简介:采用Al片和SiO2粉末为原料,以H2为保护气氛,通过气相沉积方法合成Al2O3纳米片。采用XRD、SEM、TEM和EDS等分析表征手段研究合成的Al2O3纳米片的物相组成、显微形貌和微区成分。结果表明:合成的Al2O3纳米片具有光滑平整的表面,厚度为100-300nm,具有完好的菱方六面体结构。通过纳米压痕仪对合成的α-Al2O3纳米片的力学性能进行原位表征,利用Oliver-Pharr方法由加载.卸载曲线直接计算纳米片的硬度和弹性模量,经计算得知α-Al2O3纳米片的硬度值为26±5GPa,略高于单晶α-Al2O3块体材料;弹性模量为249+32GPa,仅相当于对应的单晶块体材料的55%左右。
简介:采用反应磁控溅射法分别在单晶硅(100)和不锈钢基底上沉积不同W含量的Zr1-xWxN(x=0.17,0.28,0.36,0.44,0.49)复合膜,利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机研究该复合薄膜的微结构、力学性能及摩擦性能,并探讨ZrWN复合膜的摩擦机理。结果表明:当x≤0.28时,复合膜呈fcc(Zr,W)N结构;当x为0.36~0.44时,复合膜呈fcc(Zr,W)N和fccW2N结构;当x=0.49时复合膜为fcc(Zr,W)N、fccW2N结构和β-W单质。Zr1-xWxN复合膜的硬度随x增加先增大后减小,当x=0.44时达到最大值,为36.0GPa。随x增加,Zr1-xWxN复合膜的室温摩擦因数先减小后增大,摩擦表面生成的氧化物WO3对于降低摩擦因数起重要作用。
简介:以ZnO粉末为原料,用N2作为载气,采用无催化辅助的热蒸发法沉积制备ZnO纳米结构,分别用X线衍射仪、扫描电镜和透射电镜对ZnO的物相、形貌和结构进行表征,并结合晶体生长理论和实验条件,对ZnO产物的形貌变化和纳米带生长方向进行研究。结果表明:离气源较近的位置到离出口较近的位置,ZnO纳米结构的形貌由连续颗粒膜逐渐向纳米带、直径大于100nm和直径小于100nm的纳米线变化。特别是发现ZnO纳米带除了常见的[001]生长方向外,还有[101]和[203]两种极为罕见的生长方向,这些纳米带都具有上下表面均由(±010)晶面组成的特点。ZnO产物的形貌变化是其生长过程由动力学控制为主转向热力学控制为主的结果,纳米带生长方向不同,可能与其晶核形成过程中的竞争生长有关。
简介:将苯胺单体滴加到硫酸溶液中配制成电解液,采用恒电流法在304不锈钢板表面沉积聚苯胺涂层,通过动电位极化和恒电位极化分析不锈钢板的防腐性能,利用自制的导电性能测试设备分析涂层与不锈钢板的界面接触电阻,探讨聚苯胺涂层用于质子交换膜燃料电池双极板改性的可能性。结果表明,在优化工艺条件下制备的聚苯胺涂层的腐蚀电位和腐蚀电流密度分别为369mV和0.479μA/cm^2,与裸钢相比,腐蚀电位升高536mV,腐蚀电流密度降低4个数量级。模拟质子交换膜燃料电池的实际工作环境进行恒电位极化曲线测试,分析测试后的溶液离子含量。结果表明,涂层改性不锈钢板的腐蚀电流密度比裸钢低2个数量级,具有很好的耐久性;阳极环境比阴极环境具有更强的腐蚀性。恒电位极化测试前,压力为1.4MPa时,裸钢和涂层试样的界面接触电阻分别为97和145mΩ·cm^2,腐蚀后涂层试样的界面接触电阻比裸钢的低更多。用聚苯胺改性的不锈钢的防腐和导电性能在一定程度上都能达到目标值,在质子交换膜燃料电池双极板中具有很大的应用潜力。
简介:采用两步水热法制备钇稳定氧化锆(YSZ)的超细纳米颗粒。利用X射线衍射仪、透射电子显微镜研究pH值以及分散剂和阳离子浓度对YSZ粉体的相组成、相结构和晶粒大小的影响。结果表明,两步水热法制得的YSZ粉体具有立方相结构,平均晶粒尺寸约为6nm;pH值越大,越利于立方相的生成,pH为12时,YSZ粉体为纯立方相;无水乙醇作为分散剂,可以有效地减少粉体的团聚;阳离子浓度过高时(2mol/L),不利于立方相生成,在阳离子浓度适当(约0.02~0.05mol/L)的前提下,稍大的阳离子浓度得到的粉体粒径较小,团聚较少,最佳的阳离子浓度为0.05mol/L。
简介:C/C复合材料在高于450℃的空气(氧化气氛)中会显著氧化,可采用基体抗氧化和涂层抗氧化来防止其氧化.作者采用在基体材料表面预先浸涂浸渍剂,再涂刷涂层并将涂层固化处理制备涂层的工艺方法,制备出抗氧化性能良好的抗氧化涂层.预浸涂处理可使材料的起始氧化温度提高近200℃.单独预浸涂以硼酸、TEOS为主的浸渍剂抗氧化效果不明显,而预浸涂以磷酸+硼酸混合液、磷酸为主的浸渍剂效果较好.其最佳抗氧化效果为900℃×2h静态氧化失重率为0.33%,900℃×4h静态氧化失重率为1.13%.对以硼酸、磷酸和TEOS及其混合液为主的浸渍剂的抗氧化机理进行了探讨.
简介:采用阴极弧蒸发技术在A120,、低合金钢和硬质合金刀片上沉积Ti与Al原子比相近的Al-Ti-N和Al-Ti-Ni.N涂层,借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、纳米压痕、划痕实验和氧化实验,研究Si掺杂对Al-Ti-N涂层的结构、力学性能和抗氧化性能的影响。结果表明:Al-Ti-N涂层为以立方为主的立方和六方的两相结构,Si掺杂可降低TiN中Al的固溶度,使涂层转化为以六方为主的六方和立方的两相结构;Si的加入导致涂层硬度由34.5GPa降到28.7GPa;Si掺杂引起涂层的应力增加,从而导致涂层与基体的结合强度降低;Al-Ti-N涂层的抗氧化性能随si的加入而显著改善,抗氧化温度提高到1000℃以上。
简介:采用粉末冶金法制备Ti(C,N)基金属陶瓷,研究粘结相Co与Ni的含量比对材料组织结构和性能的影响,并系统研究材料在高温环境和酸性水溶液中的氧化与腐蚀行为。结果表明,w(Co)/w(Ni)=1的金属陶瓷材料T3具有优异的综合力学性能,其抗弯强度与硬度(HRA)分别为1749MPa和93.8;随着Ni的添加,材料在H2SO4溶液中的耐腐蚀性能显著提高,其中的T3经120h浸泡腐蚀后质量损失率为0.0745%,粘结相和部分环形相的溶解为金属陶瓷在酸溶液中的主要腐蚀行为。随w(Co)/w(Ni)的值减小,材料阳极极化过程中不同钝化区出现融合,证明Ni含量增加可促进元素向粘结相中的固溶,T3材料具有优异的耐腐蚀性能,自腐蚀电流密度为3.3566×10^-7A/cm^2。表面积为2.5cm^2的Ti(C,N)基金属陶瓷,在900℃高温静态空气中氧化10h后,质量增加量均小于1mg,材料的氧化机理以粘结相优先氧化和富Ti、W固溶相的氧化腐蚀为主。
简介:以Nb2O5、In(NO3)3和Sm(NO3)3为原料,采用溶胶-凝胶法制备新型光催化材料Sm2InNbO7。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)以及紫外-可见漫反射光谱(UV-Visdiffusereflectancespectroscopy)技术对该材料的结构、形貌和光吸收性能进行表征。以可见光下亚甲基蓝(MB)的脱色降解为模型反应,考察煅烧温度、催化剂用量、H2O2用量和pH值对Sm2InNbO7光催化性能的影响。结果表明,煅烧温度为700℃时即可获得具有烧绿石结构的Sm2InNbO7。随焙烧温度升高,催化剂结晶度增加,粒径增大,比表面积下降,吸收边界出现一定的蓝移;在850℃下煅烧3h获得的Sm2InNbO7样品具有最高的催化活性,当50mL质量浓度的10mg/L的MB溶液中催化剂用量为0.1g、30%H2O2溶液用量为0.5mL、pH=6时,亚甲基蓝的降解率高达93.8%,明显优于固相法制备的Sm2InNbO7以及P-25TiO2。较高的pH值有利于光催化反应的进行。
简介:采用包埋-刷涂法在C/C复合材料表面制备SiC/ZrSiO4复合涂层,借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等测试手段分析该复合涂层的微观结构,并研究SiC单涂层和SiC/ZrSiO4复合涂层在1500℃静态空气中的抗氧化性能。结果表明:包埋法制备的SiC内涂层结构疏松,具有较好的抗氧化性能,氧化55h后质量损失率仅为0.5%,但氧化58h后,涂层内部形成大孔洞并产生贯穿孔隙,导致涂层失效,质量损失率迅速增加到2.1%。SiC/ZrSiO4复合涂层由非均质镶嵌式结构的ZrSiO4涂层紧密覆盖在SiC内涂层表面而成,具有优异的抗氧化性能,氧化198h后质量仅增加0.5%,并且基本不再随时间延长而增加;复合涂层不仅能自愈合外涂层的缺陷和裂纹,还能抑制氧化过程中大孔洞的形成,避免贯通孔隙的产生。
简介:以六水合氯化钴(CoCl2·6H2O)和水合三氯化钌(RuCl3·3H2O)为前驱体,采用胶体法制备超级电容器用(RuO2/Co3O4)·nH2O复合薄膜电极材料。用X射线衍射仪以及CHl660C电化学工作站对该复合薄膜的物相结构及电化学性能进行表征。结果表明:当COCl2'6H20和RuCl3·3H2O的物质的量比n(Co):n(Ru)为2:1时,于350℃下热处理2.5h制备的复合薄膜电极具有优良的性能,在浓度为0.5mol/L的H2S04电解液中其比电容达到512F/g,500次充放电循环后比电容量保持在充放电循环前的96.1%;充放电电流为0.01A时,内阻为1.2Ω。
简介:为了使航天发动机中镍合金在高温,高压,富氧条件下安全高效地工作,以镍粉及玻璃相为原料制成料浆,采用流涂法在航天发动机用镍基合金GH4586表面制备高温含镍的B2O3-A12O3-BaO-CeO2-ZrO2(Ni/BACZ)金属陶瓷涂层。通过扫描电镜和X射线衍射分析涂层的表面和截面组织形貌以及相组成,采用拉伸实验、氧化试验和热震实验分析涂层性能。结果表明:Ni/BACZ涂层结构致密,主要物相为Ni、Al2O3和CeBO3。涂层与基体结合牢固,结合强度大于55MPa。900℃氧化条件下,涂层的抗氧化性能相比无涂层基体提高7倍以上。Ni可减少涂层高温热应力产生的裂纹,增加涂层韧性,使其具有良好的抗热震性能。