【摘 要】
:
锆及锆合金的耐蚀性能和生物相容性能优异,热中子截面面积小,在航空航天、生物医疗和核工业等领域均具有广泛的应用。但传统的锆合金抗拉强度低,耐磨性差,易点蚀,而核用锆合金成本较高。因此,众多学者研发出一种新型民用Zr-Ti-Al-V四元高强韧锆合金。相比于传统锆合金,其力学、耐蚀和耐磨性能均得到了显著的提高,但在应用中仍具有易点蚀和耐磨性差的缺点。为了进一步提高其耐蚀、耐磨性能,本文以47Zr-45T
【基金项目】
:
国家自然科学基金:适于极端环境服役的钛锆基合金成分设计及组织调控与耐腐蚀性能的关联性研究,项目编号:51801052,起止时间:2019-01至2021-12; 国家自然科学基金(52071126);
论文部分内容阅读
锆及锆合金的耐蚀性能和生物相容性能优异,热中子截面面积小,在航空航天、生物医疗和核工业等领域均具有广泛的应用。但传统的锆合金抗拉强度低,耐磨性差,易点蚀,而核用锆合金成本较高。因此,众多学者研发出一种新型民用Zr-Ti-Al-V四元高强韧锆合金。相比于传统锆合金,其力学、耐蚀和耐磨性能均得到了显著的提高,但在应用中仍具有易点蚀和耐磨性差的缺点。为了进一步提高其耐蚀、耐磨性能,本文以47Zr-45Ti-5Al-3V为基体材料进行热氧/氮化表面处理,研究了不同温度和时间条件对热氧/氮化膜层性能的影响。研究结果表明,基体表面生成的热氧化膜主要由ZrO2、TiO2、Al2O3和V2O5四种合金元素的氧化物构成。热氧化膜的厚度和硬度总体随温度的升高和时间的延长而增大。相较于基体试样,热氧化试样在NaCl和HCl两种溶液中的耐蚀性均有显著提高,并且受温度条件影响较大,600℃热氧化10 h试样的耐蚀性达到最优。在干摩擦测试中,热氧化试样的耐磨性能均有显著的提升,磨损体积也明显降低。受硬度和热氧化膜层厚度的影响,600℃热氧化15 h试样的耐磨性能达到最优;热氮化膜主要由ZrN、TiN、ZrO2和TiO2构成,并发现了Al2Zr化合物相的存在。热氮化膜层的性能受温度条件的影响较大,热氮化膜层的厚度和硬度整体随热氮化温度的升高和时间的增长而增大。在NaCl和HCl两种溶液中,热氮化试样的电化学性能差异较大。在NaCl溶液中,热氮化试样展现出了优于基体的电化学腐蚀性能,而在HCl溶液中热氮化试样的性能比基体差。热氮化试样的耐磨性能同样受温度条件影响较大,1000℃热氮化8 h试样的磨损体积最小,约为2.3×10-3mm~3,耐磨性能最好;本文对热氧/氮化膜生成过程的热力学和动力学进行了研究。Al和O反应的吉布斯自由能最低,易生成相应的氧化物。Al原子半径小,更易向外迁移,因此生成了具有富铝外层的双层结构热氧化膜。热氮化处理过程中,AlN的吉布斯自由能比ZrN和TiN大,稳定性较差,因此未检测到AlN相。Al原子向外迁移在热氮化层和基体界面处形成富铝区,为了溶解这部分Al,Zr与之反应生成了化合物。采用热氧/氮化处理增重曲线来研究动力学过程。在基体的热氧/氮化过程中,试样的增重曲线均符合抛物线增长规律,经计算可得,其氧/氮化速率在高温下较快,低温下较慢,同时,扩散活化能较小,更易发生氧/氮化反应。
其他文献
多主元合金泛指多元相图中间区域仍被较少探索的一类金属材料,因其优异的力学性能和巨大的成分选择空间而引起研究者的广泛关注。CoCrFeMnNi,CoCrNi等具有面心立方单相结构的多主元合金表现出良好的强韧性组合。目前的文献研究表明,含Cr和不含Cr多主元合金在力学性能、塑性变形机制、温度及应变速率敏感性等方面存在较大差异,但相关机制仍缺少系统的研究。本项目系统研究了 Cr元素含量变化对于CoCrx
对可再生能源日益增长的需求引发了人们对先进储能系统的大量研究。锂硫电池因其超高的比容量(1675 m Ah g-1),硫天然丰富、低成本和无毒特性等优势,在众多的储能系统中脱颖而出。然而,锂硫电池的商业化受到一些技术障碍的限制。例如,硫及其锂化产物的绝缘属性会减少硫的利用率。此外,电化学反应过程中多硫化锂(Li PS)的穿梭效应和电极材料的体积膨胀,将直接导致电化学性能的衰退。针对上述问题,本文从
新课标指导下,小学开展英语教学时对学生能力有更高要求,正因这一转变,学困生比例也有一定增大,并且所暴露出的问题也日渐增多。所以,为有效改善此问题,辅助小学生群体能更好地完成英语学习任务,缓解学习压力,提高学习成效,本文主要以“双减”为背景对小学英语学困生的形成原因、转化注意事项以及具体的转化策略展开分析。
皮肤创伤的修复是一个动态、复杂且连续的过程,严重的皮肤组织缺损会导致身体机能的下降甚至死亡。伤口敷料的应用有助于伤口愈合,但愈合过程的复杂性仍然是一项重大的健康挑战。目前,以静电纺丝纤维材料为基础的新型生物医用纺织敷料受到国内研究人员的广泛关注。虽然静电纺丝纤维膜作为伤口敷料表现出优异的性能,但其二维的结构不能参与伤口愈合的各个阶段,限制了其伤口愈合的能力。针对上述现状,本研究通过将静电纺丝和气体
Nd-Fe-B系合金由于其具有强单轴各向异性与高的磁能积而得到广泛应用。掺杂合金元素对Nd-Fe-B系合金的微结构影响很大,并且薄带的微结构将在一定程度上遗传至后续制备的磁体中。本文采用电弧与感应熔炼及熔体快淬与退火的方法分别制备了Nd-Fe-Co-Ga-B和Nd-Pr-Ce-Fe-Zr-B薄带,通过优化元素含量和试验参数,获得了具有优良硬磁性能、小尺寸晶粒及高性价比的薄带。利用X射线衍射仪、扫描
无铅双钙钛矿材料以其优异的光电性能和绿色稳定特点成为新型太阳能电池领域的研究热点。目前无铅双钙钛矿晶体的制备方法多为溶液法,采用溶液法制备钙钛矿晶体时溶液的温度、浓度等条件对晶体的形核和生长过程有很大的影响,进而决定最终晶体的尺寸和质量。然而受观测技术等的限制,实际的制备过程中往往无法直观地观察及记录晶体生长期间的完整信息。将数值模拟技术与晶体生长实验相结合,可以从全空间全时间域角度再现晶体生长的
锂离子电池(Lithium Ion Batteries,LIBs)因具有高质量/体积能量密度而被广泛应用于日常生活的各个领域。但由于现有的材料体系难以满足人们对LIBs市场的巨大需求,因此寻找更高性能的材料体系吸引了广泛的研究兴趣。金属锡基材料具有高比容量(994 m Ah g-1/2111 m Ah cm-3)这一显著优点受到了学者们的关注,但是锡基材料在充放电过程存在极大的体积变化导致材料粉化
基于钾丰富的储量、低廉的成本和较低的标准电极电势等优点,钾离子基储能体系被认为是具有潜力的新一代储能系统之一。其中,钾硒(K-Se)电池与传统的钾离子电池相比因具有更高的能量密度而受到越来越多的关注。但块体Se无法充分钾化,导致容量较低,且在充放电过程中容易形成多硒化物而引起穿梭效应,影响K-Se电池的循环稳定性。为充分暴露Se的反应活性位点,抑制多硒化物的产生,本文制备不同结构的多孔碳作为Se基
Ni-Mn基Heusler合金是一类性能优异、应用广泛的金属功能材料。本论文通过理论计算与实验分析相结合的方法分别研究了Bi掺杂对Ni2Mn Ga、Mn2Ni Ga、Ni-Mn-In和Mn-Ni-In合金以及Zn掺杂对Ni2Mn1.5X0.5(X=In,Sn,Sb)合金的马氏体相变、磁性和电子结构等性质的影响,并对其物理机制进行了探讨。通过第一性原理计算,研究了Bi掺杂对Heusler合金Ni2M
石墨烯特殊的二维结构以及出色的理化性能,使之在半导体、储能及电容器、复合材料等领域极具应用前景。但因其生产工艺复杂苛刻,设备昂贵,生产成本高、技术难度大,品质难以有效把控,甚至酸性氧化剂污水排放,环境污染等问题,一定程度上限制了石墨烯的规模化应用。本文提出利用机械驱动橡胶剥离石墨制备石墨烯的方法,即利用橡胶基体与鳞片石墨表面间的亲和性,相容性,在机械力持续驱动下,对辊的压缩力、剪切力,以及橡胶的粘