- 王涵;成国光;张涛;张云天;
DD10是一种新型的镍基单晶高温合金，针对其母合金易出现微观偏析等凝固缺陷问题，本文运用Thermo-Calc热力学软件以及微观偏析模型计算冷却速度对微观偏析的影响规律，并利用光学显微镜（OM）、电子探针（EPMA）等实验方法研究浇注温度对DD10母合金微观偏析和碳化物的影响机制。微观偏析模型计算结果表明，随着冷却速度的增大，微观偏析减弱。结果表明，DD10母合金的显微组织为典型的树枝晶，随着浇注温度的降低其二次枝晶间距减小，冷却速度增大；母合金的微观偏析随浇注温度的降低呈现先减弱后增强的趋势。此外，随着浇注温度的降低，碳化物的析出量和尺寸先降低后增大，而碳化物的数量持续降低。因为微观偏析程度受二次枝晶间距和液相流动性的共同影响，在适当的浇注温度时，合金的二次枝晶间距适中，液相流动性也较好，故而微观偏析程度较轻；碳化物的析出过程主要受微观偏析和二次枝晶间距的影响，微观偏析越严重，碳化物析出量越多，而二次枝晶距越小越有利于生成大尺寸长条形碳化物。因此，浇注温度过高易导致大尺寸块状碳化物生成，浇注温度过低则有利于生成大尺寸长条形碳化物。
2025年07期 v.49;No.352 971-981页 [查看摘要][在线阅读][下载 1390K] - 吴文源;宋成浩;张振山;王皓亮;孙振忠;程军;
铸态钴铬合金通常具有高体积分数的密排六方（hcp）相，导致合金的韧性不足，进而影响合金的使用性能。本文针对铸态Co-28Cr合金设计合金系统和时效处理，以提高合金的韧性。采用电子背散射衍射（EBSD）、光学显微镜（OM）、力学性能测试等手段，研究了不同时效温度对铸态Co-28Cr合金组织和性能的影响。结果表明：在铸态Co-28Cr合金成分中添加面心立方（fcc）相稳定元素Mn,Ti,Fe和C，确保合金具有高体积分数的fcc相，铸态Co-28Cr合金的显微组织包括fcc相、hcp相及少量的Cr_(23)C_6和TiN。在时效处理中发生了等温马氏体转变，形成细小的等温马氏体板条。随着时效温度的升高，hcp相体积分数增加，合金的显微硬度和弯曲强度增大；并且hcp相板条越粗大，抵抗弯曲变形的能力越弱，弯曲角度越小。在三点弯曲变形过程中，形成的应变诱发马氏体板条的夹角越接近90°，板条的平均宽度越宽，吸收能量越多，合金的弯曲性能越好。在650℃保温1 h的时效处理条件下，铸态Co-28Cr合金具有良好的弯曲强度（1477 MPa）和弯曲角度（52.3°）的结合。
2025年07期 v.49;No.352 982-990页 [查看摘要][在线阅读][下载 1530K] - 宋春燕;程世伟;王书桓;赵定国;胡利光;
本文使用自行设计的高压气雾化骤凝炉设备通过调节不同雾化压力参数和不同腔室压力参数制备钐铁（Sm-Fe）合金粉末，经检测发现：雾化压力对雾化粉末粒径影响显著，腔室压力产生较小的影响，确定最佳的雾化压力为3.0 MPa，腔室压力为0.3 MPa，钐铁合金粉末平均粒径达到25μm以下，小于40μm的粉末约占总雾化粉末的89.94%；将最佳参数的合金粉末依据粒径筛分为7组，借助X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能量弥散X射线谱仪（EDS）等设备进行微观形貌、结构、成分和相组成的检测和分析得到：粒径的减小显著改善粉末的表面光滑度，使颗粒表面形貌由粗大方形结构过渡到层片状结构并趋于光滑；对粉末微观结构影响较大，使粉末内部的基体和生长在基体周围的粗大树枝状晶结构转变成为细小的等轴树枝晶结构；同时，粒径的递减也使Sm,Fe元素的分布状态发生变化，即使Sm,Fe元素在粉末中的存在和分布均匀化，且当粒径在40μm以下时达到Sm,Fe元素分布均匀的效果；确定了粉末主要由α-Fe,Sm_2Fe_(17)和SmFe_9这3种物相结构组成，Sm的大量挥发导致Th_2Zn_(17)型的Sm_2Fe_(17)相含量较低，当粒径小于30μm后亚稳态TbCu_7型SmFe_9相组织结构有序性和晶体化程度显著升高。
2025年07期 v.49;No.352 991-999页 [查看摘要][在线阅读][下载 1426K] - 张鑫;魏强;邓齐波;
由柔性材料制成的软体机器人能够承受较大的应变，具有无限多自由度和连续变形能力。目前，各种驱动方法的软体机器人在医疗检查、深海勘探、隐蔽侦察、灾后搜救等方面展现出广泛的应用前景。然而，难以进行远程遥控、响应速度慢、稳定性差等问题限制了软体机器人的实际应用。本文研究了一种结合电容器功能磁响应控制的软体水凝胶驱动器。首先，建立了磁响应性水凝胶的有限元分析模型，使用有限元软件模拟了不同磁场下的力学效应，通过调整磁场的方向、大小以及材料的弹性模量，明确了磁场下水凝胶变形规律。此外，水凝胶驱动器在静磁场的控制下可发生不同程度弯曲，因此在模拟的基础上，实验观察磁场下水凝胶驱动器的应变效果。并进一步研究了Fe_3O_4-水凝胶复合材料的电容性能，最终测试结果显示在弯曲过程中其电容保持率在95%以上，表明其在磁致驱动的同时具有良好的稳定性。
2025年07期 v.49;No.352 1000-1010页 [查看摘要][在线阅读][下载 1166K] - 孟祥辉;郭瑞华;田晓;黄雅荣;关丽丽;张国芳;
直接乙醇燃料电池（DEFC）具有噪音低、能量高等优点，受到了各国研究学者的广泛关注，但其仍然存在着效率较低、成本高昂等问题，限制了其工业化生产。本文采用微波合成法，以乙二醇为还原剂、氯铂酸为前驱体材料，通过加入非贵金属Co，降低Pt的用量，通过调节Pt-Co金属前驱体的摩尔比制备了一系列以氧化石墨烯为载体的Pt_1Co_x/G高效纳米催化剂，实现了在氧化石墨烯载体上催化剂晶粒的原位生长。结果表明，Co融入到Pt晶格时，Pt晶格收缩，导致衍射峰向大角度移动。Pt_1Co_(1/7)/G催化剂的粒径为3 nm，对应PtCo的（111）晶面的晶面间距为0.224 nm，小于Pt的（111）晶面的晶面间距0.230 nm，表明Co的添加可以使Pt纳米催化剂的粒径变小，且形成了PtCo合金。当Pt与Co的摩尔比为1∶1/7时（Pt_1Co_(1/7)/G催化剂）具有最高的催化活性，电催化活性表面积为73.14 m~2·g~(-1)，氧化峰值电流密度为905.38 mA·cm~(-2)，稳态电流密度为194.97 mA·cm~(-2)。Pt_1Co_x/G催化剂表现出良好的电催化性能，表明通过添加金属Co可以制备高效纳米催化剂，该研究可为催化剂材料的开发和应用提供理论依据。
2025年07期 v.49;No.352 1011-1021页 [查看摘要][在线阅读][下载 1602K] - 夏玲;陶扬;郭昱娇;刘晓芳;向明武;郭俊明;
为解决尖晶石型LiMn_2O_4正极材料循环稳定性差、容量衰减迅速等问题。本文采用固相燃烧法合成了LiAl_(0.08)Mn_(1.92)O_4和Al-Co共掺LiAl_(0.08)Co_xMn_(1.92-x)O_4 (x=0.01,0.03和0.05）正极材料。结果表明：Al-Co共掺促进了材料的结晶性和{111}，{100}，{110}晶面的择优生长，其中LiAl_(0.08)Co_(0.03)Mn_(1.89)O_4材料的截断八面体形貌颗粒数量较多且形貌最完整，Mn平均价态+3.56高于LiMn_2O_4理论值+3.50，有效抑制了Jahn-Teller效应，表现出优良的高倍率容量和长循环寿命。在10C和20C下，首次放电比容量分别为103.0和71.7 mAh·g~(-1),1000次循环后容量保持率分别为84.1%和74.7%。循环伏安法和电化学交流阻抗测试结果表明，LiAl_(0.08)Co_(0.03)Mn_(1.89)O_4有较好的电化学循环可逆性、较大的Li~+扩散系数和较低的表观活化能。联合Al-Co共掺和截断八面体颗粒形貌策略有效抑制了尖晶石LiMn_2O_4的Jahn-Teller效应，减缓了Mn溶解，稳定了其晶体结构，且增加了Li~+扩散通道数量，显著提高了材料的高倍率电化学性能。
2025年07期 v.49;No.352 1022-1033页 [查看摘要][在线阅读][下载 1694K] - 毕向光;杨金富;王文思;冯丰;桓源峰;赵云昆;余建民;卿山;卢军;
分子识别技术（MRT）是当今先进的分离技术，MRT分离铂族金属具有工艺流程短、回收率高、周期短等优点，越来越备受关注。本文对3种MRT材料（SuperLig?2,SuperLig?95和SuperLig?190；分别简称为M1,M2和M3）吸附铂族金属动力学及热力学进行了研究，结果表明，M1材料吸附PdCl_4~(2-)，M2材料吸附PtCl_4~(2-)，M3材料吸附RhCl_6~(2-)均符合准二级动力学模型，Pd,Pt和Rh的吸附均符合Langmuir模型；3种材料吸附速率大小顺序为ν_(Pd)>ν_(Pt)>ν_(Rh)，饱和吸附容量为Q_(Rh)>Q_(Pd)>Q_(Pt);Pd,Pt和Rh的吸附焓变（ΔH）分别为31.33,10.75和19.50 kJ·mol~(-1)，表明吸附过程不存在强化学键作用力，主要是离子交换、氢键及疏水键作用；吉布斯自由能变（ΔG)<0表明吸附过程均能自发进行，且属于物理吸附过程；熵变（ΔS)>0表明铂族金属离子在吸附力作用下，整个体系混乱度增加，但温度对ΔS影响较小。
2025年07期 v.49;No.352 1034-1043页 [查看摘要][在线阅读][下载 1213K]