【摘 要】
:
高熵过渡金属非氧化物陶瓷主要包括过渡金属ⅣB、ⅤB和ⅥB族的高熵硼化物、碳化物和硅化物等,因其具有高硬度、高模量、低热导率以及良好的抗氧化性等优良特性,有望应用于航空航天发动机、空天飞行器热防护、核能以及高速切削刀具等极端环境下服役的部件之中。然而,目前所开发的高熵过渡金属非氧化物陶瓷普遍存在致密度低、元素分布不均匀以及氧杂质含量高等缺点,严重限制了它们的基础研究和性能提升。高品质粉体原料的合成是
论文部分内容阅读
高熵过渡金属非氧化物陶瓷主要包括过渡金属ⅣB、ⅤB和ⅥB族的高熵硼化物、碳化物和硅化物等,因其具有高硬度、高模量、低热导率以及良好的抗氧化性等优良特性,有望应用于航空航天发动机、空天飞行器热防护、核能以及高速切削刀具等极端环境下服役的部件之中。然而,目前所开发的高熵过渡金属非氧化物陶瓷普遍存在致密度低、元素分布不均匀以及氧杂质含量高等缺点,严重限制了它们的基础研究和性能提升。高品质粉体原料的合成是解决上述问题的根本途径,然而,目前高熵过渡金属非氧化物陶瓷粉体的合成研究报道较少。因此,本论文以合成三种不同体系的高品质高熵过渡金属非氧化物粉体为目标,分别通过熔盐辅助Na BH4还原法、低温熔盐辅助燃烧法和元素直接反应法合成了不同体系的高熵硼化物、高熵碳化物和高熵铝硅化物陶瓷粉体。首先从反应热力学方面分析了合成上述三种高熵过渡金属非氧化物陶瓷粉体的可能性,然后采用相应的实验方法合成了相应的高熵过渡金属非氧化物陶瓷粉体,系统研究了原料配比、反应温度等因素对产物的相组成和形貌的影响,详细表征了合成粉体的形貌、粒径大小、晶体结构、元素含量及其分布均匀性,并揭示相应的合成机理。本论文的主要研究内容和成果如下:采用熔盐辅助Na BH4还原法合成超细(Hf0.25Zr0.25Ta0.25Nb0.25)B2(HEB-1)高熵硼化物纳米粉体,首先从反应吉布斯自由能角度说明采用熔盐辅助Na BH4还原法可以合成目标产物,然后以过渡金属氯化物和Na BH4粉体作为反应物,Li Cl/KCl盐作为熔盐介质,在1173 K保温24 h的条件下成功合成了超细HEB-1高熵硼化物纳米粉体。研究结果表明,合成的粉体是由单一HEB-1相组成,它们的平均粒径大小约为8.0 nm,所有金属元素在微米和纳米尺度上均匀分布,没有偏析或聚集现象,该粉体的氧杂质含量为8.08 wt.%,该粉体的合成机理主要为Li Cl/KCl液相熔盐介质为反应物提供传质和反应环境,并加速了反应过程,反应物在液相熔盐介质中经历解离重排、反应和形核生长三个过程。采用低温熔盐辅助燃烧法合成高熵碳化物纳米粉体。以(Nb0.25Ta0.25Ti0.25Zr0.25)C(HEC-1)为合成目标,首先从反应吉布斯自由能和绝热温度等热力学角度说明采用低温熔盐辅助燃烧法可以合成目标产物,然后以过渡金属氧化物、C粉和Mg粉作为反应物,Na F盐作为熔盐介质,采用低温熔盐辅助燃烧法在Mg含量为1.55Mg时成功合成了HEC-1高熵碳化物纳米粉体。研究结果表明,合成的产物粉体平均粒径大小为19.0 nm,所有金属元素在微米和纳米尺度上均匀分布,合成的粉体氧杂质含量为2.98 wt.%。此外,采用该方法可以成功合成由Nb、Ta、Ti、Zr和Cr五种元素中任何五种或四种元素组成的高熵碳化物纳米粉体,但是,对于由Nb、Ta、Ti、Zr、Hf、W、Mo和Cr八种元素中任何六种或六种以上元素组成的高熵碳化物粉体在目前的条件下均无法合成。采用元素直接反应法合成(Mo0.25Nb0.25Ta0.25V0.25)(Al0.5Si0.5)2(HEAS-1)高熵铝硅化物粉体,通过调节阴离子位亚晶格的Si和Al的元素比例制备具有多主元阴阳离子结构的高熵铝硅化物粉体,首先结合第一性原理计算从反应吉布斯自由能角度说明采用元素直接反应法可以合成目标产物,然后以过渡金属单质、Si和Al单质粉作为反应物,在1573 K保温30 min的条件下成功合成了HEAS-1高熵铝硅化物粉体。研究结果表明,合成的粉体主要是由HEAS-1目标相以及少量的Al2O3和Si O2杂质相组成,该粉体的粒径大小为0.5~3μm,结构为六方晶系晶体结构,所有金属或非金属元素在微米和纳米尺度上均匀分布。
其他文献
肿瘤是危害人类健康的主要疾病之一。随着对治疗效果、治疗程序、副作用等的更高要求,多重疗效的药物和天然抗肿瘤药物越来越受到患者和研究人员的青睐。姜黄素作为一种天然抗肿瘤药物,由于其多种医学特性受到了广泛关注。然而,目前的姜黄素类药物仍然存在治疗效果低且疗效单一的问题。纳米纤维素作为一种从天然纤维素中得到的可再生纳米材料,具有很多优异的性能。本研究利用纳米纤维素得到的姜黄素递送体系和双重疗效药物颗粒具
随着热环境控制技术不断发展,人们对于建筑室内环境的热舒适性也相应的提出了更高更具个性化的要求。为了更好的解决人们日益增加的个性化的热舒适需求,建立一个具有准确性、稳定性、适用性和拓展性的个人热舒适模型是本研究的主要课题。本论文选取了夏热冬暖地区办公建筑人群作为主要研究对象,经过对机器学习与热舒适领域的适配性进行的深入研究,设计了基于堆叠策略的集成学习模型,并完成了从通用模型到个人热舒适模型的迭代,
随着社会和经济的发展,制冷已经进入人们生活的方方面面。传统气体压缩制冷技术由于能效比低、环境污染等问题,难以适应现代社会绿色高效制冷的要求。磁制冷技术具有机械结构简单、环境友好、制冷效率高等优点,具有广泛的应用前景。磁制冷材料作为磁制冷技术的核心,直接决定着系统制冷的功率和效率,因此高性能磁制冷材料的开发一直是磁制冷技术的重中之重。在众多磁制冷材料体系中,(Mn,Fe)2(P,Si)合金不含稀土元
随着经济的发展,城市交通拥堵加剧。公交优先发展方法作为解决交通拥堵问题的根本战略,却面临服务水平低,对乘客吸引度不够等劣势。在智能交通系统(Intelligent Traffic System,ITS)的背景下,常规公交的智能化信息化极大地提高了公交系统的可靠性和乘客的舒适度和出行效率,减少拥堵,降低污染排放。公交车行程时间是乘客们最关心的公交信息之一,它同时也是公交系统和交通大数据研究的热点问题
纳米TiO2具有高光催化活性、高化学稳定性、无毒性、成本低廉等优点,被视为最有吸引力的半导体光催化剂之一。纳米TiO2可负载在众多基质上形成纳米薄膜,赋予基质材料除污染物与抗菌等光催化性能。目前对该类纳米二氧化钛薄膜研究报道不多,纳米TiO2薄膜光催化活性对有机基质的影响报道更少。本文基于自制的具有可见光活性的纳米TiO2胶体,采用直接喷涂的方式在有机基质表面制备纳米TiO2薄膜,通过光催化降解甲
作为人机交互系统(HCI)中的一个重要组成部分,表情识别算法受到了广泛的关注与研究。近年来,基于深度神经网络的人脸表情识别方法为准确识别人脸表情提供了有效的解决方法,而传统机器学习方逐渐被替代。基于深度学习的表情识别方法的研究主要关注两个方面。1)从图像中提取有效的特征的方法,和2)深度网络结构针对表情识别领域的优化。然而,这些深度学习存在对特征之间的语义联系和算法复杂度的忽视的问题。这导致它们的
在航空工业制造和应用领域中,铝合金相比于其他金属在同样的密度条件下具有更高的强度且回收再利用性能良好,因此受到广泛的青睐。7075铝合金广泛应用于航空工业之中,而针对该铝合金的研究主要集中在热成形和耐腐蚀领域,其冷成形的力学行为研究鲜有涉及,因此本文针对7075-T651铝合金板材,研究其在冷成形比例加载条件下的力学行为具有重要的意义。本文采用力学性能实验、硬化模型理论研究和有限元仿真等研究手段,
内掺型有机阻锈剂是提高钢筋混凝土耐腐蚀性能与耐久性的最有效手段之一。然而传统的内掺型有机阻锈剂往往功能单一,只能提高钢筋本身的耐腐蚀性,对混凝土的孔结构与抗渗性无明显优化作用,甚至会导致不可忽视的负面影响。疏水功能型有机阻锈剂同时具有多位点吸附基团与强疏水基团,既能提高钢筋的耐腐蚀性,又能改善混凝土孔结构、提高孔壁疏水性,可以有效提高严酷海洋环境中钢筋混凝土的耐久性。为了厘清疏水功能型有机阻锈剂的
随着高密度城市的发展,城市公共绿地空间不断被压缩,公共空间品质下降。商业综合体的屋顶花园作为公共绿化的一种补充,为公众的日常生活带来新的空间体验与自然享受。商业综合体屋顶花园不仅拓展了绿化空间,丰富城市景观,还激发了商业活力,提高城市生活品质。但屋顶花园也往往因其空间上移,布局不佳,功能单一等多种原因,使公众难以到达并使用。因此想要充分发挥商业屋顶花园的生态及公共价值,首要任务便是提高其可达性,吸
高光谱图像光谱数众多,光谱分辨率高,蕴含丰富的信息,适用于地质勘测等领域。针对高光谱图像分类,研究者们提出了一系列基于深度学习的方法,取得了一定的成果。然而,高光谱图像存在着光谱特征的空间变异性和标签样本缺乏的问题,深层分类网络存在着精度下降现象和庞大的计算问题。因此,如何使用较少的标签样本和计算量以获得较好的分类效果仍是目前高光谱图像分类的主要研究方向之一。本文主要工作如下:(1)针对高光谱图像