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ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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  2009年, 第23卷, 第5期 刊出日期:2009-10-25 上一期    下一期
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专题评述
量子点太阳电池的探索
彭英才 傅广生
材料研究学报. 2009, 23 (5): 449-457.  
摘要   PDF (1239KB)

阐述了探索量子点太阳电池的重要意义与物理构想, 简要介绍了两种不同结构组态的量子点太阳电池的光伏性能, 如p--i--n量子点太阳电池和量子点敏化太阳电池. 对发生在各种量子点(PbSe、PbS、PbTe、CdSe和Si)中的因碰撞电离而导致的多激子产生效应及其研究进展进行了重点评述, 并提出了设计与制作量子点太阳电池的若干技术对策. 可以预期, 具有超高能量转换效率、低制作成本与高可靠性的量子点太阳电池的实现,
有可能对未来的光伏技术与产业产生革命性的影响.

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研究论文
在泡沫碳化硅载体上自转化合成silicalite--1型沸石晶体
矫义来 杨振明 曹小明 田冲 苏党生 张劲松
材料研究学报. 2009, 23 (5): 458-465.  
摘要   PDF (1461KB)

以泡沫碳化硅载体内的残余硅为硅源, 在泡沫碳化硅载体上自转化合成silicalite--1型沸石晶体. 用残余硅含量为16.7%的泡沫碳化硅作为载体, 可制备出负载均匀、耐热性好、抗热冲击、比表面积为36 m2g-1的silicalite--1型沸石晶体/泡沫碳化硅复合材料. 研究了泡沫碳化硅载体的残余硅含量和水热合成溶液的组成等因素对沸石晶体的自转化合成及其形貌的影响. 结果表明, 泡沫碳化硅载体中的残余硅含量是影响沸石晶体层结晶的关键因素. 当载体中硅的含量过低时, 溶液中的硅酸根浓度过低, 不具备形成沸石晶体的条件; 而当载体中硅的含量过高时, 溶液中的硅酸根浓度过高, 沸石晶体优先在残余硅的表面形核, 随着这些硅的溶解, 在其上形成的沸石晶体也随之脱落. 增加模板剂的含量可促进沸石晶体形核, 从而使沸石晶体的尺寸变小.

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基体粉末与增强粒子的粒度级配对SiCp/Fe性能的影响
王耀勉 宗亚平 李杰
材料研究学报. 2009, 23 (5): 466-471.  
摘要   PDF (1058KB)

使用不同粒度的铁粉, 采用电流直加热动态热压烧结工艺制备了10%(体积分数)的SiC颗粒增强铁基复合材料, 研究了铁粉与SiC粒子颗粒级配对复合材料显微组织和力学性能的影响. 结果表明, SiC粒子与铁粉的颗粒级配, 显著影响复合材料基体中增强粒子的分布状况和力学性能. 建立了粒子分布的双基体颗粒级配模型, 只有铁粉中一次颗粒与二次颗粒的粒径比为6.5、二次颗粒含量为4.6\%、铁粉一次颗粒与SiC的粒度比值为15.9时, SiC颗粒才能很好地填充铁粉间隙并均匀地分布在基体中, 复合材料将具有较高的力学性能. 模型计算的结果和实验结果相符合.

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原位聚合法制备聚酰亚胺/滑石粉复合薄膜聚集态结构的研究
吴敏 朱蓉琪 盛兆碧 顾宜
材料研究学报. 2009, 23 (5): 472-477.  
摘要   PDF (1168KB)

用原位聚合法合成一系列不同滑石粉含量的聚酰胺酸/滑石粉(PAA/talc)溶液, 再将其热酰亚胺化制备出聚酰亚胺/滑石粉(PI/talc)复合薄膜. 偏光显微镜(POM)、广角X衍射(WXRD)和扫描电子显微镜(SEM)的观测结果表明, 滑石粉的引入使PAA形成一种丝状有序结构, 且随着热酰亚胺化的进行或者滑石粉含量的增加, 这种结构不但得以保持且越来越明显, 最终相互交错形成网状织构. 红外光谱(FT--IR)给出的结果表明, 滑石粉与PAA间存在氢键相互作用. 丝状结构的形成, 是在存在氢键的前提下滑石粉诱导被应力驱动的大分子链发生规整有序排列的结果.

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取向电工钢的低温拉伸变形和断裂行为
安治国 毛卫民
材料研究学报. 2009, 23 (5): 478-482.  
摘要   PDF (1051KB)

测量了普通取向电工钢室温至300℃的拉伸性能并观察了拉伸断口形貌. 对比分析和定量计算表明, 随着拉伸温度的升高P原子在晶界偏聚的程度逐渐降低, 使得断口形貌的沿晶特征减弱、解理特征增强. 拉伸温度超过100℃以后沿晶断裂特征消失, 基体的屈服强度逐渐低于解理强度, 使得断口形貌解理特征减弱、韧窝特征增强, 至190℃转变成完全的韧窝断口. 在100℃ --160℃范围内拉伸变形时位错滑移会拖曳柯垂尔气团随之迁移, 造成了随温度升高延伸率下降, 且屈服强度的降幅减缓.

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Cu--Fe合金的强磁场固溶时效行为
左小伟 王恩刚 屈磊 张林 李贵茂 赫冀成
材料研究学报. 2009, 23 (5): 483-489.  
摘要   PDF (1021KB)

将Cu--15%Fe(质量分数)合金在强磁场中进行不同固溶时效处理, 研究了合金的时效行为. 结果表明, 施加10 T强磁场可以促进第二相Fe枝晶的球化, 而且Fe枝晶的形貌受强磁场的球化作用与高温缓慢冷却引起的粗化作用的影响. 在Cu--15\%Fe合金1000℃固溶处理中, 施加10 T强磁场使基体中的Fe含量降低了0.39%. 这表明, 强磁场在一定程度上促进了Fe在Cu基体中的析出, 获得与缓冷相类似的效果; 施加10 T强磁场固溶处理并在10 T强磁场作用下经500℃时效处理后, 基体中的Fe含量较低. 其原因是, 施加强磁场后Fe原子的析出规律受温度制度和析出相磁性转变的共同影响. 施加强磁场改变了原子的激活能, 进而影响了原子的扩散行为.

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电场时效对2014铝合金织构的影响
肖伯涛 何长树 赵骧 左良
材料研究学报. 2009, 23 (5): 490-494.  
摘要   PDF (1042KB)

用X射线衍射ODF分析方法解析了在电场时效过程中2014铝合金织构的形成和演变机理. 结果表明: 在电场时效过程中2014铝合金的主织构始终是{001}<210>织构, 而非电场时效其主织构随着时效时间的延长由{001}<210>织构(6 h和8 h)转变为{001}<100>立方织构(10 h), 然后由{001}<100>立方织构转变为{011}<100>织构(12 h). 这主要是电场时效降低了固溶处理2014铝合金样品的储存能, 从而抑制其回复所致.

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用高能球磨法制备的细晶Al--50Si合金的组织与性能
王菲 蔡辉 王亚平
材料研究学报. 2009, 23 (5): 495-499.  
摘要   PDF (868KB)

用高能球磨工艺制备Al--50Si合金粉末, 将粉末经冷压、烧结、热压等工艺制备出Al--50Si合金块体材料, 对球磨粉末和块体样品进行了显微组织观察、EDS分析和XRD分析, 测定了块体样品的密度、硬度和热扩散系数. 结果表明: 高能球磨后Al--50Si合金粉末的硅粒子明显细化, 其尺寸分布为1--15 μm; 在烧结过程中块体样品的硅粒子长大, 其尺寸增大到5--30 μm; Al--50Si合金块体材料具有较高的密度和硬度, 其室温热扩散系数为55 mm2 ?s-1.

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磁/电场约束下钛合金表面羟基磷灰石/TiO2复合生物涂层的制备
田 昂 林彩霞 薛向欣 高鹏
材料研究学报. 2009, 23 (5): 500-507.  
摘要   PDF (1416KB)

用恒电位阳极氧化法分别以硫酸和磷酸为电解液, 在钛合金基体上制备出具有不同孔径大小和不同晶型的TiO2涂层. 外加磁场条件下, 在TiO2涂层上电沉积形成纳米羟基磷灰石涂层. 当垂直电场方向施加1 T磁场时, 在洛伦兹力影响下生长成羟基磷灰石生长成长度大约为200 nm, 直径大约为50 nm的棒状晶粒; 在磁场平行于电场的条件下, 生成直径为50--70 nm的粒状晶粒. 纳米羟基磷灰石与多孔TiO2涂层之间几何形貌的匹配程度, 影响复合涂层与钛合金基体的结合强度. 当TiO2涂层的孔径大约为100 nm时, 棒状羟基磷灰石晶粒与钛合金基体间的锁合更牢固, 结合力更强.

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制备参数对不锈钢丝网催化剂结构和性能的影响
宋萃 陈敏 马莹 马淳安 郑小明
材料研究学报. 2009, 23 (5): 508-512.  
摘要   PDF (984KB)

采用阳极氧化工艺在不锈钢丝网载体上自生长一层氧化膜, 再在其上负载活性组分铈、铂和钯, 制备了金属丝网催化剂. 研究了阳极氧化的电流密度和电解液种类等因素对阳极氧化膜形成的影响,以及还原时间和焙烧温度对催化剂氧化活性的影响. 结果表明,改变制备参数对氧化膜结构有较大影响, 进而影响到催化剂的活性.采用10%H2SO4电解液,控制电流密度为1.0 A时得到的氧化膜载体浸渍活性组分后,具有良好的催化活性和稳定性.

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溶剂溶胀对聚丙烯熔喷非织造布过滤性能的影响
肖慧明 陈钢进 张树文
材料研究学报. 2009, 23 (5): 513-517.  
摘要   PDF (902KB)

通过跟踪测试表面电位和过滤效率, 研究了聚丙烯熔喷非织造布驻极体空气过滤材料经不同溶剂浸泡后过滤性能的变化及其与驻极体电场的相关性. 结果表明: 聚丙烯熔喷非织造布的高过滤效率主要源于驻极体电场产生的静电效应, 而过滤阻力的大小则由其本身的结构所决定; 驻极体电场的稳定性依赖于溶剂的溶胀作用. 根据Flory--Huggins的溶剂溶胀理论探讨了溶剂浸泡对材料电荷存储能力和过滤效率的影响规律.

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以冰为模板制备超轻多孔氧化锆块材
曹阳 贺军辉
材料研究学报. 2009, 23 (5): 518-523.  
摘要   PDF (1171KB)

以冰为模板, 经真空冷冻干燥过程制备轻质ZrO2多孔材料和水玻璃为粘结剂的超轻多孔ZrO2块材, 研究了其微观结构、形成机理和隔热耐火性能. 结果表明, 冰是一种理想的制作多孔材料的模板, 可同时获得多种尺度的孔结构, 还可获得多孔和层状两种结构复合的微观结构. ZrO2多孔材料的微观结构为奇特的周期性层状结构. 添加水玻璃作为粘结剂, 制备出多孔和层状两种微结构复合的ZrO2多孔块材, 在400℃煅烧6 h后仍良好地保持原有的微观结构, 孔隙率达87%, 表观密度仅为0.50 g ? cm-3,  超轻且机械强度有较大提高, 在1300℃丁烷气火焰灼烧下表现出较好的隔热耐火性能.

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玻璃纤维增强气凝胶的动态力学性能及其破坏机理
杨杰 李树奎
材料研究学报. 2009, 23 (5): 524-528.  
摘要   PDF (952KB)

使用Hopkinson 压杆对玻璃纤维增强气凝胶进行动态压缩实验, 用扫描电子显微镜研究气凝胶破坏机理. 结果表明, 气凝胶的动静态应力应变曲线均包括弹性区、屈服区和致密化区, 气凝胶在屈服区出现塑性屈服的特征. 气凝胶的应变率强化效应明显. 气凝胶对入射波的整形作用导致输入杆承载应力的幅值明显降低, 承载应力的时间延长. 在高应变率条件下, 气凝胶中的玻璃纤维几乎全部断裂, 与基体分离, 气孔急剧收缩. 气凝胶在动态压缩下的粉碎破坏是气凝胶轴向压应力和内部横向张应力升高所共同导致的.

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在高速电镀锌钢板表面磁控溅射铝镁合金
顾训雷 单玉桥 刘常升 于晓中
材料研究学报. 2009, 23 (5): 529-533.  
摘要   PDF (1037KB)

采用双靶直流磁控溅射工艺, 在高速电镀锌基片上制备了铝镁合金镀层. 用SEM、EDS和XRD方法分析了镀层的形貌和组分, 借助电化学试验和中性盐雾(NSS)试验研究了靶功率和衬底温度对镀层耐蚀性的影响. 结果表明: 随着衬底温度升高, 镀层趋于致密, 但球状颗粒增多, 自腐蚀电流密度略有增加; 铝靶的功率为900 W, 镁靶的功率为200 W, 衬底温度为150℃时镀层的耐蚀性最优, 自腐蚀电流密度约为4 μAcm-2, 耐中性盐雾时间为120 h, 经分析, 镀层组分主要为Al12Mg17.

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CuO--TiO2复合助剂低温烧结氧化铝陶瓷的机理(I)
张斌 王焕平 马红萍 徐时清 李登豪 周广淼
材料研究学报. 2009, 23 (5): 534-540.  
摘要   PDF (1289KB)

向氧化铝陶瓷中添加总量固定、但m(CuO)/m(TiO2)不同的CuO--TiO2复合助剂, 研究其对氧化铝陶瓷烧结性能、微观结构以及物相组成的影响, 揭示复合助剂的低温烧结机理. 结果表明, CuO与TiO2不易发生化合反应, 分别以液相烧结和固相反应烧结来促进氧化铝陶瓷的致密化进程; TiO2与AL2O3反应生成A12Ti7O15的固相烧结, 比CuO的液相烧结更能有效地促进陶瓷的晶粒生长与致密化. 在TiO2固相烧结的基础上适当引入CuO液相, 能够最大程度地降低氧化铝陶瓷的烧结温度; 当在50 g Al2O3粉体中添加总量为0.025 mol的CuO--TiO2复合助剂, 并使m(TiO2)/m(CuO+TiO2)为0.80时, 氧化铝陶瓷在1250 ℃烧结后其密度达到理论密度的98%以上.

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316L不锈钢的高温疲劳蠕变行为和寿命预测
董杰 陈学东 范志超 江慧丰 姜恒 陆守香
材料研究学报. 2009, 23 (5): 541-545.  
摘要   PDF (940KB)

进行316L不锈钢在单级和两级载荷作用下的高温疲劳蠕变试验, 研究了载荷历程效应对材料行为的影响. 在已有统一的疲劳蠕变损伤演化模型基础上, 得到了316L高温单级载荷作用下非线性损伤演化曲线. 同时, 建立了一种耦合载荷历程效应的多级疲劳蠕变载荷作用下的材料破坏准则. 基于该破坏准则, 结合材料的非线性损伤模型对316L不锈钢高温两级载荷作用下的疲劳蠕变寿命进行了预测, 预测结果与试验数据符合得比较好.

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La掺杂对TiO2薄膜性能的影响
李金泽 黄洁 陈浩 厉以宇 苏晓东
材料研究学报. 2009, 23 (5): 546-549.  
摘要   PDF (911KB)

用溶胶--凝胶法制备TiO2以及La掺杂TiO2的前驱体凝胶, 将其均匀旋涂不同层数制备出不同厚度的薄膜, 研究了La掺杂对TiO2薄膜结晶性能、表面形貌、光学特性和亲水性能的影响. 结果表明: 在500℃可以获得结晶性良好的锐钛矿相TiO2薄膜; 随着La掺杂量的增加, 薄膜中TiO2晶粒会变大, 同时引起紫外可见光谱中吸收边的蓝移. 掺La的TiO2 薄膜经紫外照射后其接触角明显高于未掺杂样品, 主要原因是到达表面的活性载流子相对减少. 一方面, 大的TiO2晶粒使得光生载流子到达光催化表面的路程变长, 电子--空穴对的复合几率也随之变大; 另一方面, 未完全替代Ti的La可能成为光生电子--空穴对的复合中心. 因此, 通过La的掺杂可以有效调节TiO2晶粒尺寸和光致接触角.

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热暴露影响欠时效Al--Cu--Mg--Ag合金组织和性能的数值模拟
侯延辉 刘志义 夏卿坤 李云涛 刘延斌
材料研究学报. 2009, 23 (5): 550-556.  
摘要   PDF (1232KB)

通过模型预测和对实验结果的拟合, 建立了Ω析出相与基体的界面能模型. 在此基础上, 根据伪二元假设和经典形核和长大理论, 建立了动力学析出物理模型, 预测欠时效态高Cu/Mg比Al--Cu--Mg--Ag合金在热暴露过程中析出相的演变和拉伸屈服强度. 在165℃欠时效处理2 h的Al--Cu--Mg--Ag合金在不同温度(150--250℃) 热暴露不同时间(0--1000 h)后, 对其析出相组织和拉伸性能进行实验验证. 结果表明, 预测结果与实验结果吻合较好, 验证了模型的可靠性.

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多孔YVO4:Er纳米片的制备和表征
武宏 王娟 许云华
材料研究学报. 2009, 23 (5): 557-560.  
摘要   PDF (749KB)

以Y2O3、Er2O3、乙二醇(EG)和NH4VO3作为反应前体, 使用液相共沉淀法在低温下制备了多孔状的绿色发光材料YVO4:Er纳米片. 将YVO4:Er纳米片在300℃和600℃加热2 h, 通过傅里叶红外光谱(FTIR)、X--射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和荧光光谱(PL)对合成的YVO4:Er纳米片进行了表征, 研究了加热温度对最终样品的形貌及多孔尺寸的影响. 结果表明: 由于Er 3+的绿光发射, YVO 4:Er在560 nm处有最强的发射峰.

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