一种离子聚合物金属复合材料拉伸试验研究

离子聚合物金属复合材料（IPMC）是一种新型的电致激活功能材料。为了研究IPMC的驱动特性,需要掌握其基本力学性能。通过化学镀方法,在一种与Nafion 117相似的离子交换膜表面镀金属铂（Pt）,制备了IPMC拉伸试样;测定了不同含水量情况下,IPMC试样尺寸的变化;通过拉伸试验和扫描电镜（SEM）形貌观察,研究IPMC含水量与拉伸性能之间、含水量与弹性模量之间的变化关系。研究表明：在聚合物基底溶胀状态下,试样各向尺寸变化相同,IPMC的弹性模量随其含水量的增加而降低,呈幂指数趋势下降;针对表面金属（Pt）镀层厚度为5~20 μm的IPMC试样,表层金属产生龟裂,且Pt元素在厚度方向上分布不均匀,若仍采用层合板理论对其弹性模量进行预测,将导致较大的误差。本文结果可为IPMC的力学建模、失效形式等研究提供有益的参考。     

通过非对称电极实现IPMC单向弯曲

针对常规对称电极的离子聚合物-金属复合材料(IPMC)在交流信号的作用下仅能够产生往复摆动这种单一运动形式对其开发利用的限制,通过在传统IPMC铂电极表面的一侧镀铜制备出非对称电极IPMC,实现了IPMC的单向弯曲。利用扫描电镜对样品铂电极层表面镀铜的厚度观察,结果显示在IPMC电极一侧分别电镀1.01μm、2.59μm、3.80μm铜层;通过激光位移传感器对样品末端的位移进行测试,结果表明,在正弦电压信号的激励下,非对称电极的IPMC有单向弯曲的趋势,当镀铜层厚度达到3.80μm,即铜层厚度与铂层厚度之比达到2.06时,IPMC正向最大位移与负向最大位移相差5倍,单向弯曲的趋势明显,且倾向于向更厚的铂铜复合镀层方向弯曲。     

聚合物固态电解质在锂硫电池中的应用

采用微观和宏观包覆两种方式制备聚合物固态电解质包覆的硫@碳纤维复合固态电极,利用扫描电镜、元素分析和电化学测试表征电极的微观形貌,研究相应锂硫电池的电池性能。结果表明:微观的聚合物固态电解质包覆活性材料的电极结构有利于离子传输;电极表面宏观构建一层聚合物固态电解质薄膜有助于改善电极的循环稳定性,抑制穿梭效应;利用膜电极结构组装的全固态锂硫电池具有良好的循环性能,循环270次后库仑效率仍保持98%以上。     

电火花表面强化TC4 钛合金的组织与性能

以石墨为电极,分别在煤油和雾介质中对TC4钛合金(表面分别未涂覆及涂覆碳层)进行电火花表面强化.对强化层微观组织、相组成及显微硬度进行了研究.结果表明,所有强化层组织均呈菊花瓣状.合金表面涂覆碳层后强化层表面球状碳化物数量都较未涂覆时明显增加,且在煤油介质中得到的强化层中碳化物在花瓣边缘处聚集,雾介质条件下碳化物分布更为弥散、均匀.对强化层进行物相分析表明,强化相由电极C和基体Ti原位反应生成,强化层由基体α-Ti和TiC相组成.强化层表面显微硬度较原始TC4钛合金相比大幅提高,雾介质中得到的强化层显微硬度值与煤油介质中基本相同,可达800 MPa左右,但分布更为均匀,力学性能更稳定.     

镍基高温合金GH4169磨削参数对表面完整性影响

研究了用单晶刚玉砂轮磨削镍基高温合金GH4169时,磨削参数对表面完整性中的表面特征(表面粗糙度、表面形貌、表面显微硬度和表面残余应力)的影响,以期优化磨削参数.砂轮速度依次选择15,20,25m/s,磨削深度分别选择50,100,150μm,工件速度分别选择5,10,15m/min.研究结果表明:表面粗糙度对工件速度的变化最敏感,表面显微硬度对砂轮速度变化最敏感,表面残余应力对砂轮速度变化最敏感;同时表明了磨削参数对磨削表面形貌、显微硬度梯度、微观组织、残余应力梯度的影响,揭示了表面完整性中的变质层形成规律.其塑性变形层在5～10μm,显微硬度变化影响层为80～100μm,残余应力影响层厚度为80～200μm,其为磨削镍基高温合金表面完整性控制研究提供相关的实验数据基础.      

Ce在钛合金阳极化中作用的研究

 研究了 Ce元素在钛合金阳极氧化中的作用。通过对普通工艺和稀土工艺之间氧化膜微观形貌的对比,讨论了 Ce元素对氧化膜完整性的影响。利用能谱分析,说明了 Ce元素加入可以使钛合金表面氧化较为充分,并且 Ce元素参与了氧化膜的组成。采用局部成分分析法确定了膜层的横向分布范围。对氧化膜截面的SEM图进行分析,讨论了 Ce元素对钛合金阳极氧化膜厚度的影响。利用动电位扫描,对普通氧化膜和稀土氧化膜的耐点蚀性进行了比较,表明 Ce盐的加入可以提高钛合金氧化膜抗点蚀的能力。     

划痕法表征TD处理制备的VC涂层界面结合强度

 为了测定碳化钒(VC)涂层与基体之间的结合强度,分析涂层与基体的结合机制,采用热扩散(TD)处理在冷作模具钢Cr12MoV表面制备了VC涂层,通过扫描电镜(SEM)观察了其表面与界面形貌,利用能谱议(EDS)分析了结合界面的V、C元素的分布,用划痕法测定了涂层与基体的界面结合强度,并对涂层失效机理进行了分析.结果表明,经TD处理制备的VC涂层与基体结合界面为成分梯度界面,二者结合面为成分含量呈梯度变化的过渡层,V元素含量从表面到基体逐渐下降,而C元素含量逐渐上升;其结合界面处化学元素相互结合,形成冶金结合,测得涂层与基体的结合强度平均值为45.7 N;涂层失效形式为界面层的压裂,其结合强度主要与VC涂层残余压应力有关.     

分光光度法测定TRIP钢在3.5% NaCl溶液中的腐蚀行为

用全浸实验方法研究了四种不同成分TRIP钢在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为,采用分光光度法测定了其腐蚀速率,利用扫描电镜对腐蚀后试样进行表面形貌观察。结果表明：溶液中微量Fe的含量与溶液的吸光度呈良好的线性关系;不含合金元素的A钢腐蚀速率最大,加入合金元素较多的B、D钢腐蚀速率较小,含合金元素的C钢腐蚀速率适中。随着腐蚀时间的增加,四种钢的腐蚀速率明显降低。合金元素在锈层中富集使锈层更致密,提高了试样的耐腐蚀性能。     

Q235钢板表面TIG法熔覆铜接头的组织和力学性能

采用TIG堆焊方法在Q235钢板上堆焊铜合金。通过光学显微镜、扫描电镜观察了接头界面的组织形貌,分析了焊接工艺对铜合金层中泛铁量的影响;通过显微硬度计对堆焊接头的硬度分布以及焊接工艺对显微硬度的影响进行了分析。结果表明:铜合金层和界面的成分发生了变化,发现基体元素向铜合金层中熔解产生不同形状的泛铁相;堆焊层硬度由于微观组织的不均匀性和Fe元素的含量及分布具有很大的波动,平均显微硬度随焊接热输入的增加而增大。     

SiO2溶胶作用下电沉积锌电极性能研究

 在碱性镀锌液中加入SiO₂溶胶,采用电沉积技术制备电沉积式锌电极,考察镀液中加入SiO₂溶胶对锌电极的电沉积速度、微观形貌及电化学性能的影响规律。研究结果表明：随着镀液中SiO₂溶胶浓度（0～200 mL/L）的增加,锌的电沉积速度逐渐下降;溶胶作用下得到的锌电极的微观表面较平整致密,没有出现较大孔洞,且耐腐蚀性和循环可逆性得到改善;尤其是溶胶浓度为150 mL/L时,锌电极具有最小的腐蚀电流密度,且阴、阳极峰值电位差较小,锌电极的电化学性能最好。