摘要：采用无机固体电解质的全固态锂电池以其高安全性和长寿命等优点,已经成为动力电池领域的重要发展方向之一。随着高室温离子电导率(大于10^(-3)S·cm^(-1))的固体电解质的涌现,锂离子在其中的迁移动力学问题不再是全固态锂电池发展的主要瓶颈。相比之下,正极和固体电解质界面处因空间电荷层等复杂效应导致的高界面电阻成为当前急需解决的难题。本文从(电)化学势及电势的基本概念出发,对描述正极和固体电解质之间化学势差异所导致的空间电荷层的理论模型进行严格推导,以揭示其影响界面电阻的物理本质。接着,本文从实验表征和理论模拟角度出发,综述了当前在观测空间电荷层状态、计算正极/固体电解质界面及其体相锂离子浓度,以及预测界面电阻等方面存在的问题。在此基础上,本文提出了融合空间电荷层模型、数值模拟以及基于实际正极和固体电解质接触处费米能级状态和位置的方法,从而定量评估界面电阻。最后,本文展望了通过优化正极/固体电解质界面来提升全固态锂电池电化学性能的未来发展趋势。通过深入理解界面电阻的物理机制,未来可以采用新的材料设计、界面工程等策略来改善全固态锂电池的性能。这些研究将有助于推动全固态锂电池技术的发展,实现更高效、更安全的能源存储解决方案。

摘要：在双碳战略的践行过程中,汽车轻量化则成为汽车工业发展的重要趋势之一。Fe-Mn-Al-C系低密度钢作为一种新型轻量化材料,因其兼具了低密度和高强塑韧性而受到国内外研究者们的广泛关注。安全性是新型轻量化材料能否应用在汽车车身结构和零部件上的另一重要考量,因此,Fe-Mn-Al-C系低密度钢的服役性能才是在实现汽车轻量化车身结构和零部件应用的关键问题。简要介绍了Fe-Mn-Al-C系低密度钢的成分设计和拉伸性能,着重从合金元素、晶粒尺寸、第二相3个影响因素综述了国内外对Fe-Mn-Al-C系低密度钢疲劳性能的研究进展。

摘要：提出了亚微米铁磁薄膜磁化动力学的快速控制方案.由于自旋轨道耦合作用,外加电场所激发的自旋极化电流通过s-d交换耦合引起铁磁层的局域磁矩发生偏转.使用量子绝热捷径技术反控制法在亚微米铁磁薄膜模型中提出了电场控制方案,实现了磁化向量方向快速反转,并对电场强度进行了最优化设计.另外,分析了铁磁薄膜形状各向同性和异性下的电场控制方案.相比于现有方法,该方案将磁化向量反转时间缩短了约一个数量级,并且具有更好的鲁棒性.

摘要：为了平衡锌基合金的力学性能与降解速率,本工作设计熔铸了Zn-x Cu-y Sr(x=2,3,5;y=0.1,0.3)三元合金,研究不同Cu和Sr含量对铸态Zn-Cu-Sr合金组织及性能的影响。结果表明,Zn-x Cu-y Sr合金的微观组织包括锌基体、ε-CuZn_(5)和SrZn_(13)金属间化合物;当Cu和Sr元素含量分别为5.0%(质量分数,下同)和0.3%时,锌基合金的抗拉强度和硬度达到最大,分别为165.3 MPa和85.5HB;Zn-x Cu-y Sr合金的腐蚀方式基本为均匀腐蚀;当Cu和Sr元素含量分别为2.0%和0.1%时,合金的耐腐蚀性最好,其静态浸泡腐蚀速率最慢,约为0.044 mm/a,且其自腐蚀电流密度和电化学腐蚀速率也最小,分别为15.10μA/cm^(2)和0.078 mm/a。

摘要：在锂基电池反复充放电的过程中,锂离子在负极表面的不均匀沉积会导致不可控的枝晶生长,进而严重影响电池的安全性能。相场模拟方法是描述和预测枝晶生长的有力手段,然而求解描述场变量演化的偏微分方程组对计算资源的要求较高。机器学习因能快速拟合历史数据中的潜在规律以实现材料性能的预测,已被广泛用于电池材料性能预测与筛选、电池健康状况评估等方面。本文以锂离子输运参数对电池枝晶形貌的影响为例,通过相场模拟收集不同锂离子扩散系数与离子电导率对应的枝晶图像,基于这些数据训练机器学习模型,进而预测给定离子输运参数所对应的枝晶描述因子(枝晶最大生长高度和空间利用率)。结果表明K-最邻近(K-nearest neighbors)模型可以较为精准地刻画离子输运参数与两种枝晶描述因子之间的联系(R^(2)为0.995和0.992),同时机器学习模型对锂离子输运参数与枝晶描述因子间构效关系的挖掘方式及枝晶描述因子的区间范围都会影响预测结果的准确性。本文能够有效降低计算成本,有助于指导高效地设计具有枝晶抑制性能的电池材料体系。

摘要：为了提升中国增材制造模具的品质和国际竞争力,加速世界向增材制造的转变,从汽车一体化压铸技术对可替换增材制造镶块材料的需求出发,在18Ni300马氏体时效钢的基础上,通过降低Ni含量、调整Co成分、保持Al含量并添加适量Cu的成分设计策略,开发了一种易于增材制造新型合金钢。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和原子探针层析技术(APT)等微纳结构表征手段,研究了打印态马氏体时效钢在回火过程中第二相的析出过程和强化机制。结果表明,不同温度回火时,马氏体时效钢表现出明显的析出强化效应,在560℃时达到硬度峰值(约为54HRC),460℃和600℃时的硬度均约为50HRC,两者抗拉强度相近,但后者屈服强度较低,同时伸长率、断面收缩率和室温冲击韧性均大幅度提高,断口表现出明显的塑性断裂。低温(460℃)回火时,出现明显的Ni、Cu等元素的团簇,为富Cu的β-Ni Al相形核早期的存在形式,同时还因调幅分解而出现Cr的成分起伏,并出现纳米薄膜状的奥氏体(γ)相;高温(600℃)回火时,形成纳米β-Ni Al相和细小的富Mo、W、Cr的Laves相,且两者与α-Fe基体分别存在[001]_(β)//[001]_(α)和[1123]_(Laves)//[011]_(α)的位向关系,同时形成有利于塑韧性改善的α+γ的双相组织。低温(460℃)回火时形成的富Ni团簇和富Cr团簇,可能是高温(600℃)回火时β-Ni Al相和Laves相的前驱体,2种形态均是析出强化的主要贡献者。

摘要：设计了钨/石墨烯/钨和钨/石墨烷/钨纳米层状复合材料作为热核聚变装置面向等离子体材料,利用第一性原理计算对氦原子填隙和钨空位形成能以及力学性质进行分析.计算结果表明,石墨烯和石墨烷能够捕获钨基金属中的氦填隙原子和钨空位结构缺陷,钨/石墨烯或钨/石墨烷界面可以提供钨自间隙原子与钨空位复合位点,两种纳米层状复合材料具有\自修复"性能.基于Fukui函数,可认为上述特性与钨/石墨烯或钨/石墨烷界面钨原子位点反应活性的变化有关.另外,石墨烯可以提高钨基金属的延展性,降低其各向异性.

摘要：介绍了灰铸铁上转盘铸件的结构及技术要求,根据铸件的结构特点,对其进行了工艺性分析。详细阐述了铸件的分型面、浇注系统、冒口以及冷铁的设计,并借助计算机模拟软件分析了铁液的充型过程及凝固过程,根据模拟结果选择优良的浇注方案,以确保铁液充型平稳。通过设计调整冒口及冷铁的设置位置与尺寸,建立合理的补缩系统,最大限度降低铸件的气孔和缩孔缺陷。

摘要：电池内部不可控的枝晶生长问题严重地影响着电池的循环性能和安全性能,这对于锂金属电池的实际应用是一个严峻的挑战。尽管已有较多的实验和理论研究工作聚焦于电极间锂离子各向异性输运特性对枝晶形貌的影响,但仍有一些开放性的问题有待进一步研究,例如,如何将枝晶生长的动态演变与电解液性质、电势分布或隔膜多孔结构诱导的锂离子各向异性输运关联起来。我们通过将锂离子在电解液中的扩散系数(D_(L))表示为二阶张量的形式并进行相场模拟,发现D_(yy):D_(xx)比值的增加,以及电势诱导的电极/电解液界面锂离子快速扩散层均可以降低界面处锂离子浓度梯度和电势梯度,从而减弱枝晶生长的驱动力。我们还发现隔膜基体与y方向之间夹角的增大也会显著促进电解质中的锂离子各向异性输运特性,以利于抑制枝晶生长。籍此本文提出设计D_(yy):D_(xx)=10:1的电解液和基体倾斜角为arctan(0.5)的隔膜用于锂金属电池。该相场研究有望为设计具有抑制枝晶能力的电解质或隔膜提供指导。

摘要：采用CALPHAD方法对Fe-Al-V三元系富铁角进行热力学优化,并首次提出采用三亚点阵模型描述三元金属间化合物L21相,即(Fe)2(Al,Fe)1(Fe,V)1。基于可靠的边界二元系热力学描述,结合Fe-Al-V三元系富铁角试验数据,通过优化获得了一套自洽准确的热力学模型参数。优化的模型参数可较满意地重现Fe-Al-V三元系富铁角的相平衡关系,弥补了商业数据库无法对其进行描述的不足,为钒微合金化轻质钢的设计开发提供可靠的理论基础。