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2010年云南金属材料与加工年评 *

2011-08-15

云南冶金 2011年2期
关键词:合金研究

周 林

(昆明冶金研究院,云南 昆明 650031)

1 前 言

2010年,云南省材料学科研工作者,紧密结合国民经济建设主战场,理论联系实际,对材料结构与材料性能,材料的制备、加工工艺等开展了大量研究,发表了许多相关论文,为提高云南省材料科学的工艺技术及装备水平,促进行业技术进步做出了贡献。本文主要评述了 2010年云南省材料科学所取得的部分成果及进展。

2 综述性研究成果

材料学综述性研究成果反映了当前材料学某一领域或某分支学科的新进展、新动态、新趋势、新水平、新原理、新技术、学术见解和建议等,对现实的科研、生产具有积极的指导意义。

刘琳静等[1]介绍了 Cu合金时效析出的计算模拟研究进展,从纳观、微观、介观等方面较详细地论述了 Cu合金时效析出的计算模拟方法,归纳总结了目前取得的成果,并展望了 Cu合金时效析出的未来发展趋势,指出提高计算机效率及计算原子数目,对现有的计算方法加以综合改进,将是模拟进一步发展的方向。张吉明等[2]阐述了弥散强化铂基材料国内外研究现状,弥散强化铂基材料的制备方法、组织结构特点、力学性能和强化机理,介绍了弥散强化铂基材料的主要应用以及新的发展动向。王少龙等[3,4]综述了稀土在热镀锌中的应用及研究进展,包括稀土元素对镀锌层的耐腐蚀性能、对镀层作用及稀土添加量方面的研究,并指出了稀土在热镀锌行业中发展趋势。另外,还综述了几种常见的动力电池的工作原理和性能特点,讲述了动力电池的应用领域及发展趋势,使人们对动力电池有一个全面的认识。谢 刚等[5]介绍了 TiB2涂层阴极、TiB2复合阴极以及 TiB2陶瓷阴极材料的研究现状和惰性阴极材料在工业铝电解槽上的应用情况。说明 TiB2具有熔点高,导电性好,能被金属铝液良好润湿,且能抗拒电解质和金属铝液的腐蚀与渗透,是铝电解首选的惰性阴极材料。徐 凤等[6]主要从纳米材料在适体传感器中的应用和基于纳米材料的适体传感器的发展前景两方面进行了综述。段书源等[7]概述了羟基磷灰石/胶原矿化机理的研究进展。提出仿生合成的羟基磷灰石(HAp)/胶原复合材料的结构和成分与天然骨相似,具有很好的生物相容性、生物活性和生物可降解性,有望成为新一代的骨替代材料。

杨亚娣等[8]介绍了制备有序金属纳米线 /棒/管的方法,主要有模板法、水热合成法与台阶边缘缀饰法等,并概要介绍了有序金属纳米线 /棒 /管阵列的性质与应用。杨 明等[9]论述了海绵钛的形成过程、形成原理、生产工艺及镁还原蒸馏联合设备,着重对海绵钛生产中还原蒸馏工艺及其研究新进展进行了详细阐述,并对海绵钛质量的影响因素进行了综合分析。宁远涛[11]评述了 Pt-X、Ir-X和 Rh-X系中的 L12(γ’)型 Pt3X相的特性,分析了 Pt-X-Ms合金系中 Pt3X(γ’)相沉淀强化效应和Ms组元固溶强化相结合的综合特性和发展前景。陈福亮等[12]简要介绍了钛工业的现状,金属钛的性能特点和应用的状况、发展方向,增强社会对钛的熟悉程度。森 维等[13]介绍了碳化钛的结构和性能,综述了碳化钛粉末的各种制备方法,探讨了近年来国内外对碳化钛粉制备的最新进展。同时,提出了制备碳化钛粉方法中存在的一些问题,并展望了研究和发展的方向。

3 基础理论方面的研究

材料科学与工程的基础理论研究,对材料的生产、使用和发展具有重要的指导意义。

王洪涛等[14]基于亚阈值电流和表面势模型的基础上,采用商用器件模拟软件,建立了短沟道 n-MOSFET的结构和物理模型,对器件的亚阈值电流进行了 2-D数值模拟。林 艳等[15]采用循环伏安法、恒电位阶跃法和 SEM技术研究了 H2SO4-NH 4F-SbF3体系中锑的电结晶机理。结果表明,锑电化学成核机理与电位有关,其电结晶按照包含成核阶段的螺旋位错生长机理进行。张文东[16]等借助 ANSYS有限元软件,计算了 H型钢轧后控制冷却阶段温度场的变化,与实验数据对应良好。并对 H型钢横向及纵向某些节点温度变化进行了分析。最后计算得到腹板、倒角、腿部外侧及腿外侧中部的平均温度随时间的变化曲线,轧制力模拟结果与现场数据吻合,误差不超过 10%,验证了模型的正确性。杨曼云等[17,18]在 XK2130大型数控龙门铣床横梁设计中引入有限元方法和分析理论为基础的 CAE分析优化的设计方法。为提高该机床的加工精度,提升机床产品质量,缩短产品的设计与制造周期及减少产品开发成本提供了有效方法及手段。另外对铸件凝固过程数值模拟影响因素及流程进行了研究。并采用华铸和 ProCAST软件分别对轴承盖铸件凝固过程进行了分析及软件应用比较。根据凝固模拟的结果及铸造缺陷情况及其与实际浇铸的情况对比,得出了相应的铸型瞬时充满简化假设条件的有效性等结论。袁海滨等[19]采用单因素法,借助 XRD、SEM和 EDS以及金属铝直收率与物料质量损失率等手段与方法,分别添加 Fe2O3、S iO2与 TiO2(均为分析纯),研究铁、硅和钛氧化物对氧化铝碳热还原-氯化法炼铝过程的影响,对Al4O4C,Al4C3以及 Al2O3进行了碳热 -氯化过程的热力学分析。鄢 明等[20]基于 DEFORM-3D软件,采用刚粘塑性有限元理论,对空心铜导体的连续挤压过程进行了详细研究,分析了不同工艺参数对空心铜导体连续挤压过程的影响,提出了解决空心铜导体连续挤压中问题的方案。赵 军等[21]通过实验室模拟微合金化含 Ti钢连铸坯热送热装过程,并利用光学显微镜观察了室温条件下不同热履历试样的显微组织,分析了热送热装连铸坯组织演变的规律和特点。王 敏等[22]通过 Gleeble 1500 D热模拟实验,研究了 Mn16Cr22Ni1.6N0.6高氮奥氏体不 锈 钢 (%:0.12C、22.05Cr、15.52Mn、1.64Ni、0.58N)在 900~1300℃,应变速率 (ε)0.005/s时拉伸热变形行为及其组织变化。曹 亮等[23]利用有限元软件 ANSYS,建立了不同颗粒间距的银基颗粒增强复合材料的计算模型。于 杰等[24-26]通过热力模拟压缩试验研究 Ag/SnO2复合材料在不同变形条件下的流变应力行为,并根据试验数据确定再结晶动力学方程及再结晶晶粒尺寸方程中的材料参数。另外采用基于密度泛函理论(DFT)的总体能量平面波超软赝势法,电子交换关联能结合广义梯度近似 (GGA)PW91形式,对Al原子掺杂不同超晶胞 ZnO∶AlZn2n-1O2n(n=4,8,16和 32)进行几何优化,分析比较了掺杂模型的电子结构及光学性质。还有,研究了电接触材料电弧侵蚀作用过程中灭弧过程的微观机理,采用分子动力学和实验的方法对反应合成的 AgSnO2电接触材料的熔池行为进行了模拟。胡家光等[27,28]在方柱简正方晶格每个原胞的中心插入另一个方柱形成复式结构固/气型声子晶体,采用平面波法计算了其弹性波带隙结构。也将复式氮化硼(BN)结构引入固 /气型声子晶体中,基元中有两个边长不同的正方柱体,用平面波法研究了其带隙结构,三角格子和石墨结构作为 BN结构的特殊情况被包含在其中。何 寒等[29]基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法计算研究了取向硅钢中可能存在的两种铜硫化物抑制剂 Cu2S和 CuS的能量和电子结构,并从形成能和结合能两方面分析了这两种铜硫化物的相结构稳定性。曹建春等[30]针对热变形对铌质量分数为 0.17%的低碳钢的奥氏体→铁素体等温相变动力学的影响,通过热模拟试验,分析未变形、875℃变形 20%和 30%条件下奥氏体向铁素体 700℃等温转变的动力学,讨论了热变形和铌对奥氏体→铁素体等温相变的影响机制。王春建等[31-33]从结晶游离的角度研究了 Al、Zn元素对镁合金晶粒的细化机理,建立了一类可用于评估游离晶对合金组织细化能力的数学模型。分析结果表明,Mg-Al合金中的游离晶对合金组织的细化能力高于相同溶质浓度的 Mg-Zn合金,并且溶质浓度越高,游离晶的细化能力差别越大,这可能是导致相同浓度的Mg-Al合金晶粒尺寸更加细小的主要原因。还研究了Mn元素对高纯Mg-3Al(质量分数,%)合金晶粒尺寸的影响。结果表明:当合金中的Mn元素含量小于 0.21% (质量分数)时,合金的晶粒尺寸变化不大;但当Mn元素含量大于 0.21%时,Mn元素的存在则使合金的晶粒尺寸迅速增大;Mn元素的作用主要与影响熔体中含碳晶核的形核能力有关;当Mn元素的含量小于其溶解度时,Mn元素对含碳晶核的形核能力影响不大,但当Mn元素的含量达到或超过其溶解度时,Mn元素对含碳晶核的影响迅速增大,最终导致含碳晶核的形核能力降低,引起晶粒粗化。又通过向熔体中直接添加Al-4C-3颗粒,研究了 Al-4C-3对 AZ91合金的晶粒细化现象和机理的影响。结果表明,Al-4C-3颗粒对AZ91合金的晶粒细化效果与孕育参数直接相关,孕育温度越高孕育时间越久,Al4C3的细化效果越明显。研究发现,实验添加的Al4C3颗粒并没有直接成为镁的晶核,而是被推开到了晶粒生长界面前沿,Al4C3的细化作用主要是因为Al4C3发生了微量的溶解,从而向熔体中提供了碳,碳的存在对熔体起到了碳质孕育法处理的作用。

4 黑色金属材料与加工

与国内外企业相比,云南省黑色金属材料与加工不具有优势,如何在基础理论、工艺、技术方面实现创新,有效提升企业的核心竞争力为材料工作者所关注。

杨红梅[34]等采用纯铜压铸工艺、循环压射的方法测试了 H13和 3Cr 2W8V两种热作钢模具在纯铜压铸上的使用寿命。结果表明,由于纯铜压铸温度高,H13钢和 3Cr 2W8V钢模具均出现了较大的热疲劳裂纹而导致报废,其在纯铜压铸上的使用寿命远远低于其在铝压铸上的寿命,H13钢模具寿命较 3Cr 2W8V钢模具高,但其寿命也只达到 160模次。张天会等[35-37]在手工电弧焊和气体保护焊两种焊接方法下,对新开发的调质型低焊接裂纹敏感性低碳贝氏体钢B610CF焊接接头的微观组织和力学性能进行了试验研究。还根据焊条电弧焊焊接接头抗拉强度和焊缝区冲击韧性试验结果及 X射线探伤的焊接缺陷,采用秩和检验法对低碳贝氏体ADB610和WDB620钢进行对比分析研究。也针对国产焊接无裂纹低碳贝氏 ADB610钢和 WDB620钢,从力学性能的角度和焊接缺陷的角度,对其焊接性能进行研究。根据焊接性试验结果,对焊接接头的拉伸性能、冷弯性能和冲击韧性进行了分析。结果表明,两种钢在不同焊接方法下具有优良焊接性能。白 玮等[38,39]用失重法研究了在 l.0~0.8 mol/L盐酸溶液中非离子表面活性剂吐温 40在冷轧钢表面的吸附及缓蚀作用。王建华等[40]研究了两种铜含量超低碳钢的连续冷却过程中铜的析出规律。试验在 Gleeble-1500热模拟机上进行。通过对试样进行硬度测试及组织观察,总结分析了不同冷却速度对试样的硬度、金相组织及析出物的影响。闫沛军等[41]对手工电弧焊和混合气体保护焊的低碳贝氏体ADB610钢焊接接头 X射线底片上检出的焊接缺陷类型和尺寸进行对比分析研究。从焊接缺陷类型和尺寸分布的角度考虑,应尽量采用混合气体保护焊方法进行焊接施工。周 原[42]对金属热处理形变的影响因素进行了分析和一定的试验研究,并在此基础上提出了一些改善热处理形变的方法。于 然等[43]通过研究不同退火工艺对 A6钢组织和性能的影响,并选出 2个最佳的球化退火工艺。结果表明;与传统常规退火工艺相比,最佳球化退火工艺有效地改善了钢材的球化组织和降低退火硬度,而且成倍地提高了钢材退火态的塑性和韧性,和较大幅度地提高了淬、回火态钢材的塑性和韧性。刘新权等[44]采用 X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了 620℃长期时效对1100℃油淬 +720℃高温回火的新型铁素体耐热钢1Cr11Co3W3MoVNbNB (%: 0.10C、11.08Cr、3.20Co、 2.54W、 0.52Ni、 0.15Mo、 0.09Nb、0.021N、0.014B)的显微组织和力学性能的影响。李向红等[45]采用失重法、电化学法和紫外-可见吸收光谱研究了 3.0 mol/L H3PO4介质中,稀土 Ce4+和香兰素 (4-羟基-3-甲氧基-苯甲醛)对冷轧钢的缓蚀协同效应。何 方等[46]主要通过实验室模拟工业罩式退火工艺,研究不同退火温度对 Q235冷轧板的组织与性能的影响。赵红全[47]进行了昆钢原料条件下转底炉生产金属化球团的实验室试验研究,找到了昆钢原料条件下转底炉的适宜操作参数。陆大章等[48]研究了昆钢炼钢厂钢水浇铸温度和氮后温度的相关性,并对其进行了数学回归计算,分析了其相关性对实际生产的指导意义,确保了连铸生产稳定顺行,改善了铸坯质量。和锦黎[49]在分析影响铸轧辊辊套使用效果因素的基础上,提出了提高铸轧辊套使用效果的方法和生产中的使用和维护措施。

5 有色金属材料与加工

云南省矿产资源丰富,有 12种有色金属矿产分布广泛,储量丰富,这十二种金属是锡、铅、锌、铜、镍、钴、锑、钨、铝、铁、锰钛砂、银铂族等,有“有色金属王国”的美誉。有色金属工业是云南省支柱产业之一,但由于初级产品多、深加工产品品种少、技术含量低,因而经济效益还有很大的提升空间。

李 玳等[50]以球磨的方法制备了一系列不同成分的 Cu-Zn及 Cu-Al合金 (层错能 <75MJ/m2)。对 Zn和 Al的固溶强化效果及其降低铜合金层错能的作用进行了研究。竺培显等[51]采用热物理温度场浸镀成Al-Bi双金属层状板材,并利用液固包覆技术制备 Pb-Bi-Al层状复合电极材料,借助线性扫描伏安法 (LSV)、SEM、抗弯曲性能试验等测试手段对样品的结构与性能进行表征。刘春富等[52]指出热镀铝锌镀层钢板 (Galvalume)产品镀层亮点缺陷是该产品的主要缺陷之一,针对亮点缺陷进行了分析并提出了一些改进建议。胥福顺等[53-55]将影响冷轧铝板带材厚度控制系统稳定性的主要因素归纳为软件部分、硬件部分、外围部分和来料状况等四个方面;论述了厚度控制系统常用的控制模式及其稳定性,系统硬件对系统稳定性的影响,在此基础上指出在生产中要综合协调好各项测控技术,才能生产出高精度厚度的铝板带材。在以上论述的基础上,在污油与硅藻土、活性白土搅拌混合箱之前设置一套助滤剂稀释装置,同时在冷轧中增设减少铝板带轧后表面带油的装置并对各减油装置精心调节,从而提高了轧制油清洗性能,减少了铝板带表面的带油量,减少了铝板带油斑废品。还通过控制化学成分、加强铝液炉内精炼、在线净化、添加 Al2Ti52B1晶粒细化剂,合理匹配铸轧工艺参数,合理分配冷轧道次加工率,采取合适的退火制度,生产出性能优良的 1100铝合金板材。潘金华等[56]用文字和工艺设计简图阐述了各类材质和相应大小铜瓦铸件的铸造生产工艺,并总结了造型和熔炼过程中容易导致铜瓦铸件产生黑皮、气孔、缩孔和裂纹缺陷甚至报废的关键工艺控制措施。赵淑荣等[57]利用光学显微镜研究了 Al-10%Sr变质剂对 ZL114A合金组织的影响。采用 T6工艺对金属模铸造的 ZL114A合金进行了热处理,并对其拉伸性能进行了测试与分析。赵大军[58]采用感应电炉熔化高纯阴极铜,铸造浇注阳极板用铜阳极模铸件,对试验过程中阳极模的裂纹和气孔的生成机理及影响因素等进行了分析,并提出了预防和改进措施,为浇注铜阳极模铸件生产提供了借鉴和参考。郭中正等[59]利用磁控共溅射法在液氮冷却的衬底 (LNCs)上制备了 Al-Pb合金薄膜,运用EDX、XRD、TEM和 SEM对薄膜成分、结构及形貌进行了研究。戴兴征等[60]针对锌酸浸渣经过回转窑挥发后的产物次氧化锌粉,在国内首次提出了次氧化锌粉相对还原力的概念,并研究了次氧化锌粉中不溶硫、铁含量、铅含量、铟含量和锌含量对相对还原力的影响。王正有等[61]分析了大型预焙阳极铝电解槽导电杆失效损坏的方式及原因,提出科学合理的修复技术方案,比较修复后的实践效果,延长循环使用寿命周期,减少返修数量,降低生产成本消耗。陈莉娟等[62]为了改善铝铜合金在铸造过程中出现的密度偏析,研究了电磁搅拌对半固态 Al-Cu合金宏观组织及偏析的影响。结果表明:电磁搅拌使得初生α-Al的径向分布更为均匀,改善了铸件的宏观偏析,且随着搅拌强度的增大,初生α-Al的分布也更均匀,即宏观偏析越小;电磁搅拌使得宏观组织显著细化,随着搅拌强度的提高,晶粒细化程度反而减弱。路 辉等[63,64]针对云南省钛渣的特点,首次提出由电炉钛渣经高压碱浸 -高温改性 -酸浸除杂制备人造金红石的新工艺。侧重研究碱浸除硅、铝的机理与脱除效果。还研究了电炉钛渣碱浸除硅、铝的机理,考察了搅拌速率、粒度、温度、NaOH浓度、液固质量比、浸出碱试剂单因素对浸出率的影响,钛渣中 SiO2与 Al2O3浸出率高达 75%和 50%。汤裕源[65]简要介绍了海绵钛生产的历史以及各国海绵钛生产的现状。结合从事海绵钛生产技术研究、设计工作的经验,指出各生产环节工艺技术选择的方向和原则。王胜民等[66]以机械镀方法制备了 Zn-RE复合镀层,采用 SEM观察了镀层的结构,采用XRF、XPS分析了镀层表面的化学组成和镀层的表面化学状态,采用 XRD分析了镀层的物相组成。结果表明,Zn-RE复合机械镀层主要由锌粉颗粒组成,稀土有利于镀层中的锌粉颗粒发生变形。苏永庆等[67]在离子液体 l2丁基 232甲基咪唑六氟磷酸盐 ([Bmim]PF6)介质中,Cu2+在抗坏血酸的还原作用下,制备了金属铜纳米粒子。通过 XRD、TEM和 TGA对铜纳米粒子结构进行了表征。杨艳琼等[68]微波加热法制备了 [Bmim]BF4、[Bm im]PF6、[Amim]BF4三种离子液体,并分别以该离子液体为反应介质,在微波辐射条件下合成了纳米TiO2/PMMA复合材料,在高压汞灯照射下用甲基橙溶液对其光催化降解活性进行了测试,并用XRD、IR和 TG对该复合材料的结构进行了测试和表征,李学鹏[69]等实验采用M5640对铜离子进行除杂,对硫酸镍电解液的萃取净化除杂进行了系统的研究。杨金玉[70]通过优选胶接工艺,采用胶接和螺栓紧固相结合的方法对折断的铝型材氧化循环泵叶轮进行修复,达到了满意的效果。金国强等[71]针对板材表面油污严重影响产品外观质量,通过优化铸轧带坯质量、控制冷轧轧制油质量和工作辊粗糙度、加强冷轧板面除油和横切矫直机清辊,板面油污得到了有效控制。殷国祥等[72]采用两种方法对片状铝粉进行着色,一种方法是采用正硅酸乙酯 (TEOS)的溶胶凝胶在铝粉表面包覆一层 SiO2的过程中,使颜料共沉积在包覆膜层中,从而使铝粉着色;另一种方法是先将颜料沉积在铝粉表面,再用溶胶凝胶包覆 SiO2的方法得到着色铝粉。康立伟等[73]利用差热分析 (DTA)和不同温度下急冷金相组织观察,研究了配制的新型低熔点锌合金的凝固相变温度及凝固组织变化特征。李顺祥等[74]论述了高品质铸造铝合金生产的熔炼,浇铸工艺控制措施和设备配置。通过研究,得出提高铸造铝合金品质的工艺方法和设备条件。陈德斌等[75]对于麦穗晶严重影响铝铸轧板坯加工性能、组织性能和表面质量,其产生与电解原铝液温度、化学成分、铸轧结晶条件、晶粒细化杆质量和添加工艺、生产工艺等有关。针对原因制定了相应控制措施,在生产中取得了较好效果。刘惠军等[76]对铸造铝硅合金熔炼过程中两种硅的添加方式,进行了预添加硅和后添加硅的熔炼试验,后添加金属硅的实收率较预添加实收率高,能有效减少金属损耗。田素兰等[77]通过对合金电工圆铝杆自然时效试验的研究,掌握产品性能的变化,提出自然时效的天数。何玉鸿等[78]通过对电工圆铝杆生产线燃油保温炉、冷却系统、动力部分进行改造,提高了生产能力,确保了产品质量。邓 节等[79]主要对铝母线在生产过程中发生弯曲的原因进行分析,结合实际生产情况,对生产设备和工艺进行改进,解决了铝母线弯曲变形的难题。杨新宇等[80]介绍了一种阳极铝导杆修复工艺技术方法,降低了生产成本及劳动强度,提高铝导杆的修复质量。周艳芳等[81]对原设计 186 kA电解铝用阳极炭块配套组装生产线浇铸站,经过啮合台、铝导杆对中夹具、液压系统部分设备的性能优化,同时满足了 300 kA电解铝用阳极炭块的浇铸条件,保证了两条生产线30万 t电解铝生产的正常运行。胥福顺等[82]通过对 PS版铝板基质量控制的探讨,提出了 PS版铝板基生产中质量控制的重点和措施。孙丽达等[83]采用自由电弧法和等离子电弧法分别制备超细 SnO2粉末,利用 X射线衍射 (XRD),扫描电镜(SEM)及能谱分析 (EDAX)测试手段对样品的物相、形貌、粒度等进行表征。刘满门等[84]探索了机械合金化制备铜钨复合粉末、冷等静压成型、氢气气氛烧结制备 CuW (85)电接触材料的工艺。对所制备的材料进行显微组织观察和性能测试,分析了不同工艺对材料性能的影响。董旭刚等[85]研究了 B变质处理对 Cu-Ni白铜合金铸态组织、力学性能和其在模拟海水环境中的耐腐蚀性能的影响。结果表明,B元素加入到 Cu-Ni白铜合金中,能够显著地细化合金的铸造组织,有效地改善合金的塑性、强度和硬度,并能使腐蚀产物中出现有利于提高氧化膜致密度的化合物,从而阻止了腐蚀的进一步进行,提高了白铜合金的耐腐蚀性能。刘 斌等[86]利用扫描电镜金相观察,研究 Al-10%Sr变质剂对 ZL114A合金中共晶 Si形貌的影响。对金属型铸造的 ZL114A合金进行 T6处理,并对其拉伸性能、断口形貌及拉伸断口纵剖面进行测试与分析。结果表明,Sr变质能够明显提高ZL114A-T6合金的抗拉强度和伸长率,当添加0.03%Sr时,抗拉强度和伸长率分别从 230 MPa和 1%上升到最大值 310 MPa和 8%。未变质时ZL114A-T6合金拉伸断裂模式为穿晶断裂;经 Sr元素变质处理后,合金拉伸断裂模式为沿晶断裂。王立惠等[87]研究了掺杂不同 V2O5对 ZnO陶瓷压敏特性的影响。实验表明,ZnO压敏电压随 V元素掺杂量增加而随之升高,非线性系数随元素 V掺杂量增加而先增大后减小,漏电流先减小后增大。分析认为,V元素掺杂对 ZnO压敏材料电性能的影响不仅与电子的能级有关,与其自旋特性也紧密相关。ZnO陶瓷中掺杂的 V元素在晶界偏析,其V元素都会产生局域磁矩,会对与其取向不同的自旋电子产生强的散射,这样可增大 ZnO压敏陶瓷电阻率,使晶界产生非线性特性。

6 稀贵金属及其它材料

云南省在稀贵金属研究方面一直处于国内领先,其它材料的研究也取得了可喜的进步。

董守安等[88]研究了用胶体 Ag纳米粒子负载法合成的Ag/T iO2光催化剂对可见光催化降解目标污染物亚甲基蓝和苯酚的催化活性。

赵 飞等[89]介绍了用银废料生产试剂级 Ag-NO3的工艺研究,先采用化学法提纯银废料,再用提纯的银生产试剂级AgNO3,以及结晶母液的处理和废水、废气的治理。万吉高等[90]采用特殊的凝固方法,有效地避免了 Au-Pd-Fe-Al合金铸锭穿晶组织的出现,合金的加工性能良好,电阻率达到216μ Ω.cm。刘泽光等[91,92]研究了 1.5%~4.5%的Ni对 56Ag-Cu合金熔化特性、加工性能和在 2 Cr 13、9 Cr 18母材上的铺展性和间隙填充性、钎焊接头强度以及 Ni对钎料合金微观组织的影响,研究结果表明,该牌号钎料产品中的镍含量控制在3.5%~4.1%时的综合性能最佳。还研究了一种微电子器件高温封装用 Au-In共晶型中温金基钎料合金,钎料由 77%~75%Au和 23%~25%In(质量分数)构成,规格为 0.03~0.10 mm,钎料箔带材是采用多层叠加轧制方法制造的。刘 锋[93]等研究了以胶体银纳米粒子为前体,在多壁碳纳米管(MWNTs)表面进行的自组装及其银粒子尺寸对自组装的影响。陈永泰等[94,95]对 AgCuV合金进行耐磨损性能试验,研究了 V颗粒大小及分布形态和不同 V含量对 AgCuV合金的耐磨性能的影响。还采用机械合金化、冷等静压成型、烧结、热挤压等粉末冶金技术集成的方法制备 Ag/SnO2(12)材料,并对其组织与性能进行研究。杨国祥等[96]重点研究了真空熔炼连铸工艺,研制出 1种适用于半导体分立器件和集成电路封装的高强度低弧键合金丝。还介绍了电解法制备高纯金的基本原理和试验过程,适合对高纯金需求量大的行业如键合金丝等生产的需要。刘少斌等[97]通过改变轧制道次变形量,制备AgCuNi/TU1复合材料样品。通过改变轧制道次变形量,制备 AgCuNi/TU1复合材料样品。样品分剪后测量其侧弯度,利用 XRD测定 AgCu-Ni/TU1复合材料残余应力分布情况。周晓龙等[98]通过分析银铜颗粒表面铜与氧的反应,计算银铜合金中铜的沉淀析出量、铜在银基体中的扩散速率以及 CuO颗粒大小,研究了反应合成 AgCuO复合材料中 CuO的长大动力学行为。杜晔平等[99]利用Ag/SnO2复合材料界面高分辨透射电镜分析结果,运用第一性原理对复合材料界面结合进行模拟计算。王仕兴等[100]用厚膜技术制备了用于氧传感器的多孔铂电极。这种多孔铂电极浆料由纳米铂粉、银粉、氧化钇掺杂的氧化锆纳米粉末和有机载体组成。陈福亮等[101]针对正在筹建中的云南文山铝业有限公司氧化铝生产,提出了综合利用回收提取过程产物金属镓,初步研究了适用的提取工艺,展望了其经济和社会效益。蒋继波等[102]以三聚磷酸钠为沉淀剂,研究了模拟含铟加压浸出液和实际含铟加压浸出液中影响铟沉淀率的因素。陈 力等[103]以乙酰丙酮铱和乙酰丙酮铂为前驱体,采用金属有机化合物化学气相沉积 (MOCVD)技术在钼基体上沉积了 PtIr薄膜。研究了前驱体加热温度对 PtIr薄膜结构、成分和沉积速率的影响。闻 明等[104]采用化学氧化法在块体 Ti表面制备出多孔纳米TiO2,随后通过离子溅射在 T iO2表面沉积纳米Ag。黄 锋等[105]基于二苄基硫醚树脂与钯的络合反应,建立了一种高选择性固相萃取吸附钯的方法。冷崇燕等[106]采用注入不同剂量 5×1016,1×1017,5×1017和 9×1017 ions/cm2,加速电压30 kV对 Ti6Al4V合金进行 Ag离子注入表面改性。使用动电位极化曲线研究 Ag离子注入前后Ti6Al4V合金抗 Hank’s溶液腐蚀性能,利用小角掠射 X射线衍射技术研究 Ag离子注入前后Ti6Al4V合金表面物相组成,用 X射线光电子能谱技术分析离子注入合金表面和腐蚀样品表面元素存在的化合态。结果表明,Ag离子注入提高了合金抗 Hank’s溶液腐蚀性能,腐蚀电流密度随 Ag离子注入剂量的增加稍有变化。离子注入 Ti6Al4V合金表面的氧化物腐蚀阻挡层、离子注入表面合金层和表面生成的 Ag和 T iAg有利于合金抗 Hank’s溶液腐蚀性能的改善。陈海燕等[107]采用热蒸发法制备 CdS及其稀土掺杂的纳米带 (CdS BCe3+、CdSB Er3+),同时对纳米带的形貌、晶体结构和发光性质进行了表征和分析。结果表明,所制备的纳米带的外形规则,表面光滑、平整,纳米带的厚度大约在 20~60 nm范围内;纳米带具有六方结构,晶格常数 a=0.414 nm、c=0.671 nm;CdS纳米带的光致发光谱的谱峰位于 405 nm左右;CdS BCe3+纳米带的光致发光谱的谱峰位于 523和 535 nm处;CdSB Er3+纳米带的光致发光谱中观察到3个强的发光峰,分别位于 525、556和 582 nm处。赵鹤云等[108]利用室温固相反应在 NaCl-KCl熔盐介质中,通过焙烧含 SnO2纳米颗粒前驱体合成了 SnO2纳米棒,并采用 X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、选区电子衍射和 X射线光电子能谱对 SnO2纳米棒进行了表征。结果表明,SnO2纳米棒是表面光滑、结晶完整的金红石结构单晶体,直径为 10~20 nm,长度为几百纳米到几个微米 .程序升温还原结果表明,SnO2纳米棒具有较好的氧化还原性能和催化活性 .探讨了 SnO2纳米棒的氧化还原机理。程晓红等[108]T-型表面两亲分子是近年成功设计的一类三嵌段液晶分子之一,这类分子具有与三嵌段波拉两亲分子相反的拓扑构型。通过调节分子中各不相容嵌段的相对体积大小,能获得多种新型的二维多角形蜂窝状纳米结构,实现从分子水平上控制其自组装行为,获取超分子纳米结构的目的,为设计具有二维纳米结构的新型功能材料提供了崭新的途径。综述了这类表面两亲分子的自组装行为及它们形成的多种新型复杂液晶超分子结构。谢红艳等[110]阐述了碲的资源及在铜阳极泥中的分布状况,着重介绍了几种主要的从铜阳极泥中回收碲的工艺,认为加压酸浸法是目前较具优势的方法。董 蔓等[111]研究了不同树脂、溶剂、导电填料和烘干温度对导电防腐涂层性能的影响,确定了制备环氧导电防腐涂料的较佳工艺条件,该环氧导电防腐涂料可用于电解行业,以减缓酸雾对金属导电材料的腐蚀。晏翠琼等[112]采用溶胶 -凝胶法制备掺杂 V的纳米 TiO2光催化剂,研究了 V不同掺杂量及热处理温度对紫外光照下 TiO2光催化降解甲基橙性能的影响。在本试验范围内 V的最佳掺杂摩尔分数为 0.1%,最佳烧结温度为 400℃。马广等[113]以硝酸钙、硝酸铜、钛酸四丁酯、冰乙酸和无水乙醇为原料,采用溶胶 -凝胶自蔓延燃烧反应成功地制备了平均粒径为 60~80 nm的 Ca-Cu3Ti4O12纳米粉体。李自静等[114]以氯金酸和葡萄糖为原料,柠檬酸钠为保护剂,成功制备出金纳米粒子,并应用透射电镜和紫外-可见分光光度计对该实验样品进行了表征,。赵亚尧[115]等通过对高硫焦的硫含量在不同条件下的变化进行分析,讨论其硫含量对生产预焙阳极产生的质量影响和环境危害。卢宇飞等[116]以某厂高纯 GeCl4为原料,对去除 GeCl4中含氢杂质的工艺技术进行研究,为制备光纤用 GeCl4提供技术参考和支持。高首磊等[117]采用正硅酸乙酯 (TEOS)水解缩聚反应在颜料铝粉表面包覆一层 SiO2薄膜,以达到提高颜料铝粉的包覆率的目的。李 宁等[118]研究了增强相 FeS含量分别为 5%、10%、15%和 20%的 FeS/Cu复合材料的高温软化温度,退火过程中发生的静态再结晶行为以及对复合材料性能的影响规律。陈雪梅等[119]利用分子束外延 (MBE)技术在 GaAs(001)衬底上生长了 GaN0.01As0.99薄膜,然后使用光调制反射 (PR)光谱研究了薄膜的光学性质和能带结构。郑振中等[120]研究了 BaCu(B2O5)(BCB)对 ZnNb2O6微波介质陶瓷烧结特性和介电性能的影响。结果表明,BCB玻璃料形成的液相加速了颗粒间的传质,促进了烧结,能有效地使ZnNb2O6陶瓷的烧结温度降低至 875℃,随着 BCB含量的增多,样品中出现了第二相。w(BCB)=3%的 ZnNb2O6陶瓷在 875℃保温 4 h,获得优异的综合介电性能,即介电常数rε=23.4,品质因数与频率的乘积Q×f=13230 GHz,谐振频率温度系数τf=-78.41×10-6/℃,与 Ag共烧研究表明,Zn-Nb2O6陶瓷与Ag电极化学兼容性较好,未发生明显的扩散反应现象,可作为一种新型的低温烧结微波介质陶瓷用于多层微波器件的制作。邱哲生等[121]统计了近两年石油焦的质量情况及原料石油焦与阳极的质量变化趋势,通过对石油焦与煅后焦的多元回归分析、石油焦、煅后焦及阳极质量间的相关性分析等,石油焦作为铝电解预焙阳极生产骨料,其水分、灰分、挥发分、硫分对阳极质量,特别是阳极的导电性能具有较大影响。胡齐芳[122]为了提高成型生阳极的质量,分析了生阳极生产工序中干料预热温度、糊料混捏温度及时间、混捏设备、生产配方、粘结剂、糊料的冷却、振动成型过程等主要因素对生阳极质量的影响,找出解决措施,来达到提高预焙阳极质量的目的。

7 结 语

新材料研发水平及产业化规模已成为一个国家经济社会发展、科技进步和国防实力的主要标志,世界各国尤其是发达国家都十分重视新材料产业的发展,将其列为最具发展潜力和对未来发展最具影响的高新技术产业,许多国家专门制定了新材料研究开发计划和产业发展政策,竭力抢占新材料技术和产业的制高点。

材料学工艺及技术所涉及领域相当广泛,云南省材料界科技人员经过 2010年的不懈努力,在材料基础理论研究、制备技术、应用研究等方面取得了很大进展,为促进云南省经济发展发挥了重要作用。

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