稀土Ce含量对GCr15SiMn轴承钢冲击性能的影响

制备了不同Ce加入量的GCr15SiMn轴承钢,并对其冲击性能的变化及影响因素进行分析。结果表明:钢中MnS和Al2O3夹杂物在适量Ce的作用下变为球形或椭球形且尺寸较小的稀土夹杂物;稀土夹杂物的种类和数量随Ce含量的增加而增加,Ce加入过量后,夹杂物出现聚合长大导致其尺寸变大且形貌不规则;随着Ce含量的增加,试样的冲击性能先升高后降低,当Ce含量为0.016%时,直径3μm以下小尺寸夹杂物占比最多,夹杂物分布最弥散,且试验钢冲击性能最佳,比不加Ce时提高了173.7%,Ce含量过高时反而降低冲击性能。

煤气中HCl对高炉耐火材料侵蚀过程的研究

通过对HCl气体侵蚀高炉耐火材料的研究发现:HCl气体可以促使高铝砖中硅酸盐玻璃质和隐晶质铝硅酸盐转变成莫来石和方英石,导致气孔率提高;HCl气体与碳砖中非碳元素发生反应产生盐酸盐,导致碳砖质地变得疏松,气孔率增加,加速碳砖在高炉内的熔损反应.

利用二元钠盐体系处理钒渣的清洁焙烧工艺

试验研究了利用二元钠盐(NaOH-Na2CO3)对钒渣进行焙烧,并分析了相关动力学参数对焙烧效果的影响.结果表明:在二元钠盐焙烧过程中,焙烧温度、焙烧时间及NaOH与Na2CO3质量比对渣中钒、铬的浸出率影响重大;焙烧过程中,Fe3O4被氧化为Fe2O3,V2O5和Cr2O3分别被氧化为β钒酸钠型结构的Na3VO4与正交晶系结构的Na2CrO4;最佳焙烧条件下,NaOH与Na2CO3质量比为1. 5∶1,焙烧温度为600℃,焙烧时间为60 min,此时钒与铬的浸出率分别为98. 66%与83. 57%;浸出尾渣的主要金属元素为Fe.

无尘与含尘条件下煤气成分对HCl脱除的影响

实验利用固定床反应法,通过改变气体成分单一变量的方法,研究了无尘条件下与含尘条件下高炉炉顶煤气的气体成分变化对低温钙基脱氯剂脱除HCl的影响.结果表明:高炉炉顶煤气中,CO2含量增加,含尘条件下与无尘条件下脱氯剂的脱氯效果均明显变差;CO含量和N2含量增加,含尘与无尘条件下的脱氯环境都有着明显的改善;H2含量变化,含尘与无尘条件下脱氯剂的脱氯效果均没有明显的变化;含尘条件下脱氯剂的穿透时间比无尘条件下高出40~60 min左右,穿透氯容量百分比高出6%左右.

Influence of blast furnace top gas composition and dust on HCl removal with low temperature Ca-based dechlorination agent

Using fixed-bed reaction method and changing the gas composition and dust content,the influence of blast furnace top gas composition and dust on HCl removal with low temperature Ca-based antichlor was studied.It was found that,when the content of CO2 in blast furnace top gas increased,the dechlorination efficiency was getting worse obviously;when the contents of CO and N2 increased,the dechlorination efficiency was getting better to a certain extent;when the content of H2 changed,the dechlorination efficiency got no significant change;as the content of dust increased,the dechlorination efficiency got better obviously when the content was less than 15 g/m3,but it would be got worse quickly when the content was more than 20 g/m3,and the best content was 15–20 g/m3;the suitable site of the process of dechlorination was after gravity dust collector and before bag dust collector.

超细纳米磷酸钒铁钠的制备及储钠性能研究

基于钒基聚阴离子化合物价格昂贵、颗粒粒度大、导电性差等问题,利用掺杂铁元素来部分替代钒元素,实现新型磷酸钒铁钠材料的制备。通过XRD、SEM、UV-vis、激光粒度、BET等表征手段,分析了磷酸钒铁钠的物相信息和储钠性能。研究结果表明,Fe元素的引入不仅实现了材料成本的降低,同时使得所制备的磷酸钒铁钠相比于磷酸钒钠具有更小的粒径、更大的比表面积和更优的电导率。其比表面积为46.5 m^(2)/g,优于磷酸钒钠的16.3 m^(2)/g,压实密度达到1.85 g/cm^(3),高于磷酸钒钠的1.79 g/cm^(3)。同时,磷酸钒铁钠表现出更高的储能性能。在1 mA/g电流密度条件下,磷酸钒铁钠的放电比容量达到99.1 mAh/g,大于相同放电电流密度下磷酸钒钠的91.9 mAh/g。同时,10次循环后仍能保持85.3 mAh/g的放电比容量(相同情况下,磷酸钒钠的放电比容量为79.9 mAh/g),表现出良好的循环稳定性。

磷酸氧钒钠纳米片的可控制备研究

基于磷酸氧钒钠的制备条件苛刻、颗粒粒径大和电导率差等问题,提出了一种制备纳米片状磷酸氧钒钠的新方法.通过特定条件下的表面能调控技术,实现纳米片状磷酸氧钒钠的可控制备.通过对不同生长时间的产物进行监测分析,研究了纳米片的形成过程.结合密度泛函理论(DFT)模拟计算,分析了片状磷酸氧钒钠的成片机理.调控不同硫酸根的添加量,研究了不同硫酸根条件下磷酸氧钒钠的微观形貌变化规律,验证了片状磷酸氧钒钠的成片机制.研究SO_(4)^(2-)离子在不同晶面的吸附改变了不同晶面的表面能大小,改变了磷酸氧钒钠晶核优势生长取向,实现了定向生长与自组装,最终获得了独特的纳米片状磷酸氧钒钠.由于独特的纳米片状微观形貌,所制备的片状磷酸氧钒钠具有更高的比表面积和压实密度.其比表面积为16.2m^(2)/g,优于纳米颗粒状磷酸氧钒钠的4.3m^(2)/g,压实密度达到1.86 g/cm^(3),高于颗粒状磷酸氧钒钠的1.77 g/cm^(3).此外,纳米片状磷酸氧钒钠还表现出优异的储钠性能.在0.1 C电流密度条件下,纳米片状磷酸氧钒钠的放电比容量达到93.76m Ah/g,大于相同放电电流密度下,纳米颗粒状磷酸氧钒钠的82.85 mAh/g.同时,10 C电流密度条件下,循环100次后,仍能保持105%的初始容量(相同情况下,纳米颗粒状磷酸氧钒钠仅有92%),表现出良好的循环稳定性.

纳米磷酸钒钠的制备及其储钠性能研究

基于磷酸钒钠制备条件苛刻、颗粒粒径大、电导率差等问题,提出了一种制备纳米磷酸钒钠的新方法。通过碱性沉钒形成羟基氧化钒,再利用PO_(4)^(3-)、F^(-)等阴离子与OH^(-)的原位离子交换,从而得到纳米化的磷酸钒钠。借助XRD、SEM、FTIR等方法,分析了纳米磷酸钒钠的形成机理,优化了合成条件。电化学测试结果表明,磷酸钒钠的纳米化提升了电子/离子输运能力,使得所制备的纳米磷酸钒钠表现出优异的储钠性能。当电流密度为10 mA/g时,其放电比容量为106.68 mAh/g,并且循环20次循环充放电后,仍能保持80.85 mAh/g的放电比容量。

热处理工艺对变形TiAl板材组织和性能影响

TiAl基金属间化合物因具有轻质、高比强度和优异的高温性能等特点而受到国内外研究的广泛关注,并应用于航空航天等关键领域,但由于其本身的特征,以至于在实际应用场景中受到了很大的限制。采用在不同相区进行热处理工艺制度的探索,通过选取合适的热处理工艺,结合室温力学性能和高温力学性能分析,随着热处理温度的升高,抗拉强度和屈服强度逐渐增加,在α+β相区进行热处理具有最优的延伸率,进一步结合室温和高温的显微组织和断口形貌进行了观察分析,确定其裂纹扩展方式和断裂机制,最终根据结果表明固溶温度为1 370℃的热处理工艺下达到最优力学性能。

全钒液流电池用聚氯乙烯&聚乙烯吡咯烷酮复合质子交换膜的制备与性能研究

质子交换膜(PEM)作为全钒氧化还原液流电池(VRFB)的关键组成部分,在控制VRFB的性能以及成本方面起着重要的作用。制备了一系列不同比例的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)&聚氯乙烯(PVC)复合质子交换膜,其中PVP由于胺基的质子化作用,在膜中进行离子传导,而PVC作为骨架起到支撑作用。通过调整复合膜中PVP和PVC的比例,得到性能适用于全钒液流电池的质子交换膜。研究发现,PVP&PVC复合膜中PVC含量增加,膜的机械性能增强,钒离子透过率降低;而膜中PVP含量增加,膜的电导率和溶胀随之变大。测试结果表明,当复合膜中PVP和PVC质量比为1:1时,混合膜的质子选择性最高为3.8×10^(3) S·min·cm^(-3),复合膜综合性能最好,并且在电流密度为50 mA·cm^(-2)时,该单电池具有较高的充放电容量。

航空航天级AlV85中间合金制备热力学及动力学研究

根据热力学原理对铝热法制备AlV85中间合金过程进行了吉布斯自由能、绝热温度及热值的计算,使用差热分析法分析了合金生产过程,构建了使用不同粒度Al粉铝热法生产AlV85合金的动力学方程。使用铝热法生产AlV85中间合金能够自发进行并维持,其绝热燃烧温度为2327 K,热值4169 J/g;铝粉受热熔化后与固态的V_(2)O_(5)反应,置换出V并生成部分Al_(m)V_(n),在约1000 K的温度下部分V和Al_(m)V_(n)反应生成V基固溶体;铝粉粒度对反应过程及反应产物有较大影响;构建了不同粒度铝粉生产AlV85合金的动力学方程,粒度越小,活化能越低、指前因子越高。

TB9钛合金棒线材制备过程中微观组织和力学性能演变

通过光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射技术等系统研究了TB9钛合金棒线材在制备过程中的微观组织及力学性能的演变过程。结果表明:通过真空自耗电弧熔炼、锻造、轧制及拉拔等工艺能够制备出表面质量良好、横截面组织性能一致的不同规格TB9钛合金棒线材产品。其中,开坯锻态组织由随机取向的粗大β相及极少量动态再结晶(DRX)晶粒构成,平均晶粒尺寸在1000μm以上。径锻态组织主要由约400μm的β晶粒构成,累计应变的增加使得DRX晶粒百分数增加。多道次热变形获得的?10 mm棒材盘圆组织由尺寸为15μm的细小晶粒组成,具有显著的热加工变形特征,固溶水冷处理能使组织均匀并获得无畸变β晶粒。热拉拔变形能够进一步细化晶粒,并提高TB9钛合金强度,强度最高可达1100 MPa以上,但塑性有所下降。

炼铁工艺绿色低碳及智能化技术研究进展

从原料、设备和过程的节能减排潜力出发,总结归纳了绿色低碳炼铁技术及智能化炼铁技术的发展状况。主要介绍了先进烧结技术、熔剂性球团技术、高炉优化技术、非高炉技术等绿色低碳炼铁技术,以及炉料结构智能优化系统、高炉模拟技术、高炉专家系统、电气自动化技术、工业互联网智慧管控等智慧炼铁技术。基于此,对未来的炼铁工序乃至整个钢铁工业的绿色低碳以及智能化发展进行展望。从优化炉料结构、提高能量利用效率、完善非高炉炼铁技术、强化全流程智能化管控等方面,提出进一步提升钢铁工业绿色低碳及智能化发展水平的合理化建议,旨在为其转型升级提供有价值的科学依据和经验参考,助力碳达峰、碳中和目标的实现。

KOH活化中间相炭微球及其在超级电容器中电化学性能的研究

以中间相炭微球为原料,采用氢氧化钾为活化剂,制备出具有高比表面积、高孔容的活性炭微球,并将其组装成超级电容器,对其进行电化学性能测试。结果表明,制备的活化微球KM900,其比表面积达到1861.0 m^(2)/g,微孔孔容达到0.802 cm^(3)/g。同时,该材料在0.5 A·g^(-1)的电流密度下比电容可达348.2 F·g^(-1),在10 A·g^(-1)的高电流密度下还保持208.0 F·g^(-1)的比电容,容量保持率为59.7%。本实验也充分说明了中间相炭微球作为超级电容器用活性炭的原料能发挥出高容量、高倍率性能的特点。

VN基材料的电子结构调控和超电容性能研究

从改变VN材料固有本征特性的角度出发,提出了一种利用电子结构调控来改善VN材料电化学性能的方法。通过利用Fe元素的掺杂,调控材料的电子结构状态,达到调控其电化学性能的目的;通过XRD、HRTEM、XPS等方法表征Fe元素掺杂前后对VN基材料微观形貌和电子结构的影响;结合DFT计算结果表明:Fe元素的电子调控改变了VN材料的电子/离子输运能力,使得所制备的Fe-VN材料表现出优异的超电容性能;当电流密度为1 A/g时,其比容量为343.75 F/g,同时,经过1 000次循环充放电后,仍能保持85%的初始容量。

氮掺杂对锐钛矿相TiO_(2)的电子结构及光学性质的影响研究

通过氮原子取代不同位置的Ti或者O原子,构建了三种不同掺杂结构的氮掺杂TiO_(2):O-Ti-N、Ti-O-N和N-Ti-N。基于密度泛函理论,第一性原理计算研究了三种氮掺杂结构对于TiO_(2)的晶体结构、能带结构、态密度和光学性质的影响。研究结果表明:三种掺杂结构都可以稳定地存在于TiO_(2)中,符合文献报道。氮原子的掺杂显著降低了TiO_(2)的禁带宽度。由于N 2p和O 2p之间的杂化作用,在禁带区域形成杂质能级,降低了激发电子向导带跃迁所需的能量。Ti-O-N掺杂结构的TiO_(2)吸收光谱发生了明显的红移现象,说明该结构更有利于提高TiO_(2)在可见光范围的光催化活性。

惰性气氛下热分解法制备M相二氧化钒超细颗粒

M相二氧化钒(VO_(2))是一种主要的热致相变材料,相变温度为68℃。由于相变前后会发生明显的物理化学性质的变化,M相VO_(2)可以广泛应用在相变节能和传感等领域。采用草酸氧钒作为前驱体,在惰性气氛中直接热分解制备M相VO_(2)超细颗粒。探究了主要反应条件:热解温度、热解时间和气体流速对产物物相纯度的影响。在最优的制备条件(热解温度450℃,热解时间30 min,氩气流速2.0 L/min)下,制备了较纯的M相VO_(2)超细颗粒。采用扫描电镜、差示热分析仪表征了产物的形貌和相变性能。制备的M相VO_(2)颗粒主要为类长方体形的微米级颗粒,在其表面附着大量不规则形貌的纳米级细小颗粒,微米级颗粒平均尺寸为5.76μm,纳米级颗粒平均尺寸为177.21 nm,相变温度为65℃。该方法简单高效、易于放大制备M相VO_(2)超细颗粒。

高炉炉顶煤气中CO_2、H_2O和炉尘对低温钙基脱氯剂脱除HCl的影响

通过研究高炉炉顶煤气中CO_2、H_2O和炉尘对低温钙基脱氯剂脱除HCl的影响发现:高炉炉顶煤气中,CO_2和H_2O含量增加,脱氯效果不同程度地变差;在不同位置的高炉炉顶煤气含炉尘范围内,重力灰含量增加,脱氯效果急剧变差;布袋灰含量低于10mg/m3时,布袋灰的含量增加脱氯剂的脱氯效果在一定程度上略有改善。

Fe_(2)O_(3)-CaO-TiO_(2)体系下铁酸钙的合成过程及TiO_(2)和CaTiO_(3)的影响

为了确定高钛型钒钛磁铁矿烧结过程中铁酸钙的生成是受TiO_(2)还是TiO_(2)和CaO形成的CaTiO_(3)影响,首先利用Fe_(2)O_(3)和CaO的纯试剂合成了铁酸钙,并研究了TiO_(2)和CaTiO_(3)对钛铁酸钙(FCT)形成的影响。在Factsage 7.0软件进行热力学计算的基础上,通过在空气气氛下进行烧结,获得了在1023-1423 K温度范围内、不同烧结时间的不同样品。通过X射线衍射和扫描电镜-能谱分析等表征手段,对烧结样品的物相转变和微观结构变化进行了表征。发现FCT的形成过程主要分为2个阶段:前一阶段为1023-1223 K温度范围内Fe_(2)O_(3)与CaO之间的反应,合成产物为Ca2Fe_(2)O5,反应方程式为"Fe_(2)O_(3)(s)+2CaO(s)=Ca2Fe_(2)O5(s)";后一阶段为1223-1423 K温度范围内Ca2Fe_(2)O5和Fe_(2)O_(3)的反应,主要产物为CaFe_(2)O4,反应为"Ca2Fe_(2)O5(s)+Fe_(2)O_(3)(s)=2CaFe_(2)O4(s)",该阶段尤其是温度为1423 K时,反应速率显著加快,随温度的升高CaTiO_(3)显著增加。然而,Ti元素在铁酸钙中的固溶很难实现,TiO_(2)与铁酸钙之间的反应不是形成FCT的有效途径。随着保温时间的延长,CaTiO_(3)和FCT相界中Fe元素含量增加。FCT主要是通过Fe组分在CaTiO_(3)中固溶形成的,主要反应是"Fe_(2)O_(3)+CaTiO_(3)(s)=FCT(s)"。