镍铁矿渣纤维对AC-13改性沥青混合料路用性能影响研究

采用一种新型的镍铁矿渣纤维,根据其成分组成分为3种不同的型号(1#、3#、5#),将其掺入AC-13改性沥青混合料中,测试其高温性能、水稳定性能。结果表明:掺加1#和5#镍铁渣纤维为0.4%~0.5%时比添加0.3%纤维的车辙动稳定度好,添加3#镍铁渣纤维对沥青混合料高温稳定性改善效果不显著。;随着纤维掺量的增加,沥青混合料的水稳定性不断提高,当掺量在0.4%~0.5%时,AC-13沥青混合料水稳定性数值趋于稳定,达到最优效果。

长期时效对镍铁基高温合金组织和冲击韧性的影响

高参数超超临界机组是未来火电技术的核心研究和发展方向,新型镍铁基高温合金HT650T(GH4650T)是650℃等级机组过热器、再热器用重要的候选材料,本研究将固溶态HT650T合金管材分别置于650℃和700℃进行0~10000 h的等温时效实验,分析了时效过程中合金强化相、晶内和晶界碳化物等微观组织以及室温冲击韧性的变化趋势。结果表明:时效过程中合金主要强化相γ′相的粗化受基体元素扩散控制,粗化动力学遵循Lifshitz-Slyozov-Wagner熟化规律。随时效时间的延长,晶界MX相的变化不明显,M_(23)C_(6)析出量增多且宽化,晶界碳化物在时效至10000 h仍保持不连续的形态,未发现有害相析出。室温冲击韧性的下降与晶界碳化物的粗化具有关联性,时效后期冲击韧性趋于稳定,表明HT650T具有良好的组织和性能稳定性,研究结果可为HT650T合金的工程应用提供理论和实验依据。

长时热暴露对镍铁基高温合金GH2070P组织和性能的影响

对650℃参数锅炉用关键候选材料GH2070P镍铁基高温合金管在675℃进行1000、3000 h和5000 h的高温热暴露试验,对合金热暴露后的力学性能和微观组织演变情况进行分析。分析发现,GH2070P合金管在675℃高温热暴露1000 h后,晶内析出γ′相析出物,晶界析出M23C6型碳化物,合金室温拉伸强度、屈服强度和硬度明显增高,冲击韧性下降;随着热暴露时间继续增加至5000 h,γ′相尺寸发生粗化,γ′相的粗化符合LSW粗化理论,M23C6型碳化物尺寸略有增加,但仍断续分布在晶界处,未形成网状结构,合金室温拉伸强度、屈服强度和硬度稳定保持在较高的水平,冲击韧性下降速度减缓。

基于镍铁层状双氢氧化物的氧析出催化剂:催化机制、电极设计和稳定性

近几十年来,氧析出反应因其在能量储存和转换技术中的关键作用而受到了广泛关注。然而,它需要高效的催化剂例如IrO2和RuO2,来加速其缓慢的反应动力学。在所开发的低成本材料中,镍铁层状双氢氧化物(NiFe LDH)较为有前景,其在碱性电解质中表现出出色的氧析出性能,过电位很低,在10 mA·cm^(-2)处仅需200-300 mV。虽然人们在开发基于NiFe LDH的高效电催化剂方面做出了巨大努力并取得了一些成果,但是要进一步降低其过电位具有相当的挑战性。为了克服这个瓶颈,就需要明确识别其活性位点和催化机理,从根本出发来探究新的解决方案,以获得具有超低过电位的催化剂。本综述首先回顾了NiFe LDH的结构、组成和发展历史。虽然人们在研究催化活性位点和机制方面付出了巨大努力,但其真正的催化位点和机制仍然是模棱两可并存在争议的。我们对催化位点研究的代表性工作进行了全面分析,希望对催化机理和活性位点能提供一些深入认识和理解。此外,我们还就增强其催化活性的各种策略,如杂原子掺杂和引入空位等,进行了总结并基于电子和几何结构对其活性提高原理进行了分类,为开发高性能的NiFe LDH基催化剂提供新的见解和方向。此外,催化剂的稳定性,尤其是在高电流密度等技术条件下的稳定性至关重要,但常常被人们忽视。最新的研究表明,NiFe LDH基催化剂在高电流密度下运行一段时间就会出现严重的活性衰减。因此,本综述强调了稳定性问题的重要性,以引起更多研究者对此问题的关注,并分析了NiFe LDH基催化剂的衰减机理,总结和讨论了基于这些衰减机理开发的改善稳定性问题的最新策略。最后,本综述讨论了制备兼具优异催化活性和稳定性的NiFe LDH基的高效催化剂的可能发展方向。

圆钢管再生镍铁渣混凝土柱偏压力学性能研究

为了研究再生粗骨料取代率和偏心距对圆钢管再生镍铁渣混凝土柱力学性能的影响,设计了13个试件进行轴心和偏心受压试验,分析试件的荷载-跨中挠度曲线、侧向挠度曲线、刚度退化和耗能。在普通钢管混凝土的研究结果基础上,回归拟合适用于钢管再生混凝土的压弯承载力预测公式。结果表明:偏压试件的挠度沿柱高呈对称分布,形状符合正弦半波曲线;加载过程中截面中性轴的位置向受压区偏移,表明受压区面积逐渐缩小,受压区高度减小;当取代率超过30%后,随着再生粗骨料取代率的增加,试件的极限承载力降低,刚度逐渐退化,试件破坏时的耗能系数表现为降低的趋势;随着偏心距的增大,试件的极限承载力降低,侧向挠度曲线的包络面积逐渐增大,刚度逐渐退化;根据拟合的压弯承载力计算公式得到的计算值与试验结果吻合较好。

镍铁双氢氧化物的响应曲面法优化生长和电催化析氧性能研究

采用腐蚀工程制备了层状镍铁双氢氧化物电催化剂,利用X光衍射、场发射扫描电镜、高分辨透射电镜和光电子能谱等对样品物理化学特性进行了表征,采用线性伏安特性曲线、塔菲尔曲线、电化学阻抗谱、循环伏安特性以及恒电流下电势-时间曲线对样品电催化析氧特性进行了详细分析。在单因子实验的基础上,以50 mA·cm^(-2)对应析氧过电位为响应因子,用响应曲面法对影响催化剂性能的主要因素进行了优化,建立了泡沫镍铁腐蚀后析氧过电位的多项式模型,得出的优化制备条件为腐蚀温度80℃、时间9 h、NiSO_(4)浓度9 mmol·L^(-1)。在该条件下制备的样品在10 mA·cm^(-2)下的过电位为200 mV,Tafel斜率为52.5 mV·dec^(-1);50 mA·cm^(-2)电流密度下经过48 h连续测试,其OER催化活性仍能保持在95%,比起商用RuO_(2)电极显示出优良的电催化活性。

镍铁镓多晶合金弹热效应的循环稳定性研究

弹热制冷是一种新型固态制冷技术,具有对环境友好和能量利用效率高等优点,有望替代传统的蒸气压缩制冷技术。实现弹热制冷应用的关键在于获得兼具大弹热效应和高循环稳定性的弹热材料作为制冷剂。Ni-Fe-Ga记忆合金是一种很有潜力的弹热材料。该合金采用常规熔炼方法易形成γ相,然而有关γ相对合金弹热性能的影响却缺乏系统和深入的研究。有鉴于此,制备了一种含γ相的Ni_(53.6)Fe_(19.3)Ga_(27.1)多晶合金,采用X射线衍射仪、透射电子显微镜、差示扫描量热仪、电子万能材料试验机以及自制的弹热效应测试系统,分析了其显微组织、力学性能和弹热性能。结果表明,Ni_(53.6)Fe_(19.3)Ga_(27.1)多晶合金的基体是β相,γ相同时分布于晶粒内和晶界上,这种两相结构有助于合金获得大且稳定的弹热效应,室温绝热温变值超过-5 K。

交通荷载下镍铁渣-黏土路基动力响应特性分析

为研究镍铁渣-黏土路基在交通荷载下的动力响应特性,利用有限元软件建立路基模型,采用半正弦波荷载模拟交通荷载,分析镍铁渣-黏土填料、车辆速度和交通荷载对镍铁渣-黏土路基动力响应特性的影响,确定镍铁渣-黏土路基填料的最佳配比。结果表明,在路基同一深度处,交通荷载对车轮作用点的影响最大,随车轮作用点距离的增大,交通荷载作用逐渐降低;交通荷载作用下,路基的动应力和变形均随车辆速度和交通荷载的增大而增大,随路基深度的增加而减小;黏土35%+镍铁渣65%为最佳路基填料。

红土矿火法产镍铁粉处理新工艺研究

本文提出了一种利用红土矿生产氢氧化镍钴的新工艺,即直接采用火法还原红土矿产出粗镍铁粉,粗镍铁再经过硝酸选择性浸出镍钴、深度除铁铬铝和镍钴沉淀等湿法工序,产出氢氧化镍钴产品;在回收镍钴的同时,铁以铁精矿形式开路,镍回收率可达99%,直收率达97%,钴直收率达98%,铁直收率达95%。整个湿法工艺用水、浸出剂和沉淀剂可循环利用,全流程只有火法渣外排,无废水和湿法渣外排,是一条清洁环保的红土矿强化冶金新工艺。

复合镍铁渣粉水泥土动应力-应变特性研究

为研究复合镍铁渣粉的掺入对水泥土动态力学性能的影响,在不同土质、复合镍铁渣粉掺量、养护龄期的基础上,开展了分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)试验研究。结果表明:适量的复合镍铁渣粉掺入水泥土后,能够增加水泥土的动态强度,且其发挥最佳效果的掺入值在40%左右;复合镍铁渣粉的掺入没有提升水泥土的延性,水泥土破坏过程可分为近似弹性阶段、脆性变形阶段和脆性破坏阶段;随着养护时间的增长,不同掺量、不同土质的复合镍铁渣粉水泥土的动态应力和动应力峰值都实现增长。

等离子体处理的V掺杂镍铁基电催化剂用于高效析氢

该文采用一步水热法在泡沫镍表面原位生长V掺杂的镍铁层状双氢氧化物(NiFe LDH),结合H_(2)等离子体还原法,构建Ni纳米粒子锚定在大量氧空位和镍空位上的异质结构,增加活性位点数量,提升NiFe LDH的HER活性。结果表明,在1 mol/L的KOH电解液中电流密度为10 mA/cm^(2)下催化剂的过电势仅为37.5 mV,Tafel斜率为49 mV/dec,经过100 h的恒电流测试其析氢活性无明显衰减。此外,全解水测试中其同样具有良好的析氢活性和稳定性,10 mA/cm^(2)电流密度下全解水电压仅为1.57 V,经过1000 h的恒电流测试其析氢活性无明显下降。

硅灰对高炉镍铁渣粉水泥土性能影响机制研究

高炉镍铁渣粉是一种前期火山灰活性较低的绿色可持续新型建筑材料。本文探讨了外掺硅灰对高炉镍铁渣粉水泥土无侧限抗压强度的影响规律,分析高炉镍铁渣粉和硅灰替代率对其无侧限抗压强度和破坏模式的影响。结合扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)和X-射线衍射仪(X-ray Diffractometer, XRD)揭示硅灰对高炉镍铁渣粉水泥土性能影响机制。研究结果表明:在一定范围内,高炉镍铁渣粉水泥土的强度随硅灰掺量的增加而提升,归因于硅灰促进水泥水化反应以及硅灰发生二次火山灰反应生成C-S-H凝胶包裹土颗粒表面,未发生水化反应的颗粒减少,凝胶将土壤颗粒、高炉镍铁渣粉颗粒和小硅球等共同构建“网络状”空间骨架填充在大土壤颗粒之间,进一步提升了水泥土的密实性与强度,硅灰的最佳掺量为10%。硅灰掺量高会消耗大量Ca(OH)_(2),影响硅灰发生二次火山灰反应,特别是掺量增加至30%时,水泥土强度降低3.6%。

泡沫镍原位生长普鲁士蓝类似物构筑镍铁双金属氧化物催化剂的氧析出反应性能研究

开发高性能、低成本的氧析出反应(OER)催化剂对促进电解水制氢降低电耗、提高经济性具有重要意义。以导电泡沫镍为基底,采用冰水浴法原位生长镍铁普鲁士蓝类似物,氧化制备了镍铁双金属氧化物催化剂。分别采用X射线衍射、扫描电镜、高分辨率透射电镜和X射线光电子能谱方法对催化剂的物相组成、微观形貌和表面化学状态进行了表征,并采用电化学测试表征了催化剂的OER催化性能。结果表明,当氧化温度为200℃、氧化时间为2 h时,制备的催化剂中镍铁双金属氧化物高度分散在泡沫镍基底上,纳米颗粒最小,平均粒径为71 nm,可暴露的催化反应活性位点多,表现出最优的OER催化性能。该催化剂在1.0 mol/L的KOH电解液中,电流密度为10 mA/cm^(2)时,过电位仅为272 mV,并在电流密度为100 mA/cm^(2)时稳定运行了40 h,表现出优异的OER电化学稳定性。

镍铁粉对水泥水化性能的影响

采用镍铁渣制成粒径小于0.075 mm的粉体,作为矿物掺合料取代部分水泥,研究镍铁粉不同掺量对水泥水化性能以及强度的影响。XRF分析发现,镍铁粉中含有较多的SiO_(2)、MgO、FeO,具有较高的火山灰活性。镍铁粉的掺入可以较大程度上延缓水泥水化时间,相较空白组,掺30%镍铁粉时,第2个水化放热峰的出现时间延缓8 h左右;降低体系的水化放热量,相较空白组,当镍铁粉掺量为10%、20%、30%时,体系的累计放热量依次下降33%、46%、63%;掺入镍铁粉明显降低试块的抗压强度,但镍铁粉具有二次水化作用,可以使试块后期抗压强度增幅较大,掺20%镍铁粉试块的28 d抗压强度可达到空白组的86%。

镍铁生产节能降耗优化研究

介绍了随着工业技术的快速发展,镍铁冶炼行业面临着节能减排和提高生产效率的双重挑战。能耗作为冶炼过程中的重要组成部分,对其优化利于提升整体冶炼效率、降低能耗具有重要意义。本文旨在探讨镍铁生产节能降耗的优化策略,通过分析现有生产存在的问题,提出一系列创新的优化措施,并对优化方案的实施效果进行预测和评估。

电除尘器在镍铁回转窑“袋改电”项目上的设计应用

主要是介绍采用C480板配侧部振打阴极系统的电除尘器在镍铁回转窑“袋改电”项目上的应用,考虑镍铁回转窑冶炼、某具体项目的烟尘特点,考虑“袋改电”改造项目场地情况,及考虑这些特点所采用的结构,以满足某具体项目的持续安全运行。

镍铁渣资源化利用现状及其固化含砷废渣新思路

镍铁渣是一种镍铁合金冶炼过程中排放的工业固体废渣,其排放量逐年激增,处理方式为堆置和填埋,综合利用率却仅为10%左右。另外,含砷废渣的大量简易堆放也对生态环境和人类健康存在着严重的威胁。通过分析镍铁渣的理化性质、资源化利用现状,提出了采用镍铁渣复合碱激发材料制备高效胶凝材料,并将其对含砷废渣进行固化处置,以期对含砷废渣的有效固化处置提供新思路。同时,解决了各种工业废渣堆存困难,综合利用低等问题,实现“以废治废”。

镍铁矿渣纤维对SMA-13沥青混合料高温稳定性的影响研究

纤维沥青混凝土具有优异的抵抗变形能力,耐久性较好,受到业内广泛关注。文章选用一种新型矿物纤维——镍铁矿渣纤维作为SMA-13混合料的纤维改性剂,通过马歇尔试验和车辙试验对改性后SMA-13沥青混合料的高温稳定性进行研究。结果表明:1#镍铁矿渣纤维掺量为0.4%时,对SMA-13沥青混合料马歇尔模数的提升效果最为明显,其改性效果优于木质素纤维;1#和3#镍铁矿渣纤维均可较好提升SMA-13沥青混合料的车辙动稳定度,且掺量达到0.4%以上时效果略优于木质素纤维的改善效果。综合高温性能测试结果,1#镍铁矿渣纤维提升SMA-13混合料高温性能的效果最佳,其最优掺量为0.4%。

镍铁锰三元前驱体材料的制备及性能研究

镍铁锰三元材料是钠离子电池正极材料研究的热点之一,常采用固相法合成。然而,原料的混合均匀性差,难以控制形貌和晶粒大小,使得材料的电化学性能较差。为获得粒径小,形貌均一可控的正极材料,采用两步水热法先以硫酸镍、硫酸铁、硫酸锰和氢氧化钠为原料合成镍铁锰三元前驱体材料Ni_(0.7)Fe_(0.2)Mn_(0.1)(OH)_(2),再将制备的前驱体混钠烧结制备三元材料。利用X衍射分析仪、扫描电子显微镜、X射线能谱仪和新威电池测试系统对其晶体结构、形貌、化学组成和电化学性能进行表征。重点研究了不同反应温度和时间对前驱体晶粒生长的影响,以及不同表面活性剂对前驱体形貌和结晶度的影响。结果表明,在170℃下保温12h,表面活性剂为10%添加量的聚乙二醇条件下合成的前驱体材料形貌光滑、组分均匀且一致性较好。首次充放电容量分别为128.79mAh/g和109.09mAh/g,具有84.7%的库伦效率。

镍铁层状双金属氢氧化物在不同pH电解液体系中的析氧反应

利用可再生电力驱动水分解提供了一种绿色和可持续的方式来生产氢气(H_(2)),而提高水分解效率的关键是开发高效的电催化剂.作为水分解反应的阴极,析氢反应(HER)仅需要两电子转移,目前的研究较为成熟.相比之下,析氧反应(OER)因涉及四个电子的转移,比HER过程更复杂.在众多析氧催化剂中,镍铁(NiFe)基电催化剂是碱性电解液体系中最佳的OER催化剂之一,然而其在中性及近中性体系中活性降低较多,从而限制了其在中性的海水电解及二氧化碳还原体系中的应用.目前,造成NiFe基催化剂在中性体系中性能较差的具体机制尚不清晰.文献报道,随着体系pH逐渐降低,NiFe基催化剂析氧性能也会随之变差;深入研究发现,碱性体系中更易于形成高价的Ni,Fe物质,但其是否对催化剂在水分解过程中有影响仍有待进一步研究.本文将电化学测试与原位光谱技术相结合,对镍铁层状双金属氢氧化物(NiFe LDH)在不同pH电解液体系中的析氧反应机理进行深入研究.电化学测试结果表明,随着pH值逐渐降低,NiFe LDH催化剂的析氧性能逐渐变差.原位表面增强拉曼光谱结果表明,不同pH电解液体系中NiOOH和“活性氧”物质的形成与施加的阳极电位有关,高价Ni物质在高pH电解液中更容易形成,而在中性及近中性体系中则需要较高的电位才可以形成.引入原位^(57)Fe穆斯堡尔谱以观察稳定阳极电位条件下Fe氧化态的变化,测试结果表明,高价的Fe^(4+)物质在碱性条件容易形成,而对于中性及近中性体系中,在高施加电位下仍旧难以形成Fe^(4+)物质.为探究高价态Ni,Fe是否影响NiFe基催化剂的析氧性能,利用电化学活化方法构筑了具有Ni^(3+)和Fe^(4+)物质的NiFe CVA_(500)(500圈CV循环)催化剂,保证其在不同的pH电解液体系中保持相同的初始反应状态.在对应pH体系中,电化学活化的NiFe CVA_(500)催化剂相较于原始的NiFe LDH性能有所提升,但在中性体系中的OER性能仍然低于碱性体系中的性能.基于电化学及原位光谱测量结果表明,Ni^(3+)和Fe^(4+)物质的形成并不是影响不同pH条件下OER性能的决定性因素.OER电化学性能、动力学研究和甲醇氧化实验结果发现,NiFe LDH在不同pH体系中的析氧反应决速步是不同的,在碱性电解液体系中,其决速步是从*O到*OOH,而中性体系中*OH的形成为决速步.综上,本文为阐明NiFe基催化剂在不同pH电解液体系中的OER反应机制提供了新的见解.