温和抗腐蚀的坩埚材料是发展干法后处理技术的关键。Si_(3)N_(4)凭借其优异的高温热学和力学性能,成为干法后处理工艺... 熔盐电解是核能领域乏燃料干法后处理的关键技术。高温下熔盐会对盛装乏燃料的坩埚造成严重的腐蚀,因此,研发具有耐高温和抗腐蚀的坩埚材料是发展干法后处理技术的关键。Si_(3)N_(4)凭借其优异的高温热学和力学性能,成为干法后处理工艺中坩埚的理想候选材料。然而在实际服役条件下,Si_(3)N_(4)面临高温熔盐和水氧的侵蚀,其失效行为尚不明确。因此,本工作选取Si_(3)N_(4)为研究对象,在氩气和水氧(5%H_(2)O-10%O_(2)-85%Ar)环境中,开展了LiCl-KCl和NaCl-2CsCl熔盐对Si_(3)N_(4)的腐蚀行为研究。研究发现,在氩气环境中,Si_(3)N_(4)在LiCl-KCl熔盐中出现轻微的晶界腐蚀,而NaCl-2CsCl熔盐对其腐蚀并不明显。在5%H2O-10%O2-85%Ar水氧耦合环境中,LiCl-KCl熔盐优先腐蚀Si_(3)N_(4)中的晶界相,而NaCl-2CsCl熔盐的腐蚀比氩气环境更为严重。高温水氧环境显著加剧了熔盐对Si_(3)N_(4)陶瓷的腐蚀程度,同时晶界相成为Si_(3)N_(4)最易受到腐蚀的部位。此外,LiCl-KCl和NaCl-2CsCl熔盐在Si_(3)N_(4)表面的润湿性与抗腐蚀性之间并无直接关联。上述研究结果揭示了Si_(3)N_(4)在高温熔盐-水氧环境下的腐蚀机制,为乏燃料干法后处理工艺中关键材料的选择提供了参考。 展开更多
关键词 Si_(3)N_(4) 晶界相 熔盐 水氧 干法后处理
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Eu^3+激活氟氧硼酸锗酸盐闪烁玻璃的发光性能 被引量:3
10
作者 孙心瑗 邓昌滨 +1 位作者 温玉锋 钟玖平 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期371-378,共8页
采用传统高温熔融法合成了玻璃组成为B2O3-GeO2-15GdF3-(40-x)Gd2O3-xEu2O3(0≤x≤10)的Eu^3+激活氟氧硼酸锗酸盐闪烁玻璃。在硼锗酸盐玻璃基质中,Gd2O3和GdF3稀土试剂的总含量高达55%,从而确保其密度高于6.4 g/cm^3。闪烁玻璃的光学性... 采用传统高温熔融法合成了玻璃组成为B2O3-GeO2-15GdF3-(40-x)Gd2O3-xEu2O3(0≤x≤10)的Eu^3+激活氟氧硼酸锗酸盐闪烁玻璃。在硼锗酸盐玻璃基质中,Gd2O3和GdF3稀土试剂的总含量高达55%,从而确保其密度高于6.4 g/cm^3。闪烁玻璃的光学性能通过光学透过光谱、光致发光光谱、X射线激发发射(XEL)光谱和荧光衰减曲线来表征。玻璃中Gd^3+→Eu^3+离子的能量传递通过激发光谱、发射光谱和Gd^3+-Eu^3+离子间距得到证明,同时也确定了在紫外线和X射线激发下Eu^3+激活氟氧硼酸锗酸盐闪烁玻璃的最佳浓度。Judd-Ofelt理论分析了玻璃中Eu―O键的共价性随Eu^3+掺杂浓度增加而显著增强。Eu^3+激活氟氧硼酸锗酸盐闪烁玻璃在80~470 K温度范围内荧光衰减曲线和发射光谱的温度依赖关系最终证实了其具有较好的发光稳定性。 展开更多
关键词 Eu^3+激活氟氧硼酸锗酸盐闪烁玻璃 光致发光 X射线激发发射 JUDD-OFELT理论
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热带海洋盐雾气氛自润滑耐磨防腐涂层技术研究新进展 被引量:8
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作者 罗一旻 杨军华 +5 位作者 李霞 谭生 王伟 罗荘竹 张广安 张俊彦 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期104-120,共17页
随着“南海海洋纵深开发”和“深海深地深空”国家战略持续推进,热带海洋气氛下的磨损与腐蚀耦合损伤成为海洋装备的关键技术瓶颈.本文中通过对比我国四大海域(渤海、黄海、东海及南海)海洋多场作用因素及装备苛刻服役环境,重点指出了... 随着“南海海洋纵深开发”和“深海深地深空”国家战略持续推进,热带海洋气氛下的磨损与腐蚀耦合损伤成为海洋装备的关键技术瓶颈.本文中通过对比我国四大海域(渤海、黄海、东海及南海)海洋多场作用因素及装备苛刻服役环境,重点指出了热带海洋(南海海域)工程装备运动传动系统/部件所面临的“摩擦-磨损-腐蚀”共性技术难题;讨论分析模拟海洋腐蚀介质与实海环境下DLC薄膜、陶瓷涂层、轻合金微弧氧化涂层、MoS_(2)基粘结涂层(软质)和功能一体化高分子合金(软质)等自润滑涂层的摩擦磨损行为及其损伤失效特点;从界面协同与功能匹配角度提出了热带海洋动态自润滑耐磨防腐的科学问题及研究新思路,寄望提升我国在热带海洋高技术装备关键传动部件/系统自润滑防腐方面的技术水平. 展开更多
关键词 热带海洋 海工装备 盐雾气氛 摩擦-腐蚀 自润滑防腐
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碳化硅陶瓷烧结助剂的作用机制与研究进展 被引量:15
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作者 付振东 赵健 +2 位作者 戴叶婧 梁骥 刘荣正 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期77-81,共5页
碳化硅(SiC)陶瓷由于其优异的高温强度、抗氧化性和化学稳定性,在石油化工、航空航天和热交换器等众多领域有广泛的用途。此外,SiC及其复合材料被认为是先进裂变反应堆和未来聚变反应堆的重要结构材料。由于Si-C键的高共价键合性和低自... 碳化硅(SiC)陶瓷由于其优异的高温强度、抗氧化性和化学稳定性,在石油化工、航空航天和热交换器等众多领域有广泛的用途。此外,SiC及其复合材料被认为是先进裂变反应堆和未来聚变反应堆的重要结构材料。由于Si-C键的高共价键合性和低自扩散性,纯SiC的烧结极为困难,只能通过高温高压的方式进行致密化。添加烧结助剂对促进SiC的致密化、缓和烧结条件至关重要。本文阐述了烧结助剂存在条件下碳化硅陶瓷致密化的热力学条件,总结了不同烧结机制下烧结助剂的作用机理。从助剂种类的角度综述了目前碳化硅陶瓷烧结领域的常用助剂体系及其研究进展,并展望了碳化硅致密化研究的发展方向。 展开更多
关键词 碳化硅 陶瓷 烧结 烧结助剂
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引力波探测望远镜超低热变形桁架支撑结构设计技术 被引量:7
13
作者 李博宏 罗健 +2 位作者 丘敏艳 陈文多 赵宏超 《光电工程》 CSCD 北大核心 2023年第11期20-32,共13页
本文针对引力波探测望远镜超低热变形要求,提出了通过设计CFRP铺层改变材料热胀系数的方法,进而解决桁架支撑结构热变形问题。同时针对望远镜装调性能的要求,给出了结构的分段式设计方案。文章首先分析了CFRP的优势、现有的消热化的方... 本文针对引力波探测望远镜超低热变形要求,提出了通过设计CFRP铺层改变材料热胀系数的方法,进而解决桁架支撑结构热变形问题。同时针对望远镜装调性能的要求,给出了结构的分段式设计方案。文章首先分析了CFRP的优势、现有的消热化的方式和国内外研究进展,确定了以CFRP为关键材料的三杆式望远镜的方案,并提出了设计指标。其次建立了“材料-热变形、桁架结构-热变形”数学模型,针对材料铺层和结构设计进行优化,给出了优化方案。然后将CFRP材料应用于支撑结构中,采用分段式主支撑结构设计方案,降低了结构加工装调的难度,最后对整体结构进行分析。分析结果表明:机械性能方面,结构基频和最大重力卸载变形满足主支撑结构的要求;热变形方面,基于CFRP铺层特定优化设计的结构方案热变形为普通铺层方案的27.15%、Invar材料支杆方案的6.42%、SiC支杆方案的11.50%和钛合金支杆方案的3.21%,即优化设计可显著降低结构热变形。 展开更多
关键词 消热化设计 CFRP铺层 热变形系数
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氧化锌单晶生长、载流子调控与应用研究进展 被引量:7
14
作者 黄丰 郑伟 +6 位作者 王梦晔 何佳庆 程璐 李悌涛 徐存华 戴叶婧 李宇强 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第2期209-243,共35页
氧化锌(ZnO)是一种历史悠久的材料,由于其微观结构非中心对称,最初被预测可以应用于压电和非线性光学领域,又因为它在室温下具有宽的禁带和高的激子束缚能,是一类重要的第三代宽禁带半导体材料,在半导体领域受到了广泛关注。然而,在实... 氧化锌(ZnO)是一种历史悠久的材料,由于其微观结构非中心对称,最初被预测可以应用于压电和非线性光学领域,又因为它在室温下具有宽的禁带和高的激子束缚能,是一类重要的第三代宽禁带半导体材料,在半导体领域受到了广泛关注。然而,在实际应用中,ZnO在上述各个领域都遇到了一些瓶颈问题:在压电领域,原本被认为是绝缘的ZnO出现了意外的导电性;在非线性光学领域,ZnO的折射率差很小,难以获得好的相位匹配;在半导体领域,难以同时获得高载流子浓度、高迁移率、高热稳定性的p型ZnO。本文主要针对以上ZnO的应用前景及相关瓶颈问题进行了总结,并提出了适用于离子型化合物半导体的载流子调控普适性理论,即:载流子类型完全由材料的精细化学组分完整表达式来决定。这一规则将原本被认为是无关的材料精细化学组分完整表达式和载流子类型两个概念联系起来,在认识上具有很大的突破,并形成了材料科学研究的新范式。该范式成功指导了高绝缘和高热稳定性的n型ZnO单晶以及高迁移率掺Al∶ZnO薄膜的生长,并为高载流子浓度、高迁移率、高热稳定性p型ZnO的制备提供了新思路。近来,除了上述应用领域外,ZnO还被发现在超快闪烁体和中红外(MIR)透明导电窗口领域具有较大的应用贡献,并推测这些领域很可能领先于ZnO原本受到重视的研究领域而取得真正的应用进展。 展开更多
关键词 氧化锌 水热法 载流子自由调控 P型ZNO 超快闪烁体 中红外透明导电
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TiAl合金表面SiO_(2)防护涂层研究进展 被引量:5
15
作者 严豪杰 伍廉奎 曹发和 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期345-353,共9页
TiAl合金具有密度低、比强度高和高温抗蠕变性能好等优点,在航空航天及汽车工业等领域的高温结构部件中具有广阔的应用前景。然而,抗高温氧化性不足的问题限制了其应用。SiO_(2)涂层结构致密,具有良好的化学稳定性和热稳定性,可有效改善... TiAl合金具有密度低、比强度高和高温抗蠕变性能好等优点,在航空航天及汽车工业等领域的高温结构部件中具有广阔的应用前景。然而,抗高温氧化性不足的问题限制了其应用。SiO_(2)涂层结构致密,具有良好的化学稳定性和热稳定性,可有效改善TiAl合金的抗高温氧化性能,引起了研究人员的关注。然而,纯SiO_(2)涂层存在结构单一、涂层与TiAl基体热膨胀系数差异较大、在长期高温环境服役时界面易失稳等问题。为此,TiAl合金表面SiO_(2)复合涂层应运而生,主要包括在SiO_(2)涂层和基体之间引入其他中间层形成多道防护层,以及将SiO_(2)涂层作为中间层构筑复合涂层。简要介绍了TiAl合金的氧化行为和改善合金抗高温氧化性能的方法,综述了近年来国内外TiAl合金表面SiO_(2)防护涂层的研究进展,讨论了SiO_(2)涂层的制备方法和原理、高温氧化行为、氧化膜结构及其防护机理,并展望了未来SiO_(2)防护涂层的发展趋势。 展开更多
关键词 TIAL合金 SiO_(2)涂层 高温氧化 表面改性 防护涂层
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激光功率对低碳钢表面激光熔覆钛合金涂层组织和性能的影响 被引量:5
16
作者 高炜 俞宏英 +2 位作者 蒋旭洲 斯佳佳 孙冬柏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期246-254,265,共10页
目的利用激光熔覆简便、高效的特点,在低碳钢表面开发低成本、短流程的耐蚀钛合金涂层,拓宽钛合金在海洋工程装备上的应用。方法选择球形纯钛粉末,采用同步送粉式激光熔覆技术在低碳钢表面制备一层薄的钛合金涂层。通过单色红外测温仪... 目的利用激光熔覆简便、高效的特点,在低碳钢表面开发低成本、短流程的耐蚀钛合金涂层,拓宽钛合金在海洋工程装备上的应用。方法选择球形纯钛粉末,采用同步送粉式激光熔覆技术在低碳钢表面制备一层薄的钛合金涂层。通过单色红外测温仪对熔池的温度变化进行监测。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等表征涂层的宏观形貌、微观形貌和相组成。借助万能试验机和维氏硬度计测试涂层的结合强度、剪切强度和硬度。使用电化学工作站在NaCl(质量分数3.5%)溶液中测试涂层的极化曲线和阻抗(EIS),以评价涂层的耐蚀性能。结果采用激光熔覆技术在低碳钢表面成功制备了一层薄的耐蚀钛合金涂层。激光功率的选择对在低碳钢表面制备性能良好的钛合金涂层至关重要。一方面,激光功率会影响熔池的温度演变,随着功率的降低,熔池的最高温度降低,熔池寿命缩短。通过引入粉末沉积密度(ρPDD)和单位面积有效能量输入(Eeff)进一步描述工艺参数与涂层质量之间的关系。结果表明,在ρPDD(0.009 g/mm^(2))不变的情况下,要获得表面质量良好的涂层,需要将E_(eff)控制在一定范围(45~54 J/mm^(2))内。另一方面,激光功率会影响铁元素的热扩散,功率的增大会导致涂层表面的铁元素增多。由于铁元素在熔覆过程中的剧烈扩散,涂层的平均硬度皆大于400HV,预期对涂层的耐磨性能有正面影响。受到粉末束流对熔池的搅动作用,界面处形成了TiFe和Fe_(2)Ti的混合区域,此时涂层的结合强度降低。通过调控功率来减少涂层表面的铁元素含量,有利于提高涂层的耐蚀性能,P10涂层表面铁元素的含量最少,其自腐蚀电位最正(-0.298 V),自腐蚀电流密度(1.117×10^(-7)A/cm^(2))最低,EIS结果也进一步证实P10涂层具有良好的耐蚀性。结论选择合适的激光功率可以在保证良好结合性能的同时,使熔覆层获得优异的耐蚀性。文中以激光熔覆方式在低碳钢表面制备了高性能的钛合金涂层,为钛合金在海洋工程装备上实现低成本、大面积应用奠定了基础。 展开更多
关键词 激光熔覆 钛合金涂层 低碳钢 结合强度 耐蚀性能 海洋应用
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喷丸处理对合金高温氧化性能影响的研究进展 被引量:3
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作者 陈春洪 伍廉奎 孙擎擎 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2890-2908,共19页
本文综述了喷丸处理对金属材料高温氧化性能的影响,介绍金属材料的高温氧化和几种常见的喷丸技术,以及不锈钢、钛及钛合金、镍基合金和钛铝合金在高温环境下的应用、氧化层组成以及存在的问题,重点介绍了喷丸对不锈钢、钛及钛合金、镍... 本文综述了喷丸处理对金属材料高温氧化性能的影响,介绍金属材料的高温氧化和几种常见的喷丸技术,以及不锈钢、钛及钛合金、镍基合金和钛铝合金在高温环境下的应用、氧化层组成以及存在的问题,重点介绍了喷丸对不锈钢、钛及钛合金、镍基合金以及钛铝合金的表层微观组织结构、高温氧化动力学、氧化膜组成与物相的影响,讨论总结了喷丸对合金高温氧化性能的作用机制,展望了利用喷丸技术改善合金抗高温氧化性能的发展趋势。 展开更多
关键词 喷丸 高温氧化 不锈钢 钛及钛合金 镍基合金 钛铝合金
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Silicalite-1分子筛氢键诱导晶化机制的固体核磁共振研究 被引量:4
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作者 刘小龙 王强 +2 位作者 王超 徐君 邓风 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2020年第4期106-114,共9页
对分子筛晶化机理的理解对于定向合成具有理想结构与性质的分子筛具有重要意义,然而这仍然是目前材料研究领域中的一个重要挑战。在此工作当中,我们利用一维及二维固体核磁共振结合多种表征技术研究了Silicalite-1(MFI结构)分子筛晶化过... 对分子筛晶化机理的理解对于定向合成具有理想结构与性质的分子筛具有重要意义,然而这仍然是目前材料研究领域中的一个重要挑战。在此工作当中,我们利用一维及二维固体核磁共振结合多种表征技术研究了Silicalite-1(MFI结构)分子筛晶化过程,通过二维1H双量子(DQ)-单量子(SQ)MAS NMR以及一维2H MAS NMR实验发现[415262]笼中与层间两种SiO^-…H-OSi氢键结构,其中层间氢键在分子筛的晶化过程中逐步转变为笼中氢键。这两种氢键分别具有不同作用:笼中氢键对四丙基氢氧化铵导向剂(TPA+)起到空间电荷平衡的作用,在长程有序结构还没有形成时期,这种静电相互作用是晶化过程中有机-无机复合物转变为MFI结构的关键因素;层间的SiO^-…H-OSi氢键起到了“连接器”的作用,能够将合成体系中的硅物种不断的聚集在一起从而产生分子筛的骨架。此外,2H MAS NMR实验表明,即使在分子筛的长程有序结构(MFI结构)生成之后,在分子筛骨架上仍然会存在由于未完全聚合的硅物种而产生的Si-OH羟基巢缺陷位。 展开更多
关键词 分子筛 晶化机理 固体核磁共振 结构导向剂 氢键
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阳极氧化对TiAl合金高温氧化行为和力学性能的影响 被引量:4
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作者 包雅婷 王亚楠 +4 位作者 郑磊 林向军 侯广亚 唐谊平 伍廉奎 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期72-81,共10页
采用电化学阳极氧化技术在含NH4F的乙二醇电解液中对TiAl合金进行阳极氧化处理。研究阳极氧化对TiAl合金高温氧化行为和力学性能的影响。结果表明:由于“卤素效应”,阳极氧化处理的TiAl合金经高温氧化后表面形成致密、连续的Al_(2)O_(3... 采用电化学阳极氧化技术在含NH4F的乙二醇电解液中对TiAl合金进行阳极氧化处理。研究阳极氧化对TiAl合金高温氧化行为和力学性能的影响。结果表明:由于“卤素效应”,阳极氧化处理的TiAl合金经高温氧化后表面形成致密、连续的Al_(2)O_(3)氧化膜,有效阻止了氧的内扩散,进而显著提高合金的抗高温氧化性能。经1000℃氧化100 h后,阳极氧化试样增重由未经阳极氧化处理试样的85.86 mg/cm^(2)降至0.67 mg/cm^(2)。另一方面,阳极氧化TiAl合金表面硬度和弹性模量随高温氧化时间延长呈先降低后升高的趋势。阳极氧化TiAl合金在高温服役后,合金的摩擦系数较未经阳极氧化处理试样上升,但表面耐磨性先降低后升高。这是由于TiAl合金经阳极氧化后,表面形成了一层富铝含氟氧化膜,由于氧化膜中F元素在高温氧化过程中与Ti、Al结合形成卤化物,卤化物蒸气选择性扩散在原始氧化膜处形成致密的Al_(2)O_(3)保护膜。阳极氧化对TiAl合金力学性能的影响主要是由于氧化膜中Al_(2)O_(3)的含量变化所致。 展开更多
关键词 钛铝合金 阳极氧化 高温氧化 卤素效应 力学性能
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利用SiO2中间层提高铝化物涂层的高温防护性能 被引量:4
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作者 吴景佳 蒋梅燕 +3 位作者 刘敏 周宇通 蔡逸缘 伍廉奎 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期56-63,共8页
目的提高TiAl合金的抗高温氧化性能。方法采用料浆法和电沉积法在TiAl合金表面制备Al-SiO2复合涂层。通过静态空气氧化测试评价复合涂层对TiAl合金抗高温氧化性能的影响,利用X射线衍射仪分析高温氧化前后涂层物相组成,借助扫描电子显微... 目的提高TiAl合金的抗高温氧化性能。方法采用料浆法和电沉积法在TiAl合金表面制备Al-SiO2复合涂层。通过静态空气氧化测试评价复合涂层对TiAl合金抗高温氧化性能的影响,利用X射线衍射仪分析高温氧化前后涂层物相组成,借助扫描电子显微镜分析试样表面和截面微观组织和形貌。结果1000℃氧化过程中,铝化物涂层具有一定的抗高温氧化性能,氧化100 h后增重为10.44 mg/cm^2。然而其表面仍然出现了淡黄色TiO2氧化层,并且存在裂纹等缺陷,表面涂层物质在热处理过程中与基体组织发生了大量互扩散。Al-SiO2复合涂层经过100 h氧化后,表面形貌基本保持不变,未观察到裂纹等缺陷,随着SiO2中间层沉积时间延长,试样的抗高温氧化性能总体呈现上升趋势。−2 mA/cm^2下电沉积300 s制备的SiO2涂层抗高温氧化性能显著提高,其氧化增重仅为3.03 mg/cm^2。结论Al-SiO2复合涂层能够有效地提高TiAl合金的抗高温氧化性能。 展开更多
关键词 TIAL合金 电沉积 SiO2涂层 料浆法 抗高温氧化
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