- 吴树森;高琦;杜睿;吕书林;
以TiB_2/Al及TiB_2+Mg_2Si/Al铝基复合材料为例,探讨单相或混杂颗粒增强铝基复合材料的原位制备技术及混杂增强的优势。结合混合盐反应法与熔铸法成功地制备出体积分数5%TiB_2+10%Mg_2Si/Al混杂颗粒增强复合材料,并对其进行组织分析和性能检测。结果表明:TiB_2颗粒能够作为Mg_2Si相的优质异质形核基底从而有效地细化并均匀化Mg_2Si相,Mg_2Si共晶胞尺寸从50μm细化至10μm以下;在晶界区域团聚的TiB_2颗粒被Mg_2Si相打散而较均匀地分布,二者形成相互优化趋势;TiB_2+Mg_2Si/Al的屈服强度和抗拉强度较TiB_2/Al分别提升了88%和45%。
2018年04期 v.37;No.163 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1352K] [下载次数：410 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：15 ] |[阅读次数：0 ] <正>时光荏苒,白驹过隙。2018年,西华大学材料学科、专业迎来40周年华诞。在迄今走过的辉煌历程中,学院培养了一大批优秀毕业生,取得了一系列学术成果,为国家和地方经济、社会发展做出了突出贡献。四秩风雨,不忘初心。材料科学与工程学院在校师生和校友在金属功能材料、高性能结构材料、热电材料、高分子材料工程、增材制造、电子材料及元器件、材料成型及控制工程等领域,取得了丰硕的成果。
2018年04期 v.37;No.163 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 284K] [下载次数：18 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] -
<正>西华大学材料科学与工程学院历史沿革西华大学材料科学与工程学院发展现状材料学科经过40年发展,在学校的大力支持下,学院在人才培养、师资队伍、学科建设、科学研究、对外交流与合作等方面取得了长足的发展。学院现有教师75人,其中享受国务院津贴专家2人,四川省千人计划专家2人
2018年04期 v.37;No.163 4-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1684K] [下载次数：19 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王华明;张述泉;王韬;朱言言;
简要介绍高性能大型关键金属构件激光增材制造的技术特点,总结本团队在高性能大型关键钛合金构件激光增材制造过程中,对凝固晶粒形态和显微组织控制的主要研究进展:发现了钛合金构件激光增材制造过程中熔池底部外延生长和顶部异质形核两种主要形核生长机制,建立了基于增材制造工艺参数及凝固条件控制的全柱状晶、全等轴晶和柱状晶-等轴晶混合组织等凝固晶粒形态主动控制技术;发现了激光增材制造双相钛合金构件高性能特种双态显微组织新形态,并建立其固态相变理论及显微组织主动控制技术。
2018年04期 v.37;No.163 9-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1352K] [下载次数：3082 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：124 ] |[阅读次数：0 ] - 朱航天;任武洋;张勤勇;任志锋;
热电材料可直接在电能与热能之间直接转换,其在室温附近的应用广受关注。材料性能可由与效率正相关的热电优值ZT衡量。高ZT值热电材料需同时具有较低的晶格热导率、恰当的载流子浓度、合适的能带结构和理想的微观组织。本文综述了Bi_2Te_3系、α-MgAgSb以及half-Heusler合金等几种高ZT值室温热电材料的最新研究进展,并就未来研究做出展望。Bi_2Te_3基材料是目前为止研究最为广泛的室温热电材料。Bi_2Te_3空间群为R3m,在c轴方向形成以共价结合的Te-Bi-Te-Bi-Te为重叠单元的层状结构,单元与单元之间以范德华力结合。这一晶体结构使得该材料禁带宽度为0.15 eV,价带顶或导带底为6重能谷,从而同时具备了较高的电导率和Seebeck系数。也由于该材料中包含了重元素和弱键合,其晶格热导率比较低。因此,以Bi_2Te_3为基础形成了性能较好的p型(Bi_2Te_3)-(Sb_2Te_3)和n型(Bi_2Te_3)-(Bi_2Se_3)赝二元体系。p型Bi_2Te_3基材料方面,受超晶格材料极低热导率(～0.22 Wm~(-1)K~(-1))的启发,任志锋和陈刚联合课题组率先用简单的球磨加快速热压工艺在p型Bi_(0.4)Sb_(1.6)Te_3块体材料中获得了5～50 nm的晶粒,增强了声子散射,降低了晶格热导率,使ZT峰值达到了1.4。自此以后,多种引入纳米复合物以增强声子散射的研究得以开展。2015年,韩国Kim课题组甚至将Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3晶格热导率降低到了0.33 Wm~(-1)K~(-1),使该材料ZT峰值达到1.86,遗憾的是该结果未能被其他课题组重复。最近有研究表明,这一优异性能并非来源于Kim课题组所称的对中频声子的有效散射,而是忽略了各向异性导致的。另一个有趣的现象是性能优越的p型(Bi_(1-x)Sb_x)_2Te_3材料通常在x=0.75附近出现。以前曾有人认为这是由于此时价带平坦化后有效质量增加的原因,但G.J.Snyder等认为这是由于x=0.75时,第一价带与第二价带重叠,从而增加了参与输运的能带数量输运导致的。数据表明,这一模型与实验结果更吻合。相对于Bi_2Te_3基p型(Bi_2Te_3)-(Sb2Te3)材料,n型(Bi_2Te_3)-(Bi2Se3)材料则性能略低(ZT～1.2)。这主要是因为:该类p型材料可通过调控晶格缺陷来调控载流子浓度,而n型则通常只能通过掺杂来调控;p型材料在Bi/Sb为0.5/1.5时声子散射最强烈,同时还发生能带聚集;p型材料中电导与热导各向同向,而n型则各向异性,使得组织结构纳米化对降低n型材料热导率效果甚微。α-MgAgSb是2014年才进入人们视野的高性能室温热电材料,具有四方晶系结构,兼具低晶格热导率和高功率因子,因而峰值ZT达到1.4。近年来,对该材料结构的深入研究揭示了其晶格热导率低的原因:晶胞体积大、Ag-Sb间的弱键合、高密度Ag空位、Ag~+和Mg~(2+)的迁移引起的横声子模软化、U过程中强烈的非谐作用(大Grüneisen因子)、宽频声子散射等。独特的晶体结构决定了α-MgAgSb独特的能带结构。价带顶附近,其聚集能谷数为8,而导带底附近则为1,因而,仅p型α-MgAgSb热电优值较高。对该材料,通过掺杂提高载流子浓度以优化功率因子是必要的手段。在众多掺杂元素中,Li掺杂效果最好,可使载流子浓度和功率因子分别达到～1.2×1020cm~(-3)和～24μW cm~(-1)K~(-2)。由于其优异的性能和与Ag电极之间的低接触电阻,单臂p型α-MgAgSb器件拥有目前为止室温附近最高的热能-电能测试效率8.5%。Half-Heusler是另一类在热电发电领域极具前景的材料,除了具有较高的热电性能外,该材料稳定性和机械性能还异常好。最近的研究表明,常规材料中占主导作用的电子-声子耦合在该材料中被大幅度抑制是其高功率因子的起源;p型ZrCoSb和n型ZrNiSn功率因子分别可达～30和～50μW cm~(-1)K~(-2),而p型Nb_(0.95)M_(0.05)FeSb(M=Ti,Hf,Zr)更是高达100μW cm~(-1)K~(-2)。然而,由于该类材料热导率很高,使得其室温ZT仅0.3左右。尽管室温热电材料研究取得了明显的进展,但仍需在以下方面进行攻关:降低n型Bi_2Te_3基热电材料热导率使其ZT值可与p型同系材料匹配;寻找可在机械性能、热电性能上与p型α-MgAgSb匹配的n型MgAgSb或类似材料;降低NbF eS b基材料热导率及寻找其n型配对材料。
2018年04期 v.37;No.163 15-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1450K] [下载次数：1141 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：0 ] - 常鹏;陆越;胡先罗;
硅基材料因其具有较高的理论比容量被认为是具有广阔前景的锂离子电池负极材料,在近年来得到广泛的研究;但是硅较差的电子导电性和在充放电过程中的巨大的体积膨胀问题,导致其具有较差的循环性能,阻碍了它的商业化应用。本文从介绍硅材料储锂机制及失效原理出发,重点综述了近年来对硅基材料的改性研究,主要包括对硅材料的纳米化及维度设计、硅复合材料的制备及其结构设计、新型粘结剂与电解液/电解液添加剂的研究和预锂化技术的研究。最后文章对硅基负极材料的结构设计、性能改进研究进行了总结,并展望了高容量硅基负极材料在高比能锂电池等领域的应用前景。
2018年04期 v.37;No.163 32-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 2102K] [下载次数：1343 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：0 ] - 徐波;蔡博文;
热电材料可实现热能和电能的直接相互转化,因而备受关注。近年来,随着热电材料研究的持续深入,其制备技术也有了长足发展。高压技术不仅在新材料合成中有着重要的地位,而且在材料显微组织和性能调控方面也作用明显,是发展高性能材料的重要途径。文章通过讨论高压技术在方钴矿、Bi2Te3基、Pb Te基、Mg2Si等类型热电材料合成与性能调控中的应用,展示了高压技术在热电材料研究中的独特优势,并指出高压技术为探索提高功率因子的有效途径提供了有力工具。
2018年04期 v.37;No.163 48-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1026K] [下载次数：566 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：0 ] - 隋解和;孙雨鑫;秦海旭;
组成元素无毒且储量丰富的AgSbSe_2热电材料因其本身低的热导率使其具有高热电应用潜质,但低电导率导致ZT值低。本文给出了AgSbSe_2热电材料的晶体结构、电子结构及基本物性;综述了近年来提高该材料热电性能的主要策略,如掺杂、空位、复合等;并指出提高载流子迁移率是进一步提高AgSbSe_2热电性能的关键。
2018年04期 v.37;No.163 58-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 266K] [下载次数：507 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 栾道成;汪思敏;王正云;熊师兵;张伟;
根据我国重载铁路辙叉发展要求,在已有发明应用的客运铁路贝氏体钢辙叉基础上,研究重载铁路辙叉用新型贝氏体钢,满足辙叉心轨大尺寸下,热处理空冷态得到贝氏体组织,获得高强高韧性能,代替传统高锰钢辙叉材料。研究表明:研制的新型重载辙叉心轨贝氏体钢成分设计实现了在正火空冷态获得奥氏体-贝氏体复合组织,贝氏体组织为无碳化物贝氏体;奥氏体-贝氏体复合组织具有优异的综合力学性能,断裂强度高达1 400 MPa,V型缺口的锻后回火态试样的冲击强度高达39.8 J。
2018年04期 v.37;No.163 63-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1419K] [下载次数：252 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：0 ] - 丁士华;彭勇;宋天秀;那文菊;
采用固相合成法制备了(Ba_(0.92-x)Ca_(0.08)Nd_x)(Ti_(0.82)Zr_(0.18))O_3(0≤x≤0.02)陶瓷样品,借助XRD、LCR等手段对该陶瓷的结构和介电性能进行了研究。结果表明:当x=0.015时,陶瓷样品出现第二相。通过GULP软件模拟计算并结合实验数据分析可知:随着Nd~(3+)浓度增加,Ti~(4+)空位补偿机制优先发生,可能伴有少量自我补偿。增大Nd~(3+)掺杂量,介电常数与介电损耗均呈现下降趋势,介电峰值扩展并向低温移动。随着Nd~(3+)掺杂量增加,陶瓷样品呈现弛豫型铁电体特征,这与偏离平衡位置Nd~(3+)和缺陷偶极子[4Nd_(Ba)~·+V_(Ti)~″″]产生的无规场有关。
2018年04期 v.37;No.163 68-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 345K] [下载次数：138 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 陈俊英;高霞丽;谭建英;
主要研究一种具有止血作用的生物材料。本文以纤维蛋白原和凝血酶为组分,制成纤维蛋白凝胶,通过材料学表征、止血评价及动物实验研究该凝胶材料的止血效果。将纤维蛋白原溶液和凝血酶溶液按一定比例混合,制备出体积比为1∶1、1∶3、1∶5的3种不同纤维蛋白凝胶。通过材料学表征发现,凝胶内部为多孔纤维状网络结构,其中1∶3的凝胶内部孔径最小,溶胀度最大。止血评价实验发现,凝胶能显著激活血小板,表面极易形成血栓。乳鼠创伤实验发现,为1∶5的凝胶对伤口闭合有一定促进作用。综上,本文所制备凝胶材料具有良好止血促凝效果,可为将纤维蛋白凝胶作为伤口辅料的进一步研究提供参考。
2018年04期 v.37;No.163 74-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 664K] [下载次数：558 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：0 ] - 原梅妮;李瑶;魏成富;栾道成;
基于梁的纯弯曲理论与裂纹扩展能量原理,利用四点弯曲模型,推导出Ti/Al_3Ti层状复合材料裂纹能量释放率间的关系式,再编制计算机程序对其断裂力学性能进行数值模拟与分析,探讨了材料层数、层厚比等参数对Ti/Al_3Ti层状复合材料断裂功的影响。结果表明,该解析方法适用于分析Ti/Al_3Ti层状复合材料主裂纹扩展的力学行为,并为研究其他金属间化合物基层状复合材料断裂性能提供参考。
2018年04期 v.37;No.163 80-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 169K] [下载次数：319 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：0 ] - 于少强;王均;范洪远;张向峰;
为研究低温液体氮化奥氏体不锈钢在H_2S环境下的静态腐蚀机理,在430℃对316奥氏体不锈钢低温液体氮化8 h。模拟H_2S腐蚀环境,通过X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、分析天平、EPMA电子探针、X射线光电子能谱衍射仪研究低温液体氮化对奥氏体不锈钢在H_2S腐蚀环境下的静态腐蚀行为。结果表明,在静态腐蚀条件下,低温氮化后奥氏体不锈钢表面形成的含氮过饱和扩展奥氏体层(S-相)能够有效地阻止腐蚀介质向材料基体浸入,使得材料的腐蚀失重下降了34%,减缓了材料的腐蚀程度,显著提高了材料的表面性能。
2018年04期 v.37;No.163 86-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 903K] [下载次数：185 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 王平;龚泽宇;胡杰;蒲俊;曹文洁;肖佑涛;
铝合金具有密度低、强度高、塑性好等优点,在航空航天、机械电子、车辆船舶等领域有着广泛的应用前景,但铝合金表面硬度低、耐蚀性较差,这限制了其更广泛的应用。采用磷酸盐电解液体系对铝合金表面进行微弧氧化处理生成氧化膜层,能够有效提高铝合金表面硬度、耐蚀性等性能,是近年来热门的表面处理技术。本文概述铝合金微弧氧化研究历程以及微弧氧化的机制,总结六偏磷酸钠、磷酸二氢钠等单一磷酸盐及其复合体系下铝合金微弧氧化在表面形貌、相组成、硬度厚度、耐蚀性方面的特点,指出目前磷酸盐体系下铝合金微弧氧化中存在一些问题,如因各牌号铝合金中Si、Zn、Mn等元素含量不同而导致的电解液作用机理不同、大型铝合金件局部区域微弧氧化处理困难从而导致处理后得到的微弧氧化膜层不均匀、铝合金微弧氧化膜层在一定厚度范围内会降低基体膜层的抗疲劳性等。今后的研究还需要在磷酸盐电解液体系中各组分的作用、电解液与基体铝合金作用的机理、基体铝合金各元素对微弧氧化过程的影响等方面继续探索。
2018年04期 v.37;No.163 92-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 405K] [下载次数：607 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：16 ] |[阅读次数：0 ] - 冯威;李问;涂佩佩;陈雨;陈炜;李南东;
采用溶胶凝胶法制备锐钛矿/金红石混合晶型TiO_2,通过晶体结构、表面形貌、元素组成以及光催化性能分析研究热处理对锐钛矿/金红石混晶TiO_2质量分数以及光催化性能的影响。实验结果表明:热处理温度升高以及保温时间延长都能促进锐钛矿向金红石转变,使金红石含量增加;混晶TiO_2的光催化性能高于单一的锐钛矿和金红石TiO_2;550℃保温3 h样品有最佳的光催化性能,其锐钛矿的质量分数为40%,金红石质量分数为60%,反应3 h后对罗丹明B的降解率达到84.1%。
2018年04期 v.37;No.163 99-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 515K] [下载次数：271 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：0 ] - 沈向前;刘晓烈;徐磊;赵丕植;姚学永;文钟欣;
为减少生产过程中典型孤立形态针孔的形成,通过光学显微镜、扫描电镜等测试手段对铝箔中孤立类针孔的微观形貌进行观察,并对其形成机制进行探讨,采用光学显微镜标尺统计法测量油坑面积,利用Ansys有限元进行模拟分析。结果表明:孤立性针孔四周围绕着凹陷,铝箔光面分布着小的油坑,粗糙面分布着小的凹坑,此类针孔在初次轧制道次后有一定的方向性,其长度方向和铝箔轧制走向一致,此类孤立性针孔不存在外来杂质;轧制过程中,在油坑底部分布着最大等效应力;在双向轧制张力作用下,光面油坑和毛面凹坑相连的部位强度最为薄弱,此处铝箔最容易被撕裂,导致铝箔的连续性遭到破坏,形成了此类孤立性针孔;针孔面积比随着轧制道次的增加逐渐减小,随着轧制速度的增大而增大。因此,在生产过程中可通过适当减少毛面粗糙度、控制光面轧制油坑比率等有效措施控制针孔形成。
2018年04期 v.37;No.163 110-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 1226K] [下载次数：143 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] -
<正>为保证刊物质量和出版周期,《西华大学学报(自然科学版)》热忱欢迎国内外作者,按照投稿指南惠赐高水平学术论文。1.本刊坚持"质量第一"的原则,希求并重视观点新、方法新,富于创造性和学术性,理论性、实用开发性较强的稿件。2.来稿文责自负(包括知识产权、保密等),并要求稿件论点鲜明、论据可靠、数字准确、文字精炼,力戒写成教材式、讲稿式、实验报告式、工作总结式、产品介绍式和广告式的文章。
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