常成 , 闫星辰 , GARDANJulien , DENGSihao , BOLOTRodolphe , LIAOHanlin
摘要:为进一步提高激光3D打印CX不锈钢材料的机械性能,首先使用静电自组装方法对CX钢粉末表面进行了纳米WC粉末的修饰,之后对经纳米WC表面修饰的CX钢粉末进行了激光选区熔化成形 (Selective laser melting,SLM),对比了添加体积分数5%的WC前后的SLM CX钢试样的机械性能.结合金相显微镜 (OM)、扫描电子显微镜 (SEM)、能谱分析 (EDS) 及电子背散射衍射(EBSD)等材料表征手段,对SLM nano-WC/CX钢试样的微观组织结构、元素分布及相应机械性能进行了对比分析.结果表明:体积分数为5%的纳米WC的加入,对SLM nano-WC/CX钢的硬度提升有所帮助,使硬度值从352±8.2 HV0.2提升至361±23.5 HV0.2;尽管纳米WC的加入使SLM nano-WC/CX钢的延伸率有所降低,但其最大拉伸强度则由1091.4±6.12 MPa提升到了1109.7±15.26 MPa.总之,初步探索可以发现,通过静电自组装方法,在CX钢粉末表面添加适量的纳米WC颗粒可以有效改善SLM CX钢的最终机械性能.
邹永鸣 , 薛宝龙 , 殷硕 , 邱兆国 , 曾德长 , 谢迎春
摘要:基于冷喷涂和选区激光熔化复合增材制造技术,以经热处理的冷喷涂沉积纯铜为基体进行选区激光熔化成形,成功制备出具有多重组织结构和优异结合强度的纯铜试样,并通过金相显微镜、扫描电子显微镜和拉伸试验等分析测试方法,系统研究了热处理对其显微结构和力学性能的影响.研究结果表明:以原始态冷喷涂沉积纯铜为基体进行选区激光熔化成形时,试样上下两部分分别由均匀排列的鱼鳞状熔道和扁平化沉积粒子堆积搭接而成,两者界面由于冷喷涂沉积粒子之间的机械结合和局部冶金结合而表现出较低的结合强度;冷喷涂沉积纯铜经热处理之后,其晶粒发生再结晶和长大而形成大量等轴晶和孪晶,有效地愈合了沉积粒子之间的界面;与此同时,由于选区激光熔化成形过程中的定向散热和凝固特性,成形纯铜试样内部晶粒呈柱状生长,部分柱状晶穿过熔池边界并在界面处与冷喷涂沉积纯铜冶金结合,从而使得试样结合强度显著提高,其值高达62 MPa,较冷喷涂沉积纯铜提高了38%.表明,基于冷喷涂和选区激光熔化复合增材制造技术的可行性,为快速实现大尺寸、复杂结构、高精度金属构件指明了新的方向.
摘要:采用激光熔化沉积的方法,在310S奥氏体不锈钢钢表面进行纯钨材料的增材制造.结合金相显微镜 (OM)、扫描电子显微镜 (SEM)、能谱分析 (EDS) 、X 射线衍射 (XRD) 及显微硬度仪等材料表征手段,对试样的微观组织结构、元素分布、物相组成及显微硬度进行了对比分析.结果表明:沉积层内部存在未完全熔化的钨颗粒,同时也存在完全熔化后重新凝固的富钨组织,其为金属间化合物Fe7W6,并且该化合物主要以枝晶形式存在;未完全熔化的钨颗粒与铁基基质呈良好的冶金结合,结合界面生成了Fe7W6/W的核壳结构.
摘要:激光选区融化Selective Laser Melting(SLM)作为先进的增材制造技术(又称3D打印)受到高附加值的航空航天产业特别关注,但是在SLM过程中不断重复的融化和凝固过程导致残余应力的出现,残余应力会导致几何变形、内部裂纹及零件在交变载荷或腐蚀环境下过早失效等各种问题.利用SLM技术基于不同打印方向制造Al250C铝合金样品,并且使用小孔法测量样品的残余应力.由于增材制造技术生产的金属部件的微观结构具有各向异性、强织构和微观偏析等特点,为了提高小孔法测量结果的可靠性,打印样品的材料各向异性特征需要考虑到残余应力的数据分析中.通过实验测量结果可以发现,打印方向对样品中的残余应力分布有显著的影响,使用各向异性和各向同性的材料系数分析残余应力的结果差别可达70 MPa.
高硕洪 , 卢冰文 , NOUREDINEFenineche , LIAOHanlin
摘要:以Fe-50%Ni预合金粉末为原材料,并采用激光选区熔化(Selective laser melting, SLM)技术制备坡莫合金,通过光学显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜等对采用不同工艺参数制备的SLM Fe-50%Ni合金的微观组织进行观察表征,分别在直流及交流条件下采用磁性能测试仪对其稳态磁性能及动态磁性能进行测试分析,其中直流测试中最大外磁场强度为5000 A/m.同时,研究了在交流条件下外磁场强为10 mT时不同频率下的铁损变化.研究结果表明:随着扫描速度的降低,即激光体积能量密度的增加,合金样品的孔隙率降低,显微硬度升高,但是过高的能量密度也使得热应力增加而产生微裂纹,晶粒尺寸也较大;合金样品的主相均为γ-(Fe-Ni)相,微观组织主要为沿打印方向的柱状晶组织,但在其熔池边界附近也存在少量的等轴晶,晶粒大小呈现微观不均匀性;选择适合的能量密度对合金的内部质量及性能至关重要,在使用较适合的体积能量密度制备的SLM合金样品的相对孔隙率低于0.5%、矫顽力为270 A/m、饱和磁感应强度为1.2 T、剩余饱和磁感应强度为0.4 T;当磁场强度为10 mT时,随着频率从10 kHz增加至100 kHz,铁损随着频率的升高而升高.
摘要:为了探究激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)Ti-12Mo-6Zr-2Fe(TMZF)合金的微观组织与力学性能,采用TMZF合金粉进行激光增材制造,研究了铸造TMZF合金与SLM TMZF合金试样微观组织与力学性能的差异.结合X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)等材料表征手段,对TMZF合金试样的物相分布、微观组织结构、元素分布及试样拉伸断口进行了对比分析.结果表明:SLM TMZF试样与铸造TMZF试样的组织中都含有大量β-Ti组织;SLM TMZF试样的平均显微硬度为355.7±5.64 HV0.2,铸造TMZF试样的平均显微硬度为354.8±5.44 HV0.2;SLM TMZF试样的屈服强度为934±4.1 MPa、抗拉强度为993±2.4 MPa、延伸率为14.4±0.6 %,而铸造 TMZF试样的屈服强度为1052±12.1 MPa、抗拉强度为1055±11.7 MPa、延伸率为10.4±1.2 %.为进一步探究激光选区熔化制备TMZF的后处理打下基础.
江舟 , 文魁 , 宋琛 , 刘太楷 , 董勇 , 邓畅光 , 邓春明 , 刘敏 , 杨成浩
摘要:为了进一步提高固体氧化物燃料电池(SOFC)连接体防护涂层的电导率,采用大气等离子喷涂技术(APS)制备了Cu/Mn/Co金属涂层.研究了不同喷涂工艺参数对涂层性能的影响,以及涂层在800 ℃下的氧化行为.通过XRD,SEM及EDS表征涂层高温氧化过程中的相结构、表面形貌和微观结构演变,采用直流四电极法测量涂层的高温电导率.结果表明,800 ℃下氧化使金属涂层转变成了MnCo2O4/CuxMn3-xO4相.氧化初期,涂层表面和底部出现富Cu层;随氧化时间增加,富Cu层逐渐消失,Cu元素均匀分布在涂层中;当氧化120 h时,涂层表层的CuO层已不连续,与涂层分层且产生微裂纹.同时发现,长时间氧化后涂层截面明显致密化,形成了顶部致密、底部多孔的结构.此外,电流为550 A的涂层试样(No.2)尖晶石相最多,涂层致密度最高,其电导率也最高.800 ℃下氧化120 h后,电流为500,550和600 A的三种涂层试样(No.1~No.3)电导率分别为59.68S,93.55和85.72 S/cm,并且氧化过程中电导率保持稳定.所制备的金属涂层和尖晶石涂层均表现出较好的阻Cr扩散效果,Cr主要以Cr2O3的形式富集在基体和涂层的结合处.
摘要:纯有机半导体所固有的较高激子结合能和低电荷分离效率是限制氮化碳光催化析氢性能和应用的关键问题.通过对以双氰胺为原料生成的氮化碳在氨气气氛下的二次气相反应,在氮化碳末端成功引入胺基基团,增强了氮化碳的水相分散能力和配位能力.然后通过硼氢化钠原位还原法在这种氮掺杂氮化碳表面负载银,再通过超声搅拌使将所得产物与不同Cd/Zn摩尔比的硫锌镉(CdZnS-X)自由组合,从而构建了以单质银作为载流子转移媒介的Z型CdZnS/Ag/NCN异质结.实验结果表明:以体积百分数20%的三乙醇胺作为空穴牺牲剂,当硫锌镉中r(Cd)∶r(Zn)∶r(S)=2∶8∶10时,Z型CdZnS/Ag/NCN异质结复合物的可见光(λ>420 nm)析氢效率可达1279.45 μmol/(h·g),是氮掺杂氮化碳的4.4倍及硫锌镉的5.8倍.光谱和电化学实验结果表明,Z型CdZnS/Ag/NCN异质结复合材料性能的显著提升,主要是由于Z型异质结促进了单一组分的电荷分离,增大了固/液接触面和反应活性位点.
许欣 , 张丽玮 , 梁振杰 , 许锐 , 梁明韫 , 方雅俊 , 黄哲钢
摘要:设计合成了具有C2-对称结构的芳香性螺旋桨两亲分子,通过核磁共振(NMR)、基质辅助飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)对分子结构进行表征,利用透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)等表征组装形貌,并通过荧光显微镜证明其多孔结构.结果表明:这种螺旋桨分子在水溶液中自组装成大小在7~14 nm左右的超分子介孔球体,折叠的芳香性螺旋桨的组装给予超疏水性空腔(比表面积为250 m2/g),利用介孔的超疏水环境成功实现了对染料分子尼罗红(NR)和有机污染物双酚A(BPA)的吸附;升高温度时由于亲水嵌段的最低临界相转变温度(LCST)影响,折叠的螺旋桨分子转化为共平面,从而使介孔组装体转变为实心的纤维.利用这种结构转变,成功实现被吸附的污染物的释放,恢复吸附容量.这种可控的超分子介孔的构筑,为实现吸附剂的再生提供可靠的路线.
摘要:以La2O3,SrCO3和MnO2为原料,采用搅拌球磨、喷雾干燥技术,制得结构不稳定的镧锶锰氧(LSM)球形颗粒,不稳定的LSM球形颗粒需要低温煅烧以排除颗粒内部的有机物.为了研究不稳定LSM球形颗粒脱脂过程中的行为变化,通过TGA-DSC法分析镧锶锰氧(LSM)球形颗粒中间体在0~1300 ℃之间的失重曲线和热量变化,初步确定脱脂温度范围,再结合实验确定脱脂温度、升温速率及脱脂时间等参数.研究结果表明:在脱脂温度为550 ℃、升温速率小于5 ℃/min、脱脂时间4 h条件下,脱脂后的镧锶锰氧(LSM)球形外貌不会被损坏,且中间体中的有机物得以有效脱出.
摘要:为了改善磷酸锑作为钠离子电池负极材料的电化学性能,利用静电纺丝技术巧妙地将纳米化、纳米结构设计结合在一起,在空气气氛中经热处理合成了一种一维磷酸锑纳米纤维(SbPO4@NFs).实验结果表明:SbPO4@NFs作为钠离子电池负极材料,在500 mA/g电流密度下循环100圈后可逆比容量依然有300 mA·h/g;在5 A/g大电流密度下可逆比容量仍然保持有242 mA·h/g, 1 A/g电流密度下循环300圈后可逆容量为126 mA·h/g.SbPO4@NFs复合材料的优越电化学性能表明,其具有很好的实际应用前景.
摘要:为提高聚碳酸酯(PC)材料流动性,以乙二醇(EG)为溶剂降解废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)得到的产物为改性剂,制备PET降解产物改性的PC复合材料,对测试结果进行分析讨论。结果表明,PET降解反应中产物主要BHET及其低聚物,降解产物的加入能够有效提高复合材料熔体质量流动速率,且熔体质量流动速率随着降解产物添加量的增加而增大.综合分析复合材料的力学性能及流动性,确定最佳实验用量为4%,降解体系为m(PET)∶m(EG)为1∶3.
摘要:对氧化物钎料连接Al2O3陶瓷的研究现状进行了阐述,介绍了目前氧化物钎料连接Al2O3陶瓷的一般流程和工艺方法.主要介绍了用于Al2O3陶瓷连接的高温氧化物钎料和低温氧化物钎料,并且分别对钎料的成分、接头组织、连接温度、接头剪切强度及组织变化趋势等进行了总结,最后指出了氧化物钎料的优势和存在的不足,旨在为氧化物钎料连接Al2O3陶瓷的研究重点和发展方向提供参考.
摘要:MIL-101是一种典型的MOFs材料,具有比表面积大、孔道结构丰富等物化特性,在气体吸附分离、催化、气体储存及药物运输等方面有巨大的应用前景.然而,MIL-101也存在纯化过程复杂、化学活性中心单一、Lewis酸性较弱等缺点,极大地阻碍了其批量生产与实际应用,因此高效制备MIL-101成为当前的研究热点.以MIL-101的结构特征为出发点,综述了纯化方式、矿化剂、反应物配比及晶化条件等因素对水热法制备MIL-101的影响.并从负载活性组分、原位合成和掺杂等方面,对其改性修饰的方法进行总结,表明可根据原料分子及吸附产物进行结构设计调控,以实现特定结构及功能.针对目前MIL-101材料在制备合成方面存在的制备成本高、循环利用率低等不足的现状,提出引入活性基团制备功能型复合材料等建议,以期望研究出高效的制备方法与普适的新型材料.