使用聚合物电解质膜 (PEM) 进行电解的前景十分光明。[4,5] 缺点是,发生在阳极的氧析出反应 (OER) 表现出缓慢的动力学,因此妨碍了高效的整体电化学水分解。[5,6] 大规模电解需要价格实惠且活性高的电催化剂。[7] Ir-[8–10] 和 Ru-[11,12] 材料在酸性电解质中表现出最高的催化 OER 活性。由于其更高的稳定性,Ir-基催化剂代表了最先进的阳极材料。 [8,13,14] 为了提高活性贵金属的利用率,人们尝试了不同的方法,如将 IrOx 与地球上储量丰富的金属氧化物(TiO2、[15] Ta2O5、[16] SnO2[17])合金化,将 IrOx 以纳米晶体的形式分散在高表面积载体材料上(Sb 掺杂的 SnO2[18]),或通过模板工艺引入明确的纳米结构。[10,19] 然而,在添加绝缘过渡金属氧化物(如 TiO2[20] 或 Ta2O5)后,电导率经常会下降。[21] 至于载体材料的稳定性,掺杂已被证明可以提高耐腐蚀性,但大多数载体材料在酸性下稳定性较差。 [22] 感兴趣的读者可以参阅 Maillard 等人撰写的一篇综合评论。[23]
使用聚合物电解质膜 (PEM) 进行电解的前景十分光明。[4,5] 缺点是,发生在阳极的氧析出反应 (OER) 表现出缓慢的动力学,因此妨碍了高效的整体电化学水分解。[5,6] 大规模电解需要价格实惠且活性高的电催化剂。[7] Ir-[8–10] 和 Ru-[11,12] 材料在酸性电解质中表现出最高的催化 OER 活性。由于其更高的稳定性,Ir-基催化剂代表了最先进的阳极材料。 [8,13,14] 为了提高活性贵金属的利用率,人们尝试了不同的方法,如将 IrOx 与地球上储量丰富的金属氧化物(TiO2、[15] Ta2O5、[16] SnO2[17])合金化,将 IrOx 以纳米晶体的形式分散在高表面积载体材料上(Sb 掺杂的 SnO2[18]),或通过模板工艺引入明确的纳米结构。[10,19] 然而,在添加绝缘过渡金属氧化物(如 TiO2[20] 或 Ta2O5)后,电导率经常会下降。[21] 至于载体材料的稳定性,掺杂已被证明可以提高耐腐蚀性,但大多数载体材料在酸性下稳定性较差。 [22] 感兴趣的读者可以参阅 Maillard 等人撰写的一篇综合评论。[23]
通过烧结机械合金化的 Fe 和 Si 粉末与 Mn、Co、Al、P 作为 p 型和 n 型掺杂剂,制备了添加了 B 4 C 纳米粒子的 β-FeSi 2 。随后将固结样品在 1123 K 下退火 36 ks。退火后烧结物的 XRD 分析证实了从 α 和 ε 几乎完全转变为热电 β-FeSi 2 相。样品表面的 SEM 观察结果与衍射曲线相符。TEM 观察结果显示 B 4 C 纳米粒子均匀分布在材料中,没有可见的聚集体,并确定了晶粒尺寸参数 d 2 < 500 nm。所有掺杂剂都有助于降低热导率和塞贝克系数,其中 Co 对提高与参考 FeSi 2 相关的电导率的影响最大。结合添加 Co 作为掺杂剂和 B 4 C 纳米粒子作为声子散射体,Fe 0.97 Co 0.03 Si 2 化合物的无量纲性能系数 ZT 在 773 K 时达到 7.6 × 10 –2。将所检测的烧结物与之前制造的相同化学计量但不添加 B 4 C 纳米粒子的烧结物的热电性能进行比较,发现它们总体上具有负面影响。关键词:二硅化铁、纳米粒子、热电材料
实施电弧定向能量沉积需要开发新型、工艺适应性强的高性能铝合金。然而,传统的高强度合金难以加工,因为它们容易产生热裂纹。基于 Al-Mg-Zn 的交叉合金结合了良好的可加工性和人工时效后的良好机械性能。在这里,我们提出了一种使用 Ag 微合金化进一步改善 Al-Mg-Zn 交叉合金机械性能的努力。在样品中没有观察到裂纹和少量孔隙。微观结构以细小和球状晶粒为主,晶粒尺寸为 26.6 l m。晶粒结构基本上没有纹理,包含细小的微观偏析区,偏析缝厚度为 3-5 微米。经热处理后,这些微观偏析区溶解,并形成 T 相沉淀物,这通过衍射实验得到澄清。该沉淀反应导致显微硬度为 155 HV0.1,屈服强度分别为 391.3 MPa 和 418.6 MPa,极限拉伸强度分别为 452.7 MPa 和 529.4 MPa,横向和纵向断裂应变分别为 3.4% 和 4.4%。所得结果表明,可以使用新开发的铝交叉合金通过电弧直接能量沉积制造高负荷结构。
提高材料疲劳寿命的方法之一是提高材料强度。这通常是通过合金化来实现的。[3 – 6] 然而,一个主要缺点是,与低合金或非合金样品相比,合金含量较高的系统的腐蚀性能通常会变得更差。[7] 另一种提高强度的方法是细化晶粒。这种方法的优点是在不改变材料化学成分的情况下实现强度的提高。将晶粒尺寸减小到亚微米范围的特别有效的方法是剧烈的塑性变形工艺。[8 – 10] 在这些过程中,材料会受到高塑性变形,而不会改变材料的横截面形状。通过重复几次该工艺步骤,可以引入非常大量的塑性变形,从而在材料中引入新的位错。这些位错形成新的亚晶粒,由于能量最小化,亚晶粒通过进一步变形转变为大角度晶界。与粗晶粒 (CG) 材料相比,此类超细晶粒 (UFG) 材料的循环性能明显更佳。[10 – 13] 由于 UFG 材料的晶粒尺寸较小,因此通常用于适应 CG 材料疲劳过程中应变的位错排列和/或结构的发展受到阻碍。[14,15]
摘要:热电材料早已被证明能有效地将热能转化为电能,反之亦然。自从半导体被用于热电领域以来,人们做了大量工作来提高它们的效率。它们的热电物理参数(塞贝克系数、电导率和热导率)之间的相互关系需要特殊的调整,才能最大限度地提高它们的性能。在开发热电性能的研究中,已经报道了各种方法,包括掺杂和合金化、纳米结构和纳米复合。在不同类型的热电材料中,层状硫族化物材料是具有独特性能的独特材料。它们具有低的自热导率,并且它们的层状结构使它们易于修改以提高其热电性能。在这篇综述中,提供了热电概念的基本知识以及提高性能系数的挑战。文中简要讨论了不同组层状硫属化物热电材料的结构和热电性能。文中还介绍了文献中用于提高其性能的不同方法以及该领域的最新进展。文中重点介绍了石墨烯作为层状硫属化物材料基质的有前途的纳米添加剂,并展示了其对提高其性能系数的影响。
摘要:铜具有很高的热导率,是现代航空航天推进系统中热应力部件冷却的关键材料。在此类应用中使用铜材料需要材料具有很高的强度和高温稳定性,这可以通过氧化物弥散强化的概念来实现。在这项研究中,我们展示了使用激光增材制造对两种高导电沉淀强化 Cu-Cr-Nb 合金进行氧化物强化。通过在行星磨机中进行机械合金化,将气雾化的 Cu-3.3Cr-0.5Nb 和 Cu-3.3Cr-1.5Nb (wt.%) 粉末材料用 Y 2 O 3 纳米颗粒装饰,然后通过激光粉末床熔合 (L-PBF) 的激光增材制造工艺进行固结。虽然可以制造出致密的强化和非强化合金样品 (>99.5%),但氧化物弥散强化合金还表现出均匀分布的富含钇和铬的氧化物纳米颗粒,以及所有受检合金中存在的 Cr 2 Nb 沉淀物。较高的铌含量导致维氏硬度适度增加约 10 HV0.3,而均匀分散的纳米级氧化物颗粒导致材料强度与非强化合金相比显著增加约 30 HV0.3。
由于响应特性相似,使用单个电阻半导体传感器监测和分类不同气体具有挑战性。分离的传感器阵列可用作电子鼻,但这种阵列结构庞大,制造工艺复杂。在此,我们轻松制造了一个基于边缘生长的 SnO 2 纳米线的气体传感器阵列,用于实时监测和分类多种气体。该阵列由四个传感器组成,设计在玻璃基板上。SnO 2 纳米线从电极边缘在芯片上生长,相互接触,并充当传感元件。这种方法比后合成技术更有优势,因为 SnO 2 纳米线直接从电极边缘生长,而不是在表面上生长。因此,通过在高生长温度下将 Sn 与 Pt 合金化可以避免对电极造成损坏。进一步检查了传感器阵列对不同气体的传感特性,包括甲醇、异丙醇、乙醇、氨、硫化氢和氢气。雷达图用于改善对不同气体的选择性检测并实现有效分类。© 2020 作者。由 Elsevier BV 代表河内越南国立大学提供出版服务。这是一篇根据 CC BY 许可开放获取的文章(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。
通过烧结机械合金化的 Fe 和 Si 粉末与 Mn、Co、Al、P 作为 p 型和 n 型掺杂剂,制备了添加了 B 4 C 纳米粒子的 β-FeSi 2 。随后将固结样品在 1123 K 下退火 36 ks。退火后烧结物的 XRD 分析证实了从 α 和 ε 几乎完全转变为热电 β-FeSi 2 相。样品表面的 SEM 观察结果与衍射曲线相符。TEM 观察结果显示 B 4 C 纳米粒子均匀分布在材料中,没有可见的聚集体,并确定了晶粒尺寸参数 d 2 < 500 nm。所有掺杂剂都有助于降低热导率和塞贝克系数,其中 Co 对提高与参考 FeSi 2 相关的电导率的影响最大。结合添加 Co 作为掺杂剂和 B 4 C 纳米粒子作为声子散射体,Fe 0.97 Co 0.03 Si 2 化合物的无量纲性能系数 ZT 在 773 K 时达到 7.6 × 10 –2。将所检测的烧结物与之前制造的相同化学计量但不添加 B 4 C 纳米粒子的烧结物的热电性能进行比较,发现它们总体上具有负面影响。关键词:二硅化铁、纳米粒子、热电材料
摘要:由于铜基合金具有高热导率,而镍基高温合金具有高高温抗拉强度,因此铜基弥散强化合金与镍基高温合金的连接在液体火箭发动机应用中引起了越来越多的关注。然而,这种接头在通过液态过程连接时可能会开裂,从而导致零件失效。在本文中,将 15–95 wt.% GRCop42 成分与 Inconel 625 合金化,并对其进行了表征,以更好地了解开裂的根本原因。结果表明,在对应于 30–95 wt.% GRCop42 的成分中,贫铜液体和富铜液体之间缺乏可混溶性。观察到两种不同的形态,并通过使用 CALPHAD 进行解释; 30–50 wt.% GRCop42 处为铜缺乏的枝晶,枝晶间区域为富铜,60–95 wt.% GRCop42 处为铜缺乏的球体,周围为富铜基质。相分析表明,脆性金属间相在 60–95 wt.% GRCop42 铜缺乏区域析出。本文提出了三种开裂机制,为避免镍基高温合金与铜基弥散强化合金接头缺陷提供指导。