Mg-Cu-Gd系非晶合金的腐蚀行为研究

利用极化曲线法、电化学阻抗技术(EIS)和扫描电子显微镜研究了非晶合金Mg65-xCu24+xGd11(x=0,2,4,6,8)在0.01mol/L,pH=12的NaCl溶液的腐蚀行为.结果表明,在开路电位下,随Cu含量的提高,腐蚀电位E corr向贵金属方向移动,腐蚀电流icorr减小,电化学反应电阻Rt增大,说明Cu含量提高有利于减慢界面反应,提高非晶合金的耐蚀性.SEM和EDS结果表明,增加Cu含量缩短了Mg元素的活性溶解时间,加速了钝化膜的形成,非晶合金在含Cl-碱性溶液中的活性也得到降低.     

CF8611/AC531复合材料性质及其与7B04铝合金接触腐蚀的电化学研究

设计了CF8611/AC531复合材料的正面(Front surface,FS)试件和侧面(Side surface,SS)试件及3.5%NaCl+12.5%Cu_2SO_4电解液,借助电化学工作站、扫描电镜和扫描振动电极等设备,开展了复合材料和7B04-T74铝合金在不同状态下的电化学测量及偶接全浸试验。在恒温35℃、3.5%NaCl溶液中浸泡0h和96h后,FS试件自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为96和117mV,1.742×10~(-7)和2.213E×10~(-7) A/cm~2,铝合金则分别为-870和-897mV,2.920×10~(-5)和3.068×10~(-5) A/cm~2。FS和SS试件在恒温35℃、3.5%NaCl+12.5%Cu_2SO_4电解液中的极化电流密度分别为3.99×10~(-4)和1.01×10~(-3) A/cm~2,且在碳纤维裸露处均有明显Cu金属沉积;在恒温35℃、3.5%NaCl电解液中,FS/7B04偶对电偶电流密度均值为6.75E×10~(-6) A/cm~2,低于SS/7B04偶对的6.2×10~(-5) A/cm~2。结果表明:复合材料电化学性能稳定;FS试件电化学活性低于SS试件;证明了碳纤维在复合材料电化学响应中的贡献,指出了原始表面存在碳纤维裸露缺陷,由此划分了活性阴极区和惰性阴极区;接触腐蚀中铝合金的主要腐蚀形式是点蚀,并伴有少量沟状腐蚀,揭示了沟状腐蚀的发生机理和发展路径;SS试件对铝合金的电偶效应较FS试件显著,讨论了偶对中复合材料未失效的原因,指出表面阴极点及Al 3+的水解可能会减弱电偶效应。     

非晶态MgNi+x%B储氢合金的制备及其电化学性能

采用机械合金化方法制备了非晶态MgNi+x%B(x=0,2,5,10)储氢合金材料。XRD结构分析表明,含B三元合金的非晶衍射峰的半高宽较宽。合金电极的放电容量随B含量的增加先增加后减小,MgNi+5%B合金电极的放电容量较MgNi合金电极提高了11.9%。合金电极的循环稳定性随B含量的增加而增加,MgNi+10%B合金电极的容量保持率S10较MgNi合金电极提高了67.76%。添加B改善了合金电极的动力学性能,MgNi+5%B合金电极的HRD400、I0和IL分别较MgNi合金电极提高了40.0%,351.5%和20.21%。     

Mg，RE(La，Ce)的添加对热浸镀55%Al-Zn-1.6%Si涂层耐蚀性影响

采用热浸镀的方法,通过改变Mg,RE的添加量来制备不同成分合金涂层。通过扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、盐雾实验、腐蚀失重测试来分别研究Mg,RE添加量对55%Al Zn 1.6%Si Mg RE合金涂层耐蚀性的影响;并通过对最佳成分的合金涂层电化学测试和X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)物相分析,与55%Al-Zn-1.6%Si进行对比,判断其腐蚀机理。实验结果表明：Mg能细化晶粒,强化晶界,1.5%Mg添加量耐蚀性最为优异;RE可以减小熔液表面张力,细化晶粒,提高耐蚀性,0.12%RE添加量较为合适;Mg和RE的加入使涂层中Al发生了择优取向,使涂层中的择优晶面的数量减少,涂层表面电位趋于均匀化,微电池腐蚀的驱动力变小,从而导致了涂层的腐蚀速度降低,在腐蚀溶液中耐蚀能力增强,55%Al-Zn-1.6%Si-1.5%Mg-0.12%RE合金涂层的自腐蚀电位为-0.983 V,自 腐蚀电流密度仅为16.91 μA/cm2。     

Zn-5Al-xMn(x=0，0.1，0.2，0.3)合金的铸态组织与耐蚀性能

采用SEM、EDS、电化学测试等方法研究了热浸镀用Zn-5Al-xMn(x=0,0.1,0.2,0.3)合金的铸态组织与耐蚀性能。结果表明:在Zn-5Al合金中加入少量的Mn显著抑制了粗大初生β-Zn相的生成,当Mn含量为0.2%时,初生β-Zn相最少,共晶组织占比最高。试验合金的自腐蚀电位随着Mn含量的提高而增大,自腐蚀电流密度先减小后增大。Zn-5Al-0.2Mn合金自腐蚀电流最小为1.403μA/cm~2,其高频阻抗和低频扩散阻抗均最大。Zn-5Al合金中初生β-Zn相优先腐蚀,Zn-5Al-0.2Mn合金因初生β-Zn相较少,发生均匀性腐蚀,其腐蚀产物在Zn-5Al-xMn合金中最致密。     

飞机除冰液对高性能混凝土抗冻性的影响

采用快冻法测定了高性能混凝土(HPC)在水、浓度为3.5%的NaCl除冰盐和3.5%-25%的乙二醇和商品飞机除冰液中的抗冻性.结果表明,乙二醇对HPC的冻融破坏与飞机除冰液的浓度有非常密切的关系,3.5%乙二醇溶液和3.5%NaCl溶液均对HPC表现出较严重的表面剥蚀,而12.5%-25%乙二醇溶液则能够延缓HPC的冻融破坏.与乙二醇化学试剂相比,浓度为25%的以丙二醇为主要成分的商品飞机除冰液对HPC相对动弹性模量的劣化程度甚至超过3.5%NaCl除冰盐.在冻融条件下,飞机除冰液主要导致HPC的表面剥蚀破坏.     

Er对镁合金固溶强化作用的第一性原理研究

采用虚拟晶胞近似方法控制固溶体中的Er含量,基于密度泛函理论的第一性原理赝势方法研究了Er对Mg-xEr(x=1at.%~6at.%)固溶体的固溶强化作用。计算结果表明:Mg-xEr(x=1at.%~6at.%)固溶体的体模量(B)随Er含量的增加而逐渐增大,当Er含量为4at.%时体模量达到最高值,之后基本保持不变。剪切模量(G)和杨氏模量(E)随Er含量的增加而降低,当Er含量达到6%时,又略微增大。6种固溶体的G/B值均小于0.57,都是韧性材料。Er掺杂量为1at.%~5at.%的区间内,随Er含量的增加,固溶体的G/B值明显降低,泊松比(ν)增大,合金韧塑性提高;当Er含量继续增大到6at.%,固溶体的G/B值有所升高,泊松比(ν)减小,合金韧塑性下降。随着Er含量的增加,态密度整体向低能级区域移动,费米能级低能级区域的成键电子数逐渐增多,同时底带宽度明显变宽,合金成键能力增强。在Er含量为1at.%~2at.%的区间内,受Er-4f电子影响总态密度图中出现了明显的赝能隙,费米能级在赝能隙高能侧,合金电子跃迁困难。当Er含量大于2at.%时,赝能隙变得不明显,费米能级处的态密度值比较高,合金活性增强。     

钛合金表面多孔TiO2制备及涂层结合强度改进

为了提高钛合金基体与Fe(吸波剂)/环氧涂层的结合强度,采用微弧氧化在钛合金表面制备一定厚度的二氧化钛多孔膜,之后浸涂Fe/环氧树脂涂料。分别研究了微弧氧化中电流、时间等实验参数对钛合金表面形貌和涂层结合强度的影响,并对所制备的氧化多孔膜在拉伸前后进行扫描电子显微镜(SEM)分析。结果表明:多孔TiO2膜的孔径随电流增大而减小,孔密度随电流增大而增大,随时间增加孔径增大,但时间不宜太长,涂层的结合强度随电流以及时间的增大都是先增大后减小,在3 A,4 min时达到最佳值33.62 MPa。     

细长体大迎角绕流的滚转角特性

尖拱和钝拱细长体的截面侧向力分布呈现明显的滚转角效应。不同滚转角下尖拱侧向力沿轴向分布曲线(CC～x/D)的相位和半周期各不相同,截面侧向力随滚转角变化(CC～)呈现一定的无规律性;而钝拱CC～x/D曲线的相位和半周期基本相同,但振幅值大小依赖于滚转角,CC～分布呈完全的无规律性。尖拱模型头部的加工精度导致的微扰动使得尖拱CC～x/D分布变成型式基本一致的两簇曲线,其特征点和半周期分别对应相同,CC～分布呈现典型的双周期方波。     

多孔复合微结构的制备与减反射性能

主要研究了多孔-金字塔和多层多孔-金字塔两种多孔复合微结构的减反射性能。多孔-金字塔是将带有金字塔结构的单晶硅片置于HF/Fe(NO3)3溶液中二次化学腐蚀得到的,而多层多孔-金字塔复合微结构是将带有金字塔结构的单晶硅片置于HF/CH3CH2OH溶液中二次电化学腐蚀得到的。用扫面电镜和UV-vis-NIR分光光度计分别分析了这两种复合结构的表面形貌和反射率。结果表明,在400~800 nm波长范围内,多孔-金字塔和多层多孔-金字塔复合微结构的平均反射率分别为5%和2.1%。多孔-金字塔微结构表面的孔洞较大,表面的金字塔有少量的塌陷,但多层多孔-金字塔微结构表面的孔洞细小且覆盖均匀,表面的金字塔基本上保持完好。通过比较,电化学方法制备的多层多孔-金字塔复合微结构的减反射效果要优于采用化学腐蚀制备的多孔-金字塔复合微结构的减反射效果。     

Li2Ru0.6Mn0.4O3/氧化石墨烯复合材料的制备 及电化学性能

采用氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)与固相法制备的Li_2Ru_(0.6)Mn_(0.4)O_3复合得到Li_2Ru_(0.6)Mn_(0.4)O_3/GO复合电极材料,并利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、透射电子显微镜(Transmission electron microscope,TEM)和能谱仪(Energy dispersive spectrometer,EDS)分别对其晶体结构、形貌进行了表征。氧化石墨烯不仅可以改善Li_2Ru_(0.6)Mn_(0.4)O_3的导电性,而且可减小其在电解液中因溶解而发生的副反应。电化学测试表明:复合后电极材料的循环性能和倍率性能得到了明显的改善,200圈以后容量依然为初始容量的87.5%;5C大倍率的充放电后,电流密度回到0.1C时,容量保持在初始容量的95%以上。     

石墨烯对电极的制备及其性能分析

石墨烯因具有卓越的导电性、快速的电荷迁移率、高的比表面积及良好的化学和热稳定性,石墨烯对电极应用于太阳能电池具有极高的研究价值。实验采用机械剥离法制备石墨烯,使用低温旋涂法将石墨烯溶液旋涂于FTO导电玻璃,制备出石墨烯对电极并应用于QDSCs。本研究主要对不同旋涂时间得到的不同厚层石墨烯对电极性能进行分析。随着旋涂时间的增加,石墨烯对电极交换电流密度值先增加后减小,短路电流密度Jsc以及电池效率也出现相应的先增后减变化趋势。实验证明旋涂时间为30 s时,石墨烯对电极J0达到最大,石墨烯对电极展现出了对电子空穴对较好的电活性,拟合数据显示石墨烯对电极Rct为2.049Ω·cm~2,短路电流密度Jsc增加到5.21 mA·cm~(-2),电池效率增加到1.87%达到最大。石墨烯对电极电镜测试显示旋涂时间为30 s对应石墨烯膜层厚度为2μm,石墨烯对电极性能最佳。     

磁响应Fe3O4/HCS复合微球的制备及特性

由壳聚糖与环氧丙烷制备了羟丙基壳聚糖(HCS)。将其配制成水溶液,利用离子凝胶法,与多聚磷酸钠(TPP)反应,制备了粒径在0.6μm羟丙基壳聚糖微球。再用滴定水解法制备了四氧化三铁微粒,激光粒度分析显示滴定水解法制备的Fe3O4粒径分布较窄,粒径小。在此基础上采用交联聚合法制备了Fe3O4/HCS复合微球,微球为实心,四氧化三铁微粒被包裹于微球内部,形状规则,粒径约为0.8μm,经过磁响应分析表明Fe3O4/HCS复合微球具有磁响应性。     

二维电磁衍射场的静场近似

设通过保角变换: ζ=x+jy=Aζ_1+A_1ζ_1~(-1)+A_2ζ_2~(-2)+……使无限长导体柱的正截面外部变成ζ_1平面上的单位园外部。由二维的Helmholtz公式出发,求得当波长远较柱截面尺寸为大的平面电磁波以垂直于柱轴的方向投射时: (1)E_1平行于柱轴,E_1=exp[jb(ycosα-xsinα)],则远区衍射场 (2)H_1平行于柱轴,H_1=exp[jk(ycosα-xsina)],则远区衍射场 其中:S=截面积, u=cosθ+jsinθ=(x+jy/γ), p=2π(∈μ)(1/2)A(e~(jα)A_1-e~(jα)A),p=P_α+jP_y所相应的矢量P=i_xP_x+i_yP_y就是导体柱在入射波的电场下所感应的等效电矩。 在椭柱(长短半径各为a,b)的情形中: A=(a+b)/2,A_1=(a-b)/2,S=πaba=b就是圆柱的情形;b=0就是薄片的情形,利用Babinet原理,可推得平面上无限长开槽的情形——此二情形都已有准确解,与本文结果相比较,当ka→0时,只差高阶无限小。     

聚酰亚胺在不同电解液体系中的储钠性质

共轭羰基化合物以其高理论比容量与多电子参与等优势成为当前最具研究吸引力的有机电极材料之一。本文以苝四甲酸二酐(PTCDA)与尿素进行缩聚反应制备含有共轭多羰基单元的聚酰亚胺(PI),采用傅里叶转换红外线光谱分析仪(Fourier transform infrared spectroscope,FT-IR）、X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）和扫描电子显微镜（Scanning electron microscope,SEM）等测试方法对其进行了表征,并将所制备的材料用作钠离子电池正极材料,研究了其在NaClO4/EC∶DMC和NaClO4/EC∶PC两种电解液体系中的嵌钠性质。结果表明:在NaClO4/EC∶PC中,PI的初始比容量最高,循环稳定性最好;在电流密度为0.3 C(1 C=118mA·g-1)时,循环100次后放电容量可达124 mAh·g-1。优异的电化学性质主要归因于NaClO4/EC∶PC高的离子电导率,因而PI在其中具有较好的动力学性能,进而表现出更优的电化学性能。     

SiO32-浓度对KMnO4/FeSO4工艺除磷过程的影响

考察了天然水体中常见的SiO_3~(2-)对KMnO_4/FeSO_4工艺混凝除磷的影响。SiO_3~(2-)存在时KMnO_4/FeSO_4工艺混凝除磷的效能随着溶液pH的升高呈现先增加后降低的趋势。SiO_3~(2-)浓度为1.0 mmol/L,溶液pH值为4～6时,SiO_3~(2-)可促进KMnO_4/FeSO_4工艺除磷的效能,KMnO_4/FeSO_4工艺对磷的去除效果分别增加了6.0%,9.9%和6.3%;溶液pH值为7～9时,SiO_3~(2-)可显著抑制KMnO_4/FeSO_4工艺除磷的效能,KMnO_4/FeSO_4工艺对磷的去除效果分别降低了14.76%,32.6%和17.3%。KMnO_4/FeSO_4工艺形成的絮体颗粒物表面ζ电位显著降低,溶液中残余铁的量明显提高。另外,水中SiO_3~(2-)对KMnO_4/FeSO_4工艺形成的絮体颗粒物的组成和表面特征均有一定影响。该研究为KMnO_4/FeSO_4工艺混凝除磷技术的推广提供了必要的理论基础。     

纳米CeO2/Galfan复合材料的制备工艺

在不同介质中分别用球磨和超声振动对纳米C eO2颗粒进行了预处理;用搅熔铸造工艺制备了质量分数约为1%的纳米C eO2/G a lfan复合材料,用XRD(X-ray d iffration)分析了其中的物相,用场发射扫描电镜(F ie ldem iss ion scann ing e lectron m icroscopy,FE-SEM)观察了纳米C eO2颗粒在基体中的分散情况,并测试了其显微硬度;用中性盐雾腐蚀试验来评价复合材料的耐蚀性,并用XRD检测了腐蚀产物。结果表明,经超声预处理的颗粒与熔体具有较好的润湿性,能单粒分散其中,且制备的复合材料的显微硬度值提高了近一倍。     

双组份导电剂对MnO2-AC混合型超级电容器单体性能的影响

采用阳极电沉积法制备出块状MnO2,对其热处理之后进行机械球磨处理制得MnO2粉末。通过改变乙炔黑(型号分别为HS100和G350)和碳纳米管的含量配比,制得一系列双组份导电剂复合MnO2正极,将其与活性碳负极组成MnO2-AC(活性碳)单体,并在0.5 mol/L的Na2 SO4中性溶液中进行了电化学性能测试和稳定性测试。结果表明,配比为5%HS100(或G350)+5%MWCNTs(碳纳米管)的二氧化锰超级电容器单体放电比容量最大,分别为20.38 F/g(HS100)和20.19 F/g(G350),并具有最小的串联等效电阻,分别为4 780 mΩ(HS100)和3 840 mΩ(G350)。在完成10 000个循环以后,其单体的等效串联电阻仍旧最小,分别为5 000 mΩ(HS100)和6 000 mΩ(G350)。另外,5HS100型乙炔黑综合性能优于G350型。     

基于倒金字塔减反射结构的多晶黑硅及其高效太阳电池

采用酸体系的纳米重构(Nano structure rebuilding,NSR)溶液对黑硅纳米结构进行重构,得到不同尺寸的倒金字塔减反射微结构,实现了低成本纳米减反射微结构多晶黑硅(Multicrystalline-black silicon,mc-bSi)太阳电池的量产。先用Ag金属催化腐蚀(Metal assisted chemical etching,MACE)对砂浆切割(Multi wire slurry sawn,MWSS)多晶硅片(Multicrystalline silicon,mc-Si)进行了研究,发现倒金字塔结构的面夹角均为54.7°,且500nm尺寸大小的倒金字塔结构黑硅太阳电池的转换效率达到了18.62%,电池的表面反射率降低至3.29%。研究了Ag/Cu双原子催化腐蚀法对金刚线切割(Diamond wire sawn,DWS)多晶硅片的制绒效果,发现多晶硅片表面金刚线切割痕几乎消失不见,采用倒金字塔尺寸为600nm的DWS片样品制备出了性能最佳的太阳电池,其开路电压Voc为640mV,短路电流密度Jsc为37.35A/cm2,填充因子FF为79.91%,最高效率为19.10%,高于同结构的MWSS多晶黑硅太阳电池。     

P型Si(100)化学镀NiP薄膜的制备及性能研究

采用化学镀的方法在组成为NiSO4.6H2O NaH2PO2.H2O Na3C6H5O7.H2O的化学镀液中与Pd活化的p型Si(100)表面制备了NiP薄膜,利用X射线能量色散谱(EDX)对NiP薄膜的成分进行了表征。用原子力显微镜(AFM)和电化学阳极溶出(ASV)的方法对不同化学镀时间下的NiP薄膜在Si表面的覆盖度进行了研究。结果表明,在表面覆盖度Γ达到4.03×10-8mol/cm2时,表面覆盖达到饱和,此时颗粒大小均一,并分布均匀。以NiP/Si为工作电极,在0.5 mol/L1的H2SO4溶液中分别在光照和暗态条件下对不同化学镀时间的NiP薄膜进行阴极极化扫描,结果表明,在Si表面未完全被覆盖和过度被覆盖的情况下光电催化的性能都没有达到最高,仅当Si表面被完全覆盖时,具有最强的光电催化析氢特性。