超音速火焰喷涂微纳米WC-CoCr涂层的性能与空蚀行为

采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备普通微米和微纳米WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,使用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪方法分析涂层的组织结构;测量涂层的显微硬度、孔隙率及开裂韧性;采用超声振动空蚀装置在淡水介质中研究WC-10Co4Cr涂层的抗空蚀性能和空蚀行为,并探讨涂层的空蚀机理。结果表明:采用HVOF制备的微纳米WC-10Co4Cr涂层主要由WC相、非晶Co Cr相和微量的W2C相组成,涂层中WC未产生明显的脱碳现象;HVOF工艺制备的微纳米WC-10Co4Cr涂层的力学性能和抗空蚀性能明显优于普通WC-10Co4Cr涂层的,在稳定空蚀阶段淡水中微纳米涂层的抗空蚀性能比普通涂层的提高大约1倍。

C/C复合材料ZrB_2-SiC基陶瓷涂层的微观结构及氧化机理

为提高C/C复合材料在高温富氧环境中的抗氧化性能,采用两步刷涂+化学气相沉积法在C/C复合材料表面制备含Si_3N_4、MoSi_2、TaC等添加剂的ZrB_2-SiC基多层复合陶瓷涂层。利用XRD和SEM等分析测试手段研究涂层的物相组成和微观结构,并分析讨论涂层在900和1500℃的等温抗氧化机理。结果表明:利用两步刷涂+化学气相沉积法制备的ZrB_2-SiC基复合陶瓷涂层整体厚度约为200μm。Si3N4、MoSi_2可很好地促进ZrB_2-SiC基氧阻挡层的高温烧结,使涂层致密化,并提高涂层在900℃的抗氧化性能;与之相比,TaC则不能很好地发挥致密化作用,对涂层在900℃时抗氧化性能的提高有限。在900℃时,ZrB_2-SiC基陶瓷涂层的氧化过程主要受氧在涂层孔隙等缺陷中的扩散所控制,添加剂主要通过改变涂层的致密化程度来影响涂层的抗氧化性能。在1500℃氧化过程中,涂层抗氧化性能恶化,但致密的化学气相沉积SiC封填层的引入可显著改善涂层在1500℃时的抗氧化性能,涂层表面生成了完整的含有ZrO_2和ZrSiO_4等高熔点颗粒的SiO_2玻璃态氧化膜,为基体提供有效的氧化防护。

多孔Er-TiO_2薄膜的制备及其光催化性能

以水溶性壳聚糖(WSC)为添加剂、五水硝酸铒为铒源,采用本课题组研发的浸渍/旋转法在石英玻璃片上制备一系列Er-TiO_2多孔薄膜,考察涂膜层数(1~4)、煅烧温度(550~650℃)、煅烧时间(0.5~3 h)以及WSC含量(0~0.05%(质量分数))对薄膜结构及性质的影响,并利用XRD、SEM、EDX、TG-DTG和BET等技术对薄膜的结构进行表征,通过甲基橙溶液的光催化降解反应评价其光催化性能。结果表明:当溶胶中WSC的添加量为0.04%(质量分数),涂膜层数为3层,煅烧温度为550℃,煅烧时间为1 h时,在模拟可见光下,薄膜对7.8 mg/L的甲基橙溶液光催化反应进行6 h,催化降解率可达到64.6%。

轧制对Mg-Al-Pb-La镁合金腐蚀电化学行为的影响

采用熔炼铸造和塑性变形方法制备Mg-Al-Pb-La镁合金。采用扫描电镜和X射线衍射等方法研究轧制对Mg-Al-Pb-La镁合金显微组织的影响,采用动电位极化和恒电流放电等方法研究轧制对Mg-Al-Pb-La镁合金腐蚀电化学行为的影响。结果表明:轧制使Mg-Al-Pb-La镁合金的晶粒细化、第二相破碎、再结晶程度降低、Mg-Al-Pb-La镁合金的放电活性增强、耐蚀性变差和阳极效率降低;当轧制变形量为40%时,镁合金的综合放电性能优良,在电流密度180 m A/cm^2下平均放电电位和阳极效率分别为-1.749 V(vs SCE)和(82.9±0.2)%。

Cu-Sn-Bi合金在球磨和烧结过程中的组织演变

采用机械合金化法制备出Cu-10%Sn-5%Bi合金粉末,然后将其压制成型并进行烧结,制备成合金块体;利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等分析手段,研究Cu-Sn-Bi合金在高能球磨和烧结过程中组织结构的变化。结果表明:高能球磨可以扩展Cu-Bi互不溶体系的固溶度,且在球磨过程中形成的Cu_6Sn_5相为亚稳定相,随着球磨时间延长会先形成而后发生分解,分解后的Sn将固溶到Cu中;同时在450 r/min球磨40 h后,Sn、Bi基本完全融入Cu中,形成Cu的过饱和固溶体。在烧结过程中,Bi从Cu中脱溶,细小弥散分布在Cu基体中。在700℃二次烧结后,Cu-Sn-Bi合金显微组织良好,具有相对较好的力学性能。

阴离子-非离子组合药剂对一水硬铝石浮选和泡沫稳定性的影响

采用单矿物浮选实验,接触角实验,两相、三相泡沫动态稳定性实验,研究组合药剂油酸钠(NaOL)-辛醇(OCT)对一水硬铝石浮选行为的影响规律及其作用机理。通过测定组合药剂与一水硬铝石作用前后溶液的TOC含量,分析组合药剂作用下一水硬铝石三相泡沫稳定性的原因。结果表明:在矿浆p H=7.0条件下,组合药剂与单一NaOL浮选一水硬铝石结果相比,NaOL物质的量在组合药剂总物质的量中所占的摩尔分数x(NaOL)≥40%时有利于提高一水硬铝石的浮选回收率。其中,x(NaOL)=40%和x(NaOL)=60%的组合药剂因通过形成更稳定的三相泡沫而提高一水硬铝石的浮选回收率;x(NaOL)=80%的组合药剂不仅能增强浮选泡沫稳定性,还能增大矿物表面疏水性从而提高一水硬铝石浮选回收率。

Ti-Al和Ti-Al-Ce复合改性剂对高硼铁基耐磨合金组织和性能的影响

研究Ti-Al和Ti-Al-Ce两种复合改性剂对高硼铁基耐磨合金组织和性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、硬度测试仪和摩擦磨损试验机等分析合金的组织结构和性能,结果表明:Ti-Al和Ti-Al-Ce的添加都能很好地破坏共晶硼化物的连续网状结构,改善硼化物的形貌、尺寸和分布情况,其中Ce添加后改善效果更加明显。热处理后合金硬度出现小幅度的减小,但硬度都在60HRC以上,改性处理显著提高高硼铁基耐磨合金的冲击韧性和耐磨性能,冲击韧性最高可达15.2 J/cm^2,并表现出很好的耐磨性能。

点缺陷对B2-CoSc化合物物性影响的第一性原理研究

利用第一性原理的Castep软件,对B2型金属间化合物Co Sc的16种点缺陷的热力学参数、电子结构和弹性常数进行计算,分析16种点缺陷存在的类型及对化合物力学性能的影响。结果表明:Co单空位形成热和结合能分别是-6.78 e V和-0.43 e V,Co单空位化合物最容易形成、稳定性最好;其次是Co单反位化合物,形成热和结合能分别是-6.152 e V和2.504 e V。从而得出16种点缺陷最稳定存在形式是Co空位和Co反位;存在的组态是Co单空位、Co双空位、Co三空位和Co双反位。由电子态密度图中的费米能级和赝能隙也定性判断出,Co空位和反位缺陷化合物比Sc空位和反位缺陷化合物稳定。计算6种点缺陷的泊松比?可知,Co三空位的化合物金属键最强、塑性最好。与完整的Co Sc金属间化合物塑性相比,有空位缺陷的金属间化合物塑性得到提高。

VO2/C-TiO2纳米管复合阵列的制备及其超电容性能

在阳极氧化法制备有序TiO_2纳米管阵列(TiO_2 NTAs)的基础上,通过气氛保护退火实现碳改性处理(C-TiO_2NTAs),并进一步采用水浴沉积工艺可控制备VO_2/C-TiO_2纳米管复合阵列(VO_2/C-TiO_2 NTAs)。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电镜(FESEM)和场发射透射电镜(TEM)对VO_2/C-TiO_2 NTAs的物相、成分和形貌进行表征,利用循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)以及电化学阻抗谱(EIS)测试VO_2/C-TiO_2 NTAs的超电容性能。结果表明:在浓度为0.01 mol/L的VOSO4溶液中90℃沉积3 h,VO_2/C-TiO_2 NTAs的比电容最佳,当电流密度为1 A/g、比电容为316 F/g,且经过1000次恒电流循环充放电后,其电容保持率为82%。

自然时效对Al-Zn-Mg合金型材抗应力腐蚀性能的影响

采用电导率实验与慢应变速率拉伸实验研究自然时效对Al-Zn-Mg合金型材应力腐蚀断裂的影响,通过扫描电镜、透射电镜等显微组织分析揭示其性能变化的机理。结果表明:Al-Zn-Mg合金型材的电导率随着自然时效时间的延长呈下降趋势,停放至28 d左右基本达到稳定状态,稳定后合金的内、外表层电导率分别为32.20(IACS)%与31.50(IACS)%。自然时效后再进行人工时效((90℃,12 h)+(169℃,11 h)),Al-Zn-Mg合金型材的抗拉强度(Rm)随自然时效时间的延长而显著降低,但合金的抗应力腐蚀性能明显提高;自然时效后,合金内晶界无沉淀析出带变宽(PFZ),晶界析出相尺寸与间距变大。

Cr_3C_2对SPS烧结WC-6Co硬质合金组织与性能的影响

采用SPS烧结技术制备WC-6Co-xCr_3C_2(x=0~0.6%,质量分数)硬质合金,并通过SEM、EDS、力学性能测试仪、摩擦磨损试验机和电化学工作站等测试手段研究Cr_3C_2含量对SPS烧结WC-6Co硬质合金显微组织和性能的影响。结果表明:随着Cr_3C_2添加量的增大,合金的晶粒异常长大现象消失,晶粒变得细小均匀;同时发现Cr_3C_2的添加可以明显改善合金的力学性能、摩擦磨损性能和耐腐蚀性能。当其添加量为0.45%时,合金综合性能最优,硬度为1933 HV30,断裂韧性达到12.5 MPa·m1/2。

添加剂对海滨钛磁铁矿直接还原磁选钛铁分离的影响

针对内配煤直接还原钛磁铁矿引入灰分和杂质从而降低钛产品品位的问题,利用包埋法进行直接还原,将无碳球团包埋在煤中,并分别以萤石和硫酸钠为添加剂,探讨此工艺的可行性及添加剂对还原的影响。结果表明:利用此工艺可实现铁还原的同时获得高品位钛产品的目标,且添加硫酸钠的效果优于添加萤石的效果;添加适量的萤石或硫酸钠均促进钛磁铁矿的还原,钛矿物由含钛低的钛铁尖晶石向含钛高的钛铁矿和亚铁板钛矿转变。金属铁颗粒长大有利于钛铁分离并分别富集,钙长石、霞石和Fe S的形成是分别促进铁颗粒长大的原因,但添加过量的萤石和硫酸钠导致还原生成的金属铁聚集相连,阻碍气体扩散,不利于含钛矿物的还原。

激光3D打印80Ni20Cr合金的显微组织及力学性能

研究激光3D打印80Ni20Cr合金的层-层正交和层-层同向两种不同层激光加工路径打印的合金样件微结构和力学性能。结果表明:合金样件具有细小的等轴晶组织和柱状晶组织,柱状晶粒沿着激光加工路径生长。合金样件成分为Cr溶质溶于Ni溶剂的固溶体,打印样件密度与理论密度接近。层-层正交工艺打印合金样件的孔隙率要低于层-层同向工艺打印合金样件的,微观硬度和拉伸性能也要优于采用层-层同向工艺打印合金样件的,其抗拉强度可达410 MPa,硬度可达406 HV0.2。

基于动态沉降压密实验的深锥浓密机关键参数确定

基于动态沉降压密实验,研究浓密机耙架在不同搅拌速率下的浓密效果。结果表明:各搅拌速率下停留8 h时,浓密机底流浓度(质量分数)均达到最大,随着搅拌速率的增加,底流浓度先增加后降低,底流浓度随搅拌速率的增加符合抛物线变化规律;搅拌速率1 r/min时达到最大底流浓度74.54%,搅拌速率0.1 r/min时达到最小底流浓度71.38%,适合该尾矿的最佳搅拌速率为0.4 r/min,此时底流浓度为72.55%。最后基于凯奇沉降模型、供排料平衡理论,建立浓密机直径计算模型和高度确定方法,浓密机直径与最小沉降速率密切相关,浓密机泥层高度与直径比为0.9时可取得最佳底流浓度。以新疆某铜矿深锥浓密机为例,计算得到浓密机直径为14 m。高度为14 m,浓密机试运行表明:浓密机底流浓度维持在69.5%~72%之间,浓缩效果良好。研究成果为深锥浓密机关键参数确定提供重要的方法及理论依据。

活性炭强化氧化亚熔盐介质中钒渣分解机理

活性炭强化亚熔盐介质中钒渣分解效果显著,添加10%(质量分数)活性炭即可实现215℃下铬的溶出率由0提高至近85%。以活性炭强化氧化亚熔盐介质中钒渣分解作用机制为重点展开研究。结果表明:活性炭的强化氧化作用主要与其吸附性能及活性氧(ROS)催化氧化性能相关。通过对活性炭表面ROS含量的测定,发现超氧自由基(O_2^-)的存在和生成是活性炭催化氧化亚熔盐介质中矿物分解的主因,且O_2^-随NOH浓度的升高含量大幅增加。活性炭表面的超氧根一方面作为催化剂促进反应的发生,另一方面可附着于活性炭巨大的比表面上和发达的孔隙结构中,通过活性炭与钒渣在液相中的接触对矿物进行氧化分解。

300 kA铝电解槽中氧化铝颗粒的溶解模拟

在铝电解下料过程中,氧化铝颗粒吸热、结块、溶解并受到传热与传质溶解机制的综合作用。基于Open FOAM计算平台,有效区分主导颗粒溶解的控制机制,考虑气泡作用和下料后的电解质温度响应,开发铝电解槽中氧化铝颗粒传热、传质耦合溶解计算模型;利用Rosin-Rammler分布函数计算下料后电解质中氧化铝颗粒粒径分布,对实际300 k A铝电解槽中氧化铝溶解过程进行数值模拟。结果表明:前18 s氧化铝溶解50%(质量分数),属于快速溶解阶段;一个下料周期144 s结束后,剩余约1.5%(质量分数)的氧化铝未溶解,未溶解颗粒聚集,并在电解槽底部形成沉淀;仅考虑氧化铝溶解吸热的情况下,下料区位置电解质温度在前1 s快速下降,随后,电解质温度快速回升并在60 s之后呈现震荡趋势。

氯化钠在蛇纹石/黄铁矿浮选体系中的分散机理

通过矿物浮选实验、沉降实验、动电位和DLVO理论计算,考察氯化钠在蛇纹石/黄铁矿浮选体系中的聚集/分散作用,研究氯化钠对颗粒间的分散作用机制。结果表明:蛇纹石颗粒可通过异相凝聚作用罩盖在黄铁矿表面,阻碍黄药在黄铁矿表面吸附,影响黄铁矿的浮选;氯化钠的加入能增加蛇纹石与黄铁矿颗粒间的分散性,提高黄铁矿/蛇纹石混合矿体系中黄铁矿的回收率。研究结果表明,在p H为8.5时,氯化钠的浓度越高,对混合矿颗粒间的分散性越强;蛇纹石通过静电作用吸附在黄铁矿表面影响其浮选,氯化钠加入压缩双电层,使带相反电性的颗粒间电位绝对值显著降低,降低静电引力,使异相凝聚程度减弱,降低蛇纹石对黄铁矿的抑制作用。

金/钯基贵金属钎料研究进展

贵金属钎料在电子工业、微电子封装、真空多级钎焊、高温技术、饰品制造业及航空航天等诸多领域占据重要地位,金/钯基贵金属钎料的研发及应用一直是国内外研究的热点。详细介绍工业生产、军工及民用等领域中常用的低/中/高温金基钎料,电子工业分级钎焊用、高温耐热型和具备特殊性能的钯基钎料,总结各个系列钎料特点、钎焊性能及用途,并简单概述银基钎料特性。综合评述贵金属钎料发展和应用中出现的加工性能差、经济成本高、含致毒污染元素、焊点可靠性不理想及模拟基础数据库匮乏等问题,从制备工艺、微合金化、添加强化相、匹配助焊剂和钎料计算机模拟等方面展望贵金属钎料未来发展趋势,并从中寻求对现存问题的解决措施,为贵金属钎料的开发、应用及推广提供基础支撑。

形变时效对不同Cu含量的稀土铝电工圆杆的影响

铝电工圆杆是电缆、电线的坯料,其质量好坏直接影响铝导线的优劣。通过扫描电镜、X射线物相分析等方法,对比铸态、轧制态和形变时效态下不同Cu含量的稀土铝电工圆杆的抗拉强度和导电率,研究形变热处理对铝电工圆杆的影响。结果表明:经过形变热处理后,试样的晶界得到薄化,组织更加均匀;当Cu含量为0.2%时,通过(500℃,3 h固溶处理)+85%轧制+(150℃,12 h时效)的形变热处理,试样抗拉强度达到179 MPa,导电率为60.78%IACS,综合性能较佳。

化学镀制备Co/Al_2O_3催化硼氢化钠水解制氢

以商品化的氧化铝球为载体,通过化学镀法在其表面沉积金属钴,制备不同担载量的Co/Al2O3催化剂,并用于催化碱性溶液中硼氢化钠水解放氢反应。考察钴担载量、硼氢化钠浓度、反应温度、循环使用次数对催化剂性能的影响。通过扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射分别对催化剂表面形貌、元素组成和晶相结构进行分析。结果表明:当钴的担载量为0.46%(质量分数)时,20℃下5Na BH4+5%Na OH体系的产氢速率最高,达3.26L/(min·g);反应表观活化能为64.4 k J/mol;循环使用4次后,催化剂活性降至初始值的72%。