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空间粉尘环境因素对航天器材料损伤的研究动态

白羽 , 杨德庄 , 何世禹 , 叶铸玉

材料科学与工艺 doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2005.01.013

简要阐述空间粉尘的定义、来源、空间分布状况及与航天器发生碰撞概率,并从空间粉尘与航天器外表材料交互作用角度,综述空间粉尘环境因素对热控涂层、高温热管、光学材料、太阳电池和绝缘隔热层影响的国内外研究动态.地面模拟试验表明,空间粉尘高速撞击下对这些材料与元器件会产生不同程度的损伤.

关键词: 空间粉尘 , 高速撞击 , 航天器外表材料 , 地面模拟

TiAlN/Ti多元复合涂层的界面结构

熊仁章 , 夏立芳 , 白羽 , 雷廷权

材料科学与工艺 doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2000.02.013

利用多弧离子镀方法,在HSS钢基体上沉积了TiA lN/Ti多元复合涂层,通过AES、XTEM以及EDS等手段,研究了涂层的界面结构.结果表明,在 TiAlN-Ti界面、Ti-HSS界面分别存在Ti2AlN和FeTi界面相,Ti2AlN是在涂镀过程中直接沉积而来,而FeTi界面相则是通过扩散作用生成的,它的基体中的M有一定的位相关系.

关键词: 多弧离子镀 , TiAlN多元复合涂层 , 界面结构

空间粉尘对航天器高温热管撞击效应的研究

白羽 , 杨德庄 , 叶铸玉 , Н.Д.Сёмкин

材料科学与工艺 doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2005.05.019

本文利用爆炸式和电磁式加速器模拟研究空间粉尘粒子对高温热管的碰撞损伤效应.研究表明,微米级粉尘粒子难以击穿航天器高温热管管壁,但对热管表面的热控涂层光学性能变化有较大影响.亚毫米级粉尘粒子取决于速度的不同,高温热管由表面热控涂层光学性能下降一直到被击穿发生载热体的泄漏现象.针对高温热管在高速粉尘粒子撞击下的运行密封性和辐射功率等问题进行了试验研究及理论分析.测量结果表明,高温热管在工作温度T=900K时,被粉尘粒子击穿的速度由常温下的5.3 km/s降为4.8 km/s.

关键词: 空间粉尘 , 高温热管 , 高速撞击 , 地面模拟

棒状结构Pt/PbWO4微米晶的合成、表征及其高光催化性能

余长林 , 白羽 , 何洪波 , 范文宏 , 朱丽华 , 周晚琴

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(15)61009-9

PbWO4是一类重要的半导体,广泛运用于高能物理领域无机闪烁晶体.它具有许多独特的物理性能,如衰减时间短(10 ns)、能量密度高(8.28 cm3)、低光产率(300 photons/MeV)、短辐射长度(0.9 cm)和高抗辐照损伤等. PbWO4纳米晶体的激子荧光、热荧光和其它光学性能主要取决PbWO4晶体的形貌和微观结构.目前已经合成了不同结构的PbWO4纳米/微米晶体,如四角双锥微米晶、微米球、纳米棒、纳米纺垂体等.近年来, PbWO4的光催化性能也引起人们的重视.研究发现, PbWO4晶体的光催化性能和其形貌、微观结构密切相关.如在不同形貌的十四面体、三维多尺度微米球和纳米颗粒中, PbWO4微米球表现了极高的光催化活性.此外, PbWO4微米球由于密度大,非常容易分离,从而有利于其回收利用,在循环使用时具有很高的稳定性.因此,合成具有特殊形貌的PbWO4纳米/微米晶体具有重要的理论和现实意义.此外,合成贵金属/半导体复合纳米结构是提高光催化性能的另一有效策略.在贵金属/半导体复合纳米结构中,光生电子(e–)和(h+)的复合可以在很大程度上得到抑制,因为光生e–可以快速地迁移至贵金属颗粒中心,从而加速e–和h+的分离.本文利用水热结合焙烧法首先合成了长度大于1μm的棒状PbWO4微米晶.然后利用光化学沉积法,在PbWO4微米晶表面沉积不同含量(0.5 wt%,1 wt%,和2 wt%)的Pt纳米粒子.利用X射线衍射(XRD)、N2物理吸附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、光电子能谱(XPS)、光致发光谱(PL)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等手段对所制PbWO4和Pt/PbWO4进行了表征.表征结果表明,合成的PbWO4和Pt/PbWO4的比表面积很小(1.5–1.9 m2/g),沉积的Pt纳米粒子为金属态. UV-Vis DRS测试表明,沉积的Pt纳米粒子在光照下可以产生表面等离子共振,促进可见光的吸收.另外, PL的结果则证实Pt纳米粒子的存在还可抑制PbWO4晶体在光照下产生的光生e–和h+的分离.而XRD和高分辨TEM分析表明PbWO4微米棒的晶体生长方向为(–102)晶体方向.电子选区衍射表明,棒状PbWO4微米晶具有极高的结晶度.以氙灯为光源进行了光催化降解染料酸性橙II的光催化性能测试.结果表明,当沉积1–2 wt%Pt纳米粒子时,可使光催化活性提高2倍左右.另外, Pt/PbWO4微米棒的密度较大,非常容易进行离心分离催化剂及其循环使用.在第一次使用时酸性橙II的降解率为93%,而在第四次使用时酸性橙II的降解率仍维持在88%,表现出很好的光催化稳定性. Pt/PbWO4具有很高的光催化活性的原因,一方面是由于其具有很高的结晶度和独特的棒状结构,另一方面是由于沉积的Pt纳米粒子在光照下可以产生表面等离子共振,促进了可见光的吸收和光生e–与h+的分离.

关键词: 棒状 , 钨酸铅微米晶 , 铂纳米粒子 , 光催化活性 , 光催化稳定性 , 表面等离子体 , 电子-空穴分离

含油集输管道CO2腐蚀速率预测的研究进展

程远鹏 , 李自力 , 毕海胜 , 郭百合 , 白羽

腐蚀与防护

在一定条件下,腐蚀介质中含油对集输管道CO2腐蚀行为有一定的缓蚀作用,是否考虑油品的润湿性和腐蚀产物膜,已成为各个不同CO2腐蚀预测模型的最大的差别.介绍了已有的CO2腐蚀速率预测模型及其考虑的因素;在此基础上,从经验模型、半经验模型、机理模型及神经网络模型四个方面系统地总结了近年来考虑含油影响的CO2腐蚀速率预测研究的进展,并提出了现存的一些问题和今后的研究方向.

关键词: 集输管道 , 含油影响 , CO2 , 腐蚀 , 预测模型

TiAlN/Ti多元复合涂层的截面透射电镜研究

王永康 , 夏立芳 , 雷廷权 , 熊仁章 , 白羽

兵器材料科学与工程 doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2000.06.003

成功制备了多弧离子镀TiAlN/Ti多元复合涂层的截面透射试样,并分别用TEM和EDS等手段研究了涂层的组织结构和界面结构.结果表明,多晶(Ti,Al)N相是TiAlN的主要组成相,过渡Ti层呈现多晶α-Ti结构.研究发现,在TiAlN-Ti过渡层界面、Ti过渡层-HSS基体界面分别存在一个薄的中间层,通过衍射和EDS分析认为前者是Ti 2AlN相,而后者则是FeTi界面相,用XTEM还观察到FeTi相与基体M'之间的位相关系.

关键词: TiAlN , 截面透射电镜 , 组织结构 , 界面

微陨石撞击下ZrO2涂层的损伤效应

白羽 , 杨德庄 , 刘勇 , 秦伟

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2005.06.018

利用静电式粉尘加速器模拟空间微米级陨石粒子,研究了不同撞击速度下航天器外表面ZrO2涂层的损伤形式.结果表明,ZrO2热控涂层在空间微陨石的撞击下,涂层表面形成砂蚀损伤,导致光学性能发生变化热控涂层表面破坏程度及形式与碰撞速度有关,ZrO2涂层表面砂蚀损伤是导致涂层光学性能变化的原因.ZrO2涂层吸收发射比由碰撞前的0.23变为碰撞后的0.75,涂层性质由太阳吸收体向绝对反射体转变.

关键词: 材料失效与保护 , ZrO2涂层 , 微陨石 , 吸收发射比 , 静电加速器 , 高速撞击

油气田高温高压条件下CO2腐蚀缓蚀剂的研究进展

程远鹏 , 李自力 , 刘倩倩 , 毕海胜 , 白羽

腐蚀学报(英文) doi:10.11903/1002.6495.2014.193

对近年来国内外开展的有关高温高压环境下CO2腐蚀缓蚀剂的研究进行综述,讨论了缓蚀剂的作用机理,评述了抑制CO2腐蚀常用的咪唑啉类、有机胺类、季铵盐类等缓蚀剂在国内外的研究与应用状况,展望了这一领域的研究前景和发展方向.

关键词: CO2 , 腐蚀 , 缓蚀剂 , 油气田 , 高温高压

集输管线钢在CO2/油/水多相流环境中的腐蚀行为

白羽 , 李自力 , 程远鹏

腐蚀与防护 doi:10.11973/fsyfh-201703010

设计正交试验,采用失重法在高温高压反应釜中研究X65钢在CO2/油/水多相流环境中的腐蚀行为.结果表明:原油含水率为集输管线钢CO2腐蚀的主控因素,对腐蚀速率的影响显著;X65钢腐蚀产物膜晶粒呈胞状颗粒堆积,堆积不紧密且存在空隙,与基体结合松散,对基体保护作用弱,试样表面呈现均匀腐蚀形态,局部存在点蚀坑,X65钢抗CO2腐蚀性能较差;原油低含水率与高含水率时X65钢表面腐蚀膜的组成基本相同,都主要是FeCO3和Fe.

关键词: 集输管线钢 , CO2 , 腐蚀行为 , 影响因素

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