Fenton试剂强化超声波处理水中对硝基苯酚的研究

研究了Fenton试剂强化超声波(US/Fenton)技术对水中对硝基苯酚(PNP)的降解效果,探讨了影响超声波(US)降解PNP的影响因素:声强、溶液pH值、PNP的初始浓度、饱和气体种类等。结果表明:超声波降解PNP时,溶液pH值对降解速率影响显著,低pH值有利于降解;降低PNP溶液的初始浓度,提高声强都能提高超声降解PNP的速率,得出合适的声强为15W·cm-2;不同气体饱和时,降解速率的大小顺序为Ar>O2>空气>N2。在单独的超声波辐照下PNP去除率很小,而在US/Fenton强化技术中有显著的提高,PNP降解的表观一级动力学速率常数增强因子可达到2.18,表明存在明显的协同效应。

基于超声强化研磨加工的GH4099合金耐磨服役性能提升研究

GH4099合金具有优异的高温热稳定性、高温力学性能和高温抗蠕变性能,用于航空发动机涡轮盘和涡轮叶片的制造,常处于高温、重载、高频的工作环境,但因耐磨服役性能差导致其使用寿命较短。通过超声强化研磨加工技术对GH4099合金分别进行0、3、6、9 min的加工,实现其耐磨服役性能提升。采用超声强化研磨加工技术对GH4099合金板表面进行不同时间的加工处理,并对加工前后的截面显微硬度、金相组织以及表面形貌进行分析。同时,通过往复式摩擦磨损试验对加工前后的试样耐磨性能进行对比分析。研究结果表明:随着加工时间的增加,材料表面显微硬度逐渐增大,最大为432.83 HV,比未加工试样增加43.8%。当加工时间为6 min时,GH4099合金试样的摩擦系数为0.47,磨损率为5.78×10^(-14)m^(3)/(N·m),与未加工试样相比,分别降低24.2%、68.59%,表明超声强化研磨可有效提升GH4099合金耐磨服役性能。

基于超声强化改性研磨时长的AlCoCrFeNi_(2.1)共晶高熵合金组织和力学性能影响研究

为提高室温下AlCoCrFeNi_(2.1)共晶高熵合金(EHEAs)的极限拉伸强度和延展性,通过光镜观察截面显微组织、维氏显微硬度计测量截面显微硬度、白光干涉仪分析表面三维形貌、拉伸试验机进行室温单轴拉伸试验,并绘制工程应力-应变曲线,利用扫描电镜分析断口形貌等仪器研究在不同时长(3、6、9 min)超声强化改性研磨(USG)处理下AlCoCrFeNi_(2.1)EHEAs显微组织和性能的变化规律。结果表明:与母材相比,超声强化改性研磨使AlCoCrFeNi_(2.1)EHEAs由外表至芯部形成厚度最高约120μm的强化层,表面三维形貌先增加到1.987μm后减少至1.490μm,表层显微硬度最高提升了30.40%,极限拉伸强度最高提升了25%,延展性最高提升至15.04%,且母材表层断口形貌特征为韧性断裂,经超声强化改性研磨处理后样件断口形貌特征均为韧-脆混合型断裂。可得结论:超声强化改性研磨可以有效提高AlCoCrFeNi_(2.1)共晶高熵合金的表层硬度和晶粒细化的强化层,从而协同提高其极限拉伸强度和延展性。

超声强化C8芳烃中乙苯结晶分离工艺研究

通过改变超声波的功率,研究不同功率超声波对C8芳烃异构体形貌以及动力学行为的影响。研究结果表明,将40 W、20 kHz超声波引入C8芳烃结晶分离过程,不仅可以避免晶体的爆发成核,使形成的晶体形貌变为尺寸更小、更加规整的球形颗粒,不易包藏母液,从而提高C8芳烃中乙苯组分分离效率,使二甲苯晶体的含湿率降低至2%;同时大幅降低结晶分离所需的冷量,使混合C8芳烃物料初次析晶温度由-47.2℃提升至-8.9℃,提高结晶分离二甲苯晶体后的乙苯母液纯度至99.0%,从而实现乙苯的单级高效连续结晶分离,生成出能够直接进入苯乙烯装置的高浓度、高纯度乙苯。

超声波强化氧化锌矿氨浸试验研究

针对高碱性难处理氧化锌矿采用常规氨浸浸出率低的问题,采用超声波强化其浸出过程,结果表明超声波强化浸出氧化锌矿有利于提高锌的浸出率,最佳浸出条件为超声波功率550 W、浸出剂浓度5 mol/L、浸出体系液固比9:1、浸出过程超声波作用时间1.5 h和浸出温度为45℃,浸出率达93.80%,锌的浸出率比无超声波作用时高出10%以上,且在相同浸出条件下,超声波强化浸出可大幅缩短浸出时间和降低浸出反应温度。为难处理氧化锌矿浸提工艺的改进提供了新的思路。

超声波冲击强化技术在某型发动机燃烧室机匣修理中的应用

针对某型发动机燃烧室机匣支板肋焊后裂纹故障,对超声波冲击强化方式、设备选择和冲击试验过程及冲击强化工艺等方面进行研究,结果表明对燃烧室机匣支板肋焊缝应力集中区域进行超声波冲击处理,能够有效消除焊接应力且能形成较大的残余压应力,提高了该部位抗疲劳性能,降低了裂纹产生的概率,确保了机匣的使用可靠性。同时通过研究,解决了机匣冲击强化技术应用过程中易出现的冲击不均匀及大型机件操作不便等工艺难题。

高锰钢的超声冲击强化和抗磨损机理

高锰钢优异的形变硬化行为使其在强冲击磨损工况下具有广泛的应用,但是在低应力磨损下高锰钢的硬化能力有待提高。为了提高高锰钢在低应力磨损下的力学性能,提出高锰钢表面的超声冲击强化方法。首先,采用超声冲击强化技术对高锰钢表面进行处理,并进行磨损试验,通过三维轮廓仪、XRD、SEM和EDS等对显微组织、表面磨痕进行测试,研究超声冲击前后高锰钢表面的抗磨损性能。然后,通过维氏硬度计和SEM进行磨损前后亚表面维氏硬度测量和显微组织分析,揭示超声冲击高锰钢的形变硬化和抗磨损机理。研究发现,超声冲击高锰钢由于高应变率冲击和动态霍尔佩奇效应的双重作用,获得较大的硬化效果,其硬度远高于磨损前后原始高锰钢。揭示了高锰钢的超声冲击强化和抗磨损机理,可为低应力磨损下高锰钢的超声硬化处理提供技术基础。

超声强化单宁锗中杂质铁去除研究

针对现行洗涤除杂工序问题,提出一种超声波强化单宁锗中杂质铁去除的新方法。在分析单宁锗中铁赋存状态及反应温度、液固比、硫酸质量浓度及超声功率等单因素影响的基础上,考察超声强化杂质铁去除的机制。研究结果表明:单宁锗中杂质铁的赋存形式复杂,包括Fe_(2)(SO_(4))_(3)、Fe(OH)_(3)、Fe SO_(4)、单宁-Fe(Ⅲ)络合物等,需要超声酸洗去除。当超声功率为225 W、硫酸质量浓度为20 g/L、液固比为7:1 m L/g、反应温度为40℃和反应时间为30 min时,铁的去除率达到85.95%,比常规条件的去除率增加9.8%左右。单宁锗中杂质铁的去除受内扩散步骤控制,超声作用能够增加杂质铁与硫酸的接触,降低反应的扩散阻力,使铁去除表观活化能由常规条件下的17.190 k J/mol减小至13.856 k J/mol,从而提高杂质铁的去除效率。

超声振动表层强化技术研究现状及展望

阐述了超声振动滚压技术对工件的表层强化原理,对超声振动滚压技术表面强化的研究现状进行了总结,指出了现阶段超声振动滚压技术表面强化研究的发展方向。依据超声振动滚压技术的研究思路,对超声振动喷丸技术进行了论述。介绍了超声振动表面强化与其他技术的复合强化原理及研究现状。对超声振动表层强化技术的发展方向进行了展望,包括向绿色可持续方向发展、超声强化与其他技术复合和创建工艺参数与强化效果之间的数据库。总结了当前超声振动强化技术及超声振动复合强化技术的研究。

超声对受限撞击流微观混合性能的强化

为了进一步提高受限撞击流反应器内纳米颗粒结晶性能,在反应器中引入超声场来强化反应器内入射流撞击区域上方“三角区域”流动与微观混合过程。采用Villermaux-Dushman平行竞争反应体系对超声强化的受限撞击流反应器内微观混合过程进行实验研究,使用离集指数、微观混合时间以及达姆科勒数对反应器内微观混合性能进行表征。结果表明:低频超声场通过诱导超声空化效应能有效地强化撞击流反应器内微观混合过程,低雷诺数时效果更为明显。与未施加超声相比,在超声作用下离集指数减小10.9%~23.5%,微观混合时间从0.00016~0.00043 s缩短至0.00014~0.00033 s。研究发现该反应器在所有工况下达姆科勒数均小于1,表明该化学反应由微观混合过程主导。

超声强化含锌尘泥浸出机理及动力学

采用低共熔溶剂为浸出剂,进行了含锌尘泥超声浸锌试验。分析了超声功率、温度、液固比、搅拌速率、反应时间等对锌浸出率的影响。结果表明:在超声功率90 W、温度40℃、液固比7 mL g、转速250 r min、浸出时间80 min条件下,锌超声浸出率可达98.48%。超声强化浸出过程受混合固体产物层的控制,表观活化能为11.23 kJ mol。

超声强化对二甲苯结晶特性及调控机理实验

对二甲苯(PX)是石油化工中最重要的芳烃原料之一。随着对PX的需求日益增长,迫切需要开发一种成本更低、效率更高的对二甲苯生产工艺。本文将超声引入到PX结晶过程,分析了不同工况下PX的超溶解度、介稳区宽度和诱导期等数据。基于经典成核理论,探究了PX的结晶特性和超声强化PX的作用机制。结果如下:超声减小了PX结晶过程的介稳区宽度和诱导期,加快了晶体成核速率,并避免了爆发成核。当过饱和度低于1.055时,PX成核机制为非均相成核;当过饱和度高于1.055时,PX为均相成核。晶体生长机制为连续生长。超声降低了PX的临界成核半径和临界成核自由能,也降低了两种成核机制对应的界面张力和表面熵因子,同时提高了体系的扩散系数。当超声功率从0变化到88W时,晶体成核速率常数增大了22.4倍,扩散系数增大了11.86倍。所得结论可为PX结晶工艺的改进提供参考。

钛合金超声冲击强化研究现状及发展趋势

梳理、介绍了钛合金超声冲击强化技术的工艺原理与研究进展;统计分析了不同超声冲击工艺参数(静压力、超声振幅和滚压次数)对钛合金表面层性能的影响规律,结果表明不同工艺参数的择优对钛合金性能强化有重要影响,同时各工艺参数也会存在优化临界值,超过临界值反而会降低其服役性能;总结了现阶段超声冲击强化技术在工程应用上面临的难点,并结合智能制造提出超声冲击强化技术未来发展方向.

阵列式压电振子超声复合喷丸强化

为了进一步改善超声喷丸强化质量,提升工件表面残余应力和显微硬度的均匀性,对压电振子阵列型超声喷丸强化加工系统进行了改进,提出了在强化加工过程中辅助工件往复运动的方法。对改进后的压电振子阵列型超声喷丸强化加工原理进行了阐述,分析了激振片的振动特性并进行了结构尺寸优化,应用仿真软件对工件往复运动下超声喷丸强化过程进行了仿真研究,分析了在不同的往复运动频率下,工件表面残余应力分布情况。实验测试了在不同喷丸强化时间及往复运动频率下超声喷丸强化加工质量,探究了喷丸时间和往复运动频率对工件表面显微硬度的影响。结果表明:在压电振子阵列型超声喷丸强化过程中辅助工件往返运动,可以有效提高工件表面残余应力和显微硬度分布的均匀性,提升表面强化质量。

原位纳米颗粒增强AA6016基复合材料超声空化强化后微观组织及性能的变化

目的探索铝基复合材料的新型表面强化方法。方法采用超声空化的方法对原位纳米颗粒增强AA6016铝基复合材料进行强化,使用电子天平、激光共聚焦显微镜、场发射扫描电子显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪以及透射电镜对材料质量损失、表面形貌、残余应力、显微硬度、微观组织等方面进行系统地分析。结果试样的质量损失和表面粗糙度随空化时间的延长而增加,在超声空化处理30 s后,试样的表面硬度和残余压应力较原样分别提高了89.8%和57.7%,材料内部发生位错增殖,位错相互缠结,并且晶粒排列的取向差增大;当空化时间达到60 s时,显现的晶界数量增加,在晶界处出现材料剥落现象,残余应力被释放。结论在一定的时间范围内,超声空化可以较为明显地提高材料的表面性能。在空化泡溃灭产生的多向力作用下,铝基复合材料表面晶粒内会迅速产生大量位错,形成加工硬化层。位错缠结和增强颗粒的钉扎作用,促使晶粒内部亚晶界的形成,最终导致晶粒细化。

超声振动对2195铝锂合金搅拌摩擦焊接头显微组织与力学性能的影响

采用新型超声振动强化搅拌摩擦焊对第三代2195-T6铝锂合金进行焊接,研究超声振动对接头显微组织与力学性能的影响。研究表明,超声振动强化搅拌摩擦焊能够增强塑性材料流动,进而抑制焊接缺陷,提高无缺陷接头的临界焊接速度。在保证接头抗拉强度达到母材75%的条件下,超声振动强化搅拌摩擦焊的焊接速度和效率均高于常规搅拌摩擦焊。施加超声振动能够大幅提升较高焊接速度条件下的接头力学性能。超声振动强化搅拌摩擦焊接头的极限抗拉强度为449.5 MPa,达到母材的83.1%。超声振动强化搅拌摩擦焊接能够在保证接头质量的前提下提升临界焊接速度和焊接效率。

铝/钛异种金属超声振动强化搅拌摩擦焊接工艺试验研究

搅拌摩擦焊在铝/钛异种金属焊接方面具有明显优势,但采用常规搅拌摩擦焊进行铝/钛异种金属焊接时,在焊缝根部仍易产生弱连接缺陷。为此,采用超声振动强化搅拌摩擦焊接新工艺进行了4mm厚的2024铝合金与TC4钛合金的焊接工艺试验,焊后进行了接头微观组织与力学性能分析。通过与常规搅拌摩擦焊接工艺进行对比,发现辅加超声振动能够改善铝/钛异种金属搅拌摩擦焊缝表面成形,降低接头根部弱连接缺陷的高度,减少接头金属间化合物的生成。在搅拌头转速为400r/min,焊接速度为45mm/min时,接头的抗拉强度可达到343.3MPa,相比于常规搅拌摩擦焊提升18.9%,达到铝合金母材强度的76.2%。研究证实了超声振动强化搅拌摩擦焊接新工艺在铝/钛异种金属焊接方面的优势,为提高铝/钛异种金属的焊接质量提供了新的技术手段。

超声喷丸强化对连杆用42CrMo4钢疲劳性能的影响

为了提高某型柴油机连杆用42CrMo4钢的使用寿命和服役质量,首先采用超声喷丸强化工艺对其进行了处理,研究了功率、撞针直径和走刀速度对其表面粗糙度、表层硬度等表面完整性的影响规律。之后根据国家相关标准,设计了超声喷丸强化疲劳试验件,开展了超声喷丸强化工艺处理试验件的高周疲劳试验,并对其试验结果与传统喷丸结果进行分析。最后,通过扫描电子显微镜对疲劳断口进行了表征,观察了微观组织的演化规律,揭示了疲劳损伤失效机理。

温态超声冲击强化对AA6061-T6空蚀行为的影响

目的进一步提高超声冲击处理对AA6061-T6抗空蚀性能的强化效果。方法通过不同温度(RT、50、100和150℃)温态超声冲击强化处理,结合冲击强化与动态应变时效(DSA)的优点,获得应变速率更高、密度位错更高的塑性变形强化层,以提高其抗空蚀性能。利用X射线衍射技术(XRD)、金相显微镜研究了强化层的微观组织。利用显微硬度仪研究了强化层深度方向的硬度分布。利用超声振动空蚀平台、扫描电子显微镜(SEM)和激光共聚焦显微镜,研究了强化试样的空蚀性能及空蚀机理。结果随温度的升高,强化后的铝合金近表层分别形成30、50、70、90μm的晶粒细化层,表面择优取向由(200)转变为(111);强化温度为50℃时的表面显微硬度最高,较原始试样提高了108.2%;经300 min空化腐蚀后,常温、50、100、150℃条件下处理的超声冲击试样的抗空蚀性能分别是未处理试样的1.77、2.03、1.49和1.38倍;温态冲击强化后,试样的空化腐蚀损伤机制不仅包括初始的韧性断裂破坏,还增加了脆性及疲劳损伤形式。结论经过温态超声冲击强化处理后,AA6061-T6的抗空蚀性能随温度的升高呈先增后减的趋势,强化温度为50℃时最优。强化试样的抗空蚀性能提高归因于表面硬度增加、晶粒细化和择优取向转变等多种因素的综合作用。

超声强化技术在水处理中的应用研究进展

作为高级氧化技术,超声空化产生无选择性的强氧化性自由基,具有较大优势,但由于超声空化机理的特点使得有机物的完全矿化受到限制,而提高超声效率的常见方法有:优化频率、声强,与其他技术组合等。文章主要从超声波参数,添加剂,超声-高级氧化技术、超声-活性炭、超声-微生物处理、超声-石墨、超声-气浮、超声-膜处理、超声-混凝、超声-消毒技术等方面综述了超声强化技术原理及其在水处理中的应用研究进展。其中研究较少的方法有间歇超声、多频超声、充入多种气体以及超声与各工艺组合,如超声与活性炭、等离子体技术等组合,这些强化技术都一定程度的强化了超声效果。有些组合暂时未用于水处理,但经过完善也将大大催进水处理事业的发展。虽然超声波具有较大优势,但是由于其成本高,反应器生产技术限制,超声波大规模用于实际生产还需要较长一段时间。