激光定向能量沉积Al-Mg-Sc-Zr修复5083-H112铝合金的组织和性能

激光定向能量沉积增材修复技术具有时间短、效率高、成本低、力学性能好等优点,具有很大的发展潜力。采用Al-7.5Mg-0.3Sc-0.28Zr作为修复材料对轨道交通用5083-H112铝合金进行激光修复实验,得到了致密、无缺陷的修复试样,并对其组织和性能进行研究,探讨了激光修复铝合金的可行性。结果表明,熔合线附近过渡区可划分为修复区、部分熔化区、热影响区和母材。修复区为完全等轴晶,由平均晶粒尺寸为4.95μm的细晶带和18.34μm的粗晶区组成。从修复区到部分熔化区再到热影响区的过渡区域,Al元素含量逐渐升高,Mg元素含量逐渐下降,硬度逐渐下降,修复后母材未被软化。由于激光增材制造技术的快速凝固,在熔合线附近的细晶带有较大的应力集中,由于较小的热输入在部分熔化区、热影响区的残余应力较小。修复试样的屈服强度为(152±2)MPa,为母材的89.4%;抗拉强度为(305±5)MPa,为母材抗拉强度的100%;伸长率为(15.5±0.5)%,为母材的85.2%;断裂发生在强度较弱的母材。高性能的激光修复铝合金是可实现的,具有广泛的应用前景。

快速热压烧结制备高性能B_(4)C-LaB_(6)复合陶瓷

为了解决碳化硼(B_(4)C)难以烧结致密化和韧性差的问题,以B_(4)C和氧化镧(La_(2)O_(3))为原料,在2000℃和30 MPa下快速热压烧结制备B_(4)C-LaB_(6)复合陶瓷,研究La_(2)O_(3)含量对B_(4)C-LaB_(6)复合陶瓷微观结构和力学性能的影响,分析LaB_(6)的增韧机制。结果表明:w(La_(2)O_(3))=3%的B_(4)C-LaB_(6)复合陶瓷综合力学性能较好,其相对密度、维氏硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为99.51%、36.56 GPa、547.43 MPa和4.18 MPa·m^(1/2)。LaB_(6)可细化B_(4)C-LaB_(6)复合陶瓷晶粒,同时提高其相对密度和断裂韧性。LaB_(6)的增韧机制与裂纹偏转和晶粒裂解有关。

粉末冶金Ti-Al-Mo-Cr-Fe-B体系的组织与力学性能

采用粉末冶金技术制备Ti-Al-Mo-Cr-Fe-B合金,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、准静态拉伸测试和显微硬度测试等方法研究Mo、Cr、Fe含量对钛合金显微组织、烧结致密化和力学性能的影响。研究结果表明,所有合金均由α相、β相和金属间化合物组成,Mo、Cr、Fe的添加降低了钛合金体系在缓慢冷却过程中形成α相的倾向,增加了β相和金属间化合物的比例。其中,Ti-3A1-1.5Mo-4Cr-1Fe-0.1B的性能最优,其致密度、显微硬度、极限抗拉强度和伸长率分别为(99.29±0.06)%、438.40±13.69(HV)、(1124±119)MPa和(1.93±0.04)%。所有合金均以脆性断裂为主,其力学性能与残余孔隙率密切相关,孔隙率越高,合金强度和塑性越低。合金的致密化主要受到Cr、Fe原子快速扩散带来的综合影响,即快速扩散促进烧结致密化的积极效果与快速扩散导致孔隙形成的消极效果之间的交互作用。

退火温度对粉末冶金Ti-2Mn-2Sn-0.1B合金组织和力学性能的影响

粉末冶金工艺在生产成本、成分设计自由度等方面具有显著优势,是制造低成本高性能钛合金的有效途径。本文采用粉末冶金技术制备Ti-2Mn-2Sn-0.1B合金,研究退火温度对合金组织和力学性能的影响。结果表明:Ti-2Mn-2Sn-0.1B合金均由α、β和TiB相组成,与未退火合金相比,750℃退火合金中β相含量增加,850℃退火合金中析出片状和针状α′相,950℃退火合金中α相和β相呈层状分布。合金均以韧性断裂为主,其中950℃退火合金力学性能较好,层状分布的α相与β相能够提供良好的强化和硬化效果,显微硬度(HV)、极限抗拉强度和伸长率分别为335±16、(803±4)MPa和(11.3±2.2)%。

蒸馏-快冷法与气雾化法制备铅粉对比研究

本研究以铅含量大于0.99994的铅锭为试验原料,分别采用蒸馏-快冷法和气雾化法制备铅粉,研究两类方法对制备铅粉的影响,研究结果表明:蒸馏-快冷法由于采用高温减压蒸馏制备,能实现Fe、Cu、Sn、Ag、Al、Ni的有效除杂,制备的铅粉形貌无规则但粒度较小,1100℃下铅粉粒度呈正态分布,Dv(50)为4.89μm,但继续升高温度会加剧铅粉团聚;气雾化法对杂质金属无除杂效果,制备的铅粉粒度较大但形貌趋于球形,在炉温480℃、氮气雾化压力为4.0 MPa条件下获得的铅粉粒度呈正态分布,Dv(50)为26.1μm。

新工科背景下粉体材料专业创新创业教育的若干思考

在我国大力支持与发展新工科的背景下,创新创业成了这场高等工程教育的主旋律,材料类学科作为新工科发展的基石专业,在我国经济发展中也占据着重要地位,材料类人才的培养也成为提高国家核心竞争力的重要目标。培养新工科背景下的专业“双创人才”,行之有效地将专业教育与创新创业教育相融合,已然成为工程教育改革的重要任务。文章围绕粉体材料专业创新创业教育存在的主要问题进行讨论,提出了材料类专业教育应与创新创业教育相融合,对工科类创新创业教育进行改革,搭建工科创新创业教育实践平台,并探索“产学研”三位一体教育模式,逐步形成中国特色工科创新创业教育的新体系。

原位合成核壳MC碳化物增强的M2高速钢

采用高能湿球磨M2高速钢粉末和钒铁合金,通过真空烧结制备了原位合成核壳MC碳化物增强的M2高速钢。研究了球磨后复合粉末的相组成、形貌与成分分布,分析了烧结显微组织随温度的演变,以及测试了烧结样品热处理前后的力学性能。结果表明:球磨后的粉末完全细化成片状和团聚状,内部均匀分布着V元素。在1180℃下经过超固相液相烧结,改性的M2钢烧结体基本全致密化(~99.2%的相对密度)。近球形MC碳化物和不规则形状M_(6)C碳化物弥散分布在烧结高速钢的基体中,烧结液相的扩散与凝固促进MC碳化物形成了核壳结构。通过热处理,烧结合金的基体晶粒和碳化物都得到了细化,弯曲强度达到3580 MPa,硬度达到HRC58,抗划伤性能得到显著增强。

骨胶对铅电解阴极行为的影响研究

为了明确铅电解常用添加剂骨胶的最佳浓度以及胶体杂质对铅电解的影响,从溶液浑浊度、电流效率、电耗及析出铅形貌等方面对电解液进行评估,研究了电解液骨胶浓度、骨胶溶液静置时长以及活性炭净化处理液固比对铅电解的影响。结果表明,适宜的骨胶浓度为0.8 g/L;将铅电解配制所用骨胶溶液静置72 h或经1000∶1活性炭净化均能去除胶体杂质,净化后铅电解液的电流效率高达99.19%,电耗降至51.79 kW·h/t,获得的析出铅表面平整光滑。

柏兹法电解制备6N高纯铅研究

针对1^(#)铅杂质含量较高,难以满足半导体、航空航天、核工业等先进科技领域对高纯铅材的需求,本研究采用1^(#)铅、氟硅酸、过氧化氢、骨胶、β-萘酚和去离子水为试验原料,通过电解液的制备,采用电解法对1#铅进行提纯,以析出铅含杂为主要指标,通过单因素条件试验,研究了骨胶浓度、电流密度、电解液循环速度、同极间距、阳极套袋五个关键条件对析出铅含杂的影响。结果表明:五个关键条件均对析出铅含杂有一定影响,在骨胶浓度0.8 g/L、电流密度120 A/m^(2)、循环速度100 mL/min、同极间距100 mm、阳极套袋较佳条件下获得的析出铅杂质总量低至0.605×10^(-6),铅的纯度达99.9999395%,各杂质含量均符合YS/T 265—2012标准中Pb-06高纯铅杂质要求。

料浆烧结法制备铌基Y_(2)O_(3)涂层的组织及抗热震性能

为推动核工业乏燃料回收再利用,满足熔炼核金属用坩埚的多轮次有效服役的要求,本文采用料浆烧结工艺在Nb-5W-2Mo-1Zr(Nb521)合金表面制备一系列双层复合Y_(2)O_(3)涂层,添加微量Si、Mo作增强剂,表面均为纯Y_(2)O_(3)涂层。借助有限元模拟、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪等手段分析涂层的组织及抗热震性能。结果表明:Nb/Y_(2)O_(3)涂层呈典型的层状结构,由不规则的粉末颗粒相互堆叠而成,基体区、扩散区、过渡层、纯Y_(2)O_(3)层结构分明;有限元模拟计算及实验结果均证明双层梯度涂层可改变应力分布并有效减缓热冲击时材料内部应力的产生,其中,70%Y_(2)O_(3)+22%Nb+6%Si+2%Mo(7022)涂层的最大主应力为163.2 MPa,相较单层Y_(2)O_(3)涂层(313.4 MPa)下降47.93%。60次热循环后,7022-Y_(2)O_(3)涂层显微组织致密,无明显缺陷产生,形貌受损最少。

纳米ZnO的制备

探讨了均匀沉淀法制备球形纳米ZnO的新工艺 ,获得较佳的工艺条件为 :反应温度 95℃ ,反应时间 3～ 5h ,n(Zn(NO3) 2 ) =1 2mol/L ,n(CO(NH2 ) 2 ) /n(Zn(NO3) 2 ) =3 0～ 5 0 ,热解温度 350℃ ,热解时间 3h ,制得的样品粒径分布为 50～ 80nm ,平均粒径为 6 5 1nm ,ZnO回收率为 92 2 6 %。

黄钾铁矾法处理含铟高铁锌精矿

黄钾铁矾法处理高铁高铟锌精矿时,锌的总回收率较高;锌冶炼过程中原料中大部分的铟进入矾渣,少部分进入高浸渣,矾渣和高浸渣经高温焙烧、浸出、萃取、电解和铸锭后即可得到电铟。较好的浸出条件为:中浸始酸40 g/L、低浸始酸30 g/L、高浸终酸60 g/L。已有的生产实践表明采用该工艺铟总回收率可达72%左右,锌的总回收率可达92%。

电沉积制备Ni-S涂层电极的研究

以泡沫镍为基体电沉积制备了Ni-S涂层电极。通过对电流密度、电沉积温度、电沉积时间和镀液pH值等条件对涂层析氢性能影响的研究,确定了适宜的电沉积工艺条件;电极涂层的XRD、SEM测试结果表明涂层为非晶态结构、表面颗粒大小均匀且具较大表面积;电解过程中出现了Ni3S2由非晶态向晶态的转变,由于Ni3S2具有较强的吸附氢能力,是析氢反应的催化活性中心,电解过程中Ni3S2的出现降低了电极的析氢电位。模拟电解水实验结果表明泡沫镍基Ni-S涂层电极较Raney-Ni电极具有更好的析氢活性。

提高含铟锌精矿中锌铟回收率的方法

从含铟锌精矿中提取锌和铟常用的2种生产工艺都存在工艺流程长、铟回收率低的缺点,为此,进行工艺流程改进.原料经中性浸出后在中性浸出渣中配入还原剂,经制团、干燥和高温还原挥发,使铟和锌富集于挥发物中再进行回收.中性浸出渣高温还原挥发最佳试验条件如下：还原剂的质量分数为15%～20%,还原温度为1 250℃,进料量为5kg/h.在此条件下,铟和锌的挥发率分别达到97%和95%.挥发物酸性浸出结果表明：锌和铟的浸出率分别达到98.53%和93.38%,锌和铟的总回收率显著提高.

熔盐净化-电解法制备高纯铟

为研究成熟、可靠的5N高纯铟生产技术,以4N精铟为原料,采用熔盐净化-电解法制备出5N高纯铟.熔盐净化的反应温度为200～220℃,反应时间约2h,实验中I2和KI用量为理论用量的5～10倍, 电解工艺要点为： 以除镉后的4N金属铟熔铸成阳极,以纯钛板为阴极,电解液采用硫酸铟体系,其中In^2＋浓度为60～80g/L、NaCl 60～80g/L、明胶1g/L、pH值为2.0～2.8,电解过程中控制槽电压为0.2V左右、温度20～30℃、电流密度40～70mA/cm2,同时采取措施防止其它杂质离子的污染,即可制备出5N高纯铟产品,而且工艺流程简单、条件容易控制.

添加Al-Mg-Sc-Zr合金对热压烧结碳化硼组织及性能的影响

以纯B4C粉末及气雾化Al-Mg-Sc-Zr合金粉末为原料,通过球磨法充分混合,采用热压烧结工艺制备B4C复合陶瓷,研究烧结温度和Al-Mg-Sc-Zr合金的加入对陶瓷显微组织、硬度、抗弯强度和断裂韧性的影响。结果表明:Al-Mg-Sc-Zr合金在高温下变为液相,且在烧结过程中与游离C、B4C发生反应,促进陶瓷烧结的同时降低了孔隙度。随烧结温度升高,陶瓷的相对密度提高,2100℃烧结的B4C复合陶瓷相对密度达到99.6%。Al-Mg-Sc-Zr合金的加入改善了B4C复合陶瓷的力学性能,2100℃烧结的陶瓷硬度(HV)达到了3859,抗弯强度和断裂韧性分别提高至(423.7±12.4)MPa和4.45 MPa·m^(1/2)。

Ni-S-Co涂层电极的制备及其电化学性能的研究

采用电沉积的方法以泡沫镍为基体制备出非晶Ni-S-Co合金电极。用电化学测试方法分析涂层的电化学行为。结果表明,较好的制备涂层电极条件为:CoSO4.7H2O掺杂浓度为10g/L,电流密度为50mA/cm2,温度为50℃,电沉积时间为40min,pH值为4。当电解电流密度为1200A/m2时,非晶Ni-S-Co合金电极的极化电位较非晶Ni-S合金电极低95mV,较Ni金属电极低405mV;根据Tafel曲线计算出Ni、非晶Ni-S以及非晶Ni-S-Co电极的表面活化能分别为49.5、40.3和38.6kJ/mol。Ni-S-Co电极具有更高的交换电流密度和更低的析氢活化能,因此具有更高的析氢催化活性。

添加剂Pr_2O_3和Er_2O_3对电沉积Ni-S合金电极性能的影响

以氧化镨、氧化铒为添加剂,在泡沫镍基体上电沉积制备Ni-S镀层电极。对镀层的表面形貌、镀层结构、电沉积行为及镀层的电化学性能进行研究。结果表明:电镀液中添加稀土氧化物后电沉积过程的阴极极化增强,沉积层晶粒细化,比表面积增大,因而电极的析氢过电位降低;其中,添加Pr2O3的Ni-S镀层在250 mA/cm2下碱性水电解时过电位降低达37 mV,且该镀层电极在碱性介质下具有较高的析氢活性和耐腐蚀性能,在100 h水电解实验中表现出较强的稳定性。

电解法制备高纯钛的研究

以海绵钛为可溶阳极,纯钛板为阴极,NaCl-KCl-TiClx混合熔盐作电解质,在900～980℃温度范围内进行熔盐电解,研究了加料温度、电解温度、可溶钛浓度以及阴极电流密度等因素对阴极产品杂质含量的影响。结果表明,在较高温度下加料并电解可获得杂质含量低的产品,通过控制可溶钛浓度和阴极电流密度可获得不同形貌和纯度的阴极产品。

结晶型砷酸镍的溶解性

结晶型砷酸镍的溶解性用溶液中的Ni和As的浓度来表征.TCLP实验结果表明Ni和As在溶液中的浓度随着实验重复次数的增加而显著降低,说明自制结晶型砷酸镍中含有部分非晶态物质.长期溶解性实验证明结晶型砷酸镍的溶解在15d后达到平衡,并且随着pH值升高溶液中Ni和As浓度降低,在pH9时达到最低的48mg.L-1As和0.2mg.L-1Ni,砷酸镍中的As和Ni在pH3和pH4时按分子式理论值n(Ni)∶n(As)=1.5同步溶解,而由于Ni(OH)2的生成,在高pH值溶液中的n(Ni)∶n(As)远低于理论值1.5.实验结果表明本研究合成的结晶型砷酸镍比Nishi mura等的更稳定,具有更低的溶解性.