铷、铯金属的制备、提纯和检测技术研究进展及应用展望

摘要:中国铷、铯资源储量丰富,但由于成本问题无法有效开发利用。而铷、铯金属因其优异的物理化学特性可广泛应用于战略性新兴产业,为提升资源综合利用价值,开发高附加值的铷、铯金属产品是重要途径之一。目前,铷、铯金属制备技术主要有电解法、热分解法和热还原法,其中电解法因温度高、效率低以及氯气污染问题仍处于实验室研究;热分解法产率低,难以工业化;热还原法工艺简便,最具产业化潜力,但还需对机理、工艺和设备进行研究。提纯技术主要有蒸馏法和偏析法,蒸馏法效率高、金属损耗少但温度高,对设备要求严苛;偏析法温度低、操作简单但金属损耗高。为制备高纯金属,通常需组合应用多种还原、 提纯技术。值得注意的是,现有的检测技术存在成本高、操作复杂和检测效率低等问题,很难满足高纯金属的检测需求,亟需发展快速、精准的杂质元素同步检测方法,建立相应的检测标准。在能源、量子和检测等高端应用领域的推动下, 高纯铷、铯金属的需求持续增长。然而,当前可控核聚变和激光器等研究多处于实验室阶段,其产业化受限于原料成本。因此,未来技术发展应聚焦于建立标准化质量体系和开发热还原- 提纯宏量化生产技术。

高熵热障陶瓷的性能优化及发展现状

摘要:为了应对航空发动机服役温度的升高对高性能热障涂层(Thermal barrier coatings, TBCs)材料的迫切需求,高熵陶瓷材料的合成及性能评价为新型TBCs 材料的开发提供了新的思路。研究表明,由于存在四种独特的效应,与传统TBCs 材料及单组元TBCs 材料相比,高熵TBCs 陶瓷的成分设计及性能调控灵活,综合性能也更为优异。总结了高熵热障陶瓷的研究现状,基于高熵陶瓷材料的微观结构及质点间成键性质从热导率、热膨胀性能、高温抗烧结性及相稳定性、力学性能及抗CMAS 腐蚀性能等五个方面对高熵TBCs 材料的组分设计及性能优化进行了分析总结。成分设计时,具有较大的质量差和离子半径差的不同组元成分进行固相合成,形成较大程度的晶格畸变,扩大声子碰撞几率,可降低热导率;电负性相差较小的阴阳离子可形成具有较弱键合强度的离子键,易于获得高的热膨胀系数,同样,形成较强键合强度的离子键有益于力学性能的提高;半径相差越大的元素离子竞争同一晶格点位,越易形成更为严重的晶格畸变,阻碍物质扩散,表现出迟滞扩散现象。研究旨在为高熵TBCs 材料的成分设计及性能优化调控提供一定的理论指导。

钨粉制备技术研究进展

摘要:钨粉作为钨制品重要的基础材料,广泛应用于硬质合金、电子封装、航空航天、军工国防等尖端领域。本文综述了近年来钨粉制备技术的主要研究进展,包括钨氧化物氢还原法、熔盐电解法、高能球磨法、溶胶凝胶法、等离子体法,同时概述了元素掺杂法、自蔓延高温还原法、循环氧气还原法、H2O2氧化水热晶化法、甲醇蒸气还原法。简要介绍了增材制造钨粉和电子级(5N)钨粉制备相关研究。分析了各种制备方法的优缺点,并进行了各种制备方法的纵向对比,提出未来钨粉制备技术将朝着绿色化、复合化、功能化和高性能化等方向发展,以期为钨粉制备技术的持续发展与应用提供参考。

WC基硬质合金腐蚀行为研究进展:机理、表征与应用

摘要:本综述介绍了硬质合金在腐蚀环境当中的失效行为以及相应机理,分析了其电化学腐蚀的本质以及在不同环境之下的腐蚀特性,总结了近些年来在腐蚀表征方法以及应用方面的研究进展情况。研究显示,WC基硬质合金出现腐蚀的情况,主要是因为WC硬质相和黏结相之间存在电化学电位差,这种电位差引发了微电偶腐蚀。极化曲线、电化学阻抗谱等电化学方法能够有效地表征腐蚀动力学行为。基于腐蚀机理研究,对硬质合金成分进行优化、对微观结构加以调控以及采用表面工程技术,能够显著地提升合金的耐腐蚀性能。在未来的研究当中,应该着重关注多场耦合环境下的腐蚀机制解析以及原位微区表征技术,从而为实现硬质合金在苛刻环境中的长寿命可靠服役提供相应的支持。

钛锆基形状记忆合金的研究进展

摘要: 不同于传统钛基形状记忆合金,Ti-Zr 合金中Ti 与Zr 可实现无限固溶,其强度高于纯Ti 和纯Zr,且生物毒性远小于Ti-Ni 基合金,可作为植入体用于生物医学等领域。另外,通过成型工艺优化和合金化,可改善Ti-Zr 基形状记忆合金的力学性能,用于高温等极端环境。然而,熔炼较难和形状恢复率不足等问题,对Ti-Zr 基合金的发展提出了考验。为此,本文介绍了Ti-Zr基形状记忆合金的研究进展,重点阐述了其相变特性、显微组织、形状记忆效应与力学性能,同时指出了目前存在的问题,展望了未来发展方向。

高熵合金成分设计、微观结构与性能优化的研究进展

摘要:高熵合金由于高构型熵设计,表现出高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀以及强延展性等优异性能。本文综述了高熵合金的成分设计、微观结构和性能优化的最新研究进展。分析了高熵合金的成分设计原则,包括高熵效应、多主元设计、相结构调控、尺寸效应与晶格失配等。探讨了高熵合金的微观结构,如相结构、固溶体的形成机理、第二相析出与强化效应、晶粒结构与晶界强化。同时,分析了高熵合金的力学性能,包括室温、高温、低温下的力学行为和疲劳性能。最后讨论了高熵合金在航空航天、核能、生物医用材料等领域的应用潜力与挑战,并对未来的研究方向进行了展望。深入研究高熵合金,不仅能推动材料科学的发展,还将为多个工业领域带来变革性的影响。

热处理对高熵合金组织及性能的影响研究进展

摘要:相比于传统合金,高熵合金的成分空间设计更广阔,可以获得更丰富的性能组合,有望应用于航空航天、汽车工业、电子器件以及建筑等诸多领域。各领域对高熵合金的性能要求不尽相同,因此需要通过热处理工艺来优化高熵合金的性能。本文概述了不同热处理工艺(加热温度、保温时间、冷却方式等)对高熵合金组织和性能的影响,阐明在不同热处理方式下,高熵合金微观组织结构和力学性能的变化规律,进一步分析了热处理与其他工艺相结合对高熵合金性能的综合影响,以期为改善高熵合金性能的热处理工艺优化提供参考。

高熵合金激光增材制造的研究进展

摘要:高熵合金是一种独特的具有多主元固溶体结构的新型材料,在强度、耐腐蚀性和耐热性等方面存在显著优势。高熵合金可以通过粉末冶金、真空熔炼、熔覆喷涂等多种方法制备得到,而激光增材制造技术提供了一种新颖的制造途径,能够实现复杂结构的快速成形,并具有精确控制化学成分和微观结构的潜力。本文首先介绍了高熵合金的材料特性、制备方法及工程应用,详细综述了近年来激光熔覆、粉末床熔融和定向能量沉积等激光增材制造技术在高熵合金制备中的研究现状,分析了成形工艺、合金元素含量、增强相等因素对高熵合金组织性能的影响规律。进一步讨论了高熵合金激光增材制造技术面临的挑战,包括元素偏析、结构控制精度和缺陷抑制。最后,展望了高熵合金的高效制备技术发展方向,为新材料开发和工程应用提供理论依据。

氧化物弥散强化高熵合金的研究进展与展望

摘要:高熵合金以其独特的力学性能和物理化学性能在航空航天、新能源、生物医学等领域有着广阔的应用前景。氧化物弥散强化是一种金属强化的重要手段,将氧化物弥散强化机制应用于高熵合金,有望进一步提升其综合力学性能。本文综述了氧化物弥散强化高熵合金近年来在结构设计、组织性能和制备工艺等方面的研究进展,指出了现有研究的不足,展望了其未来的研究方向,旨在为氧化物弥散强化高熵合金的设计与开发提供参考。

等离子喷涂高熵合金涂层在沙尘环境下的摩擦学性能

摘要: 采用等离子喷涂技术在ZL109 铝合金表面制备了FeCoNiCrAl 高熵合金涂层(HEC);采用X 射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪对不同喷涂功率(P = 40、45 和50 kW)制备的FeCoNiCrAl HEC 进行了物相分析和微观形貌表征,并对其摩擦学性能进行了研究。结果表明:随着喷涂功率的增加,涂层的气孔、微裂纹等缺陷逐渐减少,孔隙率由2. 29%降至0. 51%;粉末和涂层均由体心立方(BCC)相组成;当P =50 kW 时,涂层的显微硬度和结合强度最高,分别为434. 4 HV0. 1 和55. 3 MPa;涂层在不同摩擦条件下的磨损机制均为粘着磨损和磨粒磨损,涂层在干摩擦下的摩擦系数大于沙尘环境下的摩擦系数,磨痕深度、磨损体积和磨损率随着沙粒的加入和沙粒粒径的增大而增大。