采用类沸石咪唑酯骨架化合物ZIF-67(zeolitic imidazolate framework-67)和六水合硝酸钴为原料制备金属-有机物框架材料(metal organic frameworks, MOF),经过高温煅烧及磷化,得到碳包覆磷化钴(CoP/C)粉体。用X射线衍射仪、扫描电镜及透射电镜对CoP/C粉末进行表征与分析,并进行电催化析氢实验。结果表明,高温煅烧后,ZIF-67的有机组分转化为导电炭骨架,钴离子转化为单质钴纳米颗粒嵌于炭骨架中,形成金属有机框架。经进一步磷化后,得到纯相CoP/C粉体。CoP/C粉末表现出良好的电化学析氢性能,其过电位为64 mV,塔菲尔斜率为66 mV/dec,历经15 h电催化析氢后仍保持高催化活性。

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势从头算量子力学方法,对L1₂结构的Al₃Zr,Al₃Sc,Al₃Yb,以及Zr替代部分Sc或Yb的Al₃(Sc_0.5,Zr_0.5) 和Al₃(Yb_0.5,Zr_0.5)化合物的晶格常数和形成焓进行计算。计算结果表明,L1₂结构Al₃(Yb_0.5,Zr_0.5)化合物是热力学稳定的,在铝中易以共格态形式析出。通过透射电镜观察发现,Al- Zr-Yb合金经热处理后析出大量尺寸为20~80 nm的L1₂结构Al₃(Yb,Zr)弥散相,芯部富Zr的Al₃(Yb,Zr)和芯部富Yb的Al₃(Yb,Zr)相均为明显的壳核结构。L1₂结构Al₃(Yb,Zr)相的高温析出硬化作用及稳定性和抑制再结晶效果均优于L1₂结构Al₃Zr相。

采用硬模板法与溶胶-凝胶法相结合的工艺,以自制的聚苯乙烯(PS)为模板,十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB)为阳性表面活性剂,正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源制备SiO₂空心微球。重点研究升温速率及CTAB、TEOS、氨水用量等工艺参数对SiO₂空心微球形貌的影响规律。采用XRD、TEM、SEM、TG、FTIR对微球的物相、微观形貌及介孔结构等进行表征。结果表明：SiO₂空心微球粒径为2~5 μm、壁厚为117 nm;SiO₂空心微球壁会随着升温速率的增加而出现破损现象;随CTAB用量增加,纳米球数量增加且粒径减小;随TEOS用量增加,球壁变厚直至形成纳米球;氨水小于4 mL时,二氧化硅空心微球不能成形,氨水大于4 mL时,二氧化硅空心微球表面粗糙,有实心颗粒;当升温速率为0.5 ℃/min、CTAB用量为0.05 g、TEOS用量为0.3 mL、氨水用量为4 mL时,且经过抽滤清洗的SiO₂空心微球的形貌最佳。

以四羟甲基氯化磷(THPC)为还原剂,多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes, MWNTs)为载体,采用一步法制备Ag@Cu₂₊₁O/MWNTs催化剂,用X射线衍射仪、透射电镜、X射线光电子能谱仪等对催化剂结构、形貌及组成进行表征,并进行负载量测试及循环伏安法(cyclic voltammetry, CV)、线性伏安法(linear sweep voltammetry, LSV)等氧还原反应(oxidation-reduction reaction, ORR)测试。结果表明,Ag@Cu₂₊₁O/MWNTs催化剂的Ag和Cu₂₊₁O负载量(质量分数,%)分别为9.32%和5.90%,Ag@Cu₂₊₁O的平均粒径约为7 nm。Ag@Cu₂₊₁O/ MWNTs在碱性介质中催化直接四电子氧还原过程,LSV半波电位为0.75 V,1 600 r/min下的极限扩散电流密度接近5.5 mA/cm²,Tafel斜率为92 mV/dec,与20%Pt/C相当,优于Ag负载量为17.5%的Ag/MWNTs催化剂。Ag@Cu₂₊₁O/MWNTs具有与20%Pt/C相当的稳定性和更强的耐甲醇毒化能力。作为铝空气电池阴极催化剂时,表现出与20%Pt/C相当的功率密度(148.7 mW/cm²)、容量(1 260 mAh/g)和稳定性。

多孔氧化铝陶瓷具有力学性能好、耐腐蚀、比表面积大以及化学性质稳定等优点,在耐火材料、电绝缘体、耐磨机械部件、过滤材料、催化支撑体等领域得到广泛应用。常见多孔氧化铝陶瓷的造孔方法主要有部分烧结法、复刻模板法、牺牲模板法与直接发泡法,合理的造孔方法有利于获得特定孔隙结构与孔隙率。氧化铝陶瓷的常规烧结工艺通常温度高、时间长、易形成粗化晶粒与残留气孔,先进烧结技术如振荡压力烧结、放电等离子烧结、微波烧结等可有效克服上述缺点,综合提升材料的各项性能。本文从造孔方法与烧结技术两个方面综述多孔氧化铝陶瓷的研究进展,期望为新型多孔氧化铝陶瓷的研究、开发与应用提供参考。

氧化物弥散强化铜合金作为先进铜合金之一,被广泛地应用于轨道交通、国防工业和核反应堆等领域。本文综述了Al₂O₃、Y₂O₃、ZrO₂等氧化物弥散强化铜合金复合材料,概述了它们的制备方法、组织特征和相关物理特性。在此基础上指出了氧化物弥散强化铜合金开发应用中所存在的问题,并对它们的发展趋势进行了分析和展望。

铜材料在现代工业中占据着重要地位,但由于强度,耐磨性和高温稳定性等较差严重限制了其应用。因此通过粉末冶金技术将合适的增强体引入到铜基体中制备出综合性能优异的铜材料成为了该研究领域的热点,并开始将多组元,多尺度协同增强的设计思路引入铜基材料中,进而获得综合性能更加优异的铜基复合材料来满足更多应用领域的要求。本文综述了常见协同增强铜基复合材料的增强相,增强相的引入方法,协同增强效果评价和机制讨论等方面的研究进展,并展望了协同增强铜基复合材料的发展方向及需要解决的问题。

采用选区激光熔化(selective laser melting, SLM)成形技术进行3D打印,制备用于汽车尾气净化器载体的Fe20Cr5Al合金材料,采用响应曲面实验设计,系统研究打印参数(激光功率、扫描速度和扫描间距)与打印件致密度的关系,获得SLM成形参数与致密度的关系模型以及成形参数与力学性能的关系模型,并获得最佳的SLM成形工艺参数。结果表明,SLM工艺参数对打印件致密度的影响程度按从大到小依次为激光功率、扫描速度、扫描间距;最佳的SLM成形工艺参数为：激光功率314.8 W、扫描速度1 700 mm/s、扫描间距0.06 mm,在此工艺参数下相对密度的预测值为99.74%,这与SLM成形实验结果的平均误差仅为0.16%,模型具有较高的可靠性,在优化工艺参数下的平均实际相对密度达到99.58%,抗拉强度为616.44 MPa,伸长率为1.513%。

设计一种梯度时效方法及装置，采用不同的时效工艺参数，对7075铝合金棒材进行梯度时效处理，测试合金棒材沿轴向的温度以及抗拉强度与伸长率，通过FLUENT软件模拟，获得梯度时效温度场并建立等温云图和抗拉强度云图。结果表明：7075铝合金棒材梯度时效处理时，其温度沿轴向的分布近似于一维稳态分布；当时效温度从66 ℃升高到121 ℃时，合金的抗拉强度从517 MPa提高至599 MPa，伸长率从12%降低至8%。FLUENT模拟不同时效工艺参数下7075铝合金的温度场分布，模拟温度与实测温度的误差ε(K)＜2%，等温云图和抗拉强度云图与实验结果误差较小，可为梯度时效传热参数的选择提供有力的依据。

铜及铜合金的延展性好,并具有优异的导电导热性能和耐腐蚀性能,受到业界的广泛关注。本文重点综述了近年来3D打印成形铜及铜合金的工艺、微观组织和性能等方面的研究进展。降低铜对激光的反射率是选区激光熔化成形和激光金属熔化成形铜及铜合金的难点,也是调控组织及提高成形件性能的基础;选区电子束熔化和黏结剂喷射技术可解决铜对激光高反射率问题,成功实现铜及铜合金的3D打印成形,但仍然存在致密度低和收缩率大等问题,相关工艺有待进一步完善。同时还介绍3D打印铜与铜合金的应用前景,并对3D打印铜及铜合金的研究进展进行总结与展望。

在Cu-5%Sn合金中加入0~0.4%(质量分数)的3D石墨烯作为增强体,采用粉末冶金法制备3D石墨烯/Cu- 5%Sn复合材料,并测试材料的密度、电阻率、抗拉强度、冲击强度、布氏硬度和摩擦磨损性能。结果表明：随3D石墨烯含量增加,3D石墨烯/Cu-5%Sn复合材料的密度和抗拉强度减小,电阻率小幅升高,磨耗量增大;受石墨烯含量的影响不大,材料的摩擦因数受石墨烯含量的影响不大,随制动转速增大而减小。3D石墨烯增强体含量为0.4%的复合材料,摩擦因数稳定性最好。当3D石墨烯加入量为0.2%时,冲击强度为32.5 J/cm²,比基体材料Cu-5%Sn合金提高57.0%;当3D石墨烯加入量为0.1%时,复合材料的布氏硬度(HBW)和伸长率分别为122.0和11.52%,比Cu-5%Sn合金提高22.0%和10.5%。复合材料断口形貌为韧窝花样,为典型的韧性断裂。

采用落砂法在WC-10Co硬质合金基体表面复合电镀Ni-金刚石镀层,采用循环伏安法研究主盐浓度、温度和pH值对Ni形核过电位的影响,优化复合电镀工艺参数。在此基础上,研究基体预处理方式对上砂量,即金刚石面积分数的影响。采用热震试验测试复合镀层与硬质合金基体以及金刚石与Ni基体之间的结合强度。结果表明,在主盐浓度280 g/L,温度40 ℃,pH值4,电流密度0.015 A/cm²,金刚石浓度2.3 g/L的工艺条件下,共沉积Ni和W10金刚石微粉(粒径约为10 μm),可以获得组织致密,结合性能良好,金刚石颗粒分布均匀的镀层。对基体进行1 500目金刚石抛光和化学腐蚀处理后,镀层中金刚石面积分数可达36.9%。

在单轨吊摩擦驱动轮常用材料WH60A、Weartuf450、NM450 基体上采用等离子弧熔覆 Fe-Cr-Nb-Si-Mo 合金粉末涂层,制备出 A1、A2和A3 三种耐磨涂层。采用金相显微镜、X 射线衍射仪、显微硬度计和液压万能材料试验机对三种涂层的相组成、摩擦磨损性能及结合强度进行测试分析。结果表明：A1、A2和A3的主要相均为马氏体和各类金属碳化物((Nb,Mo)C,VC,Cr₇C₃),其中基材WH60A 表面的维氏硬度提高了790.4 HV_0.1,基材Weartuf450 和NM450的维氏硬度分别从467.8、493.4 HV_0.1提高到1 002.1、983.3 HV_0.1, 提高了约1倍左右;与另外两种基材相比,Weartuf450表面熔覆层的摩擦因数和磨损率最大。

用粉末冶金法制备CrFeCoNiTi_0.2高熵合金,分别在450,650 和850 ℃下对合金进行退火处理,通过X射线衍射分析,扫描电镜观察和能谱分析以及动电位极化曲线和显微维氏硬度测试等,研究退火处理对粉末冶金CrFeCoNiTi_0.2高熵合金组织和性能的影响。结果表明：烧结态CrFeCoNiTi_0.2高熵合金以FCC为主相,Laves相为副相,退火处理后,FCC相的结晶度提高,并伴随有新相(HCP相、R相和σ相)出现。退火后合金的自腐蚀电位E_corr增大,硬度提高,并且退火温度越高,耐腐蚀性能越好,硬度越高。在850 ℃下退火后,合金的维氏硬度(HV)由184.0增加到356.6。

采用选区激光熔化成形法制备AlSi10Mg合金,然后分别进行退火、固溶以及T6处理,研究热处理工艺对合金显微组织与力学性能的影响,优化其热处理工艺。结果表明：选区激光熔化成形AlSi10Mg合金的物相主要为α-Al基体和共晶Si。共晶体组织[α-Al+单质Si]在α-Al基体上呈连续网络状分布。XOY和XOZ截面的组织均有粗晶区、细晶区和热影响区。经退火处理后,连续网络状分布的共晶Si发生部分溶解和断裂,合金的强度降低,但硬度略微升高。经T6处理后,共晶体呈规则几何形状零散地镶嵌在α-Al基体上,合金的抗拉强度下降,但屈服强度略有提升,塑性明显增强。综合比较,T6处理更适合作为选区激光熔化成形AlSi10Mg合金的后续热处理。

采用多弧离子镀技术在工业纯钛(CP-Ti)及TC4合金基体上制备Ta-10W涂层以改进钛及钛合金在人体及海洋环境中的腐蚀性能。借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、动电位极化及电化学阻抗谱(EIS)试验等测试手段对涂层在模拟人体及海洋环境中的耐蚀性能进行研究。结果表明：Ta-10W涂层连续、致密且厚度均匀,主要组成相为体心立方α-Ta;在林格溶液及模拟海水溶液中,涂覆Ta-10W涂层后的腐蚀电位值均较两种基体升高、腐蚀电流密度下降,其中CP-Ti基体上的涂层在林格溶液中的腐蚀电流密度下降至2.648×10^-9 A/cm²,在模拟海水溶液中则下降至2.548×10^-9 A/cm²,较CP-Ti基体的下降一个数量级。Ta-10W涂层对TC4基体也有较好的改善效果;并且Ta-10W涂层使CP-Ti及TC4在两种溶液中的电荷转移电阻增大了1~2个数量级,涂覆涂层使双电层的介电性也有较大提升,有效提高了CP-Ti和TC4在不同溶液环境中的耐腐蚀性能。故Ta-10W涂层对CP-Ti和TC4在人体和海洋环境中的腐蚀具有良好的防护作用,对于钛及钛合金在此环境中的应用具有指导意义。

以Li₂CO₃,La₂O₃和ZrO₂为原料,分别添加Al₂O₃和Y₂O₃作为烧结助剂,制备锂离子固态电解质xAl₂O₃-Li₇La₃Zr₂O₁₂和xY₂O₃-Li₇La₃Zr₂O₁₂ (分别简称为xAl₂O₃-LLZO和xY₂O₃-LLZO。x为摩尔分数,x=0,0.1,0.2,0.3,0.4和0.5),研究Al₂O₃和Y₂O₃的添加量对LLZO的结构与锂离子电导率的影响。结果表明,在1 150 ℃烧结15 h时,Al₂O₃和Y₂O₃这2种烧结助剂都能稳定立方相石榴石结构LLZO。当Al₂O₃过量时,产生LaAlO₃杂相,当Y₂O₃过量时,产生Li₂ZrO₃和YO_1.458杂相。0.2Y₂O₃-LLZO在1100~1200℃范围内能形成稳定的立方相石榴石结构LLZO,并且在1 150 ℃烧结27 h不发生分解反应;LLZO的致密度和锂离子电导率都随烧结助剂含量增加而先增加后减小,Al₂O₃和Y₂O₃的最佳添加量x分别为0.2和0.3,所得0.2Al₂O₃-LLZO的致密度与离子电导率分别为94%和1.78×10^-4 S/cm,0.3Y₂O₃-Li₇La₃Zr₂O₁₂的致密度与离子电导率分别为96%和5.23×10^-4 S/cm。

通过组织观察和差热分析,研究TB17钛合金由单相区匀速降温(5 K/min)至两相区过程中初生α相,包括晶界α相(α_GB)与魏氏体α相(α_WGB)的析出行为和析出温度范围,确定两种α相析出的温度范围分别为1 120~992 K和920~895 K。随后采用Avrami-Johnson-Mehl准则计算得出晶界α相的激活能Q_αb= 253.236 kJ/mol,魏氏体α相析出的激活能Q_αi=503.188 kJ/mol,明确两种α相的析出动力学方程,并在此基础上构建了两种α相析出的TTT曲线。结果显示,两种α相的TTT曲线均呈C形,晶界α相析出的鼻尖温度在1 023 K附近,魏氏体α相的鼻尖温度在905 K附近。

以K₂H₂Sb₂O₇·4H₂O和AgNO₃为原料,采用离子交换法合成Ag/Ag_1.69Sb_2.27O_6.25光催化纳米粉体材料,利用 X 射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱、紫外漫反射及紫外可见-分光光度计等,分析和测试不同煅烧温度下所得纳米粉体的物相、形貌、结构以及光学性能,并通过对盐酸四环素(TC-HCl)的可见光下光降解实验测定材料的光催化性能。结果表明：Ag/Ag_1.69Sb_2.27O_6.25颗粒直径约为100~150 nm,颗粒表面附着有尺寸为10 nm的球状单质纳米Ag颗粒。随煅烧温度升高,Ag/Ag_1.69Sb_2.27O_6.25纳米颗粒表面的凹陷变小,逐渐转变为完整球状,粉末颜色从灰色转变为黄色。煅烧温度为250 ℃的Ag/Ag_1.69Sb_2.27O_6.25纳米材料(Ag/ASO-250)的光催化活性最高,为900 ℃煅烧材料的催化活性的7倍。光催化降解反应进行到90 min时,AgSbO₃-ssr,N-TiO₂,和Ag/ASO-250催化降解TC-HCl的降解率分别为65%,77%和90%,这表明与固相烧结的AgSbO₃和N-TiO₂相比,Ag/ASO-250具有更强的光催化活性。

激光熔覆制备耐磨耐蚀涂层技术用于解决恶劣环境下零件的磨损和腐蚀问题,具有良好的发展前景。本文简要介绍了激光熔覆技术的发展历史;重点综述了国内外激光熔覆工艺对制备耐磨耐蚀涂层影响的研究进展,以及激光熔覆熔池变化与激光熔覆工艺参数和熔覆层组织性能之间联系的研究进展;并阐述了激光熔覆制备耐磨耐蚀涂层技术在具体应用零件和工况的研究进展,包括：水利工程装备零部件、航天航空装备零部件、石油开采装备零部件等;最后总结了目前制约该技术全面工业应用的关键问题,以及工艺、设备等方面亟需开展的研究方向。