WC-Co硬质合金冲蚀模型研究及应用

WC-Co硬质合金是制造固定式节流阀阀芯的主要材料,高压天然气携带着井底杂质颗粒在节流阀节流降压的过程中,对节流阀的核心部件阀芯产生冲蚀破坏。因此,以牌号为YG15的WC-Co硬质合金为研究对象,构建室内冲蚀实验平台,以确定YG15硬质合金的冲蚀模型并结合仿真验证。将冲蚀模型进一步应用至固定式节流阀冲蚀仿真中,预测固定式节流阀阀芯的使用寿命。研究结果表明,确定了YG15硬质合金的冲击角函数和在90°冲击角下的速度指数为2.48;当冲蚀角度由30°增加至90°时,YG15硬质合金靶材的冲蚀磨损量由847.1 mg增加至1235.6 mg;固定式节流阀冲蚀最严重的部位位于节流孔处,冲蚀磨损率随颗粒质量流率的增大而增大;对固定式节流阀进行寿命预测,在颗粒质量流较小的情况下,对节流阀固定油嘴保持一年一换;在颗粒质量流较大时,保持半年内更换一次。

氩气和氪气磁控溅射对Zr-Co-RE薄膜微观结构和吸氢性能的影响

为了获得吸气性能较好的Zr-Co-RE(RE为La和Ce稀土元素)吸气剂薄膜,采用直流磁控溅射方法,分别在氩气和氪气气氛中,通过改变沉积气压研究制备了不同结构的Zr-Co-RE薄膜。运用场发射扫描电镜、X射线衍射仪分析了不同溅射气压下溅射气氛对薄膜结构的影响;采用动态定压法分别测试了在氩气和在氪气中沉积的薄膜的吸氢性能,分析了溅射气氛和薄膜结构对吸氢性能的影响。结果表明,在同等气压下,用氩气溅射沉积的薄膜较致密,用氪气溅射沉积的薄膜表面分布有较多的团簇结构和裂纹结构,薄膜呈明显的柱状结构,且柱状组织间分布着大量的界面和间隙,为气体扩散提供了更多的路径;随着氩气和氪气气压增大,薄膜含有更多的裂纹和间隙结构,连续性柱状结构生长更明显,裂纹更深更宽,比表面积更大,有利于提高薄膜的吸氢性能。

非平衡Al-Ni-Co合金中十次准晶的结构分析与表征

本文主要利用原子分辨的高角环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)成像技术与选区电子衍射(SAED)技术,对非平衡Al-Ni-Co合金中十次准晶的结构进行了表征,结果表明其基本结构单元除了包含平衡态Al-Ni-Co十次准晶超结构变体中的五次对称原子团,还具有非平衡Al-Ni-Co十次准晶中独有的对称性破缺原子团,是一种新的Al-Ni-Co十次准晶超结构变体。通过用不同的拼砌来描述该准晶结构,发现在急冷状态下对称性破缺原子团的存在导致了相子缺陷的产生,从而破坏了该准晶的长程有序性。通过安曼线和特征相子分析发现,该观察区域内安曼线分布无明显差异,特征相子分布无明显变化,反映出该区域准晶相的线性相子应变是单一的,这与平衡状态下十次准晶相结构特征完全不同。

电沉积制备Ni-Co-Ce复合镀层及其耐蚀性能研究

Ni-Co合金镀层具有较好的耐蚀性,多用于金属防腐,添加Ce可细化该合金镀层晶粒,提高组织致密性及耐蚀性。以船用钢EH40为基体,采用复合电沉积工艺在其表面制备Ni-Co-Ce合金镀层,并在3.5%NaCl溶液中对不同工艺条件下制备的镀层进行动电位极化曲线测试和电化学阻抗测试,评价其耐腐蚀性能。采用扫描电镜和X射线衍射仪对镀层的表面形貌和物相组成进行了分析。结果表明,镀层最佳电沉积工艺条件为硫酸铈浓度0.6 g/L,电流密度0.04 A/cm^(2),电沉积温度50℃;此条件下获得的镀层表面平整,自腐蚀电流和电位(绝对值)均最低,分别为3.694 5×10^(-6) A/cm^(2)和-0.534 V,电荷转移电阻最大,为889.81Ω·cm^(2),耐蚀性能最好。

深冷轧制变形对新型Ni-W-Co-Ta高密度合金显微组织与性能的影响

采用熔炼-浇铸-锻造流程制备新型Ni-W-Co-Ta高强度合金,并对Ni-W-Co-Ta合金经深冷轧制变形后的显微组织及力学性能演变规律进行表征。结果表明:随着变形量的增加,新型Ni-W-Co-Ta高密度合金中等轴晶粒沿轧制方向不断被拉长,同时产生大量的滑移带以协调剧烈的塑性变形,并最终形成纤维组织。变形量的增大导致位错密度急剧增大,位错交互作用显著加强,进而使晶粒尺寸细化至纳米量级;合金强度、硬度随着变形量的增加而显著提高,伸长率则急剧下降。断口形貌则由韧性断裂(未变形)向准解理-韧性混合型断裂转变(90%变形量)。

聚丁二酸丁二醇酯和聚辛二酸丁二醇酯及聚(丁二酸-co-辛二酸丁二醇)共聚酯的酶促降解

以1,4-丁二醇与不同链长二元酸单体为原料,合成了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和聚辛二酸丁二醇酯(PBSub)2种均聚酯和4种不同比例聚(丁二酸-co-辛二酸丁二醇)共聚酯。以上述6种聚酯为降解底物,利用角质酶对其进行降解研究。通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱、核磁共振波谱仪、差示扫描量热仪、X射线衍射仪和热重分析仪等对聚酯及其降解产物进行表征分析。6种聚酯的晶体结构、熔点、结晶度和热稳定性变化不大。研究表明,聚酯的结晶度和熔点温度是影响其酶降解的重要因素。角质酶降解共聚酯的结晶区和非结晶区,但优先降解非结晶区。丁二酸/辛二酸投料摩尔比为4/6和6/4的降解效果最好,但摩尔比为6/4的样品熔点较高,为最佳比例。

卤化钾改性Mn-Co-Fe尖晶石脱除气相Hg0的性能研究

为提高Mn-Co-Fe尖晶石吸附剂的脱汞性能,该研究首先采用溶胶凝胶自燃烧法和浸渍法结合制备了KX(X表示Cl、Br和I)改性的Mn-Co-Fe尖晶石吸附剂。然后,分别利用SEM、SEM结合EDS能谱Mapping、BET、XRD和VSM来表征其表面形貌、表面元素占比及分布、比表面积及总孔容积、晶相结构和比饱和磁化特性。并通过固定床探究了卤化钾种类、KI负载量、吸附温度和入口汞浓度对模拟燃煤烟气中汞脱除性能的影响。最后,通过动力学模拟、XPS表征和程序升温脱附实验研究了吸附剂对汞脱除的控制步骤、机制以及汞在吸附剂表面的存在形态。研究结果表明:在相同实验条件下,0.10KX@MCFS对汞的平均脱除效率KI(92.84%)>KBr(88.39%)>KCl(86.61%)。此外,增加KI的负载量、吸附温度和入口汞浓度在一定程度上能够促进改性MCFS的脱汞性能。虽然KI的负载导致了MCFS的磁性能下降,但综合分析得出:0.10KI@MCFS具有一个相对优异的汞脱除性能和饱和磁化强度值(34.0 emu/g)。因此,该研究的这一发现对汞污染排放控制和吸附剂磁回收的实践研究具有重要的参考价值。

基于晶格匹配Pt-Co-ZnO三元界面催化剂设计及其催化CO_(2)加氢性能

针对精准构建多组分固体催化剂纳米多元界面的难题,鉴于六方晶型氧化亚钴(hcp-CoO)与氧化锌(ZnO)具有超高的晶格匹配度(大于99.8%),采用晶格匹配策略定向构建Pt-Co-ZnO三元界面,设计合成了三元催化剂Pt-ZnO@CoO,并利用扫描电镜(SEM)、扫描透射电镜(STEM)、能量色散X射线光谱(EDX)、X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)、氢气程序升温还原(H_(2)-TPR)、二氧化碳程序升温脱附(CO_(2)-TPD)等方法对其形貌、元素分布、物相结构、元素含量、还原能力和吸附能力进行了表征,进而在固定床反应器上评价了其CO_(2)加氢反应的催化性能。结果表明:在制备的Pt-ZnO@CoO催化剂上,Co、Pt均高度分散于ZnO表面;催化剂经过还原处理,CoO和Pt前体被还原为纳米颗粒,从而形成Pt-Co-ZnO三元界面;Pt-ZnO@CoO催化剂对CO_(2)加氢反应显示出优异的催化活性和稳定性,这是因为其具有高密度的界面位点、较强的还原能力和较强的CO_(2)吸附能力。

基于平台巴西劈裂试验下WC-Co硬质合金的动态响应与失效特性

为获取WC-Co硬质合金在动态拉伸加载下的力学性能和失效机制,设计了动态平台巴西劈裂试验。结果发现,WC-Co硬质合金具有典型的弹脆性特征,且断裂应变随着加载应变率的增加而略有增加。在一维应力波加载下,WC-Co硬质合金的动态抗拉强度随应变率的增加而增加,表明其应变率效应具有明显的正相关性,该效应的产生机制与典型陶瓷类材料是一致的,即由I型裂纹的亚临界扩展决定。对回收破碎试样进行微观形貌观察,发现平台圆盘中间位置处微观断裂模式主要为沿晶断裂,且在拉应力作用下形成韧窝断裂形貌;在靠近加载点位置区域,受多向应力作用,材料不仅存在韧窝断裂,在单个晶粒的局部劈裂表面还存在河流花样的解理断裂。宏观角度上,WC-Co硬质合金表现出明显的脆性特征,但微观角度却发现有局部塑性变形特征。

超声波电沉积制备Fe-Ni-Co合金箔

Fe-Ni-Co合金箔是过渡金属合金的一种重要类型,在储氢和磁性材料领域具有巨大的应用前景。本研究在氨基磺酸盐-氯化物电镀液体系中,采用电沉积法在纯钛基底上制备出铁基Fe-Ni-Co合金箔,考察pH值、温度、电流密度、超声波功率对Fe-Ni-Co合金箔的形貌、化学成分、晶体结构的影响。结果表明,当pH=2.0、温度为60℃、电流密度为50 mA/cm^(2)、超声波功率为45 W时,合金箔表面平整且气孔较少,杂质元素含量低,截面成分分布较均匀;合金是以Ni为溶剂、Fe和Co为溶质的置换型固溶体,为面心立方的γ-(Fe, Ni)相,硬度及耐腐蚀性能均较好。

基于机器学习的Cu-Ni-Co-Si合金固溶处理晶粒尺寸预测

Cu-Ni-Co-Si合金在固溶处理后的晶粒尺寸会影响其服役性能。采用3种不同的机器学习方法——BP神经网络、随机森林、长短期记忆网络,分别建立了Cu-Ni-Co-Si合金固溶温度和固溶时间对固溶后晶粒尺寸影响的机器学习预测模型。对比分析3种不同机器学习模型的预测精度,发现BP神经网络模型预测精度最高,其平均相对误差为8.55%。随后采用遗传算法优化BP神经网络。结果表明,所建立的BPGA模型平均相对误差比BP神经网络模型降低了6.47个百分点,其平均相对误差为2.08%,能够有效地为Cu-Ni-Co-Si合金固溶处理工艺参数的选择提供指导。

电沉积法制备Cu(OH)_(2)/Ni-Co-S复合电极及储能特性研究

本文采用两步电沉积技术,以泡沫铜为基底,原位制备了Cu(OH)_(2)/镍钴双金属硫化物(Ni-Co-S)复合电极材料。先采用恒电流沉积技术将泡沫铜表面氧化,得到Cu(OH)_(2),泡沫铜同时作为电极基底和铜的唯一来源,再通过恒电位沉积,将Ni-Co-S均匀覆盖在Cu(OH)_(2)表面。Cu(OH)_(2)一方面作为活性电极组分参与氧化还原反应,同时作为底层材料,为顶层Ni-Co-S的沉积提供较大的沉积空间,进而形成了更丰富的电化学活性位。基于这种原位电沉积技术以及Cu(OH)_(2)与Ni-Co-S组分的协同作用,Cu(OH)_(2)/Ni-Co-S复合电极表现出增强的赝电容特性,在2mA·cm^(-2)的放电电流密度下,比容量为4.88 F·cm^(-2),库伦效率为88.12%,5000次充放电循环后,比容量保持在初始值的86.38%。

Fe-Co/LDHs催化剂的制备及催化氧化含硫废碱液

本文基于催化空气氧化模拟含硫废碱液和真实石化企业含硫废碱液,以水铝钙石为载体,利用浸渍法制备Fe-Co复合氧化物非均相负载型催化剂(Fe-Co/LDHs),并优化催化剂制备条件和反应条件。当催化剂中n(Fe):n(Co)=9:1(摩尔比)、总金属负载率为25%、焙烧温度为600℃时,制备的催化剂效果最好;处理6000 mg/L的模拟含硫废碱液时,每升添加10 g催化剂,在75℃下曝气量为2.5 L/min时效果最佳,3 h脱硫率可达到96.7%;而处理相同浓度的实际含硫废水时,3 h脱硫率可达92.4%,且循环使用10次后催化效果无明显下降。结果表明Fe-Co/LDHs催化剂的催化活性优异且稳定,具有较好的应用前景。

多期构造变形事件对吉林南部大横路Cu-Co矿床富集成矿的制约

钴矿是重要的战略性金属矿产资源之一,对其成矿作用(如构造与成矿的关系)进行深入的研究能为前期指导找矿提供理论依据。本文对中国东部吉林白山市三道沟镇三岔河村大横路Cu-Co矿开展了相关工作,包括野外构造解析、钻孔-岩芯资料分析、钻孔薄片综合矿物分析系统(TIMA)实验和区域相关岩石年代学等。构造解析显示大横路Cu-Co矿围岩变形包括层片交切、S_(1)面理和褶劈理等构造要素。钻孔-岩芯资料分析矿区发育大量F_(2)紧闭褶皱、逆冲断层及断层相关褶皱、倒转褶皱F_(2)等。钻孔、探槽薄片样品TIMA实验显示含Co流体大量富集于低角度逆冲断裂、倒转褶皱韧性剪切域和断层相关褶皱转折端处。这些工作显示走向为NE的低角度逆冲断裂及断层相关褶皱对大横路Cu-Co矿的富集起到关键的控制作用。相关年代学工作,结合前人研究及大量区域地质资料表明:(1)矿区内逆冲断层及褶皱等控矿构造要素为古元古代构造事件的产物;(2)中生代构造事件对成矿作用的制约(Cu-Co矿的再富集)可能来自于白垩纪大规模的伸展作用。

挤压Mg-Y-Ni-Co合金的显微组织和力学性能

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和万能试验机,研究了挤压Mg-2.19Y-0.66Ni-0.76Co(摩尔分数,%)合金板材的显微组织和力学性能。结果表明:铸态合金主要由α-Mg基体、晶内14H-LPSO相、分布在晶界的18R-LPSO、Mg Y(Co,Ni)_(4)及少量弥散的富Y相组成。均匀化过程中合金发生由晶界的18R-LPSO相向晶内的14H-LPSO相的相转变。挤压后合金发生动态再结晶,晶粒显著细化,并形成弱的基面织构,第二相碎化并沿挤压方向分布。拉伸测试结果显示,挤压合金表现出优异的强塑性匹配,其室温的屈服强度(σ_(TYS))、极限抗拉强度(σ_(UTS))和断裂伸长率(ε)分别为277.2 MPa、199.3 MPa和32.77%。该合金表现出良好的强度和塑性平衡(采用极限抗拉强度断裂伸长率的乘积值表达塑性:σ_(UTS)×ε=9.08 GPa·%),其室温下高的拉伸强度主要是由于晶粒细化和LPSO相强化,而良好的延展性主要归因于晶粒细化和织构弱化。

时效对重度冷变形Ni-W-Co-Ta高密度合金组织和性能的影响

在650~900℃温度区间内对重度冷变形Ni-W-Co-Ta高密度合金(总压下量90%)进行了16 h时效处理,借助扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、拉伸试验机和显微硬度计对不同温度时效处理前后合金的微观组织和力学性能进行了表征,探究了时效温度对合金组织和性能的影响规律。结果表明,重度冷变形可将Ni-W-Co-Ta高密度合金的晶粒细化至纳米量级。时效处理后新相Ni_4W从基体析出,且该相的尺寸和体积分数随时效温度的升高逐渐增大。合金的力学性能指标随时效温度的升高先增大后减小。当时效温度为700℃时,合金强度达到最大值,相应的抗拉强度和屈服强度分别为2286和1989 MPa,显微硬度为765 HV。时效温度为750℃时,冷变形合金开始发生再结晶现象。合金时效处理前后断口形貌均呈现韧-脆混合型断裂特征。

基于科教融合理念的材料专业实践教学探索:以电镀Ni-Co-GO为例

以科学研究项目为切入点,设计了Ni-Co-GO复合镀层的制备与表征综合实验项目,研究了复合镀层的相结构、微观组织与表面硬度。教学实践表明,通过对镀层制备、XRD(X-ray diffraction)检测、微观组织分析及显微硬度测试等多个环节的设计,能使学生更加深入理解和掌握电化学沉积的基本原理及相关技术,同时有助于提高学生运用现代测试分析仪器与工程工具解决复杂工程问题的能力,激发学生的学习热情,提升学生的工程素养,培养学生的科研能力与创新思维。

聚乳酸/聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)共混纤维的结构及其织物染色性能

聚乳酸(PLA)与聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)共混纺丝是改善聚乳酸(PLA)纤维的耐热性和柔韧性的方法之一。为了揭示共混纤维结构对其织物染色性能的影响规律,借助热重分析仪、差示扫描量热仪、X射线衍射仪等手段分别对共混纤维和PLA纤维的微结构和热性能进行分析。采用高、中、低温3类分散染料,对2类纤维织物的染色升温速率曲线、提升性和各项染色牢度等性能进行了比较。结果表明:共混纤维中PLA与PHBV两相分离,PLA相具有与PLA纤维相似的晶型结构,其结晶度较高,而PHBV相中形成较低的结晶;与PLA纤维相比,共混纤维的熔点较高,玻璃化温度稍低,因此其能在较低的温度下达到上染平衡;在相同的染色条件下,共混纤维织物的表观染色深度几乎是PLA织物的2倍;2类纤维织物的耐皂洗色牢度性能均不够理想。

镀液中金属离子浓度比对化学镀Ni-Co-P薄膜的形貌及磁性能的影响

采用化学镀法在硅基底上直接施镀了Ni-Co-P磁性薄膜,通过调整镀液中金属盐浓度比控制镀层中镍、钴含量,优化薄膜软磁性能。采用SEM、EDAX、XRD和VSM研究了镀液中不同的镍、钴浓度比对薄膜形貌、成分、厚度、镀速、结构和磁性能的影响。结果表明:化学镀Ni-Co-P薄膜由瘤状Ni-Co颗粒组成,镀态的Ni-Co-P镀层由非晶相构成。随着镀液中Co^(2+)浓度的增加,镀层中Co元素的含量增多,Ni元素的含量降低,但镀层的镀速减缓,当镀液中Co^(2+)含量过高时,施镀非常困难,而镀液中金属盐浓度比对镀层中非金属元素P的沉积量影响不大。Ni-Co-P合金薄膜的饱和磁化强度随着镀层中Co元素含量的增加有上升趋势,矫顽力同时呈现下降趋势。当镀液中c(Ni^(2+))∶c(Co^(2+))=2∶3时,制备的Ni-Co-P镀层软磁性能最好,其饱和磁化强度达到820 emu/cc,矫顽力仅为4 Oe。

沉积温度对不同Co含量WC-Co/SiC/Diamond界面结合性能的影响

本文构建了Co质量分数分别为6%、8%、10%和12%的WC-Co/SiC/Diamond金刚石涂层硬质合金界面模型,利用分子动力学方法模拟了不同沉积温度对其界面结合强度的影响,从黏附功及键长分布两个方面进行具体分析。黏附功分析结果表明,与其他三种Co含量界面模型相比,WC-6%Co/SiC/Diamond界面模型在七个沉积温度下所包含的两种界面的黏附功值均为最高值,并且在不同沉积温度下,WC-6%Co/SiC/Diamond界面模型所包含的WC-6%Co/SiC界面、SiC/Diamond界面的黏附功分别在1123、1173 K时最大,为2.468、5.394 J/m^(2)。键长分布概率分析结果表明,与其他三种Co含量界面模型相比,在任一沉积温度下,WC-6%Co/SiC/Diamond界面模型各界面处键长分布范围的最大值较小,且在1123 K时在WC-6%Co基体上沉积SiC中间层,在1173 K时在SiC中间层上沉积Diamond涂层后,该界面模型界面处的键长最短,键能最大,界面结合性能最好。