不同富氧阶段下烧结矿的矿相结构及软熔滴落性能

为了深入探究不同富氧阶段下烧结矿的矿物组成及冶金性能,本文采用SEM-EDS和荷重软化熔滴设备研究在烧结前、中、后期采用富氧喷吹时烧结矿的矿相结构和软熔性能的变化规律和影响机理。试验结果表明:烧结矿的矿物组成主要包括赤铁矿、磁铁矿、铁酸钙、镁尖晶石和硅酸盐液相等;SEM观察和面扫结果表明,随着烧结过程富氧阶段的后移,SFCA(复合铁酸钙)的形态由板条状、针状向熔蚀状转变,与硅酸盐液相交织更加紧密,孔隙率下降,矿物结晶聚集性更强;XRD精修结果表明,随着富氧阶段的后移,铁酸钙在含铁矿物中的占比由76.04%下降到69.77%;不同富氧阶段得到烧结矿的软化开始温度(T 10)均在1180℃以上,软化区间为99~103℃,熔融区间为212~218℃,烧结矿的滴落质量从75.5 g变化为73.0 g最终升高到78.6 g,滴落速度在后期达到最大值0.85 g/min,原因是高熔点物质的减少和低熔点物质的形成;在烧结过程后期进行富氧喷吹时渣铁分离度高,铁的聚集性强,导致炉料的滴落性变强。

共聚焦拉曼成像技术研究PE⁃LD/EVOH共混物的三维相结构

利用共聚焦拉曼成像技术研究了低密度聚乙烯(PE⁃LD)/乙烯⁃乙烯醇共聚物(EVOH)共混物中各相在压塑样品水平方向、深度方向和三维空间的分布情况,首次获得了PE⁃LD/EVOH共混物的三维相结构,并直观地将相区与共混物化学成分相对应。结果表明,PE⁃LD/EVOH共混物为不相容体系;当EVOH的质量分数为20%时,其作为分散相,以较规则的圆柱体形态分散于PE⁃LD基体中,圆柱直径尺寸在3~6μm范围内。加入马来酸酐接枝聚乙烯(PE⁃g⁃MAH)作为相容剂后,共混物的相态结构发生显著变化,分散相形状由规则变为不规则,截面的平均尺寸减小到约2μm,这说明PE⁃g⁃MAH可显著增强PE⁃LD与EVOH两组分间的界面相容性。

铜铁合金的制备方法及相结构调控研究进展

Cu-Fe合金充分发挥了铜和铁元素的优势,具有良好的强度、导电性和电磁屏蔽性能,广泛应用于电力、电子通讯、建筑和海洋船舶等领域。然而,Cu-Fe合金在熔炼时存在的亚稳液相分离问题,阻碍了其大规模应用。面对日益增长的对高强高导兼具电磁屏蔽性能合金的应用需求,必须对合金的制备方法、成分筛选和加工工艺进行更深入地研究。本文从Cu-Fe合金的制备方法、合金化元素对合金相结构的调控以及加工工艺对合金性能的影响等方面入手,对目前Cu-Fe合金的发展现状进行了总结。最后分析了目前Cu-Fe合金发展存在的挑战,并展望了其未来的研究方向。

合金化热镀锌镀层的相结构及其各相的耐蚀性

合金化镀锌(GA)镀层具有复杂的多相结构。为了表征GA镀层中的相分布,通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察镀层的形貌,通过辉光放电光谱(GDS)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)分析镀层的厚度、元素分布和物相结构,并采用恒电流极化对镀层进行了剥离,研究了镀层中不同相的电化学性能。结果表明:GA镀层由多相组成,从上往下依次为ζ相、δ相、Γ1相、Γ相,随着镀层厚度的增加铁含量增大;ζ相、δ相具有较好的耐蚀性,且ζ相和δ相之间的电位差较小,其电偶腐蚀作用较小,当δ相腐蚀消耗完全后,Γ1相、Γ相和基体才会发生腐蚀,其中Γ相的自腐蚀电位较负,先发生腐蚀。因此,δ相应保持均匀和厚实,以保护基体免受腐蚀。

Fe_(2)O_(3)对含铈钙钛矿玻璃陶瓷物相结构及化学稳定性的影响

本文以典型SiO_(2)-B_(2)O_(3)-CaO-Na_(2)O-TiO_(2)硼硅酸盐玻璃为基础玻璃,采用热处理析晶法制备含铈钙钛矿玻璃陶瓷固化体。通过DSC、XRD、FTIR、SEM-EDS、ICP等测试方法研究了不同Fe_(2)O_(3)含量对该固化体物相结构及化学稳定性的影响。结果表明,随着Fe_(2)O_(3)的掺入,CeO_(2)晶体衍射峰强度逐渐减弱,钙钛矿(CaTiO_(3))晶粒分布的均匀程度呈先升高后降低的趋势,所有元素的归一化浸出率呈先降低后升高的趋势。当Fe_(2)O_(3)含量为6%(质量分数)时,CeO_(2)晶体消失,晶粒的分布最为均匀,所有元素的归一化浸出率最低。28 d后,所有样品中元素的归一化浸出率(g·m^(-2)·d^(-1))均低于10^(-3)数量级,这表明所制备的玻璃陶瓷固化体具有优异的化学稳定性。本研究为采用钙钛矿玻璃陶瓷固化体处理高放核废液提供了理论支撑和实验指导。

退火处理对汽车电池用储氢合金相结构与电化学性能的影响

为了提升汽车电池负极用储氢合金的电化学性能,对铸态Y_(0.2)La_(0.8)Ni_(3.2)Al_(0.2)Mn_(0.2)储氢合金进行了850~1050℃保温4 h的退火处理,并对比分析了铸态和退火态储氢合金的相结构、微观形貌和电化学性能(充放电曲线、压力-组成-温度曲线、循环曲线、极化曲线和倍率放电曲线)。结果表明:铸态和低温(850、900℃)退火态Y_(0.2)La_(0.8)Ni_(3.2)Al_(0.2)Mn_(0.2)储氢合金主要由CaCu_(5)型相、Ce_(2)Ni_(7)/Gd_(2)Co_(7)型相和Ce_(5)Co_(19)型相组成;950℃及以上温度退火态储氢合金由Ce_(2)Ni_(7)型相和Ce_(5)Co_(19)型相组成,Ce_(2)Ni_(7)型相丰度在退火温度为950℃时取得最大值。退火态储氢合金的最大放电容量(C_(max))均高于铸态储氢合金,且随着退火温度的升高,退火态储氢合金的C_(max)先增加后减小,在退火温度为950℃时取得最大值(372.6 mA·h/g)。随着退火温度的升高,Y_(0.2)La_(0.8)Ni_(3.2)Al_(0.2)Mn_(0.2)储氢合金的高倍率放电性能先升高后降低,在相同放电电流密度下,950℃退火态Y_(0.2)La_(0.8)Ni_(3.2)Al_(0.2)Mn_(0.2)储氢合金的高倍率放电性能最佳。Y_(0.2)La_(0.8)Ni_(3.2)Al_(0.2)Mn_(0.2)储氢合金的高倍率放电性能主要由氢扩散系数(D0)控制,通过调整退火温度可以获得电化学性能良好的Y_(0.2)La_(0.8)Ni_(3.2)Al_(0.2)Mn_(0.2)储氢合金,适宜的退火温度为950℃。

TiO_(2)含量对熔剂性球团冶金性能及矿相结构的影响

为促进低硅含钛铁精粉在球团焙烧—高炉炼铁流程中的高效利用,本文以带式焙烧机球团生产线生产的熔剂性球团为试验对象,基于不同TiO_(2)含量球团特性条件,探索熔剂性球团的适宜钛含量,重点研究不同TiO_(2)含量条件下的熔剂性球团冶金性能和微观结构的变化。结果表明:当TiO_(2)质量分数超过1.0%时,熔剂性球团抗压强度出现降低趋势,从2 772 N/P降低至2 530 N/P;1 h还原度从62.9%提高至66.9%;还原膨胀指数稳定在9%以内;低温还原粉化率出现明显降低,>6.3 mm值从89.3%降低为78.9%,>3.15 mm值从94.9%降低为88.7%,<0.05 mm值从4.2%提高至6.4%。在矿相结构方面,固相比例保持稳定,气孔率从30.29%提高至36.4%,且大气孔的数量显著增大,球体表面的致密度降低,液相比从22.72%降低至15.66%。因此,为保证熔剂性球团具备良好的冶金性能和矿相结构,其TiO_(2)质量分数不宜超过1.0%。

PET/PEI合金的相结构模拟及性能研究

采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与本征阻燃材料聚醚酰亚胺(PEI)共混、熔融制备PET/PEI合金,基于Materials Studio 7.0软件构建PET/PEI分子模型,进行相结构模拟,研究PET/PEI合金的相容性,并探讨PEI含量对PET/PEI合金力学性能及阻燃性能的影响。结果表明:在任意共混比下PET/PEI合金为互不相容体系,当PEI质量分数为10%时,PET-PEI分子间C—C原子对之间的径向分布函数值为4.09,大于PEI-PEI分子间C—C原子对之间的径向分布函数值,PET/PEI合金相容性相对较好;当PEI质量分数为10%时,PET/PEI合金拉伸强度最高,为47.2 MPa;PET/PEI合金的极限氧指数(LOI)随PEI含量的增加而增大,PEI质量分数为10%时合金的LOI为24.3%,PEI质量分数为15%时合金的LOI为27.0%;PET与PEI相容性不佳,但加入PEI仍能有效改善PET/PEI合金的力学性能和阻燃性能,PEI质量分数为10%时PET/PEI合金相容性较好,力学性能好,同时阻燃性能也得到提升。

金刚石/纳米氧化铝陶瓷复合材料高温高压合成物相结构分析

以正硅酸乙酯(TEOS)为反应前驱体,采用溶胶-凝胶法在金刚石微粉(粒度0.1~4μm)表面包覆一层非晶纳米氧化硅膜层,同时在覆膜层中加入纳米Si粉和纳米Al_(2)O_(3)粉,制备出金刚石/纳米SiO_(2)/纳米Al_(2)O_(3)复合包覆体。采用高温高压(HTHP)技术,将复合包覆材料置于六面顶压机中,以压力5 GPa、温度1100℃~1700℃、保温20 min的条件制备了金刚石-氧化铝陶瓷烧结体。在高温高压合成过程中,纳米SiO_(2)从非晶态转变为晶态,原料纳米Al_(2)O_(3)中的γ-相、θ-相转变为稳定的α-相,同时,SiO_(2)和Al_(2)O_(3)之间形成了Al_(2)SiO_(5)(莫来石)相,由此,通过高温高压下反应原料的结构转变与复合,可以获得致密度良好的金刚石-氧化铝复合材料。

粒度对熔剂性球团冶金性能及矿相结构的影响

为提高熔剂性球团质量,解析不同粒度条件下球团性能的变化规律,本文以唐钢新区带式焙烧机球团生产线为研究对象,通过投笼造球试验和冶金性能检测等方式,分别对8.0~10.0、10.0~12.5、12.5~16.0、16.0~20.0 mm 4种粒度条件下球团冶金性能和矿相结构进行研究。结果表明:随着熔剂性球团粒度的逐渐提高,球团抗压强度从1767 N/P提高至3606 N/P,1 h还原度从78.5%降低至47.8%,还原膨胀指数略有降低,整体维持在12%以下,低温还原粉化指数(>6.3 mm)从87.8%降低至66.5%,低温还原粉化指数(>3.15 mm)从95%降低至87.2%,低温还原粉化指数(<0.5 mm)变化幅度较小,约为4%;随着熔剂性球团粒度的逐渐提高,气孔率降低,从38.93%降低为31.4%,液相率略有降低,固相比例显著提高,从41.05%提高至58.41%,致密度提高但液相率降低可能使得原本存在的链接状态失去效果,侧面减弱了熔剂性球团的低温还原粉化性能。因此,在熔剂性球团生产过程中应控制合适的球团粒度,改善熔剂性球团性能和微观结构,以便有利于高炉提产顺行。

PVA/PU复合材料的相结构与性能研究

本文用溶液共混法制备了聚乙烯醇(PVA)/聚氨酯(PU)复合材料,并研究了复合材料的力学性能、相结构和回潮率。实验结果表明,当PU含量为20%时,复合材料的拉伸强度达到最大70.5MPa,复合材料的断裂伸长率随PU含量的增加而上升。PVA/PU复合薄膜的回潮率随着PU含量的增加而下降。采用最大类间方差法对PVA/PU(5/5)复合材料的相分离结构进行分析,提取PVA与PU相的形貌,结果显示PVA相与PU相均呈现为不规则的海岛状,PU分散相面积主要集中分布在50~500μm2。

La-Mg-Ni系A_(2)B_(7)型合金相结构与储氢性能研究进展

氢的燃烧热值高、储量丰富、燃烧产物零污染,被认为是理想的能源载体。氢能的发展对“双碳”目标的实现具有重要的支撑作用,而氢能的发展又离不开高密度、低成本的储氢材料。La-Mg-Ni系A_(2)B_(7)型储氢合金是在La-Ni二元合金的基础上发展起来的一类新型储氢合金,具有储氢容量高、原料成本低等优势。Mg加入到La-Ni合金后进入到[A_(2)B_(4)]亚单元中,抑制了氢致非晶化现象,使结构保持稳定,加速了合金的实用化进程。La-Mg-Ni系A_(2)B_(7)型储氢合金本征储氢容量可达到1.80%以上(质量分数),显著高于已经商品化的AB_(5)型储氢合金。La-Mg-Ni系A_(2)B_(7)型储氢合金的晶体结构可调控性强,并且容易受到组成与制备条件细微变化的影响。基于以上认识,重点关注了关于La-Mg-Ni系A_(2)B_(7)型储氢合金组成与制备技术等相关的研究报道,较为系统地综述了元素取代和制备技术等对La-Mg-Ni系A_(2)B_(7)型储氢合金相结构与储氢性能及电化学性能的影响,总结了合金发展中尚需解决的问题,为制备性能优良的合金提供了思路与依据,并对合金未来的发展趋势进行了展望。

铬渣对烧结矿矿相结构及冶金性能的影响

铬渣中含有毒性很强的Cr(Ⅵ)和大量有价金属铁,将其作为烧结原料不仅可以利用还原性气氛还原铬渣中的Cr还可以回收其中的有价金属,实现铬渣的无害化和资源高效利用。为探索在烧结过程中铬渣配加对烧结矿冶金性能的影响,本文开展添加铬渣对烧结矿矿相、烧结参数及烧结矿转鼓强度、低温还原粉化和软熔性能的影响规律研究。研究结果表明:在烧结生产中需控制铬渣配入量为3%以下;随着铬渣配比的增加,烧结矿的产量、产率以及烧结速度降低;烧结矿中复合铁酸钙黏结相质量分数减少,硅酸盐黏结相增加,导致烧结矿的转鼓强度由54.93%下降到47.46%;烧结矿中赤铁矿晶粒由粒状变为斑状以及骸晶状,使低温还原粉化指数由59.77%下降到52.46%,但当铬渣配比增加到9%时,矿相中出现了板状赤铁矿和针状复合铁酸钙的交织状结构,低温还原粉化指数增加到59.07%。由于铬渣中含有10%的Al 2O_(3),生成的富铝渣会降低软化开始温度,增加软化区间,恶化料柱透气性。本文研究成果可为铬渣的综合利用提供理论基础。

(Hf_(0.2)Zr_(0.2)Ta_(0.2)Mo_(0.2)Ti_(0.2))B_(2)高熵陶瓷的相结构及电化学性能

硼化物高熵陶瓷因其优异的力学性能、良好的抗氧化性以及电化学性能,而具有广阔的应用前景。采用硼/碳热还原法结合放电等离子烧结技术制备了(Hf_(0.2)Zr_(0.2)Ta_(0.2)Mo_(0.2)Ti_(0.2))B_(2)高熵陶瓷,并对物相组成和电化学性能进行研究。结果表明,在1600℃、1650℃、1700℃还原得到的(Hf_(0.2)Zr_(0.2)Ta_(0.2)Mo_(0.2)Ti_(0.2))B_(2)高熵陶瓷粉体和经2000℃烧结后的块体均未呈现单一六方结构的高熵相,烧结体中含有少量的(Hf,Zr)B2和(Hf,Zr)O_(2)次生相弥散分布于高熵相之间。随着还原温度的升高,粉体的结晶度越好。(Hf_(0.2)Zr_(0.2)Ta_(0.2)Mo_(0.2)Ti_(0.2))B_(2)的致密度为96%,其硬度为(23.4±1.2)GPa。此外,(Hf_(0.2)Zr_(0.2)Ta_(0.2)Mo_(0.2)Ti_(0.2))B_(2)表现出较好的能量存储特性和抗腐蚀性能,当其在3.5 wt.%NaCl中,且电流密度为0.1 mA·cm^(−2)时,充/放电比电容可达50.29/44.50 F·cm^(−2),库伦效率可达87%以上,满足作为超级电容器电极材料的要求。

煅烧温度对TiO_(2)/FACs与TiO_(2)/Mullite复合材料物相结构及其光催化性能的影响

采用溶胶浸渍工艺于不同煅烧温度下(300~700℃)制备了二氧化钛/粉煤灰漂珠(简称Ti O_(2)/FACs)与二氧化钛/莫来石(简称Ti O_(2)/Mullite)复合材料,采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、红外吸收光谱、紫外-可见分光光度计表征了材料的物相结构和光催化性能,研究了煅烧温度对Ti O_(2)/FACs与Ti O_(2)/Mullite复合材料物相结构和光催化性能的影响。结果表明:煅烧温度的高低对Ti O_(2)的形成产生重要影响,在400~600℃可获得单一的锐钛矿晶型,温度过高会产生金红石相,过低则不利于Ti O_(2)的形成;Ti O_(2)/FACs与Ti O_(2)/Mullite复合材料对罗丹明B染料的光催化降解效率随着煅烧温度的升高先上升后降低,经500℃煅烧制备的复合材料光催化性能最佳,锐钛矿型Ti O_(2)分别以纳米级的Ti O_(2)薄膜以及纳米级的颗粒负载于粉煤灰漂珠与莫来石晶体上;Ti O_(2)在粉煤灰漂珠与莫来石晶体上均属于物理吸附,并未形成相应的化学键。

典型高熵合金力学行为与相结构预测研究进展

高熵合金具有高强度、高硬度、耐腐蚀等优点,在工业上具有巨大的发展潜力。典型的高熵合金相包括面心立方(FCC)相、体心立方(BCC)相、密排六方(HCP)相等固溶体相以及非晶相,独特的相结构对高熵合金的力学行为产生重要的影响。综述了不同相结构高熵合金的力学行为,总结了典型高熵合金相结构预测方法,包括经验法则、CALPHAD方法、第一性原理计算、机器学习方法等的研究进展,并给出了高熵合金相结构预测的未来发展方向。

沉积参数对铯铅溴钙钛矿薄膜中CsPb_(2)Br_(5)相结构演变和发光特性的影响

基于化学气相沉积(CVD)法制备的铯铅溴钙钛矿薄膜具有优异的光电特性,然而薄膜通常存在CsPbBr_(3)和CsPb_(2)Br_(5)两个不同的相结构区域。本文通过CVD法制备了铯铅溴钙钛矿薄膜,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)及荧光光谱仪研究了反应气压与N_(2)流量对其中的CsPb_(2)Br_(5)相结构的影响。实验结果表明,反应气压的变化对CsPb_(2)Br_(5)相结构无影响;与此不同,随着N_(2)流量的减少,薄膜中部分CsPb_(2)Br_(5)相结构逐渐转变为CsPbBr_(3)相结构,其发光也由以~630 nm为主的宽带发射转变为以~530 nm为主的窄带发射。实验表明,N2流量是调控CsPb_(2)Br_(5)相结构和发光特性的有效手段。

烧结温度对Ba_(0.96)Ca_(0.04)Ti_(2)O_(5)陶瓷的物相结构与电学性能影响探究

在改性Pechini法制备Ba_(0.96)Ca_(0.04)Ti_(2)O_(5)(BCT2)粉体的基础上,采用常压固相烧结工艺制备了BCT2陶瓷,详细探究了在不同烧结温度(1050~1250℃)下对BCT2陶瓷物相结构与性能的影响规律。采用X射线衍射仪、冷场发射扫描电子显微镜、电子比重天平和精密阻抗分析仪,分别测试了BCT2陶瓷的物相结构、断面形貌、致密化程度和电学性能。结果表明,随着烧结温度一定程度的升高,BCT2陶瓷的结晶度提升、致密化程度增加、介电性能和铁电性增强。最佳烧结温度(1200℃)下BCT2陶瓷的性能为ρ_(r)=96.64%、T_(C)=444.9℃、ε_(m)=619.3和γ=0.429。

热处理工艺对La_(0.85)Ce_(0.15)(NiMnAl)_(5.30)贮氢合金相结构及电化学性能影响

本文研究了无钴La_(0.85)Ce_(0.15)(NiMnAl)_(5.30)贮氢合金在不同热处理工艺下相结构及电化学性能变化规律。衍射分析表明退火参数优化后的合金仍为CaCu5单相,温度升高后结晶度增加但活化性能变差;PCT测试结果显示920℃退火时吸氢量达到0.8902;温度升高后吸氢量呈现降低趋势,放氢压力也明显增加;经过980℃热处理8h后晶体结构改善明显,其吸放氢前后膨胀体积变化最小,抗粉化能力强。无钴合金熔点降低、温度升高后利于体相中元素扩散;活化性能降低的同时合金最大放电容量也有所降低。980℃制备合金电化学性能最优,同时具备较好的贮氢性能。

处理电压对钛合金微弧氧化膜相结构的影响

在Na2CO3Na2SiO3溶液中,采用正负不对称的专用交流高压电源制备了钛合金微弧氧化膜.利用X射线衍射研究了处理参数(阴、阳极峰值电压,处理时间等)对微弧氧化膜相结构的影响.实验结果表明,氧化膜主要由金红石和锐钛矿的TiO2及少量不饱和氧化的Ti6O11(TiO1.83)相组成,它们在氧化膜中各自所占的比例受处理时间和阴、阳极峰值电压的影响较大.当阴、阳极峰值电压分别控制在45V和320V,处理时间为30min时,氧化膜中金红石TiO2的含量最高,达到80%.