铱及铱合金涂层的研究现状与展望

摘要: 铱(Ir)是一种超高温抗氧化材料,其不但熔点高、硬度大,而且在高温下具有极强的稳定性和极低的氧渗透率。所以,Ir涂层被广泛地应用于碳基材料与难熔金属的高温防护方向,在航天领域的应用前景十分广阔。首先介绍了Ir涂层的多种制备技术,对其中的几种重点制备技术进行了详细介绍,论述了不同制备技术的优缺点,介绍了制备技术的组合以及改进方式。并且对不同制备技术和不同制备条件下所制得Ir涂层的晶体微观结构进行了介绍, 并论述了微观结构对涂层性能方面的影响,包括涂层的力学性能以及抗氧化性能等,最后总结了微观结构对涂层性能的影响规律。由于纯Ir涂层存在不足之处,介绍了应用表面合金化制备出的Ir合金涂层,并重点介绍了Ir-Al,Ir-Hf,Ir-Hf-Al和Ir-Hf-Zr等合金体系的性能和规律,探讨了未来多元Ir合金涂层的应用发展趋势。最后,对Ir及Ir合金涂层的研究进行了展望。

纯银溅射靶材的制备、微观结构及溅射成膜研究

摘要:银薄膜作为高新技术领域极具潜力的新材料,在现代工业中得到了广泛的应用。以银靶为源材料的磁控溅射已成为制备银薄膜的常用方法。本研究比较了冷轧状态和退火状态下Ag靶的溅射性能,探讨了Ag靶与Ag薄膜之间的关系。结果表明:冷轧变形量为83.33%后进行 600 ℃退火可以有效提高 Ag{110}的织构密度。冷轧态和退火态Ag靶具有相似的沉积速率。两种Ag薄膜的电阻率均随溅射时间的延长而降低。在溅射时间相同的情况下,退火态Ag靶溅射的Ag薄膜电阻率低于冷轧态Ag靶溅射的Ag薄膜。退火态Ag靶组织均匀,溅射后溅射跑道较浅。

高熵合金及高熵陶瓷在电解水中的应用进展

摘要:析氢、析氧的动力学过程迟缓,带来电解水制氢能效低、成本高的问题,给绿氢的大规模应用设置了严重障碍。开发具有低成本、高催化性能的催化材料,是突破这一瓶颈问题的关键环节。近年来,高熵材料因其优异的物理和化学性能在各领域受到广泛关注。高的混合熵可以赋予材料大的晶格畸变、显著的迟滞扩散效应和“鸡尾酒”效应,为催化剂的成分设计和性能提升提供了良好平台。高熵材料也因此开始在电解水制氢领域崭露头角,并迅速成为解决绿氢制备低能效问题的一种理想催化剂,是该领域当前的一个研究热点。鉴于此,本文综述了高熵合金和高熵陶瓷在电解水催化方面的研究现状。文章首先基于电解水反应机制,总结了高熵合金、高熵陶瓷催化剂的成分设计和结构调控策略,梳理了用于析氢和析氧催化的不同高熵合金、高熵陶瓷成分体系,介绍了高熵电解水催化剂的合成方法,并对其优缺点进行了评估,最后对该领域面临的挑战和未来发展方向进行了展望,以期为低成本、高性能高熵电解水催化剂的开发提供新思路,促进绿氢相关技术的研究和发展。

工艺条件对高熵合金耐蚀性能影响的研究进展

摘要: 高熵合金特有的高熵效应和缓慢扩散效应使其展现出优异的耐蚀性能,通过在耐蚀性较差的材料表面熔覆高熵合金涂层/薄膜可有效提高材料的耐蚀性能,因此其在耐蚀领域受到广泛关注。本研究从自腐蚀电位、自腐蚀电流密度和电阻等参数的变化进行论述,综述了工艺条件,如制备工艺及参数、热处理及加工方法等对高熵合金的显微组织及耐蚀性能的影响,并对高熵合金的耐蚀性能未来的研究方向进行了展望。

高温形状记忆合金的研究现状及应用前景

摘要: 高温形状记忆合金(HTSMAs)可简化机械部件的设计, 并提高其运行效率, 在汽车、航空航天、制造业和能源勘探领域有极大的应用潜力。在实际应用中, 除了高的相变温度外, 还要求HTSMAs具有较大的可回复应变、长期稳定性、抗塑性变形与抗蠕变的特性, 但随着温度的升高, 这些要求越来越难以满足。此外, 较差的可加工性与高昂的原材料成本, 使这一类合金的工业化面临较大的挑战。尽管如此, 通过成分控制、合金化、热机械处理以及开发新的制备工艺, HTSMAs 的研究取得了一定的进展。在目前研究的HTSMAs 体系中, Ni-Ti基、Cu基以及Ni-Mn-Ga基HTSMAs最具潜力。对这3种HTSMAs的物理和高温力学性能、加工技术、应用和挑战等方面进行简要概述, 总结了通过不同成分设计、合金化、热处理及机械加工等方法改善后, HTSMAs材料的微观结构及力学性能, 提及了机器学习在辅助形状记忆合金成分设计方面的发展前景, 对目前各领域HTSMAs 材料面临的难题及未来的发展方向进行了归纳。

高温高压处理增强化学气相沉积多晶金刚石的光学性能

摘要:增强化学气相沉积(CVD)金刚石的光学性能是学术界和工业界长久以来的 追求。然而,CVD技术的壁垒限制了金刚石的应用领域。文章通过高温高压处理方法成功提高了CVD多晶金刚石的光学性能。使用光学显微镜、紫外-可见光吸收光谱和红外吸收光谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对 CVD多晶金刚石在高温高压处理前后的微观结构进行了表征。结果表明,在 10 GPa下,CVD金刚石的透明度随着处理温度的升高而显著增加,从最初的不透明提升到几乎完全的光学透明。通过光谱和微观结构分析,提出了高温高压条件下 CVD多晶金刚石的改性机理。高温高压处理改善初始CVD多晶金刚石光学性能的同时降低了合成具有纯sp3键合的高透明度金刚石材料的技术难度,具有科学及应用上的双重意义。

高熵化设计在硬质合金中的应用

摘要:多主元合金,包括高熵合金,由多个主要元素构成,改变了传统合金的设计理念,具有优异的强度-塑性综合调控性能、耐腐蚀、耐高温等特性,为材料性能优化提供了灵活高效的研究思路。在高性能硬质合金材料中,高熵化的概念同时在黏结相和硬质相方面得到了应用。本文针对多主元黏结相和多主元硬质相,重点分析了高熵化对硬质合金材料微观组织、强韧性调控和服役性能的影响机制,并介绍了作者团队的最新研究进展,最后展望了高熵化硬质合金材料的发展前景。

镍基单晶高温合金/热障涂层体系的应用研究进展

摘要:随着先进航空发动机对于高推重比和高服役可靠性的追求,不断对涡轮叶片材料工艺选用提出更高的要求,采用以镍基单晶高温合金作为基体,叶身外表面涂覆热障涂层的涡轮叶片已成为先进航空发动机的典型特征。镍基单晶高温合金和热障涂层材料的研发、镍基单晶高温合金/热障涂层体系的考核评价是保障涡轮叶片工作安全性的关键,是当前航空发动机领域的研究热点之一。本文对涡轮叶片用镍基单晶高温合金、热障涂层材料的研究及应用情况进行了详细介绍,简要介绍了镍基单晶高温合金/热障涂层体系的考核评价及失效机理研究进展,并从单晶基体/金属底层界面匹配性、新型金属底层和陶瓷面层研发以及考核评价等方面阐述了涡轮叶片用镍基单晶高温合金/热障涂层体系的研究重点,以期为充分发挥镍基单晶高温合金/热障涂层体系使用潜力提供参考。

专利视角下光伏用钨丝技术发展态势分析

摘要:钨丝金刚线具有高硬度、高强度,耐高温、耐腐蚀等优异性能,使其成为取代高碳钢丝作为金刚线母线切割超薄硅片的关键材料,具有广阔的产业应用前景。本文基于全球专利数据,系统分析了光伏用钨丝技术的竞争时序、技术来源与流向、竞争格局及技术构成。研究结果表明:光伏用钨丝领域的技术创新正处于快速发展期,以松下为代表的日本企业展现出较强的创新实力,而国内创新主体正处于技术追赶期;中国是全球最具吸引力的目标市场;当前全球技术创新主要聚焦在钨丝掺杂和钨丝拉拔方面;与国外龙头企业相比,国内创新主体前瞻性开展海外布局的意识较为薄弱,产学研用协同创新机制有待完善。本研究旨在为把握光伏用钨丝技术创新发展趋势、优化产业创新路径提供参考。

钨及钨合金基体热阴极的研究进展

摘要:热电子发射研究了百余年,目前新型电子器件的快速发展导致对具有增强发射特性( 如更高的电流密度,更均匀的发射,更低的工作温度和更长的使用寿命) 的阴极需求激增。本文综述了近几十年来热阴极的研究进展,并详细讨论了各种热阴极的发射特性与其组成、结构和制造方法之间的关系,概述了固固掺杂法、固液掺杂法、液液掺杂法等基体制备方法的优缺点以及其对阴极发射性能的影响。此外,还梳理了钡钨阴极、覆膜阴极、混合基阴极和钪系阴极的发射机制,展示了该领域的最新研究成果,其中钪系阴极尤其是混合基顶层含钪阴极由于其优异的发射性能而被认为是最具发展潜力的阴极体系。尽管其制备方法多种多样,但适用于热阴极的高均匀、高可靠钨及钨合金基体制造仍然存在挑战。钨合金基体在发射过程中的微观结构变化尚不明晰,发射机理解释存在局限性,均有待探明和扩充。