用重力铸造法制备3种Mg97Y2-x Er x Ni1(x=0.5、1、1.5)合金,研究了其铸态和(520℃,12 h)固溶态的组织和拉伸性能。结果表明:3种铸态合金都由α-Mg基体和18R-LPSO相组成,其中Mg97Y1Er1Ni1晶粒最细,LPSO相的体积分数最高、尺寸最小且分布最为均匀,因此其室温拉伸性能最佳。进行(520℃,12 h)固溶处理后,3种固溶态合金仍然由α-Mg基体和18R-LPSO相组成。固溶态Mg97Y1.5Er0.5Ni1合金晶内出现基面层错,但是并不具有完整的堆垛周期性特征。与铸态相比,3种固溶态合金的室温拉伸性能均有所提高。
在VCoNi中熵合金中添加间隙碳(C)原子制备出(VCoNi)100-x C x (x=0,0.1,0.4,1和2.8),系统研究了C含量对其微观组织、力学性能以及摩擦磨损性能的影响。结果表明,当C含量为0~1时,随着C含量的提高,均匀态和再结晶态样品的晶粒尺寸均减小,第二相颗粒的含量提高;均匀态样品的织构逐渐向α取向线上聚集,而再结晶态织构均在α线上聚集,且织构最强点均在α取向线上。当C含量为1~2.8时,均匀态样品中出现粗大的胞晶,第二相以棒状和颗粒状并存,退火孪晶减少,未出现典型的织构类型。当C含量为0.1时再结晶态样品的强韧化性能最优,可归因于细晶强化、间隙强化和第二相强化。加入C原子使再结晶样品的摩擦磨损性能提高,可归因于磨粒磨损减弱,而粘着磨损和氧化磨损增强。
基于电弧熔炼法将可燃毒物硼(B)元素添加到AlNbMoZr基难熔高熵合金(RHEA)中,制备出一种具有中子毒物特性的高强度新型核用RHEA材料。对其进行强度为4 MeV的Kr离子辐照实验,研究了这种材料的Kr离子辐照损伤行为。室温压缩结果表明,AlNbMoZrB合金具有优异的力学性能,其压缩屈服强度可达1180 MPa,压缩强度约为1274 MPa,塑性约为4.8%。对辐照前后这种合金的相结构和显微组织演化的分析结果表明,AlNbMoZrB合金具有典型的枝晶组织,其中枝晶区为无序BCC结构基体相,枝晶间区由FCC结构的Al-Zr相及α-Zr相组成,经Kr离子辐照后α-Zr相发生非晶化转变,还产生了高密度<100>和1/2<111>型位错环。在室温辐照条件下位错环的体积密度约为4.11×1022 m-3,尺寸为12~16 nm;在300℃辐照条件下位错环的体积密度降低到约1.63×1022 m-3,尺寸增大到23~27 nm。
研究了纳米晶CoNiCrFeMn高熵合金在拉伸过程中塑性变形产生的空洞裂纹的演化进程与其拉伸力学性能的相关性,比较了服役温度和平均晶粒尺寸对纳米晶CoNiCrFeMn高熵合金和纳米晶Ni的拉伸力学性能、微结构演化以及位错总长的影响。结果表明:服役温度从低温10 K升到高温1000 K时多晶CoNiCrFeMn高熵合金比单晶CoNiCrFeMn高熵合金屈服应力的降幅分别为14.9%、13.1%和17.4%;多晶Ni比单晶Ni屈服应力的降幅分别为38.9%、30%和32.3%。同时,随着服役温度的提高,纳米晶高熵合金和纳米晶镍的弹性模量和屈服强度呈线性下降趋势。晶界缺陷诱导的内应力和空洞裂纹缺陷,使多晶镍的屈服应力比单晶高熵合金百分比的降幅更大;空洞裂纹缺陷的产生和其外形尺寸改变是材料服役力学性能急剧下降以及纳米晶高熵合金和纳米晶镍拉伸力学性能显著差异的根本原因。拉伸载荷使多晶材料晶粒内先产生极多的内秉堆垛层错,且随着温度的升高大晶粒易分化出细小晶粒并出现晶粒细化的纳观现象。同时,受内应力的诱导多晶高熵合金和多晶镍更易在晶界边缘产生新位错,且位错分布与内应力分布的趋势一致;随着温度的升高热胀冷缩使多晶材料的晶界范围进一步扩张,使应力的分布区域比在低温下更大。
对75%变形量热轧态Cu71Al18Mn11合金进行热区温度分别为800、850和900℃和抽拉速度分别为2、5和15 μm/s的正交定向再结晶实验,研究工艺参数对热轧态Cu71Al18Mn11合金的定向再结晶组织和超弹性性能的影响,并分析定向再结晶机理。结果表明:随着抽拉速度的提高,定向再结晶的效果呈现先增强后减弱的趋势。抽拉速度为2 μm/s时为粗大等轴晶中掺杂着少量柱状晶的组织,抽拉速度提高到5 μm/s时可获得大长径比柱状晶组织,但抽拉速度提高至15 μm/s时则定向再结晶组织为柱状晶与等轴晶混合组织。大长径比柱状晶组织的合金其超弹性性能较好,900℃-5 μm/s定向再结晶合金的应变量为12%时残余应变仅为1.1%,超弹性应变为9.05%。抽拉速度和热区温度影响定向再结晶过程中柱状晶吞并其前端一次再结晶晶粒的速度,从而影响定向再结晶组织;当热区移动的速度、柱状晶吞并前端一次再结晶晶粒的速度和柱状晶前端生成一次再结晶晶粒的速度三者达到平衡时柱状晶界面持续向前推进,最终生成大长径比的柱状晶组织。
用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及X射线衍射分析(XRD)等手段表征不同厚度的冷轧态GH3536微米尺度带箔材退火后的显微组织和结构特征,研究这种材料的再结晶和晶粒长大的规律。结果表明,冷轧变形后的GH3536带箔材的晶粒组织呈线条状,其主相为γ相;建立了厚度为200、100和50 μm的GH3536带箔材在1050~1150℃退火10~60 min的晶粒长大方程,得到晶粒长大的激活能分别为Q200 μm=800.34 kJ/mol,Q100 μm=609.50 kJ/mol,Q50 μm=314.79 kJ/mol。厚度较小的GH3536带箔材其晶粒长大激活能也较小,晶粒更容易长大。影响晶粒长大的因素与变形程度和析出相颗粒有关。
采用电弧离子镀在Ti65钛合金板材表面涂覆一种NiCrAlSiY涂层,并对其进行650℃~800℃的循环氧化实验,研究了这种涂层对板材抗氧化性能和室温力学性能的影响。结果表明,经500次循环氧化后涂覆NiCrAlSiY涂层的Ti65板材由涂层、扩散层和基材区三个区域组成,涂层与板材的结合界面比较致密,达到了完全抗氧化级别;涂层表面的氧化物以Al2O3为主,循环氧化温度升高到800℃在涂层表面开始出现TiO2氧化物。在循环氧化过程中涂层与板材间的元素扩散以Ni和Ti元素为主,循环氧化温度升高到800℃发生少量Cr元素扩散;Ni与Ti元素的互扩散导致在涂层与板材的结合界面生成了Ti2Ni和TiNi。循环氧化后的板材其拉伸强度保持率高于90%,涂覆涂层板材的拉伸延伸率可达初始态板材延伸率的30%左右。供货态板材氧化后塑性较低的原因,可能是在高温下氧元素渗入板材表面产生了表面脆性。
研究了缺口应力集中系数不同的深海潜水器耐压壳用TC4 ELI(Extra-low-interstitial) 合金板材在恒总应变幅控制下的低周疲劳行为。结果表明,在应变幅较低(0.7%以下)和应变幅较高(0.8%和0.9%)条件下的光滑试样在循环初期分别发生了循环硬化和循环软化,而缺口试样在0.2%~0.7%应变幅条件下的循环初期均发生了循环硬化。通过循环载荷作用下材料滞回能的变化描述了TC4 ELI合金试样低周疲劳的损伤程度,得到了缺口应力集中系数与低周疲劳性能参数之间的关系,建立了相对裂纹萌生寿命预测模型。利用该模型能较好地预测缺口应力集中系数较低的TC4 ELI合金在高应变幅条件下的相对疲劳裂纹萌生寿命。
采用EBSD、SEM等手段研究了固溶温度对GH4742合金的微观亚结构、力学性能和γ'相的影响。结果表明,固溶温度为1080℃~1120℃时,随着固溶温度的提高基体发生静态再结晶的比例提高,小角度晶界的比例由13.2%降低为3.2%;同时,晶粒显著粗化,平均晶粒尺寸由11.0 μm增大到111.6 μm,Σ3孪晶界的比例由13.2%提高到58.6%。随着固溶温度的提高,基体内一次γ'相的体积分数显著降低、尺寸增大,二次γ'相的体积分数和尺寸增加,三次γ'相的体积分数和尺寸变化较小。在不同固溶温度下γ'相强化增量的变化较小,晶粒粗化是导致其强度降低的主要因素。随着固溶温度的提高GH4742合金的室温强度显著降低,而高温强度提高和持久断裂时间显著增加。固溶温度为1100℃时,GH4742合金的室温和高温力学性能良好。
对Al-2Mg-0.8Cu合金进行室温拉伸实验,并用显微硬度测试、差示扫描量热、扫描电镜和透射电镜观察等手段对其表征,研究了冷轧变形和添加Si对其时效析出行为和力学性能的影响。结果表明,轧制能加速这种合金的时效析出行为和缩短峰时效出现的时间。80%的变形量和1 h退火,使Al-2Mg-0.8Cu合金达到峰时效。添加Si能进一步加速时效析出动力学和细化S相,添加0.3%(质量分数)的Si能完全固溶到Al-2Mg-0.8Cu合金的基体中。冷轧变形量为40%的Al-2Mg-0.8Cu-0.15Si合金,其屈服强度为240 MPa、抗拉强度为353 MPa、断后伸长率为16.5%和抗拉强度塑性乘积为5.66 GPa·%。使这种合金具有最佳力学性能的轧制变形量和Si元素添加量,分别为40%和0.15。
在Fe-Cr-Al-Mo-Nb合金中添加Ta和Zr元素,在高纯Ar气氛中制备了四种合金铸锭。对铸锭在1473 K进行2 h均匀化处理后再进行固溶处理,然后将四种合金板在1473 K下退火10 min进而在1073 K和873 K下进行多道次轧制得到金属板材,再对板材进行873 K/24 h时效处理和在不同温度的回溶处理。对不同状态的合金进行金相和扫描电镜组织表征以及力学性能测量,研究了Ta/Zr对这种合金温轧板材中第二相析出演变和显微硬度的影响。结果表明,时效合金主要由粗大的初生Laves相和细小的Laves相粒子构成,Zr元素的添加增加了细小Laves相粒子的析出,延缓了粗大Laves相粒子的析出;随着回溶温度的提高第二相粒子都发生显著的粗化和回溶,Zr和Ta/Zr元素改良的合金都表现出较高的组织稳定性,显著抑制了第二相粒子的高温回溶,在1473 K/1 h热处理后Laves相的体积分数分别为0.1%和0.2%。Zr元素的添加显著抑制了高温时晶粒的粗化,这种粗化与高温下Laves相粒子对晶界的钉扎有关。
分别在980℃/200 MPa和870℃/430 MPa条件下对镍基单晶高温合金DD413进行应变量为0.2%、0.5%和1%的蠕变中断实验,模拟在热-力耦合作用下这种合金的组织损伤特征并进行量化表征,对比研究了预应变对其蠕变性能的影响并建立了组织损伤参量-剩余蠕变性能的关系。结果表明:DD413合金的组织退化损伤,主要有γ'相体积分数的降低和γ'相筏化程度的提高。蠕变温度越高其组织损伤越严重,合金的再蠕变性能越差。与γ'相筏排化相比,γ'相体积分数的降低对合金蠕变性能的影响不大。
用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察两种“W替Re”型低成本第二代镍基单晶高温合金分别在982℃/248 MPa和1070℃/137 MPa条件下持久变形断裂后的微观组织,研究了其变形的机制。结果表明,两种合金的持久性能均达到第二代单晶高温合金的水平;持久变形断裂后γ'相连接并合并成“N型筏”结构,随着与距离断口位置的接近γ'相的扭曲变形程度加剧。在相同条件下8.5W+1.0Re合金γ'相的筏形化程度比8.0W+1.5Re合金低;与982℃/248 MPa条件相比,在1070℃/137 MPa下两种合金持久变形断裂后的界面位错网更加致密。在相同条件下,8.0W+1.5Re合金比8.5W+1.0Re合金的位错网更致密,8.5W+1.0Re合金在两条件下持久变形断裂后都能观察到剪切进γ'相的a<010>超位错;两种合金失稳断裂的主要原因是,γ基体中的a/2<110>位错剪切进入γ'相使筏形γ'相变形加剧,裂纹在γ/γ'界面处萌生和扩展,最终使合金断裂;γ/γ'两相界面上的位错网和a<010>超位错可在一定程度上提高合金的持久变形抗力。
研究了Mn对Mg95.5Y3Cu1.5合金的组织、拉伸性能和腐蚀行为的影响。结果表明,随着Mn含量的提高合金中的初生α-Mg相细化,其形貌由树枝晶转变为等轴枝晶状,而LPSO相的形貌和体积分数未发生明显的变化;合金的屈服强度、极限拉伸强度和伸长率都提高,与未添加Mn的合金相比Mn含量为0.9%(原子分数)的合金分别提高了20.7%、17.6%和41.0%。合金试样在1%(质量分数)NaCl溶液中的析氢速率、质量损失速率和腐蚀电流密度都降低,腐蚀电位向正向移动,表明其耐腐蚀性能提高。
用化学腐蚀方法制备出3D多孔自支撑型Mn50Fe12.5Co12.5Ni12.5Cr12.5高熵合金。电化学测试结果表明,将这种高熵合金放入1 mol/L KOH的碱性溶液中,电流密度为10 mA·cm-2时过电位为281 mV,Tafel斜率为63 mV/dec,表明其电催化性能优于商业RuO2的性能。在电流密度为50 mA·cm-2的条件下连续工作50 h,工作电压没有明显的升高,表明这种富锰高熵电催化电极材料具有优异的析氧稳定性。电化学阻抗谱表明,这种自支撑型结构的块体高熵合金催化剂具有出色的导电性,与负载型催化剂相比其电子转移能力显著提高。
设计并用真空铜模吸铸制备了近α型双相Ti-Al-V-Mo-Nb-Zr合金系列,其成分框架满足Ti-6Al-4V的α+β双相团簇式,即α和β相团簇式的比例为12:5。同时,通过多元合金化尤其是改变Zr含量,可将后者改造成具有更高β稳定性的形式[Al-Ti14-x Zr x ](Mo0.6Nb0.2V1.2Al),x=0.6~3。这些合金的铸态组织其特征为网篮状,并含有大量针状α'马氏体。随着Zr含量的提高这些合金的晶粒细化,其强度和硬度也随之提高,Zr含量最高的Ti-6.7Al-2.2V-2.1Mo-0.7Nb-10.0Zr合金达到超高强水平,其铸态的拉伸强度为1404 MPa,维氏硬度为451HV,与热处理后的典型超高强钛合金β-21S的性能接近,与在相同条件下制备的Ti-6Al-4V相比其强度和硬度分别提高52%和39%,比强度和比硬度分别提高45%和33%。
用磁控溅射方法制备了低粘结TaO与低摩擦系数WS复合的TiAlTaN/TaO/WS复合涂层。该涂层由Ti过渡层、TiAlTaN耐磨层、TaO低粘结层和低摩擦系数WS层组成。涂层复合使表面形貌从多边形变为球形,但是不影响原涂层的相组成和柱状晶组织。复合涂层使原涂层的硬度和弹性模量降低,但是使摩擦系数从0.648降低到0.102。低摩擦系数复合涂层的润滑性能使切削钛合金的效率提高了84%,比商用涂层提高33%。
用匀速提拉法在氟化处理的AZ31镁合金表面制备PBA防护涂层,然后再进行等离子处理。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外测试(FT-IR)和接触角测量仪等手段对其表征,研究了等离子处理对PBA防护涂层表面的微观形貌、物相组成以及表面润湿性的影响;用动电位极化曲线(PD)和电化学阻抗谱(EIS)表征防护涂层处理镁合金的耐蚀性;对在等离子处理前后样品表面细胞的铺展进行比较,以验证防护涂层的生物活性。结果表明,等离子处理使PBA防护涂层表面粗糙化提高了氧原子的占比,从而显著提高了防护涂层表面的浸润性;等离子处理在一定程度上降低了防护涂层处理镁合金的耐蚀性,但是与未经防护处理的AZ31镁合金和氟化处理的镁合金相比其电流密度仍高2~3个数量级,表明防护涂层能有效防护镁合金基体;等离子处理,使样品表面黏附的细胞显著增多。
用激光熔覆工艺在40Cr钢表面制备CoCrFeNiTi x (x=0、0.2、0.5、0.8)高熵合金涂层并计算其热力学参数,使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度仪、摩擦磨损试验机等手段检测合金的物相组成、组织、元素分布、硬度及耐磨性,研究了Ti元素含量对其显微组织和耐磨性能的影响。结果表明:随着Ti元素含量的提高,合金物相在面心立方(FCC)结构的基础上形成了体心立方(BCC)结构,熔覆层中部的组织由晶界明显、晶粒分布均匀的等轴晶组成,最后形成了柱状树枝晶;随着Ti元素含量的提高,合金横截面的硬度逐渐提高,最高为412.32 HV0.2,比基体的硬度提高了1.8倍;涂层的磨损量和摩擦系数均随之降低,Ti含量为0.8时涂层其耐磨性能最优,磨损量最小为6.8 mg,摩擦系数为0.35。涂层的磨损机制,以磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损为主。
用真空感应熔炼惰性气体雾化法(Vacuum induction melting inert gas atomization, VIGA)制备预合金粉末,然后用热等静压(Hot isostatic pressing, HIP)工艺制备粉末冶金Inconel 718板材。用钨极惰性气体保护焊(Tungstun inert gas arc welding, TIG)将板材连接并进行焊后固溶时效、均匀化和热等静压处理。用SEM和EBSD表征焊接接头的组织并测试接头区域的显微硬度,研究了焊后热处理对接头显微组织和力学性能的影响。结果表明,母材为细小的等轴晶,晶粒尺寸约为28 μm,拉伸强度接近对同牌号变形高温合金的要求。在粉末冶金Inconel 718合金的接头处未观察到宏观气孔和夹杂等焊接缺陷,热处理后接头的强度与母材的性能相当。均匀化处理后Laves相基本上溶解了,组织均匀、塑性明显提高;热等静压处理可消除焊接后板材的显微孔洞,使力学性能的稳定性提高。在拉伸过程中合金的焊接接头优先在Laves相与基体的界面产生微气孔,其聚集产生微裂纹并最终发生断裂。
研究了在不同固溶及时效热处理条件下Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.6Fe亚稳β钛合金的显微组织演变和元素的再分配行为。在β单相区固溶保温后炉冷至(α+β)两相区的两阶段固溶处理,合金中生成了连续粗大的α晶界(αGB)和少量的晶内初生α相(αp);进一步进行低温/高温两阶段的时效热处理,在低温时效过程中初步形成的ω相对在高温终时效过程中生成的次生α(αs)片层尺寸有显著的影响。用电子探针显微分析表征热处理过程中α相和β相之间的元素再分配行为并讨论了对上述显微组织演变的影响。结果表明,在固溶热处理过程中αGB和αp附近的元素再分配使α相附近局部β稳定元素的含量较高,提高了该区域β基体的稳定性,在低温时效过程中出现了无ω相析出的区域。在高温终时效过程中,在ω相辅助形核的作用下晶内析出的αs片层尺寸较小,而在αGB附近约2 μm范围内,因没有ω相的辅助生成的αs片层尺寸较大。
使用不同品质的铬原料用真空感应熔炼制备GH4169母合金。用光学显微镜和扫描电镜等设备研究合金锭中夹杂物的特征,并分析其形成机理。结果表明,铬的纯度提高则母合金中N、P、S和Mn元素的含量降低,母合金中夹杂物的类型由为氧化物、碳氮化物和复合型夹杂转变为单一氧化物且其含量降低。
在不同温度区间、不同条件下进行GH4169合金的热机械疲劳实验测试其热机械疲劳数据,研究了这种合金的热机械疲劳行为。结果表明:GH4169合金在热机械条件下的迟滞回线具有明显的拉压不对称性;同相位时材料承受压应力,反相位时承受拉应力。拉应力,是影响疲劳寿命的主要因素。应变幅较高时GH4169合金出现平均应力松弛,在高温半周为先循环软化后循环稳定,在低温半周始终趋于循环稳定。
使用高度为50 m的落管研究了Sn-20% (质量分数) Ni包晶合金在重力和微重力作用下的凝固行为。用金相显微镜(OM)观察了合金的凝固组织并使用图像处理软件IPP(Image Pro Plus)统计了样品中的初生相、包晶相以及终凝相的含量,使用能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)仪分析了样品凝固组织中的成分分布和组成相。结果表明,Sn-20%Ni包晶合金的凝固以初生相在固液界面前沿形核、枝晶生长和包晶反应的形式进行,重力对初生相的生成和包晶反应都有显著的影响,在微重力作用下的微观组织配比、分布以及合金元素的分布都与在重力作用下明显不同。在重力的作用下残余初生相的含量和残余初生相和包晶相的总量总是比在重力作用下的低,而包晶相的含量则总是比在微重力作用下的高。同时,样品中溶质元素的分布与残余初生相和包晶相的总量的分布趋势基本一致。结果表明,微重力环境有利于Sn-20% Ni合金初生相的形核和长大,而重力环境则促进包晶反应,其原因与重力导致的浮力对流和晶核沉积有关。
研究了中温热处理后Ti65合金中淬火马氏体相的分解及其对室温拉伸性能的影响。结果表明:在800℃/10 min热处理后Ti65合金中淬火马氏体相(α'相)内的β稳定元素向界面扩散,分解为α+β相;随着保温时间的延长,β相的形貌由不规则状转变为不同长宽比的棒状。热处理温度的提高,分解产物显著粗化。随着中温热处理温度升高或保温时间的延长,室温拉伸强度呈现快速降低、保持稳定和慢速降低三个阶段。强度快速降低的原因是,马氏体相分解使缺陷和界面密度降低,导致固溶和界面强化效果减弱;马氏体相完全分解后,α板条粗化导致的强度降低和α2相弥散度的提高使强度提高,其综合作用使强度保持相对稳定;中温热处理温度提高到α2相析出温度以上时,强度随着α板条厚度的增加缓慢降低。
用水热合成法制备纳米热障涂层材料Ln2(Zr0.7Ce0.3)2O7 (Ln=La, Nd, Sm, Gd),表征其晶体结构、形貌、晶格参数、平均粒径尺寸和比表面积并研究了相关的热物性能及其机理。对XRD谱和Raman谱的分析表明,La2(Zr0.7Ce0.3)2O7、Nd2(Zr0.7Ce0.3)2O7和Sm2(Zr0.7Ce0.3)2O7均为烧绿石结构,而Gd2(Zr0.7Ce0.3)2O7为萤石结构。结合SEM观察、体积收缩以及相对密度,分析了块材的抗烧结性能。系统对比研究了晶体生长行为、热膨胀系数和热导率等热物性能。结果表明:随着Ln离子半径的减小(La>Nd>Sm>Gd)Ln2(Zr0.7Ce0.3)2O7 (Ln=La, Nd, Sm, Gd)纳米材料的晶体生长活化能和热膨胀系数均呈增大的趋势,而热导率则呈降低的趋势。
在0.05 mol/L H2SO4溶液中对773~833 K热处理后的Fe76Si9B10P5非晶合金进行脱合金处理,采用脱合金法制备出Fe-Si-B-P纳米多孔材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段以及电化学工作站表征其表面形貌、微观结构和组成,研究其电化学性能。结果表明,热处理后的Fe76Si9B10P5非晶合金晶化为α-Fe、Fe2B和Fe3P相,在脱合金过程中α-Fe晶粒优先溶解形成纳米多孔结构,随着热处理温度从773 K提高到833 K材料中纳米多孔的孔径从150 nm增大到260 nm。同时,较大的比表面积提供更多的催化活性位点使纳米多孔Fe-Si-B-P具有比Fe76Si9B10P5非晶合金更优异的氧化还原性能。
用高温煅烧、反应合成以及光还原等方法制备新型g-C3N4/Ag/BiOBr复合光催化材料,使用SEM、XRD、EPMA、FT-IR、XPS和UV-vis等手段对其表征,研究了这种复合材料在金卤灯照射下对硝酸盐氮(50 mg/L)的还原效果和氮气选择性。结果表明,使用1 g/L g-C3N4/Ag/BiOBr复合光催化材料,光反应180 min后硝酸盐的去除率为95.2%。用g-C3N4/Ag/BiOBr光催化硝酸盐氮的主要产物中N2的占比最高(为88.0%),氮气的选择性为92.4%。g-C3N4/Ag/BiOBr催化剂中的Ag能促进对电子的捕捉,BiOBr的光生电子经银单质转移到g-C3N4的价带上形成Z型复合光催化结构。这种复
使用长50 m的落管研究Ni-Cr-Al-W-Ta镍基单晶高温合金在重力(1g)和微重力(μg)条件下的凝固行为。用金相显微镜(OM)观察合金的凝固组织并用图像分析软件测量和统计一次和二次枝晶间距,使用扫描电镜能谱(SEM-EDS)测定不同位置枝晶干与枝晶间的化学成分并计算微观偏析系数。结果表明,在重力和微重力条件下这种合金的枝晶特征和合金元素的微观偏析明显不同。重力样品一次和二次枝晶间距比微重力样品的大,随着凝固距离的增大一次枝晶间距的差异变大,而二次枝晶间距的差距变化不大。随着凝固的进行,微重力样品枝晶间Ta、Cr和Al元素的含量呈现先明显升高后略微降低的趋势,W元素含量呈现逐渐下降的趋势,枝晶间液相的密度呈现略微降低的趋势。重力样品枝晶间Ta、Cr和Al元素含量的分布趋势与微重力样品基本相似,W元素含量的分布则与微重力样品明显不同,大部分凝固阶段呈上升趋势,使枝晶间液相的密度沿逆重力方向提高。上述结果表明,在重力条件下凝固前沿溶质密度差导致的对流作用微弱,不是造成枝晶间距增加的主要原因,主要原因应该与凝固前沿热对流造成的温度梯度的降低有关。
用微弧氧化(MAO)和磁过滤阴极真空弧离子镀(FCVAD)在Zr-2合金表面制备ZrO2/Cr复合膜,用热重分析仪(TGA)评估了Zr-2合金基体和ZrO2/Cr复合膜在900~1100℃蒸汽环境中的抗氧化性能,并分析其氧化后氧化层的截面结构、相组成和成分深度分布。结果表明,在900、1000和1100℃蒸汽环境中分别氧化3600 s后,ZrO2/Cr复合膜试样单位面积增重约为Zr-2合金基体的3/8、1/4和2/5。在高温蒸汽环境中,ZrO2/Cr复合膜表面氧化生成的致密Cr2O3膜能抑制氧向内扩散,提高锆合金的抗蒸汽氧化性能,阻止锆试样在1000℃蒸汽环境中出现分离氧化。ZrO2/Cr复合膜的表面Cr层完全消耗前,Cr涂层的氧化主要取决于铬向外扩散,而不是氧向内扩散。在蒸汽氧化过程中,MAO膜的中间层能抑制氢渗透进入锆合金基体。
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