Journal of Materials Science - JMS Article Abstracts in Chinese: Volume 59, Issue 17
The Editors of Journal of Materials Science are pleased to present a selection of abstracts translated into Chinese.
基于纺织废料的纤维素复合材料：一项综述 (this opens in a new tab)
Textile waste-based cellulose composites: a review
Rashi Yadav & Zunjarrao Kamble
由于环保意识的提高，化石燃料的枯竭，以及生态问题的扩大，当今社会对环保材料的需求更大。由生态意识的提高，产生了环保材料资源可持续发展与经济活动增强的理念。纺织业产生大量的棉花废料。处理这些棉花废料的环境影响使得纺织行业难以处理大量产生的棉花废料。因此，全纤维素复合材料（ACCs）在近年来引起了研究人员的关注。全纤维素复合材料是以纤维素为基础的单组分纤维素复合材料，其中增强相通常由高强度纤维素纤维组成，基质由再生纤维素组成。这种复合材料类型以其由于基质和增强相具有共同的纤维素组成而具有的出色的界面相容性和生物可降解性而区别于其他类型。随着企业优先考虑可持续性和环保责任，ACCs将因其可以快速简单地回收和再利用而变得更加吸引人。这将有助于减少废物并提高我们社会的整体可持续性。本综述论文讨论了开发ACCs、基于纺织废料的热固性和热塑性复合材料以及基于纺织废料的纤维素复合材料（TWCCs）的各种方法。本综述论文强调了开发TWCCs的方法以及TWCCs中的挑战和机遇。图形摘要
无机复合物在止血中的应用和进展：一项综述 (this opens in a new tab)
Application and progress of inorganic composites in haemostasis: a review
Hanjie Shao, Xiang Wu, Junjie Deng, Yanyu Yang, Wen Chen, Keqing Li, Xuanzhen Xie, Hao She, Wei Jian, Hong Li & Jingyun Ma
无法控制的出血长期以来一直是医疗保健系统的主要挑战。无论是由于创伤、遗传疾病、手术还是药物引起的出血，都可能造成威胁生命的损害甚至死亡。虽然无机止血材料在止血方面有效，但其生物相容性往往较差。近年来，无机复合止血材料因其能快速止血和低生物毒性的能力而受到广泛关注。本综述主要关注硅酸盐矿物（沸石、蒙脱石和生物玻璃）、硅石（介孔硅和硅藻土）、聚磷酸盐、无机碳材料（石墨烯和碳纳米管）、含金属材料（金属-有机框架）和相关复合止血材料的止血机制。在这篇综述中，我们不仅详细描述了各种无机复合止血材料的制备，还详细描述了它们的止血机制和止血效果。在综述的最后，我们总结了无机复合止血材料的优点和缺点，并介绍了它们的挑战和前景。
制备和性质的耐腐蚀聚硅氧烷基陶瓷涂层 (this opens in a new tab)
Preparation and properties of corrosion-resistant polysiloxane-based ceramic coatings
Wenshuo Du, Yue Ma, Taofu Zhao, Rui Zhang, Ping Tang, Shihan Li, Wei Zhao, Hai Wang & Yuezhen Bin
开发高性能防腐涂层是防止金属表面受到环境腐蚀的有效方法。聚甲基硅氧烷 (PMHS) 前驱体与纳米氧化锆 (ZrO2) 粒子结合，通过在800°C的高温下进行热解，制备SiCxO-ZrO2陶瓷涂层。进行了一系列的表征，包括化学结构、热稳定性、晶体结构、微观形态以及机械和电化学性能，以揭示陶瓷涂层的结构和性能之间的关系。观察到，含有20 wt% ZrO2的SiCxO-ZrO2涂层硬度大于9H，冲击抗力为50 cm，水接触角高达132°，并且具有优秀的耐腐蚀性，这归因于ZrO2对陶瓷涂层的修复效果。这种涂层在储罐防腐应用中显示出显著的潜力。图形摘要
关于制备技术对Cu2O吸收体少数载流子寿命影响的比较研究 (this opens in a new tab)
A comparative study on the impact of preparation technique on the minority carrier lifetime of Cu2O absorber
Chithira Venugopalan Kartha, Yi-Teng Huang, Theodoros Dimopoulos, Stefan Edinger, Dominique Muller, Stéphane Roques, Jérémy Bartringer, Abdelilah Slaoui, Robert L. Z. Hoye & Thomas Fix
Cu2O太阳能电池具有吸引力，但其转换效率仍远低于理论极限。在这项工作中，我们比较了使用磁控溅射、电沉积、脉冲激光沉积（PLD）和热氧化等流行技术制备的Cu2O吸收体的电荷载流子动态。这是通过使用瞬态吸收（TA）光谱和时间分辨光致发光（TRPL）来执行的。所有优化后的样品显示出在纳秒范围内的平均载流子寿命。电沉积样品提供了最高的值。这项工作应该刺激使用载流子寿命技术来优化Cu2O吸收体。
基于镍-钴纳米刺状粒子的形态控制，由石墨烯和碳纳米管复合的双功能氧还原/演化反应电催化剂 (this opens in a new tab)
Bifunctional electrocatalyst for oxygen reduction/evolution reactions based on controlled morphology of nickel–cobalt nanoprickly particles composited by graphene and carbon nanotube
Mostafa Torabi, Boosayarat Tomapatanaget & Reza Karimi Shervedani
本文介绍了一种由镍-钴纳米刺状粒子（PNi2Co3）与石墨烯纳米片（GNs）和碳纳米管（CNT）复合，通过一锅热水法制备的（PNi2Co3/GNs/CNT）作为一种有效的非贵金属双功能电催化剂，用于氧演化和还原反应（OER/ORR）。该研究采用了全面的方法，包括循环伏安法（CV）、电化学阻抗谱（EIS）、线性扫描伏安法（LSV）、X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）和布鲁诺-艾米特-特勒（BET）分析，以表征和评估文章中研究的材料和电化学性质。主要目标是成功制备一种双功能电催化剂，PNi2Co3/GNs/CNT材料实现了这一目标。它表现出优越的OER活性、耐久性和抗交叉效应，过电位（η）为480 mV，塔菲尔斜率为61 mV dec−1，明显高于RuO2纳米粒子（η= 970 mV，塔菲尔斜率 = 85 mV dec−1）。对于ORR，PNi2Co3/GNs/CNT表现出高活性，ann= 3.93，接近Pt/C（20 wt%）商业催化剂的活性，n= 4。通过适当的模型仔细分析EIS结果，结合塔菲尔数据，揭示了增强活性主要来自两个因素：（a）Ni-Co纳米刺状合金和石墨烯片的大表面积，其中CNTs（作为间隔物）帮助石墨烯纳米片避免重叠和减小表面积，和（b）复合物中Ni-Co纳米刺状和碳组分（GNs和CNT）之间的协同效应。图形摘要
通过纳米/微米Al2O3颗粒增强Al-Zn-Mg-Cu合金的微观结构、摩擦学和腐蚀反应 (this opens in a new tab)
Enhancing microstructural, tribological and corrosion responses of Al–Zn–Mg–Cu alloy via nano-/micro-Al2O3 particulates
Ashish Kumar, Virendra Pratap Singh, R. C. Singh, Rajiv Chaudhary & Deepak Kumar
在这项研究中，作者们将微米（0-10 wt%）和纳米（0.8-1.8 wt%）Al2O3颗粒强化到AA7075基体中，以提高耐磨性。包括光学显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜在内的全面微观结构分析，确认了强大金属间化合物的发展和增强物的均匀分布。使用XRD分析，观察到Al2O3和MgZn2的峰值检测。Al、Al2CuMg和Al8Fe2Si被确定为主要相，而单晶和复合材料都显示出少量的MgAl2O4形成。球对平试验（5和10 N负载）评估了磨损和摩擦行为。电位动态极化试验被用来检查单晶合金和制造的复合材料的腐蚀行为。含有1.8 wt%纳米Al2O3的复合材料在5 N负载下显示出53%的磨损率降低和16%的摩擦减少。主要的磨损机制包括磨蚀、氧化、粘附和剥离。腐蚀试验的结果表明，含有（0.8 wt%纳米氧化铝和5 wt%微米氧化铝）的复合材料比单晶合金和其他复合材料具有更优的耐腐蚀性。
对矿渣基地聚物砂浆强度的综合评估方法：实验研究和使用先进技术的建模 (this opens in a new tab)
Integrated approach to assessing strength in slag-based geopolymer mortars: experimental study and modeling with advanced techniques
Serhat KILIÇARSLAN & Şinasi BINGOL
该研究主要包括两个部分。在初始阶段，我们准备了不同活化剂浓度的各种矿渣基地聚物砂浆。这些砂浆在水和空气环境中进行了3、7、28和90天的养护，然后在每个养护间隔结束时评估其抗压强度。研究的第二阶段致力于基于收集的数据开发估算抗压强度的创新模型。为了实现这一目标，我们采用了包括多基因遗传编程（MGGP）、人工神经网络（ANN）、XGBoost、SVM-Gauss、长短期记忆（LSTM）和卷积神经网络（CNN）在内的一系列技术来制定一个能够准确估算抗压强度的模型。该研究使用了各种性能评估指标，如均方误差（MSE）、均方根误差（RMSE）、R平方、平均绝对误差（MAE）和散射指数（SI）来评估MGGP方法在水和空气养护条件下评估矿渣基地聚物砂浆的精度。研究结果表明，MGGP方法生成的方程在与实验结果对比时显示出高度的精确性。本研究旨在提高地聚物砂浆抗压强度的预测能力，这是学术文献中引起了重大关注的一个主题。
合成和表征Dion-Jacobson二维钙钛矿 (this opens in a new tab)
Synthesis and characterization of a Dion–Jacobson two-dimensional perovskite
Khai Dinh Do, Trang Thuy Nguyen, Thi Thi Nguyen, Linh Khanh Le, Tan Le Hoang Doan, Huy Hung Nguyen, Chi Kim Thi Tran, Thang Bach Phan, Hieu Chi Hoang, Tu Thanh Truong, Le Si Dang & Thuat Nguyen-Tran
二维（2D）金属卤化物钙钛矿具有几个特定的优点，相比其他2D材料，如湿化学合成和层剥离的便利性，高组合成分特别是有机阳离子的选择以及2D相，对激子的优秀限制。在这篇论文中，我们对二氨基萘铅碘（DANPI）钙钛矿进行了基础研究，这是一种基于二价阳离子有机间隔物1,5-二氨基萘的Dion-Jacobson 2D钙钛矿。我们报告了其材料合成，光学和结构表征以及DFT计算。使用基于氢碘酸的湿化学法制备DANPI晶体，并通过铸造覆盖，也制备了薄膜。两种DANPI材料都显示出在约519 nm处的主导发射峰，半高全宽小至14 nm。这个峰与材料的吸收边缘在510 nm（2.43 eV）处重合，这表明了一个与激子相关的复合过程。根据单晶X射线衍射测量，晶体结构可能是单斜P21/c或四方P4212。包括自旋-轨道耦合的DFT计算显示，DANPI带隙是直接的，价带为s对称性，导带为p对称性。图形摘要主导发射峰在约519 nm处，半高全宽小至14 nm。晶体结构可能是单斜P21/c或四方P4212。DANPI带隙是直接的，为2.43 eV，价带为s对称性，导带为p对称性。建议Wannier激子到有机Frenkel激子的Dexter电子交换过程。
针对无机钙钛矿太阳能电池的ETL二氧化钛层的优化 (this opens in a new tab)
Optimization of the ETL titanium dioxide layer for inorganic perovskite solar cells
Wojciech Bulowski, Agata Szwanda, Katarzyna Gawlińska-Nęcek, Piotr Panek, Marek Lipiński, Marta Janusz-Skuza, Maciej Jakub Szczerba, Łukasz Majchrowicz, Apurba Mahapatra, Daniel Prochowicz & Zbigniew Starowicz
二氧化钛层是钙钛矿太阳能电池中最受欢迎的电子传输层（ETL）。然而，大多数研究都集中在介孔结构和有机-无机混合钙钛矿的应用上。在这项研究中，我们解决了无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池平面结构中ETL的问题，提出的方法将降低生产成本并提高电池稳定性，这是钙钛矿电池，特别是有机-无机钙钛矿电池的最大缺点。这些技术的潜在应用是温室和建筑集成光伏领域。在这里，我们研究、优化并比较了两种TiO2前驱体，即醇中的四氧化三钛乙酸酯和二异丙氧基二乙酰丙酮钛（Tiacac）。TiO2层通过旋涂法在高粗糙度的FTO上沉积，无需使用介孔层。我们跟踪了原料溶液浓度与制造层厚度之间的关系，以及两种前驱体在最终膜的形态和其他性质上的差异。特别是，Tiacac的一致性和光学性能更好。基于Tiacac的二氧化钛的折射指数略低，有效地将反射损失从7.3%降低到6.9%。获得的层被用于无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池，以最终确定最佳厚度和前驱体。有趣的是，尽管在研究属性上，通常使用的前驱体Tiacac占优势，但电池的结果指向了Tieth。冠军电池的效率对于Tieth是6.08%，而对于Tiacac则是5.62%。试图解开这个谜团，我们对ETL/无机钙钛矿界面上的纳米粗糙度进行了新的研究。
在Ce3+掺杂的锌-钴尖晶石铁氧体纳米粒子中，磁热效应与临界行为的相关性 (this opens in a new tab)
Correlation of magnetocaloric effect and critical behaviour in Ce3+-doped zinc–cobalt ferrite nanoparticles
Sibasish Mandal & Samrat Mukherjee
在这份报告中，对通过化学共沉淀法合成的具有通用公式Zn0.6Co0.4CexFe2-xO4(x=0.02,0.04,0.06)的Ce3+掺杂的锌-钴尖晶石铁氧体纳米粒子的磁热性质进行了详细的研究。X射线衍射（XRD）图案的Rietveld分析证实了纳米粒子的相纯度，相应的空间群被发现为Fd3¯m系列。Ce掺杂使晶体内部的微应变从压缩转变为拉伸，证实了整个系列中单位晶胞的扩张。拉曼光谱也证实了样品的尖晶石结构。在500 Oe应用场下，从磁化测量中观察到室温以下存在磁相的共存。随着x的增加，TC以及TB的减小是由于交换相互作用的减弱。Ce-04纳米粒子的转变温度非常接近室温，这可能对室温磁制冷有利。尽管在该系列中Ce3+的掺杂并未有利于增强磁熵变，但它增强了RCP，这可能对室温或低于室温的磁制冷有利。在Ce3+掺杂的锌-钴尖晶石铁氧体纳米粒子中，磁热性质与临界行为之间建立了良好的相关性。
在液相外延Na-通量法中GaN晶体生长机制的分析 (this opens in a new tab)
Analysis of GaN crystal growth mechanism in liquid-phase epitaxial Na-flux method
Gemeng Huang, Hangfei Hao, Chen Yang, Ming Ma, Song Xia, Shiji Fan & Zhenrong Li
使用Na-通量法在MOCVD-GaN基底上进行GaN晶体的液相外延生长(LPE)在各种生长时间，30、60、100和150小时下进行了研究。通过扫描电子显微镜(SEM)对生长后的GaN晶体的形态特性进行了表征。在150小时的生长时间内，计算给出了GaN在Ga-Na熔体中的氮浓度和过饱和度随时间的变化，以及30、60、100和150小时的氮浓度分布。在LPE生长的早期阶段(阶段I)，生长在较低的生长驱动力下以接近平衡的层状模式进行，对应于螺旋位错生长机制。随着生长时间的延长，GaN在Ga-Na熔体中的过饱和度随着质量传递的继续而增加，导致LPE生长机制从螺旋位错生长变为连续的六角形金字塔生长，坑深度越来越深，从而导致阶段II的出现。溶液中GaN的高过饱和度可以促进阶段II的垂直方向的生长，但对阶段I的层生长有害。扩大阶段I的生长可以实现GaN晶体的近平衡生长，并提高外延GaN晶体的晶体质量。在以前的工作中，没有明确GaN晶体生长的不同阶段的具体机制。通过实验和模拟计算的结合，讨论了GaN晶体生长机制。基于获得的生长机制，可以有效地调节生长过程，以获得高质量的GaN单晶。
低温涂覆的Mn2O3-MoS2微纳米异质结构阳极作为高效催化剂用于水分解应用 (this opens in a new tab)
Low-temperature coating of Mn2O3–MoS2 micro-nano-heterostructure anode as an efficient catalyst for water splitting applications
A. G. Abd-Elrahim, Deepto Roy, Muhammad Shehroze Malik & Doo-Man Chun
无粘结剂的Mn2O3-MoS2混合复合物（HCs）使用室温动力喷涂过程在低压条件下制备，Mn2O3与MoS2的各种重量比（1:1，1:2和1:4）。研究了组成比例对Mn2O3-MoS2HCs在碱性介质中对氧演化反应（OER）的电催化活性的影响。沉积的MoS2表现出微棒（MRs）形态，而纯Mn2O3表现出纳米片（NFs）形态。 Mn2O3-MoS2HCs表现出装饰MR形态的NFs。多层异质结构形态显著提高了各种电活性物种之间的界面协同作用，这已通过各种光谱技术（如微拉曼和X射线光电子谱）进行验证。随着Mn2O3-MoS2HCs中MoS2含量的增加，与氧化势垒降低相关的界面电荷转移动力学得到改善。 Mn2O3-MoS2HCs以1:4的比例展示了OER的最佳组合，具有最小的过电势290 mV @ 10 mA cm−2和Tafel斜率41 mV dec−1。使用计时电位技术验证了制造的电催化剂的长期OER稳定性，持续50小时，电流密度为50 mA cm−2。图形摘要
构建双功能超疏水/光热Ni3S2涂层以实现高效防冰 (this opens in a new tab)
Construction of dual-functional superhydrophobic/photothermal Ni3S2 coating for efficient anti-icing
Xiaoli Yin, Sirong Yu, Hao Li, Lin Liu & Wenxin Wang
不希望的冰冻可能对设备的运行和个人安全构成威胁；因此，许多研究正在寻找高效且低消耗的策略来阻止冰的形成和积累。在这项工作中，开发了一种集成超疏水性和光热转换性能的黑色Ni3S2涂层。由于表面纳米棒和肉豆蔻酸的结合，镍表面被赋予了优秀的超疏水性，以减少水滴与表面之间的接触面积。这使得水滴的冻结时间延迟；最终，超疏水Ni3S2涂层上的冻结时间比镍基底上的冻结时间延长了大约20倍。此外，当暴露在阳光下时，Ni3S2涂层可以收集足够的太阳能，并促使表面温度上升至77.06℃。这种对阳光的响应是可重复的，产生的热量有助于减少冰融化的时间。这项工作有望为设计和制造多功能涂层以实现高效防冰应用提供可靠的想法。图形摘要
拉伸性能和断裂行为的Al–8Si合金板材在自然老化下的不同Mg (this opens in a new tab)
Tensile properties and fracture behavior of Al–8Si alloy sheets with different Mg under natural aging
Guangdong Wang, Yiran Zhou, Jingyi Cao & Yue Tian
在这项研究中，我们对自然老化下的Al–8Si–xMg合金板材的微观结构、机械特性和断裂行为进行了深入的分析和研究。结果显示，尽管GP区的尺寸随着Mg浓度的增加而相对不变，但其体积分数逐渐增加，直到达到一个平台。观察到，在Mg浓度为1.32%时，发现了许多由Mg2Si和Si颗粒组成的颗粒聚集区。随着合金板材中Mg浓度的增加，强度首先出现上升，然后稍有下降。同时，延伸率始终呈现减少的趋势。在自然老化下，含有不同Mg含量的Al–8Si合金板材的屈服强度被精确预测。此外，预测值与实际获得的数据有很强的一致性。此外，这项研究阐明了不同强化机制对屈服强度的影响。在拉伸应力下，实验合金板材表现出韧性断裂机制。最初，随着Mg浓度的增加，断裂表面上的凹陷数量保持稳定，然后略有增加，而这些凹陷的深度逐渐变浅，大小略有减小。此外，Mg含量的增加导致合金板材在经过拉伸断裂后表面的纹理更加平滑。次级断裂的数量减少，一些次级裂纹绕过了Si颗粒。此外，裂纹Si颗粒的数量逐渐增加。
揭示气体钨极电弧焊接Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金的微观结构演变和机械性能 (this opens in a new tab)
Unveiling the microstructure evolution and mechanical properties in a gas tungsten arc-welded Fe–Mn–Si–Cr–Ni shape memory alloy
J. G. Lopes, D. Martins, K. Zhang, B. Li, B. Wang, X. Wang, N. Schell, E. Ghafoori, A. C. Baptista & J. P. Oliveira
Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金（SMAs）是一种独特的低成本材料，具有形状记忆性能，使它们能够在功能和结构应用中使用。这种SMA在建筑行业中特别受到追捧，用于创建新的组件和/或加固受损的组件。在这项研究中，一种Fe-17Mn-5Si-10Cr-4Ni-1(V, C) wt% SMA经过气体钨极电弧焊接，目的是研究焊接后微观结构和机械性能的变化。通过结合显微镜（光学和电子）、同步辐射X射线衍射、显微硬度测绘和包括接头功能性能循环评估的拉伸测试，建立了处理、微观结构和性能关系的全面评估。结果显示，该SMA具有良好的焊接性，接头在断裂应变为23.6 ± 2.1%时几乎达到883 MPa。与此同时，在接收和焊接状态之间遇到了几个微观结构差异，包括在后者区域的熔融区中形成铁素体和Fe5Ni3Si2P213立方体沉淀物。图形摘要
真空密封辅助处理钛-锆合金：合成、微观结构、硬度、摩擦、磨损和腐蚀研究，用于生物医学应用 (this opens in a new tab)
Vacuum sealing-assisted processing of titanium–zirconium alloys: synthesis, microstructure, hardness, friction, wear, and corrosion studies for biomedical application
Rupesh Kumar, Aditya Sharma, Anurag Kumar Pandey & R. K. Gautam
本研究展示了通过真空密封辅助烧结技术开发新型Ti-xZr (x = 5, 10, 15 和 20 wt.%)的过程。为了生物医学应用，我们研究了微观结构、相组成、物理、机械、摩擦学性质以及电化学腐蚀行为。相组成和微观结构显示出在预制合金中存在α相。合金展示出较高的硬度水平（477.59 ± 30.22 HV至539.05 ± 27.09 HV），超过了商业纯钛（cpTi, 200.26 HV）和Ti-6Al-4V（340.51 HV）。Ti-15Zr的摩擦学研究显示出优越的抗摩擦和抗磨损性能，摩擦系数为0.22，磨损率为1.23 × 10–7mm3每毫米滑动距离。所有合金在模拟体液中都表现出了值得赞扬的腐蚀抵抗性，其中Ti-20Zr合金显示出最小的腐蚀速率为1.29 µm/年。总的来说，由于增强的机械特性、耐磨性和抗腐蚀性，合成的合金显示出在生物医学应用中，特别是在骨科和牙科植入物中，具有巨大的潜力。
扫描模式和热处理的协同效应对粉末床融合-激光束制造的Hastelloy X微观结构-热拉伸行为关系的影响 (this opens in a new tab)
Synergic effects of scanning pattern and heat treatment on the microstructure-hot tensile behavior relationships of powder bed fusion-laser beam manufactured Hastelloy X
Jalal Kangazian, Ahmad Kermanpur, Morteza Shamanian, Mohsen Badrossamay, Ehsan Foroozmehr & Fazlollah Sadeghi
本研究调查了扫描模式类型和随后的热处理对粉末床融合-激光束附加制造的Hastelloy X Ni基超合金室温和高温拉伸性能的协同效应。样品通过双向和棋盘扫描模式构建。原始微观结构包括位于柱状晶粒内的位错和凝固细胞。在1175°C下进行各种浸泡时间的热处理后，原始微观结构通过残余应力引起的再结晶逐渐修改。推导出了双向和棋盘样品的再结晶动力学方程。发现再结晶通过孪晶辅助成核机制发生，并通过鼓胀促进。棋盘和双向样品具有相似的驱动力；然而，由于晶粒微观纹理的差异，棋盘样品的再结晶分数高于双向样品。观察到热处理周期对室温和高温强度没有显著影响；相反，由于位错密度降低和孪晶边界的形成，它有趣地提高了室温和高温的延性。此外，经热处理的棋盘样品显示出比双向样品更优越的热拉伸延性，这归因于再结晶的更多促进。
直冷铸造AA5182合金的半固态拉伸性能及其热裂敏感性 (this opens in a new tab)
Semisolid tensile properties near solidus temperature of direct-chill-cast AA5182 alloy and its hot-tearing susceptibility
Mohamed Qassem, Daniel Larouche, Mousa Javidani, Josée Colbert & X.-Grant Chen
对两个AA5182合金铸锭（A和B）进行了全面的调查，这两个铸锭的铸造速度分别为60和75毫米/分钟。调查包括对表面下和大体区域的微观结构分析，以及在520-580°C的范围内接近凝固温度的拉伸测试，并使用两种应变速率（10-4和10-3s-1）。微观结构分析揭示了铸锭A整个呈等轴晶粒结构，而铸锭B从表面下的等轴结构转变为大体区域的柱状晶粒结构。关于金属间相，铸锭A主要显示Al6(Fe,Mn)，而铸锭B显示出大量的针状Al3Fe。因此，铸锭A在给定的测试温度下表现出优于铸锭B的半固态拉伸性能。在10-4s-1的低应变速率下，两个铸锭之间的差异变得明显，铸锭B的脆性温度范围（BTR）值高于铸锭A的值。使用BTR标准评估热裂敏感性（HTS）发现，铸锭B的HTS高于铸锭A，这一点通过在直冷铸造铸锭B过程中出现的大型横向宏观裂纹得到证实。
在高温下研究晶界错位对Inconel 718塑性变形的影响 (this opens in a new tab)
In-situ study of the effect of grain boundary misorientation on plastic deformation of Inconel 718 at high temperature
Jutian Chen, Junxia Lu, Xiaopeng Cheng, Yuefei Zhang & Ze Zhang
本文研究了晶界（GB）错位对Inconel 718（IN718）合金塑性变形的影响，使用在650°C下的原位拉伸实验结合晶体塑性有限元方法（CPFEM）。结果表明，位错倾向于在GB处积累形成应力集中，但应力集中的程度并不一定随GB错位的增加而增加。这归因于在GB处的滑移转移，由两个相邻晶粒的滑移系统之间的角度决定。对于大于10°的GB错位，滑移转移存在显著的不确定性。然而，mαβ′SFα+SFβ准则，这是Luster和Morris的mαβ′将两个滑移系统的Schmid因子与GB错位结合的函数，具有一些统计分离意义。滑移转移倾向于出现在GB错位小于30°和mαβ′SFα+SFβ>0.78。这项研究阐明了GB错位对IN718微塑性变形影响的机制，并提供了一种新的策略来研究超合金的变形行为。
Zn对5083合金机械性能和敏化行为的调控 (this opens in a new tab)
Regulation of Zn on mechanical properties and sensitization behavior of 5083 alloy
Zhaoxi Song, Xiangjie Wang, Yajun Xu, Fang Yu, Wuchen Tian, Chengcheng Chen, Yizhuo Lu & Jianzhong Cui
合金成分和敏化行为是Al-Mg合金中不可忽视的关键因素。本文通过拉伸试验、重量损失实验和第一性原理计算，研究了Zn添加对5083合金机械性能和敏化行为的影响。结果表明，Zn可以显著提高合金的强度和敏化行为。通过添加1.5%的Zn，冷轧合金的抗拉强度从459增加到498 MPa。此外，通过添加2.0%的Zn，冷轧合金在170℃/1h敏化后的质量损失从49.3 mg·cm−2减少到19.5 mg·cm−2。第一性原理计算表明，Mg团簇只能在晶界附近稳定存在，而Mg-Zn团簇可以在晶内和晶界处稳定存在。这减少了晶界处的腐蚀介质数量，并削弱了它们的连续性。此外，T相沉淀在沉淀过程中需要克服的能量障碍低于β相，这将合金的稳定化进程从不含Zn的240℃/12h转变为含2.0%Zn的210℃/4h。揭示了Zn含量和敏化对合金性能的协同效应，为根据应用场景设计合金的成分和加工方法提供了一些启示。
通过轧制和热处理对CoCrFeMnNiX0.1高熵合金的微观结构和性能的合金化效应 (this opens in a new tab)
Alloying effects on the microstructure and properties of CoCrFeMnNiX0.1 high-entropy alloys via rolling and thermal treatment
Lingling Tang, Yang Zhou, Siyuan Wang, Ningning Liang, Peng Cui & Nan Wang
本研究通过轧制和随后的热处理制备了四种CoCrMnFeNiX0.1(X= Al, Cu, Mo, Ti)高熵合金，以研究合金化对微观结构演变、机械性能和电化学腐蚀性能的影响。在轧制后的CoCrMnFeNiX0.1合金中，除Cu0.1变体外，观察到高密度的平行孪晶带，表明塑性变形主要由孪晶控制。然而，退孪晶和孪晶层的增厚在退火后被观察到。由于轧制引起的应力状态，这种效应在轧制方向-法线方向(RD-ND)平面上更为明显。Cu的引入改变了变形机制，变为孪晶和滑移的组合，导致孪晶带减少。值得注意的是，退火诱导了在Cu0.1合金中形成大量的竹节状孪晶带（宽度： ~ 10 nm），这与纳米沉淀粒子有关。此外，Mo或Al元素的引入激活了更多的孪晶方向，从而增强了塑性。对于Ti0.1合金，影响拉伸和电化学性能改变的主要因素是在退火过程中少量沉淀粒子的形成和生长。因此，强化效果可以按照Mo > Ti > Al > Cu的顺序排列。因此，建议添加Al和Ti以提高再结晶晶粒的抗腐蚀性能和热稳定性。图形摘要
界面特性和激光制备的Fe‒Al涂层在6061铝合金上的磨损性能 (this opens in a new tab)
Interfacial characteristics and wear properties of laser fabricated Fe‒Al coatings on 6061 aluminum alloy
Yiming Chi, Dahu Qian, Lu Lu, Jianhua Yao, Boqun Han & Chuanzhong Chen
为了提高6061铝合金的耐磨性，我们报道了通过激光表面合金化与混合Fe和Al粉末制备Fe-Al涂层。合金化涂层主要由Fe4Al13、FeAl、Fe3Al和α-Al相组成。由于其高比重，Fe富集熔体在激光过程中沉积在熔池底部，并形成了以界面区域的明亮白色条纹为特征的特殊微观结构。此外，沿着界面区域宽度发生的非均匀放热反应导致了粗糙锯齿状界面的形成。对合金化涂层从顶层到界面区域的典型微观结构进行了研究，以探索熔池的形成和凝固过程。此外，随着混合粉末中Fe浓度的增加，涂层的微硬度显著提高，达到720 HV0.2。此外，与基材相比，70Fe-30Al涂层的体积损失减少了92.3%，显著提高了耐磨性。
基于功能性聚二乙炔的低温不可逆热致变色指示器的合成，用于食品储存应用 (this opens in a new tab)
Synthesis of low-temperature irreversible thermochromic indicator based on functional polydiacetylene for food storage applications
Sachin Goyal, Deepika Sharma & Kamlesh Kumar
热致变色材料因其作为温度函数的颜色转变特性而引起了极大的兴趣，这种属性可能在温度指示器中找到潜在的应用。在低温下显示颜色变化的不可逆热致变色材料可以作为温度指示器，以确保在储存和运输过程中深冻产品的安全性和质量。在这项工作中，我们成功地制备了一种基于功能化聚二乙炔染料的新型比色传感器。为了在不同的温度范围内实现热致变色转变，戊二十五二炔酸（PC）与乙二醇单甲醚（EGME）、二乙二醇单甲醚（DGME）和三乙二醇单甲醚（TGME）进行了功能化，从而形成了酯头基团。对合成的二乙炔染料进行光聚合，将染料的单体转化为聚合物。傅立叶变换红外光谱（FTIR）、核磁共振（NMR）和拉曼光谱被用来表征合成的产品。吸收光谱和光学图像研究表明，功能化染料在暴露于冷冻温度时发生了不可逆的热致变色转变。这种不可逆的颜色转变属性可以使它们成为温度变化的可靠指示器。将功能染料嵌入到聚合物薄膜中，直接作为聚合物条带应用在深冻产品上，当温度在冷冻水平上升时，热致变色条带的颜色会发生变化，这可以为消费者和制造商提供视觉警告。图形摘要