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1功能材料与钒钛功能材料概论1

1.1功能材料的概念1

1.1.1定义1

1.1.2功能显示方式2

1.2功能材料的分类3

1.2.1按应用领域分类3

1.2.2按物质结构和化学组成分类3

1.3功能材料的发展6

1.4钒钛功能材料的概念7

1.5主要钒钛功能材料7

2Ni-Ti形状记忆合金10

2.1形状记忆合金的概念、特性与种类10

2.1.1形状记忆合金的概念10

2.1.2形状记忆合金的特性10

2.1.3形状记忆合金的种类12

2.2形状记忆效应的原理12

2.3Ni-Ti形状记忆合金的制备与加工方法12

2.3.1工艺流程12

2.3.2TiNi合金的熔炼13

2.3.3TiNi合金的锻造14

2.3.4TiNi合金的热挤压15

2.3.5TiNi合金的轧制和拉拔15

2.3.6TiNi合金的冷加工15

2.3.7TiNi合金的粉末成形15

2.3.8TiNi合金的包套碎片挤压成形16

2.3.9TiNi合金的溅射沉积薄膜16

2.4Ni-Ti-X三元形状记忆合金16

2.4.1Ni-Ti-Fe合金17

2.4.2Ni-Ti-Mo合金17

2.4.3Ni-Ti-Ta合金18

2.4.4Ti-Pd-Ni合金18

2.5医用多孔Ni-Ti形状记忆合金的制备方法19

2.5.1元素粉末混合烧结法20

2.5.2（预）合金粉末烧结法20

2.5.3自蔓延高温合成法20

3生物医用钛合金23

3.1生物医用钛合金的概念23

3.2生物医用钛合金分类及性能24

3.3生物医用钛合金的设计与开发25

3.3.1生物医用钛合金的选材设计25

3.3.2新型生物医用钛合金的开发25

3.4生物医用钛合金的熔炼26

3.5生物医用钛合金的加工制备29

3.5.1常规加工制备技术29

3.5.2大塑性变形加工和晶粒微纳米化处理技术29

3.5.3多孔化制备及微孔结构控制技术30

3.5.4生物医用钛合金的增材制造技术31

3.6生物医用钛合金的显微组织与力学性能控制33

3.7生物医用钛合金的表面改性35

3.8新型医用Ti-25Nb-2Zr钛合金的制备、加工与表面处理38

3.8.1锆含量对Ti-25Nb合金组织和力学性能的影响38

3.8.2热处理及冷加工工艺对Ti-25Nb-2Zr合金组织性能的影响40

3.8.3表面氧化及钙磷层的制备对Ti-25Nb-2Zr合金的影响42

4钒钛基储氢合金45

4.1储氢合金的概念45

4.2钒基储氢合金的种类与特性46

4.3钒基储氢合金的制备方法48

4.3.1熔炼法48

4.3.2机械合金化法48

4.3.3燃烧合成法48

4.3.4还原扩散法49

4.3.5共沉淀还原法49

4.4钛基储氢合金的种类与特性50

4.5Ti-Zr-Ni储氢合金的储氢性能及制备方法51

4.6TiFe合金的储氢性能52

4.7TiFe系合金的制备方法54

4.7.1感应熔炼法54

4.7.2机械合金化（MA、MG）法54

4.7.3还原扩散法55

4.7.4共沉淀还原法56

4.8合金元素对V-Ti基储氢合金性能的影响56

4.8.1Ni元素的影响（V-Ti-Ni系合金）56

4.8.2Cr元素的影响（V-Ti-Cr系合金）56

4.8.3Mn元素的影响（V-Ti-Mn系合金）57

4.8.4Fe元素的影响（V-Ti-Fe系合金）57

4.9TiCrVMnCe合金的制备及性能影响58

4.9.1TiCrVMnCe合金的制备方法58

4.9.2影响储氢性能的因素60

5钛基金属陶瓷62

5.1金属陶瓷的概念62

5.2碳化钛陶瓷63

5.2.1碳化钛陶瓷简介63

5.2.2碳化钛陶瓷粉末的生产方法64

5.2.3碳化钛陶瓷的应用66

5.3氮化钛陶瓷66

5.3.1氮化钛陶瓷简介66

5.3.2氮化钛粉末的制备方法67

5.3.3TiN的应用70

5.4碳氮化钛陶瓷72

5.4.1碳氮化钛陶瓷简介72

5.4.2Ti（C，N）基金属陶瓷材料的制备工艺72

5.5二硼化钛基金属陶瓷75

5.5.1二硼化钛陶瓷简介75

5.5.2二硼化钛陶瓷的制备方法76

5.6超细晶粒Ti（C，N）基金属陶瓷的制备及性能影响78

5.6.1超细晶粒对陶瓷性能的影响78

5.6.2超细晶粒Ti（C，N）基金属陶瓷的制备工艺79

5.6.3超细晶粒Ti（C，N）基金属陶瓷的性能分析81

6钛酸盐系压电陶瓷82

6.1压电陶瓷的概念82

6.2PZT压电陶瓷83

6.2.1PZT压电陶瓷简介83

6.2.2PZT压电陶瓷粉体的制备方法84

6.2.3PZT压电陶瓷的加工86

6.3BaTiO3压电陶瓷87

6.3.1BaTiO3压电陶瓷简介87

6.3.2BaTiO3压电陶瓷粉体的制备方法88

6.4水热法合成钛酸铋钠无铅压电陶瓷91

6.4.1钙钛矿型无铅压电陶瓷简介91

6.4.2钛酸铋钠简介91

6.4.3钛酸铋钠无铅压电陶瓷的制备92

7Nb-Ti超导材料97

7.1超导材料概述97

7.1.1特性97

7.1.2主要合金98

7.1.3应用领域98

7.2Nb-Ti超导合金的组成、性质与用途99

7.2.1组成99

7.2.2性能100

7.2.3应用100

7.3Nb-Ti超导合金的熔铸101

7.4Nb-Ti超导合金的制造工艺104

7.4.1普通Nb-Ti超导合金制造工艺104

7.4.2多芯复合Nb-Ti超导合金制造工艺105

7.5NbTiTa超导线材的制备及性能影响106

7.5.1NbTiTa超导线材的特性106

7.5.2NbTiTa超导线材的制备与性能分析106

8钛系梯度功能材料108

8.1梯度功能材料概述108

8.1.1梯度功能材料的性质108

8.1.2梯度功能材料的分类109

8.2Ti-A12O3梯度功能材料110

8.2.1Ti-A12O3梯度功能材料简介110

8.2.2Ti-A12O3梯度功能材料的制备110

8.3钛/羟基磷灰石梯度功能材料113

8.3.1钛/羟基磷灰石简介113

8.3.2钛/羟基磷灰石的制备方法113

8.4激光熔覆法制备HA/钛金属梯度生物涂层117

8.4.1激光熔覆法制备梯度材料的优势117

8.4.2激光熔覆法制备HA/钛金属梯度生物涂层的工艺与设备118

9钒钛新能源电池材料122

9.1新能源电池材料概述122

9.2亚氧化钛123

9.2.1亚氧化钛简介123

9.2.2不同形态Magneli相制备方法124

9.2.3Ti4O7结构125

9.2.4Ti4O7性质126

9.2.5Ti4O7粉末制备方法126

9.2.6Ti4O7的应用130

9.3钛酸锂132

9.3.1钛酸锂及钛酸锂电池简介132

9.3.2钛酸锂的晶体结构与电化学特性133

9.3.3钛酸锂的制备方法134

9.3.4钛酸锂的应用137

9.4钙钛矿太阳能电池材料139

9.4.1钙钛矿太阳能电池材料简介139

9.4.2电子传输材料139

9.4.3钙钛矿太阳能电池器件制备工艺140

9.5钒电池电解液141

9.5.1钒电池简介141

9.5.2钒电池电解液的制备方法144

9.6微波固相法制备Li4Ti5O12电池负极材料146

9.6.1锂离子电池的构成与优势146

9.6.2Li4Ti5O12负极材料的性能149

9.6.3Li4Ti5O12纳米晶的制备及电化学性能151

10SCR脱硝催化剂153

10.1脱硝催化剂概述153

10.2纳米二氧化钛载体的成分155

10.3纳米催化剂载体的制备原理156

10.4SCR脱硝催化剂的加工成形159

10.4.1制作催化剂浆体160

10.4.2挤压成形160

10.4.3干燥、焙烧160

10.4.4浸渍法加入活性成分160

10.4.5再次干燥、焙烧160

10.4.6获得成品催化剂161

11钒钛光学材料162

11.1发光材料及光催化剂概述162

11.1.1发光材料162

11.1.2光催化剂163

11.2钛酸盐体系长余辉发光材料164

11.2.1钛酸盐发光材料简介164

11.2.2钛酸盐长余辉材料的合成方法164

11.3钒酸盐稀土发光材料166

11.3.1稀土钒酸盐发光材料简介166

11.3.2新型稀土钒酸盐体系发光材料制备方法167

11.4TiO2光催化剂169

11.4.1纳米TiO2简介169

11.4.2TiO2光催化剂的制备方法170

11.5钒酸盐类光催化剂173

11.5.1钒酸盐光催化剂简介173

11.5.2钒酸铋（BiVO4）的性质及制备方法173

11.5.3钒酸铟（InVO4）的性质及制备方法175

11.5.4钒酸银（Ag3VO4）的性质及制备方法175

11.5.5钒酸铁（FeVO4）的性质及制备方法176

11.6钒钛黑瓷远红外辐射材料177

11.6.1钒钛黑瓷简介177

11.6.2钒钛黑瓷的制造工艺177

11.7以Na3VO4为V源制备四方相LaVO4178

11.7.1稀土钒酸盐LaVO4简介178

11.7.2四方相LaVO4的制备工艺179

12钒钛薄膜材料181

12.1薄膜材料概述181

12.2钛系化合物薄膜的制备方法182

12.2.1制备方法概述182

12.2.2蒸镀法183

12.2.3溅射法183

12.2.4离子镀法184

12.2.5等离子体增强化学气相沉积184

12.2.6激光化学气相沉积184

12.3钒系化合物薄膜材料185

12.3.1二氧化钒薄膜简介185

12.3.2五氧化二钒薄膜简介186

12.3.3二氧化钒粉体的合成方法186

12.3.4二氧化钒及五氧化二钒薄膜的制备方法187

12.3.5二氧化钒薄膜的应用领域189

12.3.6五氧化二钒薄膜的应用领域191

12.4氧化钒-氧化石墨烯复合薄膜的制备及其光电特性192

12.4.1氧化钒复合薄膜的制备方法简介192

12.4.2氧化钒-氧化石墨烯复合薄膜的制备工艺193

12.4.3氧化钒-氧化石墨烯复合薄膜性能分析194

参考文献196