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金属Ni修饰的石墨烯及其对等离子喷涂NiCoCrAlY涂层力学性能的影响

材料导报 2021年第10期35卷 10141-10146,10157页

作者：张宇慧李大燕袁晨风金国房永超张丹中国航发哈尔滨东安发动机有限公司哈尔滨150066 哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院超轻材料与表面技术教育部重点实验室哈尔滨150001

为了解决石墨烯(GNPs)易团聚、高温易烧损等问题,本研究将利用化学镀工艺对石墨烯进行表面金属Ni修饰(Ni@GNPs),并通过等离子喷涂技术在K465高温合金表面制备NiCoCrAlY、NiCoCrAlY+GNPs和NiCoCrAlY+Ni@GNPs三种涂层,重点探究超声辅助、... 详细信息

为了解决石墨烯(GNPs)易团聚、高温易烧损等问题,本研究将利用化学镀工艺对石墨烯进行表面金属Ni修饰(Ni@GNPs),并通过等离子喷涂技术在K465高温合金表面制备NiCoCrAlY、NiCoCrAlY+GNPs和NiCoCrAlY+Ni@GNPs三种涂层,重点探究超声辅助、化学镀反应温度以及反应时间等因素对石墨烯表面修饰的影响,研究了Ni@GNPs外来添加相对等离子喷涂NiCoCrAlY涂层组织结构与力学性能的影响。结果表明,经过化学镀处理,石墨烯表面沉积了均匀分布的金属Ni镀层,在50℃下辅助超声反应40 min可进一步提高石墨烯表面的修饰效果;与NiCoCrAlY和NiCoCrAlY+GNPs涂层相比,添加Ni@GNPs能够显著减少涂层的孔洞与裂纹数量、提高涂层的致密性、大幅降低涂层的孔隙率;与NiCoCrAlY相比,NiCoCrAlY+Ni@GNPs涂层的硬度提升了30.9%,冲蚀率下降了7.4%,说明添加相Ni@GNPs能提高NiCoCrAlY涂层的力学性能与抗冲蚀性能。

关键词：等离子喷涂石墨烯化学镀 NiCoCrAlY涂层

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不锈钢表面低温气体渗氮层组织结构及合金元素对其的影响

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材料热处理学报 2021年第4期42卷 145-152页

作者：石宇刘瑞良杨前程哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院超轻材料与表面技术教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150001

采用低温气体渗氮工艺对1Cr17和1Cr17Ni2不锈钢进行表面改性处理。利用光学显微镜、X射线衍射分析(XRD)、X光电子谱分析仪(XPS)、显微硬度计等研究了不同工艺下渗氮层的组织结构和硬度,获得渗层增长动力学曲线,分析合金元素对渗层组织... 详细信息

采用低温气体渗氮工艺对1Cr17和1Cr17Ni2不锈钢进行表面改性处理。利用光学显微镜、X射线衍射分析(XRD)、X光电子谱分析仪(XPS)、显微硬度计等研究了不同工艺下渗氮层的组织结构和硬度,获得渗层增长动力学曲线,分析合金元素对渗层组织结构和渗层增长的影响。结果表明:采用低温气体渗氮处理可在不锈钢表面形成一定厚度的致密且完整的改性层,不锈钢表面硬度显著提升。渗氮层主要由含氮"膨胀"α相(αN)和Fe_(2~3)N相组成。Ni元素有利于含氮"膨胀"α相的形成和渗层厚度的增加以及渗层硬度的提高。

关键词：不锈钢低温气体渗氮 “膨胀”α相组织结构生长动力学

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30CrMnSiA结构钢表面多功能改性层的性能分析

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材料热处理学报 2024年第7期45卷 163-172页

作者：刘泉利王朝琳刘瑞良陈秋宇米南谢晓东刘梓航哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院超轻材料与表面技术教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司黑龙江哈尔滨150066 西南交通大学利兹学院四川成都611756 哈尔滨科汇涂层技术有限公司黑龙江哈尔滨150001

首先采用不同技术在30CrMnSiA钢表面制备了6种黑色多功能改性层,分别是采用电镀技术制备了纯Cr镀层、纯Ni镀层、纯Zn镀层和Zn-Ni复合镀层,采用低温渗氮+氧化(LTN+O)复合技术制备了LTN+O复合层,以及采用物理气相沉积(PVD)技术制备了PVD涂... 详细信息

首先采用不同技术在30CrMnSiA钢表面制备了6种黑色多功能改性层,分别是采用电镀技术制备了纯Cr镀层、纯Ni镀层、纯Zn镀层和Zn-Ni复合镀层,采用低温渗氮+氧化(LTN+O)复合技术制备了LTN+O复合层,以及采用物理气相沉积(PVD)技术制备了PVD涂层,随后利用X射线衍射仪、扫描电镜等对黑色多功能改性层的组织结构进行表征,以及通过显微硬度仪、球-盘摩擦磨损试验机和电化学工作站对其力学性能和耐蚀性能进行测试。结果表明:采用电镀、低温渗氮+氧化复合以及PVD沉积等技术均可在30CrMnSiA钢表面成功制备黑色多功能改性层;在硬度方面,PVD涂层硬度最高,达到1610 HV0.05;在摩擦磨损性能方面,相比30CrMnSiA钢基体,黑色多功能改性层的摩擦系数均略有升高,除纯Ni镀层外,其他改性层的耐磨性能均优于30CrMnSiA钢基体;在结合力方面,PVD涂层和纯Ni镀层的结合力最好,压痕边缘位置无裂纹;在耐蚀性方面,相比30CrMnSiA钢基体,Zn-Ni复合镀层和LTN+O复合层耐蚀性有所提高,其他改性层的耐蚀性有所降低。

关键词： 30CrMnSiA钢多功能改性层组织结构摩擦磨损性能耐蚀性能

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氧空位调控BiVO_(4)纳米片的制备及光解水制氧性能

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华南师范大学学报（自然科学版） 2022年第3期54卷 22-27页

作者：刘宇飞杨玉蓉孙政新刘畅邱敏高帆黑河学院理学院黑河164300 哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院/超轻材料与表面技术教育部重点实验室哈尔滨150001

采用水热和烧结方法制备了氧空位调控的BiVO_(4)纳米片。通过X射线衍射仪、电子自旋共振谱仪、透射电子显微镜、紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪和光解水制氧系统研究了不同氧空位含量(OV)BiVO_(4)纳米片的结构和光解水制氧性能。通过... 详细信息

采用水热和烧结方法制备了氧空位调控的BiVO_(4)纳米片。通过X射线衍射仪、电子自旋共振谱仪、透射电子显微镜、紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪和光解水制氧系统研究了不同氧空位含量(OV)BiVO_(4)纳米片的结构和光解水制氧性能。通过对氧空位含量的调控,实现了对BiVO_(4)纳米片的光吸收和光电性能的优化,极大提高了BiVO_(4)纳米片的光解水制氧效率。结果表明:引入氧空位后,BiVO_(4)纳米片在可见光区的光吸收明显增强,并且随着氧空位含量的增加,样品的吸收边发生明显红移。适量氧空穴的引入显著提高了光生电子和空穴的分离,从而提高光生电子的利用率。BiVO_(4)-O_(V2)纳米片的光催化产氧速率约433μmol/(h·g),约为BiVO_(4)纳米片的10倍。

关键词： BiVO_(4)纳米片氧空位载流子分离产氢速率

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CMT电弧增材制造2319铝合金微观组织与力学性能分析

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轻合金加工技术 2024年第5期52卷 59-65页

作者：王建国丛福官陈岩杨瑞青满正良任思蒙张兴禹张春龙东北轻合金有限责任公司黑龙江哈尔滨150001 中铝材料应用研究院有限公司应用中心北京100000 哈尔滨工程大学超轻材料与表面技术教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150001

采用CMT(冷金属过渡)技术电弧增材制造了2319铝合金直壁墙,并分别对沉积态和热处理态2319铝合金组织和性能进行分析。沉积态2319铝合金,层内区域为等轴晶组织,层间区域气孔缺陷较多,同时晶粒分布为粗大柱状晶和等轴晶的交混组织,沉积态2... 详细信息

采用CMT(冷金属过渡)技术电弧增材制造了2319铝合金直壁墙,并分别对沉积态和热处理态2319铝合金组织和性能进行分析。沉积态2319铝合金,层内区域为等轴晶组织,层间区域气孔缺陷较多,同时晶粒分布为粗大柱状晶和等轴晶的交混组织,沉积态2319铝合金纵向抗拉强度251 MPa,横向抗拉强度255 MPa。将沉积态2319铝合金进行热处理强化,优化固溶和时效制度,根据硬度确定最佳热处理制度:固溶温度535℃、固溶时间1 h、时效温度175℃和时效时间12 h,经过热处理后的2319铝合金,可引入高密度、细小、针状分布的θ″-Al2Cu相,产生析出强化效应,使得合金抗拉强度达449 MPa,较沉积态提升了76%。

关键词： CMT 电弧增材 2319铝合金微观组织力学性能

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《材料化学》全英文教学的探索与实践

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科学咨询 2023年第4期 123-126页

作者：张洋杨雨云刘金娜李峻青哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院超轻材料与表面技术教育部重点实验室黑龙江哈尔滨 150001

为了适应高等教育国际化趋势,各高校均逐渐开展本科生全英文教学.本文依托哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院《材料化学》全英文课程,从课程设计、教材选择、授课方式及考核方式四个方面进行了探索与实践,在授课方式上创新地采用四... 详细信息

为了适应高等教育国际化趋势,各高校均逐渐开展本科生全英文教学.本文依托哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院《材料化学》全英文课程,从课程设计、教材选择、授课方式及考核方式四个方面进行了探索与实践,在授课方式上创新地采用四名教师并行讲授,消除传统小班制由于不同班级授课教师授课能力不同、打分尺度不同等因素导致的不公平性,为理工科全英文教学改革提供了有益的指导和帮助.

关键词：材料化学全英文教学授课方式

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水系镁离子电池正极材料钠锰氧化物的制备及电化学性能

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物理学报 2021年第16期70卷 324-330页

作者：张永泉姚安权杨柳朱凯曹殿学哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院超轻材料与表面技术教育部重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工程大学智能科学与工程学院哈尔滨150001 哈尔滨理工大学电气与电子工程学院工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080 卡尔斯鲁厄理工学院应用材料研究所德国艾根施泰因-利奥伯德港76344

近年来镁离子电池正极材料的研发成为研究热点,提高电池的高倍率性能和循环稳定性成为主要研究目标.本文采用水热法制备了纳米线和纳米片共混结构的钠锰氧化物(Na_(0.55)Mn_(2)O_(4)·1.5H_(2)O)纳米材料,并用X-射线衍射和扫描电子... 详细信息

近年来镁离子电池正极材料的研发成为研究热点,提高电池的高倍率性能和循环稳定性成为主要研究目标.本文采用水热法制备了纳米线和纳米片共混结构的钠锰氧化物(Na_(0.55)Mn_(2)O_(4)·1.5H_(2)O)纳米材料,并用X-射线衍射和扫描电子显微镜进行表征,通过充放电测试仪和电化学工作站进行变倍率充放电循环和变扫速循环伏安测试.结果表明水热反应时间对材料的相结构和形貌组成影响显著,其中水热反应72 h样品(NMO-72)中纳米片和纳米线形成紧密共混,纳米片有效填充到纳米线交叉空隙中,提高了材料的振实密度.并且NMO-72材料具有更高的放电比容量和倍率循环性能.在50 mA·g^(-1)电流密度下,NMO-72的放电比容量达到229.1 mAh·g^(-1);在1000 mA·g^(-1)电流密度下,NMO-72材料的放电比容量稳定在81 mAh·g^(-1);而电流密度再次回到50 mA·g^(-1)时,其放电比容量稳定保持在164.7 mAh·g^(-1).同时,循环伏安测试表明NMO-72材料与其他材料相比,具有最佳的镁离子扩散动力学性能,由此NMO-72材料具有更为优异的可逆比容量、高倍率性能和循环稳定性.

关键词：水系镁离子电池正极材料钠锰氧化物电化学性能

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球形石墨尾料制备Ni_(0.85)Se/rGO及其析氢性能

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黑龙江大学自然科学学报 2024年第6期41卷 672-679页

作者：李雨杭辛岩松殷金玲哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院超轻材料与表面技术教育部重点实验室哈尔滨150001 黑龙江哈船碳材料科技有限公司技术研发部鸡西158100

氢能是一种高效清洁的能源,采用太阳能等绿电电解水制氢已成为关注的热点,寻找高效廉价的析氢催化剂是电解水制氢的关键。以廉价的球形石墨尾料为原料,采用改良Hummers法制备的氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)作为催化剂载体前驱体,并利... 详细信息

氢能是一种高效清洁的能源,采用太阳能等绿电电解水制氢已成为关注的热点,寻找高效廉价的析氢催化剂是电解水制氢的关键。以廉价的球形石墨尾料为原料,采用改良Hummers法制备的氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)作为催化剂载体前驱体,并利用一步水热法将Ni_(0.85)Se负载于还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide,rGO)上合成Ni_(0.85)Se/rGO作为电解水析氢催化剂材料。将rGO作为载体可以有效降低Ni_(0.85)Se的团聚,增加催化析氢的活性,Ni_(0.85)Se/rGO电极在10 mA·cm-2电流密度时的析氢过电位为167 mV,且具有良好的稳定性。

关键词：析氢反应 Ni_(0.85)Se/rGO 氧化石墨烯球形石墨尾料

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聚合物液滴在微腔表面润湿中气液界面演化协同机理

聚合物液滴在微腔表面润湿中气液界面演化协同机理

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：徐文帅何宜繁姜恒中国科学院力学研究所微重力重点实验室哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院超轻材料与表面技术教育部重点实验室

液滴在微结构表面的润湿转变过程包含基底形貌、接触线、气液界面和液滴属性等特征之间复杂相互作用,是对材料表面进行功能化设计(如减阻、拒液等)的重要关注点。通过实验观测不同分子量的硅油液滴在微腔表面润湿转变过程,本文研究了表... 详细信息

液滴在微结构表面的润湿转变过程包含基底形貌、接触线、气液界面和液滴属性等特征之间复杂相互作用,是对材料表面进行功能化设计(如减阻、拒液等)的重要关注点。通过实验观测不同分子量的硅油液滴在微腔表面润湿转变过程,本文研究了表面形貌与润湿行为的关系,包括液滴扩散和润湿过渡特征。实验结果表明:硅油液滴在微腔阵列表面存在从液滴外围到中心的定向润湿转变现象,相比均匀分布的微腔表面,在液滴定向润湿转变过程中,具有不同固体份数的非均质微腔阵列的分界线处存在一侧处于Cassie-Baxter状态而另一侧完全处于Wenzel状态的不连续混合润湿现象,且在润湿状态维持时间方面存在显著差异。通过引入液滴润湿过程中微结构之间的协同关联作用,可解释硅油液滴在润湿过程中相邻微腔处的润湿状态间断现象,进一步提出了聚合物液滴在相邻微结构内部润湿过程中气液界面的演化过程存在协同关联的唯象模型,为解释高分子聚合物液滴在微结构表面的润湿机理提供了力学模型。

关键词：聚合物液滴微腔表面气液界面润湿协同唯象模型

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真空环境下无柄胶体液滴在微腔表面蒸发及颗粒沉积现象

真空环境下无柄胶体液滴在微腔表面蒸发及颗粒沉积现象

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：何宜繁徐文帅姜恒哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院超轻材料与表面技术教育部重点实验室中国科学院力学研究所微重力重点实验室

固着无柄胶体液滴在粗糙基材表面的蒸发和粒子自组装在材料制备领域具有重要的应用和研究价值。本文研究了真空环境下无柄胶体颗粒液滴在具有微腔结构的表面上的蒸发和内部粒子运动过程,重点探讨了环境压力的改变对此过程的影响。利用... 详细信息

固着无柄胶体液滴在粗糙基材表面的蒸发和粒子自组装在材料制备领域具有重要的应用和研究价值。本文研究了真空环境下无柄胶体颗粒液滴在具有微腔结构的表面上的蒸发和内部粒子运动过程,重点探讨了环境压力的改变对此过程的影响。利用自行搭建的模拟真空环境的液体观测装置对具有不同尺寸的微腔结构PDMS表面上不同直径聚苯乙烯微球胶体液滴的蒸发过程进行了观测,研究了真空环境下微腔结构表面的粒子组装结果,并与常压环境下的自组装结果进行对比,探明了微腔与环境压力对液滴蒸发和粒子组装沉积的协同作用机制。

关键词：真空环境胶体液滴微腔表面自组装

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