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真空与低温 2021年

作者：黄艳松林松盛石倩代明江郑彩凤云海涛谌曲平汪云程海军装备部驻长沙地区军事代表室广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室中国航发南方工业有限公司

为进一步提升高温合金材料的服役性能，利用真空阴极电弧离子镀技术在DZ22B高温合金上沉积NiCoCrAlYTa涂层，研究涂层对基材力学性能的影响和高温性能等。采用扫描电镜观察膜层表面和截面形貌，用X射线衍射仪分析涂层的物相组成，用万... 详细信息

为进一步提升高温合金材料的服役性能，利用真空阴极电弧离子镀技术在DZ22B高温合金上沉积NiCoCrAlYTa涂层，研究涂层对基材力学性能的影响和高温性能等。采用扫描电镜观察膜层表面和截面形貌，用X射线衍射仪分析涂层的物相组成，用万能试验机检测室温拉伸性能和高温光滑持久强度性能。结果表明：所沉积的NiCoCrAlYTa涂层厚度达60μm以上，经热处理后，涂层更加致密且与基体因互扩散实现了冶金结合；NiCoCrAlYTa涂层的相组织主要为γ′-Ni;Al/γ-Ni。表面沉积NiCoCrAlYTa涂层后，对DZ22B基材的室温拉伸性能和高温光滑持久强度性能虽稍有影响，但均能满足应用的要求。在1050℃高温下，NiCoCrAlYTa涂层表面形成了一层致密的氧化层，从而减缓了氧化速度，其氧化速度仅为DZ22B基材的50%；DZ22B基材表面沉积NiCoCrAlYTa涂层后，抗950℃燃气热腐蚀能力提高了225倍。

关键词： NiCoCrAlYTa涂层电弧离子镀抗高温氧化热腐蚀高温合金

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大气等离子喷涂制备SOFC连接体铜掺杂锰钴尖晶石涂层

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材料研究与应用 2021年第2期15卷 125-133页

作者：邹建波文魁宋琛刘太楷邓春明刘敏中南大学材料科学与工程学院湖南长沙410083 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650

为了进一步提高锰钴尖晶石连接体防护涂层的高温电导率,采用大气等离子喷涂技术制备了铜质量分数占比为5.38%的锰钴尖晶石涂层.通过SEM/EDS,XRD和XPS等方法表征了涂层在不同氧化时间下的微观形貌、物相及元素价态,采用恒定电流为0.2 A... 详细信息

为了进一步提高锰钴尖晶石连接体防护涂层的高温电导率,采用大气等离子喷涂技术制备了铜质量分数占比为5.38%的锰钴尖晶石涂层.通过SEM/EDS,XRD和XPS等方法表征了涂层在不同氧化时间下的微观形貌、物相及元素价态,采用恒定电流为0.2 A的直流四电极法测量涂层的高温电导率.结果表明:氧化四周后的涂层依然保持完整,无开裂及剥落,高温氧化性能良好,在高温条件下保温使涂层与基体中的元素发生了互扩散;750℃下的电导率是20 S/cm,800℃时电导率值稳定在27 S/cm;涂层未检出含Cu尖晶石相,可能是成功掺入尖晶石的Cu元素较少.

关键词：大气等离子喷涂铜掺杂锰钴尖晶石 SOFC 连接体涂层高温电导率

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高温红外隐身涂层材料研究进展

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材料研究与应用 2022年第1期16卷 57-67页

作者：刘鹏殷举航罗雄光谭僖姜林文张小锋宁波大学材料科学与化学工程学院浙江宁波315211 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 电子科技大学国家电磁辐射控制材料工程技术研究中心四川成都610054 华鑫激光科技有限公司广东东莞523718

随着现代飞行器速度的不断提高,其热端部件的服役温度越来越高,红外辐射能量也不断增强,从而增加了飞行器在飞行过程中被红外侦测和识别的风险,如何提高飞行器在高温环境下的红外隐身能力成为了军事领域的热点问题之一.目标的红外辐射... 详细信息

随着现代飞行器速度的不断提高,其热端部件的服役温度越来越高,红外辐射能量也不断增强,从而增加了飞行器在飞行过程中被红外侦测和识别的风险,如何提高飞行器在高温环境下的红外隐身能力成为了军事领域的热点问题之一.目标的红外辐射强度由目标表面的温度和目标表面的发射率决定,所以利用低红外发射率涂层涂覆在飞行器表面,从而降低目标表面的红外发射率,是提高飞行器红外隐身性能的一种便捷、有效的方法.然而,飞行器服役环境通常较为恶劣,为满足其日趋严苛的工程应用需求,需研制出具有更高耐温及耐腐蚀性能的红外隐身涂层.综述了目前几大热门的红外隐身涂层材料和涂层的工艺发展情况,并对涂层性能优化方面进行了阐述,展望了红外隐身涂层材料未来的发展趋势.

关键词：高温红外隐身材料红外隐身涂层低发射率

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原位析出法制备CoCu纳米颗粒均匀修饰PrSr(CoCu)_(0.2)Mn_(0.8)O_(4-δ)陶瓷阳极材料

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材料研究与应用 2021年第2期15卷 94-101页

作者：王子鸣谭婷宋琛刘太楷刘敏杨成浩华南理工大学环境与能源学院广东广州510006 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650

利用原位析法制备出CoCu合金(CCA)纳米颗粒均匀包覆的Ruddlesden-Popper(RP)型层状钙钛矿PrSr(CoCu)0.2 Mn 0.8 O 4-δ(RP-PSCCM)材料,通过XRD和SEM两种表征方法证明该阳极的晶体结构和表面析出的颗粒情况.RP-PSCCM-CCA阳极材料的电导... 详细信息

利用原位析法制备出CoCu合金(CCA)纳米颗粒均匀包覆的Ruddlesden-Popper(RP)型层状钙钛矿PrSr(CoCu)0.2 Mn 0.8 O 4-δ(RP-PSCCM)材料,通过XRD和SEM两种表征方法证明该阳极的晶体结构和表面析出的颗粒情况.RP-PSCCM-CCA阳极材料的电导率、对称电池的极化阻抗及单电池的性能等测试结果表明,RP-PSCCM-CCA具有优异的催化活性.RP-PSCCM-CCA阳极材料拥有较低的活化能,在800℃时电导率达到0.55 S/cm,优于传统的钙钛矿阳极.在800℃下的H 2气氛中,RP-PSCCM-CCA-GDC/LSGM/RP-PSCCM-CCA-GDC对称电池的极化阻抗达到0.125Ω·cm^(2),而RP-PSCCM-CCA-GDC/LSGM/LSCF-GDC单电池的最大功率密度也达到了696 mW/cm^(2),远超过其他的钙钛矿阳极,特别是Cu基阳极材料.以C 3H 8为燃料时,单电池有着稳定的功率输出,表明RP-PSCCM-CCA是一种优异的抗积碳陶瓷阳极材料.

关键词：固体氧化物燃料电池阳极层状钙钛矿合金纳米颗粒原位析出

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激光增材制造FeNi坡莫合金及其磁性能研究

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材料研究与应用 2021年第4期15卷 341-349页

作者：高硕洪卢冰文 NOUREDINE Fenineche LIAO Hanlin ICB UMR 6303 CNRSUniv.Bourgogne Franche-ComtéUTBMF-90010 BelfortFrance 广东省科学院新材料研究所广东省现代表面工程技术重点实验室现代材料表面工程技术国家工程实验室广东广州510650

以Fe-50%Ni预合金粉末为原材料,并采用激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术制备坡莫合金,通过光学显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜等对采用不同工艺参数制备的SLM Fe-50%Ni合金的微观组织进行观察表征,分别在直流及交流... 详细信息

以Fe-50%Ni预合金粉末为原材料,并采用激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术制备坡莫合金,通过光学显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜等对采用不同工艺参数制备的SLM Fe-50%Ni合金的微观组织进行观察表征,分别在直流及交流条件下采用磁性能测试仪对其稳态磁性能及动态磁性能进行测试分析,其中直流测试中最大外磁场强度为5000 A/m.同时,研究了在交流条件下外磁场强为10 mT时不同频率下的铁损变化.研究结果表明:随着扫描速度的降低,即激光体积能量密度的增加,合金样品的孔隙率降低,显微硬度升高,但是过高的能量密度也使得热应力增加而产生微裂纹,晶粒尺寸也较大;合金样品的主相均为γ-(Fe-Ni)相,微观组织主要为沿打印方向的柱状晶组织,但在其熔池边界附近也存在少量的等轴晶,晶粒大小呈现微观不均匀性;选择适合的能量密度对合金的内部质量及性能至关重要,在使用较适合的体积能量密度制备的SLM合金样品的相对孔隙率低于0.5%、矫顽力为270 A/m、饱和磁感应强度为1.2 T、剩余饱和磁感应强度为0.4 T;当磁场强度为10 mT时,随着频率从10 kHz增加至100 kHz,铁损随着频率的升高而升高.

关键词：激光选区熔化扫描速度坡莫合金显微组织磁性能

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预处理对不同钴含量WC-Co基体的影响

预处理对不同钴含量WC-Co基体的影响

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第五届粤港澳真空科技创新发展论坛暨广东省真空学会2021年学术年会

作者：王倚倩张聿铭范舒瑜石倩林松盛孙志鹏代明江广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东工业大学材料与能源学院

硬质合金金刚石涂层刀具依托金刚石涂层高硬度、耐磨、高弹性模量的技术特性和硬质合金基体良好的抗冲击性、强韧性等优异的加工特性,可显著提高硬质合金工具的综合性能和使用寿命,被广泛应用于切削难加工、高强度、轻质化材料等。然而... 详细信息

硬质合金金刚石涂层刀具依托金刚石涂层高硬度、耐磨、高弹性模量的技术特性和硬质合金基体良好的抗冲击性、强韧性等优异的加工特性,可显著提高硬质合金工具的综合性能和使用寿命,被广泛应用于切削难加工、高强度、轻质化材料等。然而,在沉积过程中金刚石优先固溶于硬质合金的粘结剂Co中,影响其形核的速率,大大降低了金刚石涂层与基体间的结合力,因此需要进行去Co预处理。研究表明,传统酸碱刻蚀法因简单高效、价格低廉成为去除硬质合金表层Co的主要手段,目前最成熟的Co去除工艺主要围绕YG6 (Co含量6wt.%的WC),限制了金刚石涂层刀具的应用范围。本文针对不同钴含量的WC-Co基体开展新型预处理工艺研究,考察不同酸碱刻蚀时间以及刻蚀深度对硬质合金钴含量及膜基结合力影响,开发出适用于不同钴含量的硬质合金沉积CVD金刚石涂层的最佳预处理工艺。结果表明:三步法能有效改善膜基间的结合性能,钴含量越高,基体的脱钴处理时间越长,去钴深度更深。通过揭示钴含量对金刚石颗粒生长成核过程及其对膜/基附着力的作用机理,得到了金刚石涂层刀具在制备过程中钴的演变规律,为不同WC-Co基体表面沉积高结合力金刚石薄膜提供理论依据。

关键词：硬质合金金刚石涂层预处理工艺钴含量结合强度

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A位缺陷对(Pr_(0.5)Sr_(0.5))_(1-x)Fe_(0.9)Ru_(0.1)O_(3-δ)(0≤x≤0.2)阳极材料电化学性能及稳定性影响的研究

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材料研究与应用 2021年第2期15卷 102-110页

作者：覃铭霞杨洪宇谭婷王子鸣宋琛刘太楷刘敏杨成浩华南理工大学环境与能源学院广州510006 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650

通过燃烧法制备了不同A缺位的(Pr_(0.5)Sr_(0.5))_(1-x)Fe_(0.9)Ru_(0.1)O_(3-δ)(PSFR x,x=0,0.1,0.2)钙钛矿氧化物,并将其用作固体氧化燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)的阳极材料,研究其在还原气氛中的析出及材料结构演变机理,探索其电化学性能及运行稳定性.实验结果表明,在经过在800℃还原2 h后,所有PSFR x样品的主要相结构都由ABO 3立方钙钛矿相转化为Ruddlesden-Popper(RP)层状钙钛矿相,同时在表面析出Fe-Ru合金纳米颗粒.XRD结果表明,少量的A缺位(x=0.1)可以抑制在还原过程中的杂相生成,保证了B位金属析出后A 2BO 4层状相的稳定性.随后,对SOFC进行的电化学性能测试,随着A缺位的增加,PSFR x的电化学输出性能随之先上升后下降,A缺位的最佳缺位比例为x=0.1.在800℃下,以PSFR 0.1为阳极的电解质支撑单电池在加湿H 2和C 3H 8的最大功率密度分别为0.747和0.528 W/cm^(2).进一步,在以C 3H 8为燃料气、恒电流为0.15 A/cm^(2)条件下对PSFR 0.1为阳极的单电池进行放电测试,实现了稳定的功率输出.

关键词：固体氧化物燃料电池 A位缺陷碳氢燃料抗积碳性能

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燃料中水蒸气对(Ba_(0.2)Sr_(0.8))0.9Ni_(0.07)Fe_(0.63)Mo_(0.3)O_(3-δ)钙钛矿阳极材料结构和性能的影响

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材料研究与应用 2021年第2期15卷 81-88页

作者：杨洪宇覃铭霞王子鸣谭婷宋琛刘太楷刘敏杨成浩华南理工大学环境与能源学院广东广州510006 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650

原位溶出技术在制备固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极纳米催化剂具有十分广阔的前景,同时也吸引了很多研究者的注意.在800℃和氢气气氛下还原(B_(a 0.2) S_(r 0.8))0.9 N_(i 0.07) F_(e 0.63) M_(o 0.3 )O 3-δ(BSNFM)制备出NiFe合金纳米... 详细信息

原位溶出技术在制备固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极纳米催化剂具有十分广阔的前景,同时也吸引了很多研究者的注意.在800℃和氢气气氛下还原(B_(a 0.2) S_(r 0.8))0.9 N_(i 0.07) F_(e 0.63) M_(o 0.3 )O 3-δ(BSNFM)制备出NiFe合金纳米颗粒均匀包覆陶瓷阳极的SOFC阳极材料,同时研究了材料在不同湿氢和干氢气氛下材料的结构、形貌及电化学性能.结果表明:在800℃干燥氢气气氛下阳极材料转变为K 2NiF 4结构,而在相同温度湿润氢气氛下结构没有明显变化;虽然(B_(a 0.2) S_(r 0.8))0.9 N_(i 0.07) F_(e 0.63) M_(o 0.3 )O 3-δ阳极材料在干氢气氛下的电导率较低、极化阻抗较大、单电池的总阻抗也较大,然而在干氢气氛下却表现出了比湿润氢气气氛下更优异的电化学性能,如在干氢气氛下800,750和700℃时的功率密度分别达到了904,683和450 mW/cm^(2),而在湿氢气氛下相应的的输出分别为832,620和413 mW/cm^(2),在不同气氛下均表现出了极好的稳定性.

关键词： SOFC 阳极钙钛矿氢气电化学性能

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原位构建NiFe合金纳米颗粒均匀包覆Pr_(0.8)Sr_(1.2)(NiFe)O_(4-δ)阴极材料用于固体氧化物电解池直接电解CO 2

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材料研究与应用 2021年第2期15卷 111-117页

作者：谭婷杨洪宇覃铭霞王子鸣宋琛刘太楷刘敏杨成浩华南理工大学环境与能源学院广东广州510006 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650

通过固体氧化物电解池(SOEC)将CO 2转化为有价值的化学物质,引起了人们的特别关注.但是,开发对CO 2的具有高化学吸附性和催化活性的阴极材料仍然是一大挑战.通过原位析出法构建的NiFe纳米颗粒修饰的Pr_(0.8)Sr_(1.2)(NiFe)O_(4-δ)(PSNF... 详细信息

通过固体氧化物电解池(SOEC)将CO 2转化为有价值的化学物质,引起了人们的特别关注.但是,开发对CO 2的具有高化学吸附性和催化活性的阴极材料仍然是一大挑战.通过原位析出法构建的NiFe纳米颗粒修饰的Pr_(0.8)Sr_(1.2)(NiFe)O_(4-δ)(PSNF-NFA)固体氧化物电解池(SOEC)阴极材料用于直接CO 2电解.XRD和SEM分析证明,该NiFe合金析出时会导致基体发生相变,而且析出的纳米颗粒尺寸小且分布均匀.纳米颗粒和钙钛矿氧化物基体的界面具有丰富的氧空位,增强了CO 2的化学吸附和解离,显著提高了CO 2电解性能.该新型的复合阴极在800℃的温度和1.6 V的电压下,显示出高达2.5 A/cm 2的电流密度.此外,该PSNF-NFA阴极对直接CO 2电解也显示出良好的稳定性和抗积碳性.

关键词： CO_(2)电解原位析出固体氧化物电解池阴极

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等离子喷涂-物理气相沉积制备7YSZ纳米结构固体氧化物燃料电池电解质层（英文）

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稀有金属材料与工程 2019年第12期48卷 3835-3840页

作者：许伟张小锋周克崧牛少鹏常发刘敏邓春明邓子谦中南大学湖南长沙410083 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 福建工程学院福建福州350118

氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)因其高热稳定性和良好的氧离子电导率被广泛地作为电解质材料应用于固体氧化物燃料电池(SOFC)。本研究采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)技术成功地制备了致密的纳米结构7YSZ薄电解质层,通过SEM、TEM、工业C... 详细信息

氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)因其高热稳定性和良好的氧离子电导率被广泛地作为电解质材料应用于固体氧化物燃料电池(SOFC)。本研究采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)技术成功地制备了致密的纳米结构7YSZ薄电解质层,通过SEM、TEM、工业CT以及纳米压痕等技术测定了7YSZ电解质层的微观形貌、结构、力学性能及气体透过率,揭示了电解质层在沉积过程中的生长机制。结果表明:基体温度是影响7YSZ电解质层纳米结构形成的关键因素;当电解质层厚度为8.712.3μm时,其泄露率为2.24×10^-8~2.29×10^-8 cm^4·gf^-1·s^-1;同时,7YSZ电解质层还表现出良好的力学性能,其硬度、弹性模量和弹性回复率分别为10 GPa、140 GPa和57%。

关键词：固体氧化物燃料电池氧化钇稳定的氧化锆物理气相沉积-等离子喷涂电解质层

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