高校冶金工程实验室安全环保现状调查及管理对策

采用网络问卷调查的形式,调研了国内高校冶金工程实验室安全环保现状。提出了加强高校冶金工程实验室安全环保工作的对策。通过健全冶金工程相关实验室安全环保制度网、实行实验室安全风险分级管理、实施分层次的实验室安全教育、加强实验室的各级安全检查、完善安全环保设施和实验室安全文化建设、科学处置实验室产生的“三废”等一系列对策,为高校冶金工程实验室安全环保运行提供有力的保障。

扫描间距对激光粉末床熔融制备Inconel 939高温合金裂纹缺陷的影响

激光粉末床熔融技术(LPBF)具有制备复杂结构、一体化成型等优势,拥有广阔的发展前景,但LPBF技术制备高裂纹敏感性的镍基高温合金是一个较大的挑战。在LPBF过程中,熔池与熔池之间合适的搭接距离对组织的致密性和裂纹的产生至关重要。采用LPBF技术制备了Inconel 939镍基高温合金,研究了不同扫描间距(50、70、90μm)对微观组织、冶金缺陷的影响,并解释了裂纹的形成机理。结果表明,当激光功率和扫描速度分别固定在270 W和1800 mm/s时,随着扫描间距的增加,裂纹密度先减少再增加,在扫描间距为70μm时,获得了最低裂纹密度0.27 mm/mm^(2)。因此,合适的扫描间距有助于提高材料致密性,减少裂纹的形成,而较大的扫描间距会增加缺陷和残余应力,进而增加开裂的风险。

上海大学冶金物化实验测试平台的建设与应用

基于现代冶金全流程实验表征技术,上海大学冶金物化实验测试平台分为几部分:实验前样品物性参数的测定,高温反应实验过程的原位表征,实验尾气在线监测,实验产物成分、性能及微观形貌的综合分析测试。平台实行预约管理,配备专业教师科学管理,同时在上海大学贵重仪器共享实验平台与上海市研发公共服务平台上共享资源,为校内外科研企事业单位提供专业的分析测试服务。本平台的综合管理和共享建设理念有效地提高了大型仪器的管理水平和使用效率,为冶金过程实验教学、研发冶金新流程、新工艺及冶金新材料制备等教学与科研提供了有力的技术支撑。

介孔γ-Al_2O_3负载的高分散Ni-Ce-Zr氧化物的制备及其二氧化碳甲烷化研究（英文）

采用柠檬酸(CA)-浸渍法制备了介孔γ-Al_2O_3(γ-MA)负载的高分散Ni-Ce-Zr氧化物,并将其用于二氧化碳甲烷化反应。研究了柠檬酸加入量对催化剂物理化学性质及催化性能的影响。结果表明,柠檬酸的加入可明显提高Ni-Ce-Zr氧化物在γ-Al_2O_3表面的分散性,同时可以增加镍氧化物与载体间的相互作用。制备材料经氢气还原后得到Ni-Ce-Zr/γ-MA催化剂,镍纳米颗粒均匀分散于γ-Al_2O_3表面。Ni-Ce-Zr/γ-MA催化剂在二氧化碳甲烷化反应中表现出了较高的反应活性和几乎100%的甲烷选择性。反应活性随CA/(Ni+Ce+Zr)摩尔比的增加而增加,主要是由于镍颗粒尺寸的减小和Ni-Ce-ZrO_x物种电子和结构性质的提高。CA/(Ni+Ce+Zr)摩尔比为1的Ni-Ce-Zr/γ-MA催化剂在反应300 h内活性仅降低7%,并且没有明显积碳。表明催化剂在二氧化碳甲烷化反应中具有优异的反应稳定性和抗积碳性能。

高温合金精密铸造用陶瓷型壳及其与合金界面反应的研究进展

高温合金因优异的高温性能广泛应用于航空发动机和工业燃汽轮机等领域,而制备性能优异的陶瓷型壳是生产精密高温合金铸件的前提。本文归纳了近年来陶瓷型壳制备技术的发展,分别叙述了陶瓷型壳基体材料的选择、黏结剂的影响、纤维材料改性、制备工艺等方面的研究进展以及现存的问题。同时,对于陶瓷型壳与高温合金发生的界面反应进行了分析讨论,总结了界面化学反应机理和润湿性机理,并归纳了陶瓷材料/合金组分元素对界面反应的影响,以及现有研究中存在的不足之处。最后指出基于高温合金精密铸造用陶瓷型壳制备技术未来研究的重点方向。

定向凝固法制备高强塑性多级异构共晶高熵合金

采用定向凝固和常规电弧熔炼两种方法制备AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金。运用扫描电子显微镜、电子背散射衍射仪及拉伸试验机对两种方法制备的共晶高熵合金的显微结构、拉伸性能及其变形机制进行对比研究。结果表明:采用常规电弧熔炼法制备的AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金具有精细规则的共晶层片结构,抗拉强度为1.05 GPa,均匀延伸率为16%;采用定向凝固法制备的共晶高熵合金具有多级异质共晶结构,不仅具有更高的抗拉强度(1.16 GPa),同时展现出优良的拉伸塑性(均匀延伸率为25%)。多级异构共晶高熵合金具有更突出的协调变形和应变硬化能力,从而使其具有优异的强塑性匹配。

实验室采购审批的Web平台的设计与实现

在现代高等教育发展中,实验室已经成为高校教育和科研的重要场所,是创新和发明的培养基地。实验室的建设已经成为高等院校提高自身竞争力的重要一环,逐渐被越来越多的高校重视。在实验室的建设中,如何合理、高效对实验室采购审批进行信息化管理,成为实验室建设的重要工作。针对这个需求,设计一个处理实验室采购审批的Web平台,该平台主要以“提交申请”和“审批”的业务逻辑,借助Express和Vue高效的Web开发框架,从而实现高效处理实验室人员物资采购提交和二级审批的需求。

高温退火工艺对直流反应磁控溅射制备蓝宝石基氮化铝模板的影响

采用直流反应磁控溅射与高温退火工艺大批量制备了膜厚为200 nm、400 nm及800 nm的2英寸蓝宝石基氮化铝模板,并对高温退火前后不同膜厚模板使用各种表征手段进行对比分析。结果表明:采用磁控溅射制备膜厚为200 nm的模板经高温退火后晶体质量得到显著提升,退火前后整片(0002)面和(10-12)面高分辨率X射线衍射摇摆曲线半高宽分别从632~658 arcsec和2580~2734 arcsec下降至70.9~84.5 arcsec和273.6~341.6 arcsec;模板5μm×5μm区域内均方根粗糙度小于1 nm;紫外波段260~280 nm吸收系数为14~20 cm^-1;高温退火前后拉曼图谱E 2(high)声子模特征峰半高宽从13.5 cm^-1降至5.2 cm^-1,峰位从656.6 cm^-1移动至657.6 cm^-1,表明氮化铝模板内的拉应力经高温退火后得到释放,接近无应力状态。

喷丸对4Cr5Mo2V钢高温摩擦磨损性能的影响

对4Cr5Mo2V钢试样进行3道次复合喷丸,通过与未喷丸试样对比,研究了喷丸对试验钢表面形貌、显微组织、硬度、残余应力以及高温(100,300,500℃)摩擦磨损性能和机制的影响。结果表明:喷丸处理显著提高了试验钢表面粗糙度,使试验钢表面形成了明显的塑性变形层、硬化层与残余压应力层;在100,300,500℃下,与喷丸前相比,喷丸后试验钢的磨损率分别降低了41.8%,17.1%,63.3%,耐磨性能的提高与喷丸产生的硬化层和残余压应力层有关。在100,300℃下,喷丸前后试验钢的磨损机制均主要为黏着磨损和磨粒磨损,而当温度升高至500℃时,磨损机制为氧化磨损,喷丸试验钢仍能保持较高的硬度与残余压应力,同时表面氧化层更致密稳定,仅发生轻微氧化磨损。

高熵碳化物材料研究进展

高熵陶瓷是近年来得到快速发展的新型材料,吸引了许多研究者的关注,具有的高熵效应赋予了其优异的性能。其中高熵碳化物具有优异的硬度、断裂韧性、隔热性能与抗腐蚀性能,在环境障涂层、热障涂层等领域具有广阔的应用前景。本文详细介绍了高熵碳化物的预测理论、合成方法,同时对其抗氧化性能、力学性能、耐腐蚀性能以及隔热性能等方面进行了综述,指出了高熵碳化物在制备应用方面面临的问题,最后展望了高熵碳化物的发展方向。

铸造镍基高温合金K417G中高温拉伸断裂机理研究

研究了高温合金K417G热等静压热处理后700℃和950℃时拉伸的断裂机制,使用万能试验机进行中高温拉伸试验,通过扫描电子显微镜对组织、断口形貌、断口纵截面进行观察。结果表明:热处理后试样枝晶形貌明显,枝晶干上γ′相立方度较高,尺寸为0.4~0.5μm,且排列整齐,枝晶间有尺寸为1.5~2.6μm的花瓣形γ′相析出。与700℃时试样的拉伸性能相比,950℃时抗拉强度降低了46.3%,而伸长率提高了200%,这说明高温拉伸强度降低,塑性增加。中温拉伸时,枝晶间长条形碳化物是断裂的主要裂纹源及扩展通道。而高温拉伸时,晶界处的碳化物、共晶成为裂纹源,裂纹沿晶界扩展,形成了沿晶断裂形貌。

抽拉速率对一种第三代镍基单晶高温合金微观组织和偏析的影响

采用不同抽拉速率制备了一种第三代镍基单晶高温合金,研究了抽拉速率对合金微观组织和元素偏析的影响。结果表明:随着抽拉速率的增加,一次枝晶臂间距和二次枝晶臂间距减小;孔隙率先增大再减小,γ′相的尺寸和体积分数均减小且立方度增加;负偏析元素Re、W的偏析程度减小,正偏析元素Al的偏析程度变化较小,Ta的偏析程度略微增大。

高熵型MnCuNiFeZn阻尼合金的高温阻尼行为与相变特征

制备了新型MnCuNiFeZn高熵阻尼合金,利用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、动态热机械分析仪(DMA)与热膨胀仪等研究其微观组织、阻尼特性以及相变特征。研究表明,在固溶以及不同时效工艺下,MnCuNiFeZn合金均为单一母相,合金晶粒大小均匀,呈现出高位错密度特征。随着时效时间的延长,合金常温下发生磁性转变,但常温段的内耗值很低;在673 K以上的高温域,MnCuNiFeZn合金因相变使得内耗值急剧提高。

奥氏体型热作模具钢于750℃下高温摩擦磨损性能研究

采用高温摩擦磨损试验机,对SDHA热作模具钢于750℃在不同载荷作用下的高温摩擦磨损性能进行研究,同时采用广泛使用的马氏体型热作模具钢SDDVA进行对比。结合光学轮廓仪、SEM、XRD等表征手段对两种材料的磨损表面、截面形貌、表面相组成等进行分析。研究表明:在750℃下,在10~20 N载荷范围内,SDHA钢的磨损率在1.22~4.11×10^(-5)mm^(3)/(N·m)范围内,SDDVA钢的磨损率在18.9~23.3×10^(-5)mm^(3)/(N·m)范围内。两种材料的氧化层在载荷作用下经历“变形→开裂→剥落→剥落区域再次氧化”的过程。此外,SDHA钢氧化物由Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)组成,SDDVA钢的氧化物由FeO、Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)组成。SDHA钢在750℃下比SDDVA钢拥有更高的抗压强度和显微硬度,SDHA钢的最大抗压强度和显微硬度分别为590.21 MPa和432 HV0.2,SDDVA钢的最大抗压强度和显微硬度分别为390.24 MPa和290 HV0.2。

高镍锍在氨性溶液中浸出及氧化行为研究

高镍锍是重要的铜镍冶炼中间产品。为了剖析其氧化过程的界面反应机理,本文研究了高镍锍在氨性溶液中的浸出原理及氧化行为。利用XRD、SEM、EDS等表征手段对高镍锍样品进行矿相识别,检测到含有六方硫化镍(Ni_(3)S_(2))、辉铜矿(Cu_(2)S)、磁铁矿(Fe_(3)O_(4))和镍铁合金(Ni_(3)Fe)。研究了暴露空气中和阳极极化条件下的高镍锍在氨性溶液中的浸出行为,采用金相显微镜观察高镍锍表面浸出前后的变化,利用XPS分析了浸出产物的组成。浸出结果显示Ni_(3)S_(2)、Cu_(2)S先后发生氧化,在原物相表面形成氧化层。利用工作界面对单矿相的锥形电极和多矿相电极进行阳极极化对比实验,Ni_(3)S_(2)在0 V(vs.SCE)附近开始发生氧化,先分解成NiS_(2)、Ni^(2+)和S^(0),NiS_(2)又进一步分解为Ni^(2+)和S^(0)。Cu_(2)S在0.3 V(vs.SCE)附近发生氧化,生成CuS和Cu_(2)O,在提高电位后进一步氧化生成Cu_(2)O、Cu(OH)_(2)、S^(0)。

基于数学物理模拟和高温测速的拉速对吹氩结晶器流场行为的影响

通过结晶器的流场优化可以降低连铸坯的炼钢缺陷,从而提高汽车外板的表面质量。结合数值模拟、水模拟和高温定量测速3种手段研究了拉速对结晶器流场的影响。研究结果表明,随着拉速提高,结晶器1/4宽度附近的表面流速增大,数值模拟、水模拟和高温定量测速的结果吻合良好。在结晶器断面尺寸为1190 mm×230 mm,氩气流量为8 L/min,水口浸入深度为170 mm时,随着拉速从1.2 m/min增加至1.3、1.4、1.5、1.6 m/min,结晶器流场的流动形态均为双循环流,结晶器窄面附近和1/4宽度附近的钢液从窄面向水口方向流动,水口附近的钢液从水口向外流动。随着拉速增大,窄面附近和1/4宽度附近的表面流速逐渐增大,水口附近的表面流速逐渐减小。此外,窄面附近和1/4宽度附近的液面波动都逐渐增大,容易形成气泡卷渣。因此应根据连铸生产中汽车外板的质量要求,将拉速控制在一个合理的范围内。

面向单晶高温合金叶片的激光增材制造修复研究进展

镍基单晶高温合金因其卓越的高温性能,成为航空航天发动机及燃气轮机涡轮叶片的关键材料。复杂的服役环境常导致叶片损伤,但传统修复方法难以满足其对微观组织和力学性能的严格要求。激光增材制造技术作为一种先进的修复方法,能够在较小的热影响区内实现材料的高精度修复,展现出显著的技术优势。然而,激光增材制造技术修复单晶叶片仍面临如何保持单晶完整性、控制冶金缺陷、优化狭窄工艺窗口等问题。此外,激光增材制造修复后热处理制度仍不完善,热处理后产生的再结晶等缺陷会严重影响单晶高温合金叶片的持久、蠕变等力学性能。本文综述了激光增材制造修复镍基单晶高温合金叶片的研究进展,重点探讨了修复过程中裂纹、杂晶缺陷的控制,梳理了对修复后热处理制度的探索历程并总结了激光增材制造镍基单晶高温合金力学性能的相关研究。最后对未来研究方向和发展趋势进行了展望。

燃气轮机叶片制备技术研究进展

涡轮叶片是燃气轮机的核心热端部件,其研发和制造是一个国家工业的发展规模和技术水平的重要体现.概述了燃气轮机叶片制备技术的近期研究进展.结合课题组的研究,围绕燃气轮机叶片的定向凝固、微观组织的电磁场辅助调控、陶瓷型芯制备、尺寸精度控制、高温合金纯净化冶炼、增材制造等,介绍了在相关领域取得的研究进展,并提出重点关注方向.

TiFe基储氢合金的BaZrO_3坩埚熔炼制备及其储氢性能

利用自制25kg级BaZrO3坩埚,通过ZG-0.05型真空感应熔炼制备TiFe基储氢合金。熔炼条件为：0.6 MPa氩气保护气氛,精炼时间5~10min,精炼温度1 450℃左右。采用ICP原子发射光谱分析仪分析所熔合金的化学成分,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、XRD衍射仪研究了合金的金相组织、表面形貌、微区元素分布、物相结构,用气体反应控制器测定了合金的PCT曲线。研究表明：由BaZrO3坩埚熔炼的TiFe基储氢合金氧质量分数与石墨坩埚熔炼的合金氧质量分数均小于0.1%,而石墨坩埚熔炼的合金碳质量分数为0.417%。BaZrO3坩埚熔炼后的合金完全由等轴晶构成,而石墨坩埚熔炼后的合金则由等轴晶组织和在晶粒内或沿晶界分布的球形TiC颗粒组成。BaZrO3坩埚所熔炼的合金不仅最大吸氢量比石墨坩埚熔炼的合金的最大吸氢量大,而且吸放氢平台压力也低。

两种热作模具钢高温耐磨性对比研究

在UMT-3高温摩擦磨损试验机上对两种热作模具钢的高温摩擦磨损特征进行了研究,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等检测手段对磨损表面和截面的形貌特征及物相进行分析.试验结果表明:SDCMSS钢有较H13钢高的高温耐磨性.在试验温度范围,SDCM-SS钢摩擦系数和磨损率要小于H13钢.SDCM-SS钢在400~700℃发生轻微氧化磨损机制;H13钢在400~500℃发生轻微氧化磨损机制,600和700℃发生严重氧化磨损机制.SDCM-SS钢高氧化性和高热稳定性能使新型模具钢具有较H13钢更宽的轻微氧化磨损温度区间,从而具有好的高温耐磨性能.700℃时,SDCM-SS钢的碳化物在摩擦过程中会聚集在摩擦氧化物层与基体交界面形成碳化物层.此碳化物层有益于提高热作模具钢的高温耐磨性.