为研究无吸收层激光喷丸工艺对铝合金耐腐蚀性能的影响，选用3 mm光斑直径与50%搭接率，分别在1.1 GW/cm2与2.6 GW/cm2的激光功率密度下，采用Nd∶YAG脉冲激光对2024-T351铝合金试样表面进行喷丸处理，结合表面形貌、化学成分、微观组织、物相、残余应力等，探索了不同激光功率密度下试样在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果显示：经过功率密度为1.1 GW/cm2的无吸收层激光喷丸处理后，试样表面形貌与微观组织得到了改善，表面形成了凸起与孔洞交错的多级结构及2~3 μm厚的致密重熔氧化层，深度方向出现晶粒细化现象，在100 μm深度处出现最大残余压应力。此外，相较于未处理试样与2.6 GW/cm2喷丸试样，1.1 GW/cm2喷丸试样的腐蚀电流密度分别降低了97.30%与82.46%，同时腐蚀后试样表面保持着完整的具有多孔特征的微纳结构，展现出最佳的抗腐蚀性能。无吸收层激光喷丸工艺显著提高了2024-T351铝合金表面的耐腐蚀性能。
激光技术 激光喷丸 2024-T351铝合金 电化学腐蚀 表面形貌 中国激光
2024, 51(12): 1202204
1 广东海洋大学 船舶与海运学院, 湛江 524005
2 广东海洋大学 电子与信息工程学院, 湛江 524088
为了提高316L基材的耐腐蚀性能, 延长其在海洋环境下的使用寿命, 采用激光熔覆技术在316L不锈钢上制备出具有不同含铜量的Ni-Cu-WC的熔覆层, 利用扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计、电化学工作站对熔覆层的显微组织、显微硬度及耐腐蚀性能进行测试并分析其腐蚀行为。结果表明, 熔覆层与基材结合状况良好, Cu元素的加入部分抑制了碳化物增强相的形成而导致熔覆层的硬度有所下降; 同时熔覆层中的Cu元素可以有效提高其在海水中的耐腐蚀性, Cu质量分数为0.1时,抗腐蚀性能最佳, 在NaCl溶液(质量分数为0.035)中的腐蚀电位提升至-0.864 V, 腐蚀电流密度降低至0.1049 μA/cm2。此研究为后续激光熔覆制备耐海水腐蚀涂层提供了理论参考依据。
激光技术 复合涂层 激光熔覆 电化学腐蚀 316L不锈钢 laser technique composite coating laser cladding electrochemical corrosion 316L stainless steel
1 西南交通大学材料科学与工程学院，四川 成都 610031
2 成都交大智辉激光科技有限公司，四川 彭州611936
采用纳秒脉冲激光器对TC4钛合金表面的氧化膜及油污进行激光清洗，研究了扫描速度对清洗后试样表面形貌、成分、元素含量及价态的影响规律，并分析了扫描速度对表面粗糙度、硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明：当扫描速度为500 mm/s时，激光对基体的损伤大且会发生热氧化，表面形成TiO，O含量较高。随着扫描速度由3000 mm/s增加至10000 mm/s，表面逐渐变得光滑平整，O含量先降低后升高，Ti含量则先升高后降低。当扫描速度为9000 mm/s时，表面Ti含量（质量分数）达到最大值84.24%，O含量（质量分数）降至最小值4.54%，且粗糙度（Ra）最低约为0.907 μm，清洗效果最佳。扫描速度的增加使清洗后表面的粗糙度先升高后降低。此外，激光清洗可使TC4钛合金表面的硬度和耐腐蚀性能有所提高。
中国民航大学安全科学与工程学院，天津 300300
采用激光选区熔化（SLM）技术成形了AlMgScZr合金，分析了不同扫描速度下制备的合金的微观组织及其在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的动电位极化曲线和电化学阻抗谱，研究了SLM成形AlMgScZr合金的微观组织对其电化学腐蚀性能的影响。结果表明，在质量分数为3.5%的NaCl溶液中，SLM成形的AlMgScZr合金表现出明显的钝化行为。合金中的孔隙降低了表面钝化膜的稳定性，从而降低了合金的抗电化学腐蚀性能。由于熔池边界处高数量密度的Al3（Sc，Zr）颗粒可以作为微阴极促进Al基体的溶解，熔池边界发生了严重的腐蚀。此外，随着扫描速度的增大，AlMgScZr合金的晶粒尺寸逐渐减小、小角度晶界逐渐增多。晶粒尺寸的减小导致晶界密度和晶界处的活性原子数量逐渐增多，提高了钝化膜的生长速度，同时，小角度晶界的增多提高了晶界的稳定性，从而改善了合金的抗电化学腐蚀性能。
激光技术 激光选区熔化 AlMgScZr合金 微观组织 电化学腐蚀性能
1 内蒙古工业大学化工学院, 呼和浩特 010051
2 内蒙古自治区煤基固废高效循环利用重点实验室, 呼和浩特 010051
多孔硅具有比表面积大、发光性能良好等特点, 目前对于多孔硅的研究已经涉及到生物与化学传感器、药物递送、光催化、能源等领域。多孔硅中的孔隙可有效缓解硅在锂化时的体积膨胀, 缩短锂离子从电解液向硅本体扩散的距离, 促进高电流密度下的充放电过程。因此, 多孔硅在储能领域得到了广泛研究与发展。但是一些挑战仍然存在, 如制备成本、刻蚀机理、多孔结构的调控、多孔硅的电化学性能等还不能满足商业化应用的要求。本文对目前国内外多孔硅制备方法的研究进行了综述, 并详细介绍了多孔硅在锂离子电池领域的应用。最后, 对多孔硅材料在储能领域的发展进行了展望。
锂电池 负极材料 多孔结构 金属辅助化学腐蚀法 碳催化 lithium battery anode material porous structure metal-assisted chemical etching carbon catalysis
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
磷酸盐系统玻璃由于其独特的析晶性、耐化学腐蚀性、以及光学、力学、热学、电学等方面的性能, 在包括密封材料、光学元器件、生物医学玻璃、固体电解质、核废物贮存等方面有着广泛的应用。本综述结合了实验表征和材料计算模拟两方面的研究, 整理了磷酸盐玻璃的结构、物理化学性能、以及两者间关系的研究现状, 总结了实验表征和材料计算手段在相关研究上的应用及其相互间的对比验证, 并进一步对磷酸盐玻璃研究的未来发展进行了展望。
磷酸盐玻璃 结构与性质 分子动力学模拟 析晶性 耐化学腐蚀性 phosphate glass structure and properties molecular dynamics simulation crystallization tendency chemical durability
1 浙江大学硅材料国家重点实验室材料科学与工程学院，杭州 310027
2 浙江大学杭州国际科创中心，杭州 311200
碳化硅(SiC)具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、击穿场强高、热导率高、化学稳定性好等优异特性，是制备高性能功率器件等半导体器件的理想材料。得益于工艺简单、操作便捷、设备要求低等优点，湿法腐蚀已作为晶体缺陷分析、表面改性的常规工艺手段，应用到了SiC晶体生长和加工中的质量检测以及SiC器件制造。根据腐蚀机制不同，湿法腐蚀可以分为电化学腐蚀和化学腐蚀。本文综述了不同湿法腐蚀工艺的腐蚀机理、腐蚀装置和应用领域，并展望了SiC湿法腐蚀工艺的发展前景。
碳化硅 湿法腐蚀 电化学腐蚀 化学腐蚀 晶体缺陷 晶体表面 silicon carbide wet etching electrochemical etching chemical etching crystal defect crystal surface
1 1.大连理工大学 三束材料改性教育部重点实验室, 大连 116024
2 2.大连理工大学 材料科学与工程学院, 大连 116024
在多晶硅太阳能电池的生产过程中, 金刚线切割技术(Diamond wire sawn, DWS)具有切割速度快、精度高、原材料损耗少等优点, 受到了广泛关注。金刚线切割多晶硅表面形成的损伤层较浅, 与传统的酸腐蚀制绒技术无法匹配, 金属催化化学腐蚀法应运而生。金属催化化学腐蚀法制绒具有操作简单、结构可控且易形成高深宽比的绒面等优点, 具有广阔的应用前景。本文总结了不同类型的金属催化剂在制绒过程中的腐蚀机理及其形成的绒面结构, 深入分析和讨论了具有代表性的银、铜的单一及复合催化腐蚀过程及绒面结构和电池片性能。最后对金刚线切割多晶硅片表面的金属催化化学腐蚀法存在的问题进行了分析, 并展望了未来的研究方向。
金刚线切割 多晶硅 金属催化化学腐蚀法 制绒 综述 diamond wire sawn cut multicrystalline silicon metal-catalyzed chemical etching texturization review
1 郑州职业技术学院材料工程系，郑州 450121
2 山东农业大学机械与电子工程学院，泰安 271000
3 齐鲁理工学院机电工程学院，济南 250200
通过可控的化学腐蚀法完成了对碳化硅量子点的制备，而后经超声空化作用及高速层析裁剪获得水相的碳化硅量子点溶液，利用化学偶联法，一步实现了SiC量子点的表面物化特性调控。通过对制备工艺参数调整前后量子点微观形貌、光谱特性的表征，结果表明：腐蚀次数、腐蚀剂组分及腐蚀剂配比是影响碳化硅量子点光致发光效率的主要因素，调整腐蚀次数与腐蚀剂组分的配比，同时加入偶联剂分析纯硫酸，当以V(HF)∶V(HNO3)∶V(H2SO4)=6∶1∶1(体积比)的组分及比例腐蚀球磨后的β-SiC粉体时，制备出的水相碳化硅量子点光致发光相对强度最为理想。同时对碳化硅量子点表面巯基的形成机制与修饰稳定性进行了初步分析。
碳化硅量子点 化学腐蚀法 微观形貌 光致发光相对强度 光谱特性 表面修饰 SiC quantum dots(QDs) chemical etching method micromorphology relative photoluminescence intensity spectral characteristic surface modification
1 南京航空航天大学 材料科学与技术学院， 南京 210016
2 维科诚(苏州)光伏科技有限公司， 江苏 苏州 215121
采用银金属辅助化学腐蚀技术在多晶硅衬底上制备了黑硅绒面，通过能谱仪、扫描电子显微镜和反射率测试仪对所制备黑硅样品的表面银金属残留、形貌和光吸收进行了表征和分析。在此基础之上，通过扩散、腐蚀清洗、镀膜和印刷烧结测试等工序，将多晶黑硅样品制备成太阳电池片，并通过IV和EL测试仪对其光伏性能和电致发光特性进行了测量和分析。结果表明，与无银残留样品规则、均匀的圆形腐蚀坑绒面相比，黑硅制备过程中如果有银离子残留在表面，扩孔后的表面形貌呈现为方向杂乱和深浅不一的凹坑状形貌，且凹坑周围边界尖锐、形状不规则，制备成电池后转换效率偏低3.03%。
金属辅助化学腐蚀 银残留 绒面 太阳电池 效率 MACE Ag residue textured surface solar cell efficiency
