摘要：铼和钌在镍基单晶高温合金中的应用常受限于其含量和相稳定性,寻找能同时代替铼和钌的新元素具有重要意义。本研究设计了一种具有高含量锇的新型镍基单晶高温合金,采用传统Bridgman技术制备铸态单晶合金,并对合金进行固溶时效处理,通过光学显微镜和扫描电子显微镜研究合金的析出相演化规律。结果表明:铸态合金中锇和钨偏析于枝晶干区域,而铝、钽、钛则偏析于枝晶间区域,即使经过长时间的固溶热处理,锇和钨仍有轻微的偏析。由于枝晶区域的元素偏析,一次时效处理后枝晶间的γ′相比枝晶干的γ′相更易转变为立方形,二次时效处理使析出相的尺寸和体积分数略微增大,形状从立方形向圆形转变。

摘要：可充电电池已被广泛应用于电动汽车等国家重点战略发展领域,然而在电池反复的充放电过程中,金属离子的不均匀沉积会导致电极表面枝晶生长,电池可逆容量降低和内部短路。枝晶的形成是极其复杂的过程,涉及到电化学、热力学、动力学和结晶学等多个学科,并受到充电条件、压应力、电池组分、温度、磁场等多重因素的影响。本文系统剖析了枝晶成核和生长过程中涉及到的理论模型,全面回顾了相场模拟在可充电电池枝晶问题中的研究进展,重点讨论充电条件、应力、外压及离子分布等因素对枝晶生长的影响,给出了电化学相场模拟在电池枝晶领域的研究范式。进而采用相场模拟研究了隔膜涂覆颗粒对电极表面离子浓度分布及枝晶生长均匀性的影响,为抑制枝晶隔膜的设计提供了理论依据。最后指明了相场模拟在枝晶研究方面的不足及未来重要的研究方向。

摘要：水系锌离子电池由于具有较高的能量密度、成本低廉、安全性高和环境友好等优势,因此在智能硬件、小型电动车、大规模储能等领域具有广阔的应用前景。然而,锌金属负极存在的枝晶问题导致电池循环寿命缩短,严重制约了其实际应用。通过分析锌负极的沉积/溶解过程及其可能出现锌枝晶的路径,从人工界面层构筑、基底结构设计及电解液优化三个方面综述了无枝晶锌金属负极的近期研究进展,系统阐述了其主要设计策略及作用机制。最后,对锌金属负极未来发展方向进行了展望。

摘要：将分形几何与电化学原理相结合,编程模拟了射流电沉积中枝晶的分形生长。以平行板金属镍为阳极,石墨板为阴极,用自行设计的实验设备,通过定点喷射电沉积法制备了二维分形的镍枝晶,并采用扫描喷射电沉积法成功地改变了枝晶的分形生长,实现了枝晶的可控交织生长,进而制备了二维多孔金属材料。结果表明,扫描喷射电沉积是可以成功制备多孔金属,从而为高性能多孔金属材料的制备提供了一种全新的方法。

摘要：将分形几何引入到喷射电沉积,对枝晶生长动力学进行研究,以最终实现枝晶形态的可控生长.利用改进的有限扩散凝聚模型(DLA),通过Microsoft Visual C++6.0编程对平行板电极喷射电沉积二维枝晶簇的形貌进行了模拟.以平行板金属镍为阳极、石墨板为阴极,用自行设计的试验设备,采用平行板电极喷射电沉积的方法,制备了二维的金属镍枝晶以验证模拟结果.结果表明,镍沉积层的形貌特征为具有分形结构的枝晶,这与基于有限扩散凝聚模型模拟所得的平行板电极二维枝晶簇的形貌具有相似性,表明该模型对平行板电极喷射电沉积的试验研究具有很好的指导意义.

摘要：采用自行设计的喷射电沉积设备制备了镍枝晶沉积物,考察了不同试验参数对枝晶生长过程以及生成的枝晶形貌的影响,根据计盒维数原理计算了枝晶图片的分形维数.结果表明:较高的电流密度有利于枝晶的形成;随电解液中镍离子浓度的增加,生成的枝晶明显变得稀疏,分枝减少;枝晶形貌由致密紧凑型结构向疏松弥散型结构转变;随电解液温度的增加,沉积层逐步致密化.镍枝晶具有明显的分形结构,分形维数随着电流密度的增加而增大,随着电解液温度的增加先增大后减小,随着镍离子浓度的增加而减小.

摘要：用多毛细管X射线透镜做光源的微区扫描型EDXRF仪器,围绕出射焦斑对称放置4~6个SDD探测器,设计软件控制X射线管、多个探测器、高精度移动平台,同时进行数据采集、信号同步和结果分析,从而开发完成NX-mapping高通量微区扫描型EDXRF仪器。由于多探测器的采用,该仪器的信号强度得到数倍的提升,且稳定性没有因为器件间的差异而变差,同等条件,同等用时的情况下,测试标准偏差降为单探测器时的不足40%。均匀样品2 mm×2 mm面扫描时,400个点的测试标准偏差与定点测试无差异,说明运动机构和控制算法表现优异,不会对测试结果产生影响。对于微区扫描仪器的焦斑尺寸,用“荧光刀口实验”的方法,对Fe,Ni和Mo元素进行了测试,测得三种元素的有效焦斑尺寸最小值分别为52.4,49.3和39.03μm,各元素有效焦斑尺寸随原子序数的增加而减小,这与多毛细管X射线透镜的设计原理相符;实验还发现了各元素焦斑有效尺寸在极小值处对高度变化较为敏感的规律,因此建议为了得到统一清晰的扫描图像,要保持样品表面的平整。最后用NX-mapping仪器对某单晶高温合金样品的Ni,Ta,W和Re元素进行扫描和分布分析,图像清晰,枝晶结构明显可辨,并且其中Ni∶Ka特征线强度高达220 kcps,明显高于普通的XRF测试。在NX-mapping微区扫描型EDXRF仪器中,由于多探测器的采用,信号强度高,测试精密度好,随之测试时间可以缩短,因此可以满足高通量测试的需求。

摘要：将分形几何与电化学原理相结合,以Microsoft Visual C++6.0为平台,编程模拟了电解质浓度对点电极电沉积和喷射电沉积中枝晶分形生长的影响。采用圆形电解池点电极电沉积的方法,制备了不同浓度下的金属镍枝晶;以平行板金属镍为阳极,石墨板为阴极,用自行设计的试验设备研究了不同浓度时金属镍枝晶二维电沉积生长的行为特性,并分别与模拟结果进行比较。结果表明,电解质浓度变化对电沉积的影响与采用模型模拟所得的结果具有相似性,模拟的结果对电沉积枝晶的试验研究具有很好的指导意义,气泡对沉积产物的形貌影响显著。

摘要：锂金属负极由于其具有高的理论容量和低的电化学电势,被认为是高能量密度可充电电池中最具吸引力和前景的负极。然而,其在镀/脱锂过程中,锂枝晶的不可控生长导致了电极的快速退化和严重的安全问题,严重阻碍了其实际应用。为了解决这些问题,使用具有高电导率、优异机械性能和丰富表面官能团的二维过渡金属碳化物/氮化物(MXenes)来诱导锂均匀成核并缓解体积变化,最终抑制锂枝晶的形成。本文综述了用于金属锂负极的MXene基纳米材料的最新进展。首先介绍了金属锂负极的技术挑战。然后从三个方面总结了MXene基纳米材料用于抑制锂枝晶生长和构建稳定金属锂负极的设计和使用:(1)使用结构化负极,如MXene/锂负极、MXene/金属/锂负极、MXene/碳/锂负极、MXene/氧化物/锂负极等;(2)构建人工SEI膜;(3)修饰电解液成分。最后,简要讨论了MXene基纳米材料在下一代锂金属电池应用中的挑战和前景。

摘要：将分形几何与电化学原理相结合,编程模拟了点阳极射流电沉积中枝晶的分形生长。用自行设计的实验设备研究了点阳极尺寸对点阳极射流电沉积中,金属镍枝晶二维电沉积生长行为特性的影响,并从分形维数的角度对其进行分析。结果表明:点阳极射流电沉积中的枝晶也是分形生长的,随着点阳极尺寸的增大,枝晶簇的形貌向致密型转变,分形维数也随之增加,模拟结果与实验结果具有极好的相似性,从而有力地促进了枝晶电沉积的分形研究。