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金属学报 2025年第1期61卷 129-142页

作者：王彬杉徐光任睿张强单召辉樊建锋太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室太原030024 太原理工大学材料科学与工程学院太原030024 太原理工大学镁基材料山西省重点实验室太原030024 太原理工大学物理与光电学院太原030024

脉冲电流辅助成形工艺具有提高成型能力及细化微观组织等优点,被广泛用到各种塑性变形过程中。然而,关于脉冲电流在动态挤压变形过程中的作用尚不明确。本工作利用脉冲电流辅助挤压(EPAE)技术,研究了脉冲电流对于AZ91镁合金挤压过程中... 详细信息

脉冲电流辅助成形工艺具有提高成型能力及细化微观组织等优点,被广泛用到各种塑性变形过程中。然而,关于脉冲电流在动态挤压变形过程中的作用尚不明确。本工作利用脉冲电流辅助挤压(EPAE)技术,研究了脉冲电流对于AZ91镁合金挤压过程中动态析出和微观组织的影响。结果表明,在能够完全动态再结晶(DRX)的临界变形条件下,EPAE工艺可以降低AZ91镁合金挤压过程中β-Mg_(17)Al_(12)相的体积分数并促使其发生球化,同时能够促进平均晶粒尺寸和最大基面织构强度的增加,且峰值电流密度越高,效果越明显。与常规热挤压相比,峰值电流密度为6.4×10^(7) A/m^(2)的EPAE工艺促使AZ91镁合金中β-Mg_(17)Al_(12)相的体积分数从76.9%降低至16.5%,平均晶粒尺寸从1.07μm增加至3.54μm,最大织构强度从3.39增加至5.92。在不均匀分布的β-Mg_(17)Al_(12)相的钉扎作用下,最终EPAE态AZ91镁合金内部形成双峰组织。实验及理论分析表明,脉冲电流中热效应和非热效应的共同作用所导致的AZ91镁合金挤压过程中的Gibbs自由能变化量和原子扩散通量的提高是上述实验现象发生的主要原因,在促进了β-Mg_(17)Al_(12)相的溶解及其附近Al溶质原子均匀分布的同时提高了晶界迁移速率。同时,脉冲电流可以通过其漂移电子对基面滑移的加速作用促进β-Mg_(17)Al_(12)相颗粒贫乏区中晶粒的旋转。

关键词： AZ91 镁合金脉冲电流辅助挤压 β-Mg_(17)Al_(12)相动态析出晶粒长大

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热机械处理提高Cr_(47)Ni_(33)Co_(10)Fe_(10)多组元共晶合金力学性能

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材料导报 2025年第3期39卷 208-213页

作者：薛赞晋玺毛周朱兰爱东王大雨乔珺威太原理工大学材料科学与工程学院太原030024 太原理工大学机械与运载工程学院应用力学研究所太原030024 太原理工大学教育部先进材料界面科学与工程重点实验室太原030024

无序面心立方(FCC)+无序体心立方(BCC)结构多组元共晶合金(MCEA)Cr_(47)Ni_(33)Co_(10)Fe_(10)具有重要的工程应用价值。本工作采用多道次冷轧使合金厚度减少90%并在800℃下退火1 h的热机械处理策略来提高合金力学性能。Cr_(47)Ni_(33)C... 详细信息

无序面心立方(FCC)+无序体心立方(BCC)结构多组元共晶合金(MCEA)Cr_(47)Ni_(33)Co_(10)Fe_(10)具有重要的工程应用价值。本工作采用多道次冷轧使合金厚度减少90%并在800℃下退火1 h的热机械处理策略来提高合金力学性能。Cr_(47)Ni_(33)Co_(10)Fe_(10)合金热机械处理后的屈服强度(σ_(0.2))为1230 MPa,拉伸断裂应变(ε)为13%,屈服强度相对于铸态合金提高了864 MPa,是铸态合金的三倍多,且几乎没有损失塑性。高强度和高塑性的匹配来源于超细双相等轴晶组织替代了初始层片组织。本工作为提高双相共晶高熵合金的力学性能提供了一种可行的热处理工艺途径。

关键词：共晶高熵合金热机械处理超细晶力学性能

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KH-550改性的聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯/氧化镁/银复合薄膜的制备及性能

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化工新型材料 2025年第2期53卷 252-257页

作者：孟祥亮武钰铃曹成林张杰太原理工大学材料科学与工程学院太原030024 太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室太原030024

采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对MgO/Ag纳米粒子进行表面改性,并将改性纳米粒子加入聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)基质中制备改性PBST/MgO/Ag复合膜,并对复合膜的微观形貌、力学性能、阻隔性能、抗菌性能和食品保鲜性能进... 详细信息

采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对MgO/Ag纳米粒子进行表面改性,并将改性纳米粒子加入聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)基质中制备改性PBST/MgO/Ag复合膜,并对复合膜的微观形貌、力学性能、阻隔性能、抗菌性能和食品保鲜性能进行研究。结果表明:硅烷偶联剂的加入明显改善了纳米粒子与PBST基质的相容性,薄膜的力学性能和阻隔性能显著提高。此外,复合薄膜还具有优异的抗菌性能和食品保鲜性能。对金黄色葡萄球菌(***)、大肠杆菌(***)和乙型副伤寒沙门菌(*** B)的抑菌率均超过99%。在保鲜实验,使用3%改性抗菌剂所制复合膜(K5-PMA-3)包裹的樱桃番茄的质量损失率仅为5.6%。所有这些性能表明,制备的生物膜作为食品包装薄膜具有巨大的应用潜力。

关键词：聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯氧化镁银表面改性抗菌活性食品包装

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波/平-平轧制Mg/Al复合板界面结构演变及力学性能

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金属热处理 2025年第2期50卷 142-147页

作者：朱金森边丽萍雒宝权李腾王涛梁伟太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030024 太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心山西太原030024 太原理工大学先进镁基材料山西省重点实验室山西太原030024

采用波/平-平轧制制备了Mg/Al复合板,并对复合板材进行200℃×1 h最终退火热处理。利用金相显微镜、扫描电镜(SEM/EDS)、电子背散射衍射仪和万能电子拉伸机探究了Mg/Al复合板界面结构演变及力学性能。结果表明,两种轧制方式第1道次... 详细信息

采用波/平-平轧制制备了Mg/Al复合板,并对复合板材进行200℃×1 h最终退火热处理。利用金相显微镜、扫描电镜(SEM/EDS)、电子背散射衍射仪和万能电子拉伸机探究了Mg/Al复合板界面结构演变及力学性能。结果表明,两种轧制方式第1道次及400℃×15 min中间退火后,界面均实现了冶金结合,界面处无金属间化合物生成。波-平轧制第2道次及200℃×1 h退火后,镁合金基体晶粒尺寸在波谷与波峰处呈现不均匀分布,波谷处晶粒得到明显细化,但晶粒尺寸大于平-平轧制,界面处形成“交错咬合式”金属间化合物颗粒,化合物沿波纹界面呈离散分布,具有更好的界面结合特性;平-平轧制界面则形成平直连续的金属间化合物层。波-平轧制工艺具有局部强压、强剪切的变形特征,较平-平轧制,Mg/Al复合板的抗拉强度、屈服强度高,塑性低。

关键词： Mg/Al复合板波-平轧制平-平轧制界面组织金属间化合物力学性能

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基于砂型3D打印成形工艺优化制备薄壁叶轮铸件

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特种铸造及有色合金 2025年第2期45卷 221-227页

作者：艾雨蒙游志勇刘世龙张笙辉张耀峰李成坤谭锐太原理工大学材料科学与工程学院新材料界面科学与工程教育部重点实验室太原030600 康硕(山西)智能制造有限公司晋城046700 沈阳铸造研究所有限公司高端装备轻合金铸造技术国家重点实验室沈阳110022

采用Box-Behnken响应面法对砂型3D打印成形工艺开展优化试验,以抗拉强度和发气量作为性能响应,确定树脂喷墨量、固化剂加入量和打印层厚3个工艺参数的水平范围。通过数值模拟获得最优工艺参数组合,并采用低压铸造工艺对试制薄壁叶轮铸... 详细信息

采用Box-Behnken响应面法对砂型3D打印成形工艺开展优化试验,以抗拉强度和发气量作为性能响应,确定树脂喷墨量、固化剂加入量和打印层厚3个工艺参数的水平范围。通过数值模拟获得最优工艺参数组合,并采用低压铸造工艺对试制薄壁叶轮铸件进行验证。结果表明,树脂喷墨量为1.44%,固化剂加入量为0.21%,打印层厚为0.30 mm时,获得打印砂型的抗拉强度为2.15 MPa,发气量为8.92 mL/g,接近预测值。在优化工艺条件下试制的叶轮铸件轮廓完整清晰,质量满足技术要求。

关键词： 3D打印砂型成形工艺响应面法低压铸造

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移动源和固定源脱硝过程氨逃逸规律及其治理进展

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环境化学 2025年

作者：杨凯鑫张峻铭王兵韩丽娜李彪胡江亮姚俊轩常丽萍鲍卫仁王建成太原理工大学化学与化工学院省部共建煤炭清洁高效利用国家重点实验室太原理工大学煤科学与技术教育部重点实验室太原理工大学材料科学与工程学院中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室

氨气（NH3）是一种有毒气体，排放到大气中将形成二次气凝胶，引起大气PM2.5浓度快速上升，并对建筑、土壤、水体和人体健康造成严重危害.近年来随着氮氧化物排放限值日趋严格，为了治理氮氧化物而造成严重的NH3逃逸，城市交通和工业区... 详细信息

氨气（NH3）是一种有毒气体，排放到大气中将形成二次气凝胶，引起大气PM2.5浓度快速上升，并对建筑、土壤、水体和人体健康造成严重危害.近年来随着氮氧化物排放限值日趋严格，为了治理氮氧化物而造成严重的NH3逃逸，城市交通和工业区NH3逃逸尤其严重.NH3污染和治理是当前大气污染防治的新热点，本文综述了移动源和固定源脱硝过程NH3排放及其治理现状，研究了汽油车和柴油车等移动源以及电力和水泥等工业源脱硝过程中的NH3逃逸特征，并分析了其对大气环境尤其是PM2.5浓度的影响，总结了各种NH3治理方法，探讨了NH3选择性催化氧化（NH3-SCO）技术，尤其是Ag基和CuOx基NH3-SCO催化剂的催化机理和研究进展，并对脱硝过程NH3逃逸治理，尤其是NH3-SCO催化剂的发展趋势进行了展望.

关键词：氨逃逸灰霾氨气选择性催化氧化 Ag基催化剂 CuO 基催化剂

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硫磺两千年:古代炼丹术、现代化学和未来能源

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化学教育(中英文) 2025年第4期46卷 17-18页

作者：韩晶晶曹一鸣苏陈英来向前李刚潘跃德太原理工大学材料科学与工程学院能源革命创新研究院山西太原030024 南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室天津300071

硫磺是硫元素的单质形态,是一种天然存在的物质,被人类探索和使用的历史超过2000年(其他在公元前被人类认知的单质包括:铁、铜、银、金、锌、汞、碳、锡和铅)。硫磺被众多中国古籍记载,是炼丹炉的常客、火药的关键成分,也在现代农业、... 详细信息

硫磺是硫元素的单质形态,是一种天然存在的物质,被人类探索和使用的历史超过2000年(其他在公元前被人类认知的单质包括:铁、铜、银、金、锌、汞、碳、锡和铅)。硫磺被众多中国古籍记载,是炼丹炉的常客、火药的关键成分,也在现代农业、化工和能源领域广泛应用。硫磺的人类文明发展史,也是硫磺化学发展史。硫磺和氧气的反应,被用于古代的日常生活和战争;硫磺和汞等金属的反应,是一类重要的炼丹配方;硫磺、炭以及硝酸盐在密闭空间中的剧烈反应,使得中国古代四大发明之一的火药从炼丹炉中诞生;硫磺可以由低价态硫氧化形成,如《天工开物》中记载的黄铁矿制硫;硫磺是重要工业品硫酸的制备原料,因此也是化学肥料的间接原料;硫磺可以作为橡胶的交联剂,使得硫化橡胶的硬度和模量显著提高,并广泛应用于轮胎和密封件等重要领域;硫磺还可被用于电化学储存金属离子,使其成为高比容量金属硫电池正极活性材料。

关键词：密封件《天工开物》硫化橡胶硫磺正极活性材料密闭空间古籍记载炼丹术

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Mg含量对Mg3(1+z)Sb_(2)化合物热电传输性能的影响

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无机材料学报 2021年第8期36卷 835-840页

作者：逯旭侯绩翀张强樊建锋陈少平王晓敏太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室太原030024 太原理工大学材料科学与工程学院太原030024

Mg_(3)Sb_(2)化合物具有良好的热电性能和成本优势,受到研究者的广泛关注。由于Mg元素具有很高的饱和蒸汽压和化学反应活性,因此Mg_(3)Sb_(2)在合成过程中含量难以精确控制。本研究利用固相反应/球磨结合放电等离子体烧结制备了不同Mg... 详细信息

Mg_(3)Sb_(2)化合物具有良好的热电性能和成本优势,受到研究者的广泛关注。由于Mg元素具有很高的饱和蒸汽压和化学反应活性,因此Mg_(3)Sb_(2)在合成过程中含量难以精确控制。本研究利用固相反应/球磨结合放电等离子体烧结制备了不同Mg含量的Mg_(3(1+z))Sb_(2)(z=0,0.02,0.04,0.06和0.08)样品,通过物相结构分析和热电性能测试,研究了Mg含量对Mg_(3)Sb_(2)化合物热电性能的影响规律。结果表明,随着名义Mg含量的增加,实际Mg含量在Mg_(3)Sb_(2)化合物中由缺失状态转变为过量状态,Mg_(3(1+z))Sb_(2)(z=0,0.02,0.04)样品存在Mg空位(V″_(Mg)),表现为p型传导;而Mg_(3(1+z))Sb_(2)(z=0.06,0.08)样品中存在间隙Mg(Mg_(i)^(..)),表现为n型传导。Mg3_((1+0.04))Sb_(2)样品在较宽温区(室温至770 K)内保持最高的热电优值,该样品最接近本征p型Mg_(3)Sb_(2)化合物的组成和热电性能。本研究表明,Mg含量对Mg_(3(1+z))Sb_(2)化合物载流子类型和浓度以及迁移率具有一定的调控作用。

关键词： Mg含量 Mg_(3)Sb_(2)化合物载流子热电性能

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Pd纳米颗粒协同氧空位增强TiO_(2)光催化CO_(2)还原性能

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无机材料学报 2023年第11期38卷 1301-1308页

作者：贾鑫李晋宇丁世豪申倩倩贾虎生薛晋波太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室太原030024 太原理工大学材料科学与工程学院太原030024

针对TiO_(2)表面活性位点不足、反应动力学缓慢、CO_(2)还原产物中碳氢化合物的产率低以及选择性差等问题,研究通过Pd催化氧还原法在缺氧环境中构筑了具有表面氧空位的一维单晶TiO_(2)纳米带阵列(Pd-Ov-TNB)。通过形貌结构、载流子行为... 详细信息

针对TiO_(2)表面活性位点不足、反应动力学缓慢、CO_(2)还原产物中碳氢化合物的产率低以及选择性差等问题,研究通过Pd催化氧还原法在缺氧环境中构筑了具有表面氧空位的一维单晶TiO_(2)纳米带阵列(Pd-Ov-TNB)。通过形貌结构、载流子行为及光催化性能分析,探究了表面氧空位和Pd的氢溢流效应对光生载流子分离传输及还原产物选择性的影响。结果表明,Pd-Ov-TNB的CO_(2)还原活性强,产物中CH_(4)、C_(2)H_(6)和C_(2)H_(4)的产率分别为40.8、32.09和3.09μmol·g^(–1)·h^(–1),碳氢化合物的选择性高达84.52%,在C–C偶联方面展现出巨大的潜力。其一维单晶纳米带结构提高了材料的活性比表面积和结晶度,为CO_(2)还原反应提供了更多的活性位点,并加速载流子的分离传输。同时,氧空位增强了光生电荷的表面积累,为CO_(2)还原提供了富电子环境。此外,Pd纳米颗粒提高反应体系中H^(*)的浓度,并通过氢溢流效应将H*转移到催化剂表面吸附CO_(2)的活性位点,促进反应中间产物氢化。各种优势共同作用促使CO_(2)向碳氢化合物高效转化。

关键词：氧空位 TiO_(2)纳米带氢溢流光催化还原CO_(2)

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新型S型CdS-BiVO_(4)异质结光电极的构筑及产氢性能研究

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高等学校化学学报 2021年第8期42卷 2493-2499页

作者：薛晋波高国翔申倩倩刘天武刘旭光贾虎生太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室太原030024 太原理工大学材料科学与工程学院太原030024

通过化学浴和连续离子层沉积法构筑了BiVO_(4)/CdS和CdS/BiVO_(4)两种S型异质结薄膜光电极.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)以及电化学阻抗谱(EIS)对其形貌、结构和光电性能进行了表征,测试了两种... 详细信息

通过化学浴和连续离子层沉积法构筑了BiVO_(4)/CdS和CdS/BiVO_(4)两种S型异质结薄膜光电极.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)以及电化学阻抗谱(EIS)对其形貌、结构和光电性能进行了表征,测试了两种薄膜电极的光催化和光电催化产氢性能.结果表明,CdS和BiVO_(4)之间形成S型异质结,BiVO_(4)/CdS表现出最佳的光催化产氢性能,而CdS/BiVO_(4)表现出最佳的光电催化产氢性能.借助表面光电压技术探究了两种薄膜电极中S型异质结内建电场的形成过程和载流子传输的机制.

关键词： S型异质结光电极内建电场产氢

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