高熵非晶材料及其增材制造技术研究进展

摘要:高熵非晶合金具有独特的物理、化学和力学性能以及更好的热稳定性,因而其制备技术成为国内外重要的研究热点之一. 然而利用传统技术制备高熵非晶材料时会产生晶粒粗大及材料浪费等缺点,难以满足工艺生产需要。而增材制造技术的精准制造和快速冷却等特点可以解决这一问题,制备出各项性能优越的高熵非晶合金。简要介绍了高熵非晶材料的研究体系和常用制造方法,着重阐述了高熵非晶材料的断裂强度、耐腐蚀性和热稳定性的研究,对增材制造技术的工艺特征和优势,以及利用增材制造技术制备高熵非晶合金的科学难点作出了总结。结果表明,利用增材制造技术有利于获得致密均匀的高熵非晶材料,但对于非晶相形成的解释仅限于高熵合金4大效应.最后阐述了近年来利用常用的两种增材制造手段制造高熵非晶合金的研究,并对增材制造技术制备高熵非晶材料的发展趋势提出了展望。创新点:(1) 阐明了高熵合金中非晶相的形成机理。(2) 阐述了常用于制造高熵非晶材料的两种增材制造方法。

先进制程芯片用超高纯钽靶制备工艺研究进展

摘要:通过物理气相沉积(physical vapor deposition,PVD)制备的Ta/TaN层具有优异的抗Cu-Si扩散性与良好的接触电阻等特性,随着半导体先进制程芯片的发展,其成为了扩散阻挡层的最佳选择。然而,作为PVD的重要原料- 磁控溅射超高纯Ta靶往往会因晶粒尺寸、织构梯度均匀性的问题,极大地影响沉积薄膜厚度的均匀性,从而影响先进制程芯片良率。因此,结合先进制程芯片的特殊应用环境,本文简述了集成电路用PVD工艺过程与先进制程对Ta靶的应用需求,并综述了近些年集成电路用超高纯Ta常用提纯与晶粒、织构控制工艺的研究进展,包括Ta粉提纯、电子束熔炼、锻造、轧制、再结晶退火工艺以及加工对最终Ta靶溅射性能的影响,针对各类工艺对Ta晶粒、织构的影响进行了阐述。最后,对磁控溅射超高纯Ta靶在先进制程芯片的应用现状与制备工艺难点进行了总结和展望,指出领域内新出现的更具高经济性与材料利用率的超高寿命高厚度(0.65英寸,1英寸=25.4 mm)Ta靶,以及对超高纯Ta形变热处理工艺研发与优化的迫切需求。

酸化生物炭负载锰材料对Pb(Ⅱ)的吸附性能及机理研究

摘要: 水体中重金属污染问题越来越被水环保领域研究人员所重视,如何高效去除水体中重金属问题被广泛研究。研究利用农林废弃物核桃壳作为原材料,制备出核桃壳衍生生物炭材料(WC)以及改性生物炭材料(SMWC)。并对其进行表征分析,研究材料的物理微观以及吸附特征性质,表征结果表明,改性后的炭材料表面孔隙中聚集较多的细小颗粒,增加了表面的粗糙程度;较改性前O—C=O、C—O 和O-Mn-O 基团的含量有所增加。研究了外界条件对SM-WC去除Pb(Ⅱ)的吸附性能影响。结果表明,在温度298K下,pH=5.5,SM-WC投加量为0.4g/L,Pb(Ⅱ)浓度为20mg/L的条件下,模拟吸附水中Pb(Ⅱ)的效率最高,去除率为93.8%。根据吸附动力学、等温线和热力学分析表明:SM-WC对Pb(Ⅱ)的吸附过程更符合拟二级动力学和Langmuir等温吸附模型,属于单分子层吸附,并且以化学吸附为主。

形状记忆高熵合金的研究进展与展望

摘要: 高熵形状记忆合金是将高熵概念引入记忆材料领域而发展起来的新型形状记忆合金,此举打破了传统形状记忆合金成分设计的界限,利用高构型熵概念对形状记忆合金的性能进行优化,具有广阔的研究前景。本文简述了高熵形状记忆合金的研究现状,从成分和性能两方面对高熵形状记忆合金进行分类,同时总结了高熵形状记忆合金的制备方法,简要讨论高熵形状记忆合金与传统形状记忆合金相变机理的不同之处,并对其性能和特性进行比较分析,最后基于对现存问题的分析提出研究展望,以期为今后高熵形状记忆合金的开发和应用提供帮助。

碳纳米管在高速列车电磁屏蔽领域应用研究展望

摘要:碳纳米管(CNTs)由于具有优异的物理化学性能和良好的改性空间,在高速列车电磁屏蔽领域具有良好的应用前景。然而碳纳米管不具有铁磁性,对于电磁波的直接吸收能力相对较弱,因此往往需要对碳纳米管进行改性后再使用。 结合高速列车这一特殊应用环境,总结了碳纳米管在电磁屏蔽领域的优势。简述了电磁屏蔽材料阻碍电磁波的机制,并综述了近年来CNTs应用于电磁屏蔽领域的研究进展,包括与铁磁性材料复配、化学镀或沉积金属镀层、与MXene复配、稀土元素改性,并对不同改性方法的作用机制进行了分析。最后对CNTs材料在电磁屏蔽领域未来的发展方向进行了总结和展望,提出获得性能更加优异的碳纳米管屏蔽体的新方法,可以从复合镀层、稀土元素改性、晶体化镀层等角度进行探索。

贵金属单原子催化剂的制备及其在CO、VOCs完全氧化反应中的应用

摘要:为有效提高负载型催化剂中贵金属的原子利用效率,贵金属单原子催化剂逐渐成为一个研究热点和前沿课题。我们针对单原子催化剂在催化氧化领域中的应用,综述了几种贵金属单原子催化剂的典型制备方法,包括原子层沉积法、湿法化学法、光化学辅助法、热解法等,并讨论了上述方法的优缺点。此外,对比传统贵金属负载型催化剂,我们重点讨论了贵金属基单原子催化剂在CO催化氧化、 挥发性有机化合物(VOCs)催化氧化、催化机理等催化氧化过程中的最新研究进展,尤其是贵金属基单原子催化剂在低温低浓度催化氧化过程中表现出的优异催化活性 抗水性和抗毒性,表明该类催化剂具备极大的工业应用潜力。最后,进一步从大规模工业应用角度探讨了单原子催化剂目前面临的挑战和可能的解决办法,期望可以为应用于催化氧化过程的高效、稳定的单原子催化剂的设计提供思路。

钼及钼合金焊接技术的研究进展及应用前景

摘要:由于钼及钼合金的焊接技术在新型事故容错燃料包壳管材制备中具有广阔的应用前景,因而,近年来备受国内外研究者的重视。钼及钼合金焊接的难点主要来源于两个方面:一是与钼及钼合金粉末冶金制造工艺有关。粉末冶金工艺制备的钼及钼合金的焊接接头存在气孔、裂纹和夹杂等缺陷,严重降低了焊接接头的性能。二是钼及钼合金本身具有的难熔金属特性。难熔金属的可焊性通常较差,由于杂质偏析和热影响区晶粒粗化导致焊合区的脆化。本文对钼及钼合金的常用焊接方法及研究现状进行了重点综述,并展望了其未来的发展趋势和焊接研究方向。

铬铁矿无钙焙烧渣中铬的绿色提取

摘要:铬铁矿无钙钠化氧化焙烧—水浸提取是目前铬盐生产的主流工艺,提取剩余的铬渣中仍然存在一定量未反应完全的铬及新生成的含铬矿物。开展从铬渣中深度提取铬的绿色工艺研究,对于资源综合利用具有十分重要的意义。以铬铁矿无钙焙烧铬渣为原料,提出了一种铬渣烧碱焙烧—水浸提铬绿色工艺。研究结果表明:无钙焙烧铬渣通过烧碱焙烧—水浸提铬绿色工艺,不仅降低焙烧反应温度,还可以消除传统焙烧过程中产生的 CO2,实现铬的绿色提取;铬的提取率达到 92%以上,经过焙烧—浸出产生的铬渣中 Cr(Ⅵ)含量降低至 3.85 mg/L;铬的氧化焙烧动力学由内扩散控制,频率因子 A 为 0.39 s-1,反应表观活化能 Ea为 15.22 kJ/mol。该研究结果可为无钙焙烧铬渣的深度绿色提铬及铬渣资源化处理提供新的技术思路。

锻造次数对纯钽组织、织构与硬度的影响

摘要: 纯钽的组织和织构会影响电子工业用钽靶的性能,为明确纯钽锻造过程中微观组织和织构的演变特征,在液压机上对电子束熔炼的纯钽进行锻造变形,随后进行1050℃退火处理,采用背散射衍射和显微硬度技术系统研究锻造次数(1~3次)对纯钽微观组织、织构、再结晶率及硬度的影响。结果表明: 1次锻造退火后的纯钽组织粗大且再结晶率较低,仅为72%;随着锻造次数的增加,纯钽的平均再结晶晶粒尺寸逐渐减小,再结晶率逐渐增加。3次锻造退火后,纯钽内部形成了强烈的{111}<uvw>织构,并且{111}晶粒占比达39.7%。维氏硬度随着锻造次数的增加而增大,3次锻造退火后的平均硬度值达到101.3 HV。

类石墨烯二硫化钼的合成及应用研究进展

摘要: 类石墨烯二硫化钼( MoS2)是一种具有超薄层状结构的新型二维半导体材料。由于其具有可控带隙及特殊的六方晶系结构,表现出优异的电学、光学、热学和机械性能,从而受到了纳米电子器件、光电子器件和传感等领域研究者的广泛关注。本文介绍了类石墨烯MoS2的基本结构,对其常用的合成方法及应用进行了重点综述,并展望了其未来的研究发展趋势和面临的挑战。