多壁碳纳米管表面化学镀钴铁合金电磁性能研究(英文)

讨论了采用化学镀的方法将钴铁合金沉积在多壁碳纳米管表面和多壁碳纳米管化学镀前和化学镀后的电磁性能参数,以获得一种轻质、宽频的新型吸波材料。文中列出了场发射扫描电子显微镜,能谱分析和网络矢量分析仪(8722ES)的数据和图标结果。结果发现,铁和钴包覆的MWCNTs在2～18GHz频率范围内具有较好电磁性能。这种材料在6.5GHz电磁波处,其反射率可达-10dB,并且大于-4dB的频宽有5GHz。这种具有优良电磁性能的MWCNTs可以作为吸收剂使用。化学镀后多壁碳纳米管的电磁性能和化学镀前相比有了明显的提高。     

钴的晶体结构对镀钴空心玻璃微球电磁性能的影响

采用化学镀方法在空心玻璃微球表面复合磁性金属钴,制备了镀钴空心玻璃微球,并对其进行了真空退火热处理。经过化学镀的空心玻璃微球表面包覆了一层均匀、致密的金属镀层;镀钴空心玻璃微球(2.5g/cm3)镀层晶体结构对其电磁性能产生影响。当镀层Co含量为95%时,介电常数实部在11GHz处达到35,虚部在13GHz处达到22;在经过热处理后,镀层发生晶相转变,介电常数实部和虚部均得到提高。另外,热处理能降低钴镀层的矫顽力,改善其软磁性能。     

镀钴碳纳米管/环氧树脂基复合材料的制备及其微波吸收特性研究

采用化学镀法制备了表面镀钴的多壁碳纳米管，并将其均匀分散在环氧树脂基体中固化成膜，形成镀钴碳纳米管／环氧树脂基复合材料。采用透射电镜、X射线衍射及振动样品磁强计等对镀钴碳纳米管的形貌、微结构与磁性能进行了表征，还采用数字化网络分析仪对该复合材料在0．5～40GHz频段内的微波吸收特性进行了研究。结果表明：在相同的碳管质量分数(1％)和吸波介质层厚度(2．0mm)等条件下，与纯碳纳米管相比，表面镀钴碳纳米管的吸收峰往高频方向移动，吸收强度略有增加，但吸收频带并没有宽化趋势。     

La3＋掺杂 Ni0．35 Co0．15 Zn0．5 Fe2 O4铁氧体的制备及微波吸收性能

采用溶胶-凝胶自蔓延法制备 La3＋掺杂 Ni0．35 Co0．15 Zn0．5 Fe2 O4,并研究不同掺杂量对样品微观结构、电磁参数及微波吸收性能的影响。通过 X 射线衍射仪、扫描电镜研究了样品的相结构和微观形貌,使用振动样品磁强计与矢量网络分析仪分别对样品的静态磁性能及在1～12GHz 的电磁参数进行了研究,并计算了不同厚度（3 mm、5 mm、8 mm）下材料的反射损耗。研究表明,适量掺杂 La3＋能够提高 Ni0．35 Co0．15 Zn0．5 Fe2 O4铁氧体的吸波性能,并使吸收频带向高频移动。其中样品 Ni0．35 Co0．15 Zn0．5 La0．04 Fe2 O4与石蜡混合厚度为5mm 时,最小反射损耗为－28．4dB,小于－10dB 带宽为3．7GHz。     

磁性多层膜微波吸收剂的制备

利用磁控溅射设备制备了Fe／SiO2磁性多层膜微波吸收剂。采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)对其结构进行表征。将磁性多层膜微波吸收剂制成同轴测试样品,利用网络矢量分析仪测量电磁参数,并针对单层材料进行优化设计。结果表明,该磁性多层膜吸收剂具有较好的微波吸收效果。     

新型碳基复合吸波材料的制备及性能研究

在聚丙烯腈(PAN)聚合液中分别加入Fe,nano-Fe和FeC2O4.2H2O,经热处理后制备了三种新型的电磁损耗型碳基复合吸波材料.通过X射线衍射仪(XRD)对复合材料分别进行物相分析,三种复合材料中,Fe元素主要以Fe3O4的形式存在.根据所测得的介电常数和磁导率比较分析了三种碳基复合材料和纯碳材料的吸波性能,结果表明加入Fe和nano-Fe制备的碳基复合材料有效改善了纯碳材料的输入波阻抗匹配程度,提高了微波吸收性能.结果表明,加入Fe和nano-Fe制备的碳基复合材料,涂层厚度分别为1.9和2.2mm时,在12.7～ 18GHz频段内,反射损失值都小于- 10dB,有效吸收带宽为5.3GHz.涂层厚度均增至2.5mm,最小反射损失值分别达到- 46和- 29.8dB,有效改善了纯碳基体输入波阻抗匹配程度,提高了微波吸收性能.     

具有超疏水宽频吸波性能的磁功能化石墨烯气凝胶

三维“泡沫型”结构石墨烯气凝胶具有高比表面积及独特的多孔结构特性,使其成为了最具发展潜力的轻质宽频微波吸收材料。采用化学还原自组装法构筑含有金属乙酰丙酮络合物的石墨烯水凝胶,经冷冻干燥、原位热解过程成功制备Co磁性纳米粒子修饰的超疏水石墨烯气凝胶(Co@SMGA),通过粉末X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等手段测试表征复合材料的结构和物相组成,基于同轴法测试其电磁参数并利用Matlab模拟反射损耗。实验结果表明：煅烧温度对磁功能化石墨烯气凝胶复合材料的微波吸收性能有重要影响,煅烧温度450℃、超低填充量4 wt%的复合材料具有最优异的吸波性能,其最小反射损耗(RLmin)为-45.3 dB,匹配厚度为2.5 mm时,有效吸收带宽(EAB)达到6.5 GHz。     

纳米多壁碳管结构变化对其复合材料微波性能影响

采用不同温度热处理纳米多壁碳管,研究纳米多壁碳管结构变化对相应复合材料的微波特性的影响.采用拉曼光谱分析表征纳米多壁碳管热处理前后的结构变化;测试纳米多壁碳管/石蜡复合材料在0.5 ～ 6GH介电谱.结果显示,热处理温度≤1000℃,纳米多壁碳管的ID/IG值基本不变,相应复合材料的复介电常数大致相等且吸波性能基本相同;热处理温度＞ 1000℃,ID/IG值明显减小,内部结构发生重排,纳米多壁碳管平均晶粒尺寸增大,相应的纳米多壁碳管复合材料的复介电常数无论实部还是虚部均明显下降,微波吸收峰向高频移动.通过热处理控制纳米多壁碳管的ID/IG值和平均晶粒尺寸,可以调整纳米多壁碳管复合材料的微波介电谱,达到调整纳米多壁碳管复合材料的微波吸收特性的目的.     

电子束固化PVP 非共价功能化碳纳米管/ 环氧树脂

先制得PVP非共价功能化的多壁碳纳米管(MWNTs),而后利用电子束辐射固化制备PVP功能化的MWNTs(PVP-MWNTs)/环氧树脂复合材料。对PVP-MWNTs进行FTIR光谱表征及热重分析,表明碳纳米管表面有PVP包覆,PVP功能化的MWNTs的碳纳米管在环氧树脂中有良好的分散性。对电子束固化的复合材料进行拉伸性能测试,1.0wt%PVP-MWNTs/环氧树脂复合材料的拉伸模量较纯环氧树脂提高25%。动态力学性能分析表明添加PVP-MWNTs提高了环氧基体的储能模量。     

碳纳米管的表面功能化研究:接枝环氧基聚合物

通过共价键修饰将酸化的多壁碳纳米管(MWNTs)与环氧树脂进行接枝反应,并通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD),拉曼光谱(Raman spectra),热失重分析(TGA)和透射电镜(TEM)对其进行表征.研究发现,酸化处理在多壁碳纳米管管壁产生羧基、羟基,并检测到环氧树脂是通过共价键接枝到多壁碳纳米管管壁上,其接枝率达到39%.差示扫描晕热仪(DSC)显示改性的多壁碳纳米管对环氧树脂的固化反应有显著的影响.     

镀镍碳纳米管的制备及电磁性能

将碳纳米管经过纯化、敏化、活化处理后,采用化学镀方法制备镀镍碳纳米管,利用DSC分析出合适的热处理温度,然后在惰性气体保护下进行退火处理.利用TEM、EDS、XRD对退火前后镀镍碳纳米管的形貌、元素组成、结构进行表征.结果表明:碳纳米管表面被成功镀上了一层镍磷合金,热处理后镀层更光滑,并发生晶化反应得到晶态镍,使得电磁性能得到较大提升.电性能测试表明,镀镍碳纳米管的电导率为450 S/m,热处理后提高到1400 S/m.磁性能测试表明,镀镍碳纳米管热处理前后均表现为软磁性,热处理前饱和磁化强度为2.753 emu/g,热处理后提高到11.254 emu/g.     

喷丸、喷砂与HVOF WC-17Co涂层表面完整性对TC18钛合金疲劳性能的影响

为了探讨喷丸、喷砂与HVOF WC-17Co涂层表面完整性对Ti5Al5Mo5V1Cr1Fe(TC18)钛合金疲劳性能的影响规律和作用机制,利用X射线衍射仪(XRD)、表面粗糙度仪、显微硬度计、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线应力测试仪等分析了喷丸、喷砂及其复合超音速火焰喷涂(HVOF)WC-17Co涂层的表面完整性,利用旋转弯曲疲劳试验机研究了上述表面处理对TC18钛合金疲劳性能的影响规律。结果表明,喷丸预处理比喷砂预处理能够使TC18钛合金表面获得更好的表面完整性,因而显著提高了TC18钛合金的疲劳抗力,而喷砂处理对TC18钛合金疲劳抗力无明显影响。喷丸后进行HVOF WC-17Co涂层处理使TC18钛合金疲劳寿命提高6倍,原因归于喷丸层内仍保留数值较大、分布较深的残余压应力,有效延缓疲劳裂纹的萌生和早期扩展。喷砂后进行HVOF WC-17Co涂层处理使TC18钛合金疲劳抗力显著降低,原因是HVOF过程的高温效应使喷砂层内残余压应力场松弛,使喷砂表面缺口效应和损伤的不利影响作用突显,加之WC-17Co涂层韧性低、表面粗糙度大、存在孔洞型缺陷,不利于抗疲劳性能。     

四嗪处理碳纳米管对环氧树脂固化动力学的影响

采用3,6-二氨基-1,2,4,5-四嗪对多壁碳纳米管(MWNTs)改性处理,使其表面连接氨基或包覆了四嗪有机物,使得复合材料体系的固化反应起始温度和峰顶温度均比纯环氧树脂(EP)低,MWNTs的加入及其表面的接枝或包覆对环氧树脂的固化具有促进作用。由Kissinger和Ozawa公式分别计算了EP/二氨基二苯基砜(DDS)、MWNTs/EP/DDS、四嗪处理MWNTs/EP/DDS固化体系的表观活化能,分别为39.6、55.5和71.9kJ/mol。MWNTs表面接枝官能团,四嗪处理MWNTs/EP/DDS复合体系的表观活化能明显增加。     

MWNTs/环氧的吸波与力学性能

将不同管径(10～100 nm)的多壁碳纳米管(MWNTs)填加到环氧618与环氧6360的混合物中,经过搅拌分散、除气泡、浇注,并固化成型,研究其在微波频段的吸波性能和对环氧聚合物力学性能的影响.采用波导同轴法测试了复合材料在 3.9～12.4 GHz 的吸收曲线,并测试了复合材料的拉伸性能.结果表明,不同管径的MWNTs在微波频段均有较好的吸收性能.环氧混合物中加入MWNTs后,拉伸强度略有降低,但拉伸模量显著增加.     

9Cr13Mo3Co3Nb2V马氏体不锈钢微观组织研究

对不同热处理状态下的微观组织结构进行了研究.采用物理化学相分析技术研究了9Cr13Mo3Co3Nb2V退火、淬火以及最终热处理制度下析出相的类型、含量及组成结构式.并用X射线小角散射(SAXS)(small angle x-ray scatter)分析了不同热处理制度下析出相在不同粒度间隔中的质量分布.结果表明:①9Cr13Mo3Co3Nb2V钢退火状态的组织为珠光体 碳化物(M23C6,MC和M6C),淬火状态组织为马氏体 碳化物(M23C6和MC),最终热处理状态的组织为回火马氏体 碳化物(M23 C6,MC和M3C);②小颗粒(≤300nm)碳化物析出相粒度分析表明,9Cr13Mo3Co3Nb2V钢退火、淬火状态析出相平均粒度相差不大,粗大颗粒较多,而最终热处理状态的析出相平均粒度明显减小,且细小颗粒比例较大.     

低红外发射率迷彩填料的制备及光谱特性

采用化学液相沉淀法获得了具有核层结构的 Al/ SiO2/Fe2O3颜料,在基本不改变Al粉在8～14靘波段红外发射率的情况下,实现了片状Al粉的物理着色.分析了正硅酸乙酯(TEOS)水解一缩聚反应及氯化铁水解反应机理,并以此制备了Al/SiO2/Fe2O3三层结构的复合粒子,研究了包覆的工艺条件.通过扫描电镜、能谱、X射线衍射、紫外-可见光吸收谱等方法对包膜后的片状Al粉粒子进行了分析与表征.实验结果表明,通过液相沉积法在Al粉表面成功包覆了SiO2/Fe2O3薄膜,得到了低红外发射率的迷彩Al粉颜料.     

一种电磁性复合材料的研究

通过对Fe3O4 化学镀Ag,提高其电导率,从而获得电磁性能优异的复合材料。进行化学镀之前,
要对Fe3O4 进行包括粗化、敏化和活化等预处理。测试结果表明:Fe3O4 表面成功包覆一层Ag,厚度大约为25
~100 nm,Ag 含量达到54. 47%;Ag/ Fe3O4 的电导率σ =347. 15 S/ cm,相比Fe3O4 升高了9 个数量级,饱和磁
化强度Ms =29. 8 emu/ g。     

对苯二胺功能化多壁碳纳米管的制备与表征

通过将浓硫酸和浓硝酸处理过的多壁碳纳米管（MWNTs）与SOCl2回流进而与对苯二胺（p-PDA）反应,得到了p-PDA功能化的多壁碳纳米管（p-MWNTs）。首次采用Raman光谱、X-射线光电子能谱（XPS）、透射电子显微镜（TEM）、热重分析（TGA）对p-MWNTs的结构和性能进行研究。结果表明：化学修饰过程没有过多地降低p-MWNTs表面石墨片层的结构规整度,苯胺基团以3.7%的表面含量通过酰胺键连接到p-MWNTs表面;p-MWNTs在200-500℃范围内热失重9.47%,间接地证明了苯胺基团通过化学键连接在p-MWNTs的表面;经化学修饰反应后,有较多的缺陷和不导电的有机官能团分布在p-MWNTs表面,但p-MWNTs仍具有71.69 S/cm的室温电导率。     

23Co14Ni12Cr3Mo超高强度钢DCB试样在3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀开裂行为

23Co14Ni12Cr3Mo超高强度钢具有优异的强韧性配合,逐步取代现役的超高强度钢,被广泛地应用于起落架等航空关键承力构件中。研究了23Co14Ni12Cr3Mo超高强度钢的应力腐蚀开裂(SCC)行为,对该材料的安全可靠应用具有重要的意义。采用双悬臂(DCB)试样研究了23Co14Ni12Cr3Mo超高强度钢在3.5%NaCl溶液中的SCC分叉行为,为该材料在航空航天领域安全可靠地使用提供了理论数据。采用扫描电子显微镜(SEM)对试验开裂后的断口形貌进行了表征,采用X射线电子衍射技术(XRD)结合能谱(EDS)技术对腐蚀产物进行分析。结果表明应力腐蚀裂纹扩展分叉,断口形貌在裂纹扩展前期、中期和后期分别为穿晶(TG)形貌、穿晶伴随沿晶(IG)形貌并含有二次微裂纹以及沿晶脆性断裂。该超高强度钢腐蚀产物主要包括Fe、Cr、Co的氧化物,结合Co、Cr、Ni、Mo在应力腐蚀过程中的变化,讨论了裂纹扩展分叉机理。     

镁合金表面冷喷涂420不锈钢/WC-17Co涂层及其耐磨耐蚀性能

采用冷喷涂工艺在AZ80镁合金表面制备420/WC-17Co涂层。利用SEM分析喷涂粉末形貌及涂层显微结构;通过显微硬度计和万能材料试验机测定涂层的显微硬度和结合强度;采用球盘式摩擦磨损试验机考察涂层的摩擦磨损性能;通过电化学实验测定涂层和镁合金基材的耐腐蚀性能。结果表明:采用冷喷涂工艺可在AZ80镁合金基体上制备出高质量的420/WC-17Co涂层,冷喷涂420/WC-17Co涂层的显微硬度为(615±62)HV,结合强度为(57±11)MPa,涂层的磨损率为3.3×10~(–6) mm~3·N·m,其耐磨性较镁合金基材提高了2个数量级,涂层自腐蚀电流较镁合金基材降低了1个数量级。因此,冷喷涂420/WC-17Co涂层在不产生明显热影响的情况下,可以显著提高镁合金表面的耐磨耐蚀性能,是一种较为理想的镁合金表面强化工艺。