摘要：钠离子电池具有资源和成本的优势而在大规模储能和低速电动车领域展现出极大的应用前景。其中,层状氧化物正极材料由于其理论容量高且易于合成等受到了广泛研究。然而,层状氧化物正极材料在循环过程中,尤其是高电压情况下容易出现结构不稳定和表面退化等现象,造成电池性能衰退,阻碍了其商业应用。基于此,本文综述了层状氧化物正极材料在高电压下的结构转变、表面退化以及氧损失等机制,分析和探讨了提高层状氧化物正极材料耐高电压性能的策略,以期为具有耐高电压性能的钠离子电池层状氧化物正极材料的设计开发提供参考;最后总结了钠离子电池层状氧化物正极材料在改性方面存在的不足及未来的研究方向。

摘要：基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了不同扭转角下石墨烯/MoS_(2)异质结构的电子结构和光学特性。结果表明,转角后的石墨烯/MoS_(2)异质结构仍具备作为单层材料时的部分特征。在费米能级附近,石墨烯层保持了其特殊的线性色散能带结构,狄拉克锥上的直接带隙Eg受到层间旋转调制的影响。异质结构中的MoS_(2)层对层厚具有高度的敏感性,随着厚度的增加,其间接带隙持续增大。当转角为10.9°时,Eg的最大值为11.67 meV。差分电荷密度计算结果表明,随着旋转角度的改变,MoS_(2)层中Mo-S间的电子转移引起了Mo-S键长的变化,从而增大了S-S层间距。同时,通过与MoS_(2)结合形成异质结构,石墨烯获得了较高的载流子浓度,异质结界面间旋转使空穴掺杂载流子浓度提高至9.2×10^(12)cm^(-2),比未转角时提高约6倍。异质结构的光学性质计算结果表明:当转角为27.0°时,其吸收边发生红移,并向低能区移动了0.233 eV;当转角为10.9°时,其吸收边发生蓝移,并向高能区移动0.116 eV,同时,在可见光范围内,异质结构损失函数下降了0.007。研究结果可为设计新型具有转角特征石墨烯异质结构的光学纳米器件提供理论参考。

摘要：相比于传统制造工艺生产的316L不锈钢零件,L-PBF技术具有更大的设计自由度和制造效率,可实现复杂几何形状金属零件的一次性成型,被广泛应用在核工业、汽车工业以及医疗卫生等领域。然而,L-PBF技术极快的冷却速率会导致其内部形成明显差异的微观组织结构,从而造成材料力学性能的各向异性。利用SEM、EBSD和TEM等表征技术,深入观察了L-PBF 316L不锈钢样品不同截面的微观组织的差异,从晶粒尺寸、晶体取向以及亚晶结构的变形机理3方面详细分析了其对材料力学性能的影响。研究表明,垂直于打印方向的晶体为明显的织构,晶粒尺寸较小,且塑性变形时网络状的胞状亚晶和变形孪晶相互作用,形成了更小尺寸的三维立体钉扎结构,可有效抑制各个方向的位错滑移,明显增加了该方向的强度。然而,平行于打印方向为较粗大的柱状晶,晶体取向趋于随机,并且亚晶结构多为条状形貌。塑性变形时,当变形孪晶生长方向平行于亚晶的长边时,则无法对条状亚晶进行分割和细化,进而不能有效抑制平行于亚晶长边界的位错滑移,强化效果较弱,导致该方向强度较低。研究有利于更好地理解L-PBF 316L中各向异性的起源,为后续热处理提供了理论指导;同时有助于拓扑优化、晶格结构建模和增材制造过程中的热物理过程模拟等工作的模型搭建,提高模型的精度。

摘要：设计了一种不含Nb元素的20CrMnTi齿轮钢,通过母相奥氏体晶粒尺寸统计、析出物分布规律分析,最终探明了伪渗碳温度对齿轮钢母相奥氏体晶粒尺寸的影响规律和机理。结果表明,不含Nb元素的20CrMnTi齿轮钢最高伪渗碳温度为970℃。相比于热轧态,经过伪渗碳处理后,(Ti,Mo)(C,N)颗粒中C含量减少,N含量增加,证实了第二相(Ti,Mo)(C,N)颗粒发生回溶、熟化,渗碳温度较高时(980℃),细小弥散颗粒的回溶和熟化更为明显。其次,伪渗碳温度为980℃时,细小弥散的第二相(Ti,Mo)(C,N)颗粒体积分数急剧下降,大尺寸第二相(Ti,Mo)(C,N)颗粒增多,减弱了对母相奥氏体晶粒的钉扎作用,导致晶粒发生异常长大。

摘要：为了增强质子交换膜燃料电池(PEMFCs)内部燃料分布的均匀性与水管理能力,本文研究了一种新型的基于仿生结构的蜂窝仿生流场。首先,根据蜂窝结构特征,搭建出三维多相流非等温几何模型并确立PEMFC的数学模型;其次,采用计算流体动力学Fluent软件对模型进行无关性与有效性验证,并对蜂窝仿生流场和常规平行流场的电池性能和燃料分布进行了模拟分析;最后,对比极化性能、气体流速分布、燃料与液态水组分浓度和电流密度分布,验证了蜂窝仿生流场设计的有效性。研究结果表明:采用蜂窝仿生流场的电池峰值功率密度比常规平行流场高15.6%,其内部水管理能力和燃料分布均匀性均强于平行流场;左端进气的蜂窝仿生流场比采用上端进气的蜂窝仿生流场在气体通路内具有更均匀的气体压力,可有效避免流道内产生局部涡流,其峰值功率密度可以达到0.3933 W/cm2。

摘要：标准化是材料产业提质增效的重要措施,标准化工程应用型人才稀缺是制约材料行业标准化工作推进的主要原因。本文基于耐火材料行业发展趋势及武汉科技大学在耐火材料行业中的特殊地位,分析了我国标准化工程应用型人才培养现状,结合新发展形势下耐火材料行业对标准化人才的需求,从课程体系设计、实践平台建设及师资队伍培养等方面探索标准化工程应用型人才培养模式,以实现耐火材料专业教学与标准化教育的有机融合,为标准化促进耐火材料行业发展提供强大支撑。

摘要：基于高耐磨性的需要,设计了一种W3Mo4Cr5V6高钒高速钢,利用SEM、EMPA等手段对该钢高温加热过程亚稳态M_(2)C碳化物的分解转变行为进行了分析。结果表明,共晶碳化物M_(2)C在高温加热过程会发生M_(2)C+γ-Fe→M_(6)C+MC+M_(7)C_(3)的转变,在富Mo、W的M_(2)C相周围形成了大量富W、Mo的M_(6)C及少量富V的MC和富Cr的M_(7)C_(3)。随着温度由950℃增至1150℃,M_(2)C高温转变逐渐趋于完全,且纤维状M_(2)C比层片状M_(2)C更易分解转变,最终,由呈断续网状分布于奥氏体晶界的层片或纤维状形貌向零星分布于晶界的颗粒状形貌过渡,可有效减少网状碳化物对晶界的危害。研究可为高速钢中晶界碳化物成分、形态控制及其热加工、热处理过程温度与时间等参数选择提供有效参考。

摘要：机械超材料因其具有传统材料所不具有的独特力学性能而受到学者的广泛关注。其独特新颖的性能与自身结构紧密相关,通过设计和制备不同的结构,能够使材料具有许多独特的力学性能。目前,制备工艺的发展和进步使得制备具有任意复杂微米或纳米结构的材料成为现实。本文综述了机械超材料领域中较为常见的几种性能:轻质高强、负泊松比、负可压缩性、负热膨胀性和超流体的研究进展,总结了机械超材料发展的限制因素,并对该领域的发展方向及研究重点进行了展望。

摘要：红外高反射薄膜是实现超低损耗光学器件、红外隐身等技术的关键基础材料。根据多层光学薄膜的传输矩阵原理,得到一维光子晶体的反射率和透射率表达式,分析推导了一维光子晶体的能带结构。利用传输矩阵原理,以Ge和Si O_(2)为介质材料设计了28层λ/4一维光子晶体结构。随后,利用有限元法计算其光子能带,使用折射率差值更大的Pb Se和Si O_(2),计算出光子晶体的第一、第二禁带分别为2.01×10^(13)~4.11×10^(13)Hz和8.13×10^(14)~1.02×10^(14)Hz。优化后的λ/4一维光子晶体结构层数低至14层,实现了3~5μm和8~14μm的高反射率。

摘要：铝碳耐火材料是连铸高温功能部件的常用材料之一,但随着钢铁连铸技术的不断发展,传统材料已不能满足要求。因此研究者常通过对原料的设计和工艺参数的优化使耐火材料在一定温度下具有特定的碳质原料自身结构、衍生碳结构和原位生成陶瓷相结构,即通过微结构调控的方法使材料具备良好的力学性能和抗热震性能,从而使铝碳功能部件适应连铸技术的发展需要。铝碳耐火材料的碳质原料结构按照特征可分为宏观片状、蠕虫状、纳米球状、管状等众多类型。研究表明,虽然具体机制不同,但这些特殊结构的存在通常对材料抗热震性能的提升有一定积极作用。衍生碳结构根据产生途径可分为残留的碳原子聚集体和气相沉积而成的新碳结构。对于酚醛树脂产生的碳原子聚集体,其本身难以石墨化,因此研究主要集中在催化石墨化方向。对于气相沉积碳,因为其生成常需要催化剂,所以研究主要集中在催化剂的催化机理及其对沉积碳结构的调控方向。而研究亦发现石墨化碳和气相沉积碳的存在往往有利于材料力学性能和抗热震性能的提升。原位生成陶瓷相结构依据控制因素可分为遗传控制和条件控制两类。前者结构与反应物原结构类似,受限制较大。而后者结构受工艺条件的影响更显著,更满足微结构调控的需要。一般认为,各原位陶瓷相的存在均与力学性能的提升联系紧密。而材料的力学性能及抗热震性能除了受到微结构形态特性影响外,还受到结构的物相特性及其分布等因素的影响。因此,必须采用合适的原料和工艺手段对特定微结构的形态、物相和分布进行整体调控以确保材料性能的提升。本文归纳了连铸用铝碳耐火材料中微结构调控的研究进展,分别对碳质原料自身结构、衍生碳结构、原位生成陶瓷相结构以及影响材料力学等性能的其他因素等进行了介绍,分析了目前研究的不足并展望了未来的研究方向,以期为高性能连铸用铝碳耐火材料的设计提供参考。