Non-transition metal doping, especially for Mg, has been gradually employed to optimize the electrochemical performance of Li-rich cathode material Li2MnO3. However, the effects of Mg doping on the electrochemical behavior of Li2MnO3 have not been studied extensively. In this work, we investigate the effect of Mg doping at both the 2b (in the Li/Mn mixed layer) and 4h (in the Li layer) Li sites on the electrochemical properties of Li2MnO3 through first-principles calculations and ab initio molecular dynamics simulations. The local lattice structure, electronic density of states, Bader charge, delithiation voltage, lattice oxygen stability and Li diffusion kinetics are examined. Electronic structure analysis shows that Mg can activate the electrochemical activity of surrounding Mn by charge transfer, making Mn participate in charge compensation at the initial delithiation stage. Mg doping can also cause an increase in the average oxygen vacancy formation energy and hence depress the oxygen release during the delithiation process. Molecular dynamics simulations show that the diffusion kinetics of Li ions in Mg2b-Li2MnO3 is enhanced with respect to the undoped one, whereas Mg doped at the 4h site cannot improve the diffusion kinetics of Li ions. Further studies found that Mg doped at the 2b site results in a decrease in the energy barrier for the intra-layer diffusion and an increase in the energy barrier for the inter-layer diffusion of the nearby Li vacancies.
通过爆炸焊接工艺制备 Ni/Cu 层状复合板,通过光学显微镜、扫描电镜、电子探针和能谱仪以及拉伸、剪切和硬度实验,研究退火温度对 Ni/Cu 复合板显微组织和力学性能的影响规律.结果表明:随退火温度升高,复合板界面两侧Ni、Cu基体晶粒尺寸增大,界面元素扩散层厚度增加,退火温度为 600℃时,元素扩散层厚度达到 5.82 μm.200℃退火后复合板的硬度分布相比于爆炸态变化不大,退火温度为 400℃和 600℃时,界面硬度(HV1)分别为 65.1 和 66.1,明显低于爆炸态(160.2);爆炸态及 200、400 和 600℃退火后复合板的抗拉强度分别为 351.6、305.9、281.7 和 284.8 MPa,伸长率分别为 2.6%、7.8%、39.1%和 39.4%;退火温度为 400℃时,复合板的剪切强度达到最大值,为 191.3 MPa,比爆炸态提高了 17.5 MPa.
分别采用包套热挤压和热压烧结法制备FeCrNi中熵合金,研究制备工艺对合金组织结构及耐蚀性能的影响.结果表明:采用热挤压工艺制备的FeCrNi中熵合金平均晶粒尺寸为 13 μm,且存在粗大的退火孪晶,而热压烧结工艺制备的 FeCrNi 中熵合金晶粒组织更细小,平均晶粒尺寸为 6 μm.在 0.5 mol/L H2SO4+2×10-6 mol/L HF溶液中,热压烧结FeCrNi中熵合金表现出更好的耐蚀性,即更高的击穿电位(0.979 V)、更低的腐蚀电流密度(7.68×10-6 A/cm2)以及更宽的钝化区ΔE(1.011 V).热挤压FeCrNi中熵合金钝化膜中Cr元素主要以Cr(OH)3 形式存在,而热压烧结FeCrNi中熵合金钝化膜中Cr元素主要以Cr2O3形式存在.这是因为热压烧结FeCrNi中熵合金的细晶组织具有高密度晶界,能够为Cr提供更多扩散通道,从而促进钝化膜中Cr2O3的形成,提高钝化膜的稳定性和耐腐蚀性.
通过热等静压制备 2%Nb颗粒增韧Ti-45Al-5Nb-0.3W(摩尔分数)合金(Nbp/TiAl合金),并于 1280℃热处理 24 h使元素扩散充分,富Nb区转变为层片组织与γ晶粒.在 800、850 和 900℃空气中进行恒温氧化,利用光学显微镜、X 射线衍射、扫描电镜、能谱仪和电子探针显微分析,研究合金氧化前后的物相组成和氧化膜的结构,揭示Nbp/TiAl合金的氧化机理.结果表明:Nbp/TiAl合金在 800、850 与 900℃恒温氧化时的氧化动力学曲线均为抛物线型,在 100 h氧化后单位面积的质量增量分别为 3.32、7.36 和 17.27 g/m2;合金表面均形成了具有保护性的氧化膜,氧化膜为 TiO2/Al2O3/(Al2O3+TiO2+NbO)/(TiN+Ti2AlN+AlNb2)的多层结构,能有效抑制O元素在合金中的扩散,提高合金的抗氧化性能.
以Cr、Co、Fe、Ni单质块体和Cr3C2为原料,采用气雾化法制备预合金粉,通过热等静压法制备CoCrFeNiC0.05 高熵合金,对合金进行热轧和退火处理,结合X射线衍射、金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子背散射衍射、硬度测试和拉伸性能测试等手段,研究退火处理对粉末冶金CoCrFeNiC0.05 高熵合金热轧板显微组织和力学性能的影响.结果表明:热轧变形后,合金晶粒形态由热等静压的等轴状转变为条带状,织构组态以F织构为主,晶内存在孪晶和亚微米级Cr23C6碳化物.经 800℃退火处理后,合金发生完全再结晶.热轧结合中温退火(500℃)是获得具有良好综合力学性能CoCrFeNiC0.05高熵合金的有效途径,合金的屈服强度为 961 MPa,抗拉强度为 1023 MPa,伸长率为 13.6%.
