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三元层状陶瓷Ti_3SiC_2的高温氧化行为 被引量:12
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作者 李翀 赫小东 +1 位作者 朱春城 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期168-171,共4页
研究了以自蔓延准热等静压和热处理工艺制备出的高纯、致密的Ti3SiC2块体材料的高温氧化性能。采用XRD,SEM和EMPA分析了氧化膜表面形貌、组织结构和成分。研究结果表明,在1000℃的空气中,Ti3SiC2陶瓷材料具有优异的抗氧化性能,且恒温氧... 研究了以自蔓延准热等静压和热处理工艺制备出的高纯、致密的Ti3SiC2块体材料的高温氧化性能。采用XRD,SEM和EMPA分析了氧化膜表面形貌、组织结构和成分。研究结果表明,在1000℃的空气中,Ti3SiC2陶瓷材料具有优异的抗氧化性能,且恒温氧化行为与循环氧化行为相似。其在120h内的氧化动力学曲线趋近于直线-抛物线规律。随着氧化时间的延长,氧化膜由TiO2和SiO2混合物组成的单层结构逐渐过渡到双层结构。双层结构的内层为固溶了SiO2的TiO2层,而外层为纯金红石相。 展开更多
关键词 三元层状陶瓷 高温氧化性 SHS
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三元层状材料结构调控及性能研究进展 被引量:5
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作者 丁浩明 李勉 +18 位作者 李友兵 陈科 肖昱琨 周洁 陶泉争 Johanna ROSEN 尹航 张毕堃 孙志梅 王俊杰 张一鸣 黄振莺 张培根 孙正明 韩美康 赵双 王晨旭 黄庆 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期845-884,共40页
MAX/MAB相是一类非范德华三元层状材料,具有丰富的元素组成和晶体结构,兼具陶瓷和金属的物理性质,在高温、强腐蚀、辐照等极端环境中极具应用潜力。近年来,由MAX/MAB相衍生的二维(2D)材料(MXene和MBene)在材料物理与材料化学领域引起了... MAX/MAB相是一类非范德华三元层状材料,具有丰富的元素组成和晶体结构,兼具陶瓷和金属的物理性质,在高温、强腐蚀、辐照等极端环境中极具应用潜力。近年来,由MAX/MAB相衍生的二维(2D)材料(MXene和MBene)在材料物理与材料化学领域引起了广泛兴趣,已经成为继石墨烯和过渡金属硫族化合物之后最受关注的二维范德华材料。MAX/MAB相材料结构调控不仅对这类非范德华层状材料本征性能产生重要影响,而且对其衍生的二维范德华材料结构功能特性研究也具有重要价值。本文归纳和总结了MAX/MAB相层状材料在结构调控、理论计算和应用基础研究等方向的最新科研进展,并展望了该类层状材料未来发展方向。 展开更多
关键词 MAX相 MAB相 二维过渡金属碳氮化物 结构调控 理论计算 综述
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高韧性三元层状陶瓷:从MAX相到MAB相 被引量:9
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作者 尹航 +5 位作者 宋广平 赫晓东 齐欣欣 高进 郝兵兵 张金泽 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1-23,共23页
三元层状化合物MAX相和新近引起人们注意的MAB相以其兼具陶瓷和金属的共同特性成为结构陶瓷领域20余年的研究热点,而高损伤容限和高断裂韧度是其区别于传统陶瓷的本质特征。本文简要回顾了MAX相的整体发展脉络和MAB相的最新研究进展,重... 三元层状化合物MAX相和新近引起人们注意的MAB相以其兼具陶瓷和金属的共同特性成为结构陶瓷领域20余年的研究热点,而高损伤容限和高断裂韧度是其区别于传统陶瓷的本质特征。本文简要回顾了MAX相的整体发展脉络和MAB相的最新研究进展,重点分析了纳米层状结构对宏观力学行为的影响及其内在机制。基于第一性原理计算结果建立的键刚度模型在实现对化学键强度的定量表征基础上,更重要的是阐明了"足够"弱的层间结合是三元层状陶瓷表现出非凡力学性能的根本原因。而Fe_(2)AlB_(2)在室温附近所出现的磁热效应(MCE)则显示了MAB相化合物在功能领域的良好应用前景。经过20余年的持续研究,MAX相化合物的结构和性能逐渐变得清晰,目前针对具体场景的应用研究在世界各地蓬勃开展起来。然而,目前对MAB相化合物的认识还很有限。因此,合成和表征现有已知MAB相化合物的结构、力学性能、物理性能以及基于应用背景的使役行为是现阶段的重要任务。其中,基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理数值模拟可扮演重要角色,正如其在理解MAX相化合物的非凡性能和发现新型化合物时所起的重要作用一样。 展开更多
关键词 MAX相 MAB相 层状结构 损伤容限 键刚度模型 磁制冷 Fe_(2)AlB_(2)
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硫族MAX相硼化物的物相稳定性和性能预测
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作者 张宇晨 陆知遥 +4 位作者 赫晓东 宋广平 朱春城 郑永挺 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期225-232,I0001-I0003,共11页
Zr2SB、Hf2SB、Zr2SeB、Hf2SeB、Hf2TeB都是近期发现的硫族MAX相硼化物,与典型MAX相相比,具有明显不同的性质,因此备受人们关注。本文采用第一性原理并结合“线性优化法”、键刚度模型和准简谐近似研究了MAX相硼化物(M=Zr,Hf;A=S,Se,Te... Zr2SB、Hf2SB、Zr2SeB、Hf2SeB、Hf2TeB都是近期发现的硫族MAX相硼化物,与典型MAX相相比,具有明显不同的性质,因此备受人们关注。本文采用第一性原理并结合“线性优化法”、键刚度模型和准简谐近似研究了MAX相硼化物(M=Zr,Hf;A=S,Se,Te)的物相稳定性、力学性能和热性能。理论分析结果与目前可用的实验结果一致。经热力学和本征稳定性分析后发现,只有M2AB可以稳定存在。较短的M−A键与M−B键长使Hf系化合物的键刚度高于Zr系化合物,这也同样导致Hf系化合物的硬度高于Zr系。随着A元素由S到Se再到Te,M−B与M−A键长逐渐增加,键刚度减小导致弹性模量降低。而且,这些化合物的体积模量取决于其平均化学键刚度。更加重要的是,最弱键和最强键的刚度比(kmin/kmax)较高,显示这些MAX相硼化物不同于传统MAX相,均呈本征脆性。考虑晶格振动(声子)和电子激发的贡献后计算得到M2AB等压热容及热膨胀系数(TEC),均在300 K以下随温度升高先快速上升后上升速率逐渐降低,这与其它MAX相类似。较低的键刚度导致Zr系MAX相硼化物的平均线热膨胀系数整体上高于Hf系,而且在300~1300 K区间与大部分MAX和MAB相一致。 展开更多
关键词 第一性原理 MAX相硼化物 物相稳定性 力学行为 热学性能
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Fe-Ni-Al合金在900℃时的氧化行为研究 被引量:3
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作者 赫晓东 朱春城 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期65-68,共4页
为了提高Fe-Ni合金的抗氧化性能,采用熔铸法制备了50Fe-40Ni-10Al三元合金,采用增重法研究了其在900℃空气中的高温氧化行为.利用XRD、SEM和EDS对氧化膜进行了表征.结果表明:氧化过程满足抛物线规律;经过开始时的快速氧化后,在氧化膜底... 为了提高Fe-Ni合金的抗氧化性能,采用熔铸法制备了50Fe-40Ni-10Al三元合金,采用增重法研究了其在900℃空气中的高温氧化行为.利用XRD、SEM和EDS对氧化膜进行了表征.结果表明:氧化过程满足抛物线规律;经过开始时的快速氧化后,在氧化膜底部生成了一层连续完整的Al2O3膜,阻止了Al的内氧化及其他金属的氧化,氧化速度显著降低;氧化产物以Fe2O3、Fe3O4为主,含有少量的Al2O3以及尖晶石型氧化物AlFe2O4;Fe2O3和Al2O3形成了固溶体;氧化进行过程中Al2O3的含量逐渐上升.所得合金具有良好的抗氧化性能,基本满足作为惰性阳极材料的要求. 展开更多
关键词 铸造 高温氧化 Fe-Ni-Al合金
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新型三元层状硼化物Cr4AlB4的物相稳定性和力学行为分析 被引量:3
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作者 齐欣欣 宋广平 +5 位作者 尹维龙 王明福 赫晓东 郑永挺 王荣国 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期53-60,共8页
Cr4AlB4是一种近期发现的三元层状硼化物MAB相陶瓷。该材料可形成具有保护性的氧化膜,在高温结构材料领域有巨大应用潜力。本工作采用基于第一性原理的“线性优化法”和“键刚度”理论模型分别研究了Cr4AlB4的物相稳定性和力学行为。声... Cr4AlB4是一种近期发现的三元层状硼化物MAB相陶瓷。该材料可形成具有保护性的氧化膜,在高温结构材料领域有巨大应用潜力。本工作采用基于第一性原理的“线性优化法”和“键刚度”理论模型分别研究了Cr4AlB4的物相稳定性和力学行为。声子谱中没有虚频出现,表明Cr4AlB4具有本征稳定性。而与其它Cr-Al-B系内的竞争相相比,Cr4AlB4具有最低的能量,表明其在热力学上也是稳定的。采用“键刚度”模型对化学键刚度的定量计算显示,Cr4AlB4中Cr和B以及B和B原子之间形成了强共价键,而Cr和Al原子则形成相对较弱的Cr-Al(625 GPa)和B-Al(574 GPa)键。Cr4AlB4可以看成是由强共价键紧密连接在一起的Cr-B结构单元,被弱Cr(B)-Al键分割而成的层状结构,与MAX相结构类似。Cr4AlB4具有类似于MAX相的高损伤容限和断裂韧性。 展开更多
关键词 MAB相 密度泛函理论 物相稳定性 力学性能
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高校大学生创新训练课教学方法研究 被引量:1
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作者 宋广平 +2 位作者 姚永涛 徐忠海 李建军 《科教文汇》 2022年第12期78-81,共4页
要创新,创新型人才是第一资源。大学生是社会发展和经济建设的后备军,高校作为人才的培养阵地,肩负着培养创新型人才的重任。创新训练课是提升大学生创新能力的重要手段。如何提升创新训练课的教学质量与教学效果,是教学改革需要重点关... 要创新,创新型人才是第一资源。大学生是社会发展和经济建设的后备军,高校作为人才的培养阵地,肩负着培养创新型人才的重任。创新训练课是提升大学生创新能力的重要手段。如何提升创新训练课的教学质量与教学效果,是教学改革需要重点关注的问题。文章对创新训练课教学现状进行了分析,并针对教学过程中存在的问题提出几点建议。 展开更多
关键词 大学生创新训练 教学改革 创新能力 创新精神
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碳纳米管-Ti3AlC2/AZ91D复合材料的微观组织及力学性能 被引量:1
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作者 孙伟 +2 位作者 张强 刘玉坤 朱春城 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1649-1656,共8页
采用化学镀铜的方法对增强相碳纳米管(CNTs)和Ti3AlC2进行表面改性,热压烧结制备了CNTs-Ti3AlC2/AZ91D复合材料,研究了其微观组织和力学性能的变化及增强机制。结果表明:CNTs-Ti3AlC2/AZ91D复合材料内部主要物相为CNTs、Ti3AlC2、Mg和Al... 采用化学镀铜的方法对增强相碳纳米管(CNTs)和Ti3AlC2进行表面改性,热压烧结制备了CNTs-Ti3AlC2/AZ91D复合材料,研究了其微观组织和力学性能的变化及增强机制。结果表明:CNTs-Ti3AlC2/AZ91D复合材料内部主要物相为CNTs、Ti3AlC2、Mg和Al12Mg17,增强相均匀分布在基体内,在增强相与基体的界面处存在U相(MgAlCu),使二者界面结合良好。当增强相CNTs和Ti3AlC2含量分别为1wt%和25wt%时,较镁合金AZ91D,CNTs-Ti3AlC2/AZ91D复合材料的弹性模量、拉伸强度、屈服强度和延伸率分别提高了120.30%、25.72%、126.50%和36.84%,弯曲强度和压缩强度分别为337.92 MPa和436.27 MPa。CNTs-Ti3AlC2/AZ91D复合材料的断裂方式表现为脆性断裂,其强化机制主要为热配错强化、Orowan强化和细晶强化机制。 展开更多
关键词 热压烧结 TI3ALC2 碳纳米管(CNTs) 镀铜 力学性能 镁合金
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Ti2AlC陶瓷弥散增强Al基复合材料的制备及剪切性能 被引量:1
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作者 张强 蔡璋文 +2 位作者 董兰静 朱春城 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第20期20086-20090,共5页
采用自蔓延高温合成法制备高纯Ti 2AlC粉体材料,以CuSO 4·5H 2O为Cu源在Ti 2AlC粉体表面进行化学镀,并将镀铜后的陶瓷颗粒与Al粉进行混合,采用热压烧结法制备了Ti 2AlC陶瓷弥散增强Al基材料。结果表明,Ti 2AlC具有自催化效应,无需... 采用自蔓延高温合成法制备高纯Ti 2AlC粉体材料,以CuSO 4·5H 2O为Cu源在Ti 2AlC粉体表面进行化学镀,并将镀铜后的陶瓷颗粒与Al粉进行混合,采用热压烧结法制备了Ti 2AlC陶瓷弥散增强Al基材料。结果表明,Ti 2AlC具有自催化效应,无需进行任何表面预处理,即可得到均匀稳定的纳米Cu镀层,增强相颗粒对金属基体起到了有效的钉扎作用;制备的Cu包覆Ti 2AlC陶瓷弥散增强Al基材料主相为Al、Ti 2AlC、Al 2Cu。Al 2Cu的存在可以很好地桥连Al基体与Ti 2AlC陶瓷颗粒,引入Cu镀层后复合材料的抗剪切性能提高了65.7%。 展开更多
关键词 TI2ALC 化学镀 热压烧结 AL基复合材料
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Ti_2AlC热力学性能的第一性原理研究 被引量:1
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作者 朱佳 林红 +1 位作者 朱春城 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期290-292,共3页
利用基于第一性原理计算方法的CASTEP,结合准谐德拜模型对Ti2AlC热力学性能进行研究。通过Burch-Murnaghan拟合E-V曲线,得到Ti2AlC的平衡体积,并计算在常压和不同温度下的标准摩尔生成焓,标准熵,标准摩尔生成吉布斯自由能等热力学数据。
关键词 TI2ALC 第一性原理 热力学性能
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First-principles investigation of N-Ag co-doping effect on electronic properties in p-type ZnO 被引量:2
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作者 左春英 温静 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2010年第4期328-334,共7页
The geometric structure, band structure and density of states of pure, Ag-doped, N-doped, and N-Ag codoped wurtzite ZnO have been investigated by the first-principles ultra-soft pseudopotential method based on the den... The geometric structure, band structure and density of states of pure, Ag-doped, N-doped, and N-Ag codoped wurtzite ZnO have been investigated by the first-principles ultra-soft pseudopotential method based on the density functional theory. The calculated results show that the carrier concentration is increased in the ZnO crystal codoped by N and Ag, and the codoped structure is stable and is more in favour of the formation of p-type ZnO. 展开更多
关键词 FIRST-PRINCIPLES CO-DOPING ZNO electronic properties
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