AlSc15中间合金中Al_(3)Sc金属间化合物的电化学行为及对局部腐蚀的影响

将过共晶AlSc15合金加热至液态,以10℃/h速率冷却得到毫米级尺寸的Al_(3)Sc金属间化合物。利用微区电化学和扫描开尔文探针力显微镜(SKPFM)研究了Al_(3)Sc金属间化合物在不同pH值的0.1 mol/L NaCl溶液中的电化学特征及对局部腐蚀敏感性的影响。结果表明,Al_(3)Sc金属间化合物存在自钝化现象,且在碱性环境中有明显的维钝区域;随着pH值的增加,Al_(3)Sc腐蚀电位逐渐降低,在中性和碱性条件下的腐蚀速率明显低于酸性条件下的;Al_(3)Sc金属间化合物与周围铝基体之间的伏打电位差约为40 mV,在铝合金中可能作为较弱的局部阴极,对电偶腐蚀的影响不大。

Al_(2)O_(3)粒度对CA_(6)轻质陶瓷材料结构与性能的影响

为研究Al_(2)O_(3)粒度对CA_(6)轻质陶瓷材料结构与性能的影响,本文以平均粒径分别为80、61、45和38μm的α-Al_(2)O_(3)为氧化铝源,以平均粒径为15μm的轻质碳酸钙为氧化钙源,采用发泡法结合原位烧成工艺,经1550℃保温5 h烧成后获得CA_(6)轻质陶瓷材料,研究不同粒度的Al_(2)O_(3)原料对其物相组成、显微结构和物理性能的影响。结果表明:随着α-Al_(2)O_(3)粒度的减小,CA_(6)轻质陶瓷的线收缩率、体积密度和热导率逐渐变小,显气孔率增大,压缩强度呈先增大后减小的趋势。综合考虑,以平均粒径为45μm的α-Al_(2)O_(3)为氧化铝源所制试样的综合性能较佳,更能满足使用需求,其显气孔率、热导率和压缩强度分别为87.8%、0.149 W·m^(-1)·K^(-1)和0.29 MPa。

基于多重扫描速率法的α-Al_(2)O_(3)煅烧动力学研究

以氢氧化铝粉体为原料,探究氢氧化铝煅烧为α-Al_(2)O_(3)过程中的相转变与微观组织变化,利用多重扫描速率法对其煅烧过程进行动力学模拟计算。结果表明,氢氧化铝煅烧为α-Al_(2)O_(3)的优化条件为:煅烧温度1200℃、煅烧时间2 h、升温速率5℃/min。氢氧化铝煅烧过程出现3个吸热峰,对应3个失重阶段:第一阶段反应机理函数为G(α)=[(1-α)^(-1/3)-1]^2,反应平均活化能为91.16 kJ/mol,指前因子17.00×10^(9)~44.03×10^(9)min^(-1);第二阶段反应机理函数为G(α)=α~2,反应平均活化能为106.2 kJ/mol,指前因子7.70×10^(9)~18.60×10^(9)min^(-1);第三阶段反应机理函数为G(α)=α~(1/4),反应平均活化能为235.42 kJ/mol,指前因子39.94×10^(9)~50.79×10^(9)min^(-1)。

碳/铝复合材料界面Al_(4)C_(3)相的形成与调控研究进展

石墨烯、碳纳米管和碳纤维等碳材料作为铝基复合材料的增强体时,其界面润湿性差、与Al基体结合弱等缺点限制了其增强效果。利用C与Al反应使界面黏接形式转变为部分反应结合的形式,可有效提升碳/铝(C/Al)界面强度及其载荷与功能传递的效率。然而,高温下C/Al界面反应易生成大量脆性Al_(4)C_(3),且会损伤增强体。针对C/Al界面Al_(4)C_(3)的调控,本文首先介绍了其形成机制、对C/Al复合材料界面结合和性能的作用,随后从碳增强体表面涂层、纳米颗粒修饰、Al基体合金化,以及复合制备、热加工与处理工艺优化等方面,综述了Al_(4)C_(3)生成量与形貌的控制研究及效果,最后展望了C/Al复合材料界面与性能的研究方向,以期通过碳增强体跨尺度设计与界面构型控制,挖掘石墨烯、碳纳米管和碳纤维增强Al基体的最大潜能。

Al-2Sc合金中初生Al_(3)Sc粒子的三维形貌研究

高强高韧含Sc铝合金是新一代重要结构材料,其优异的性能与Al_(3)Sc粒子密切相关。初生Al_(3)Sc粒子具有多种形貌,但对其形貌变化机理尚不清楚。以Al-2Sc为试验合金,进行高温重熔,采用直接水冷、铁模冷却和空冷三种方式获得不同冷却速率凝固的Al-2Sc合金样品。利用扫描电镜观察深腐蚀后的样品中的初生Al_(3)Sc粒子三维形貌。结果显示,随着冷却速度的降低,初生Al_(3)Sc粒子由八角花瓣形向凹面立方体形、带孔立方体形转变,最终形成完整立方体。结合Al_(3)Sc晶体生长的各向异性对初生Al_(3)Sc粒子形貌演变过程进行了分析,并绘制了形貌演变示意图。

微合金化元素Cu/Ti在L1_(2)-Al_(3)Sc/Al界面的偏析行为

L1_(2)-Al_(3)Sc纳米析出相的热稳定性对于Al-Sc合金的耐热性意义重大.不同溶质原子在L1_(2)-Al_(3)Sc界面的偏析行为可能对Al-Sc合金中L1_(2)-Al_(3)Sc析出相的热稳定性造成影响.本文针对过渡族微合金化元素Cu和Ti的L1_(2)-Al_(3)Sc/Al界面偏析,开展第一性原理能量学计算研究.结果表明,Cu和Ti均倾向于以替换方式偏析在界面Al侧,但偏析驱动力和偏析占位有明显差异.在给定温度下,基体浓度对界面偏析量也有重要影响.基体浓度越高,偏析驱动力越大,界面平衡偏析量或最大界面覆盖率越大.温度为600 K、基体原子浓度为1%时,Ti对偏析界面的最大覆盖率可达80%(0.8单原子层),而Cu不超过4%(0.04单原子层).

Al_(2)O_(3)-Na_(2)O系改质剂对钒钛脱硫渣性能的影响

为解决低温含钒钛铁水脱硫渣液相区小,渣铁分离差、铁损大等问题,运用FactSage热力学软件,结合脱硫调渣试验,探究了Al_(2)O_(3)+Na_(2)O系脱硫改质剂对钒钛铁水脱硫渣脱硫效率、镁单耗及铁损的影响。结果表明,改质剂中添加Al_(2)O_(3)、Na_(2)O,铁水脱硫渣熔点和黏度降低,液相区扩大。同时,在现场应用的基础上提出了改善铁水脱硫渣性能的改质剂配方,即w(CaO)≥40%,w(Na_(2)O)≥15.0%,w(Al_(2)O_(3))≥40.0%。改质剂添加量为脱硫渣渣量的1.2%时,脱硫效率最高。

固相法制备介孔γ-Al_(2)O_(3)纳米粉体及其吸附性能研究

以硝酸铝和尿素为原料,采用固相法制备尿素铝配合物前驱物,一步热分解制备介孔γ-Al_(2)O_(3)纳米粉体。通过XRD、N_(2)吸附-脱附、SEM、TEM表征其微观结构,探究吸附剂用量、pH、时间和CR溶液初始浓度对阴离子型染料刚果红(CR)吸附的影响。结果表明,γ-Al_(2)O_(3)纳米粉体对刚果红具有良好的吸附性能,最佳条件下:室温,CR溶液初始浓为100 mg/L,γ-Al_(2)O_(3)用量为1.5 g/L,pH为2,吸附时间为60 min,其极限吸附量为279.3 mg/g,γ-Al_(2)O_(3)对CR吸附过程符合准二级动力学模型,为化学吸附,吸附等温线符合Freundlich吸附等温模型,说明吸附过程为多分子层吸附。

振动耦合场作用下低温原位合成Al_(3)Ti/Al-Mg-Mn复合材料的组织与力学性能

通过超声和机械振动耦合场辅助,采用原位反应法制备了Al_(3)Ti/Al-Mg-Mn复合材料,研究了反应温度和耦合场作用时间对其组织演变和室温力学性能的影响。结果表明:超声和机械振动耦合场可以促进原位反应的进行,分散细化Al_(3)Ti颗粒。经760℃耦合场处理10 min后,Al_(3)Ti/Al-Mg-Mn复合材料室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为222,119 MPa和8.1%,相比于Al-Mg-Mn基体,室温抗拉强度和屈服强度分别提高了17.5%和25.2%,伸长率由8.7%降低至8.1%。室温力学性能的提升,主要归因于Al_(3)Ti增强相引起的细晶强化、载荷传递强化和热错配强化,其中热错配强化对于复合材料强度的提升贡献最大。

Al_(2)O_(3)纤维增强TiAl基复合材料的界面反应

采用电火花等离子烧结(SPS)制备Al_(2)O_(3)短纤维(含28%(体积分数)SiO_(2))增强Ti Al基复合材料。通过热力学和动力学分析,阐明界面反应机理。基体与Al_(2)O_(3)纤维的界面相为Ti_(5)Si_(3),该相主要来源于TiAl基体中的Ti元素和Al_(2)O_(3)纤维中的Si元素。TiAl基体与Al_(2)O_(3)纤维的界面反应激活能为285.1kJ/mol。此外,由于界面反应过程中Ti元素的消耗,界面周围的基体由γ-TiAl相组成。在热处理态Al_(2)O_(3)纤维和烧结态复合材料中,γ-Al_(2)O_(3)与非晶态SiO_(2)相发生化学反应,形成莫来石相。

MgO/Al_(2)O_(3)质量比对褐铁矿型红土镍矿烧结成矿行为的影响

为了提高红土镍矿烧结矿的产质量指标,基于热力学分析,查明了MgO/Al_(2)O_(3)质量比对高温烧结过程液相量及其黏度的影响;再通过微型烧结试验探讨了镁/铝质量比对烧结矿的物相组成、黏结相强度的影响,阐明其对褐铁矿型红土镍矿烧结成矿行为的影响;最后通过烧结杯烧结扩大试验进行了有效性验证。微型烧结试验结果表明,在烧结温度为1 300℃、烧结气氛为5%CO+95%N_(2)、二元碱度m(CaO)/m(SiO_(2))=1.3的条件下,m(MgO)/m(Al_(2)O_(3))=0.5~0.8范围内,黏结相主要由钙镁黄长石和钙镁橄榄石构成,强度超过4 000N/个。烧结杯验证试验表明,镁/铝质量比由0.5提高至0.7时,烧结矿的成品率无明显变化保持在70%左右,但是其转鼓强度由49.73%提高至56.67%,烧结矿的转鼓强度得到有效改善,适宜的镁/铝质量比为0.6~0.7。

Al_(2)O_(3)晶型对Pt/Al_(2)O_(3)-Cl催化剂物化性质及其催化C_(5)/C_(6)异构化性能的影响

以拟薄水铝石粉和湃水铝石粉为前驱体,通过挤条成型和焙烧制备了3种不同晶型(γ、θ、η)Al_(2)O_(3)载体,并分别经负载Pt和氯化制备了3种Pt/Al_(2)O_(3)-Cl催化剂(Pt/γ-Al_(2)O_(3)-Cl、Pt/θ-Al_(2)O_(3)-Cl和Pt/η-Al_(2)O_(3)-Cl);采用X射线衍射(XRD)、N_(2)吸附-脱附(BET)、吡啶红外(Py-IR)、透射电镜(TEM)、NH_(3)程序升温脱附(NH_(3)-TPD)等手段表征了3种Al_(2)O_(3)载体及Pt/Al_(2)O_(3)-Cl催化剂,并通过固定床微反装置考察了Pt/Al_(2)O_(3)-Cl催化剂的C_(5)/C_(6)异构化性能。结果表明:γ、θ、η型Al_(2)O_(3)载体经负载Pt和氯化后,晶型不发生改变,Cl含量和酸量均大幅度提高,Lewis酸酸性显著增强,比表面积和孔体积明显下降;Pt/η-Al_(2)O_(3)-Cl催化剂的比表面积和酸量最大,C_(5)/C_(6)异构化活性最高,Pt/γ-Al_(2)O_(3)-Cl次之,Pt/θ-Al_(2)O_(3)-Cl最低;在温度为150℃、压力为3.2 MPa、进料质量空速为1.5 h^(-1)、氢/烃摩尔比为1.0的条件下,Pt/η-Al_(2)O_(3)-Cl催化剂作用下,C_(5)异构化率、C_(6)异构化率和C_(6)选择性分别为77.13%、88.68%和31.87%。

Nano-Al_(2)O_(3)改性石蜡相变微胶囊的热性能及作用机理

以石蜡为芯材,Nano-Al_(2)O_(3)改性三聚氰胺脲醛树脂为壁材,利用原位聚合法制备导热增强型石蜡相变微胶囊。采用ESEM、HotDisk、DSC、TG、FT-IR、EDS测试表征其微观形貌、导热系数、储热性能、热稳定性及化学结构。结果表明:石蜡相变微胶囊呈球状颗粒且分散均匀,相变温度30℃~31℃,热稳定性能良好。掺10%的Nano-Al_(2)O_(3)时,导热系数提高了56.8%。Nano-Al_(2)O_(3)均匀分布在壁材中,形成网状结构,使微胶囊内部与表面形成传热通道,从而赋予石蜡相变微胶囊的高导热性能和高热传输效率。

Nb_(2)O_(5)-Al_(2)O_(3)-MgO-Na_(2)O-CaO-SiO_(2)体系相平衡研究

为揭示Nb_(2)O_(5)-Al_(2)O_(3)-MgO-Na_(2)O-CaO-SiO_(2)多元含铌炉渣体系中的铌矿物的定向结晶规律,采用高温相平衡—冷淬—SEM-EDS/XRD/EMPA试验方法,考察了温度、钙硅比(CaO/SiO_(2))、Nb_(2)O_(5)含量等因素对炉渣相平衡关系的影响,并构建了含铌矿物结晶析出的优势相图。结果表明:铌的结晶矿物主要有三种,分别为Ca_(2)Nb_(2)O_(7)、Ca_((14-x))Nb_((2+x))Si_(8)O_((35+1.5x))和3CaO·MgO·Nb_(2)O_(5);铌先富集于液相,相较于脉石组分,含铌固相为后析出相;CaO/SiO_(2)增加会使含铌固相优势区间发生从Ca_(2)Nb_(2)O_(7)相到Ca_((14-x))Nb_((2+x))Si_(8)O_((35+1.5x))相、再到3CaO·MgO·Nb_(2)O_(5)相的转变。Ca_(2)Nb_(2)O_(7)相的优势析晶区间为:温度1050~1200℃,C/S=0.8~1.2。Nb_(2)O_(5)在Ca_((14-x))Nb_((2+x))Si_(8)O_((35+1.5x))相中的嵌布质量浓度在18.5%~19.5%。

NH_(4)Cl对Al_(2)O_(3)相变和形貌的影响

为研究NH_(4)Cl的掺量及煅烧温度对Al_(2)O_(3)相变及微观形貌的影响,在Al(OH)3粉体中引入不同质量分数的NH_(4)Cl,经不同温度煅烧得到Al_(2)O_(3)粉体样品。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜进行物相分析和颗粒形貌观察。结果表明,NH_(4)Cl的加入分别将γ-Al_(2)O_(3)相和α-Al_(2)O_(3)相的转化温度降低300℃和200℃~100℃,在有效促进Al_(2)O_(3)相转变的同时,大大提高了γ-Al_(2)O_(3)单相存在的温度区间。另外,NH_(4)Cl的引入对Al_(2)O_(3)的形貌没有影响,γ-Al_(2)O_(3)相和α-Al_(2)O_(3)相的形貌仍分别呈片状和蠕虫状,但其可抑制α-Al_(2)O_(3)相晶粒的生长,达到细化晶粒的目的。

用于苯部分加氢制环己烯的Pd-Co/γ-Al_(2)O_(3)深度脱硫剂制备与性能评价

采用液相原位还原法制备三维纳米网状结构的Pd-Co/γ-Al_(2)O_(3)脱硫剂,并用于苯深度脱硫反应体系。通过XRD、SEM、TEM等对催化剂的组成、结构和形貌进行表征,对比不同物质的量比Pd-Co/γ-Al_(2)O_(3)脱硫剂对苯深度脱硫反应的影响。结果表明,具有三维网状结构的Pd-Co/γ-Al_(2)O_(3)脱硫剂,可显著提高脱硫剂的比表面积,使其表面活性位点变多。同时,生成的Pd-Co固溶体具有双金属协同吸附作用,改善了脱硫剂的脱硫性能,因此在大幅减少贵金属Pd用量前提下,脱硫剂硫容提高了37%。

V_(2)O_(5)-Al_(2)O_(3)助烧剂对低温烧结Li-Zn微波铁氧体性能的影响

随着现代无线通信技术的进步,微波通信器件向小型化、一体化方向发展,其中低温共烧陶瓷/铁氧体技术是关键所在.针对适用于雷达移相器中的Li-Zn微波铁氧体,本文通过加入V_(2)O_(5)-Al_(2)O_(3)(VA)助烧剂实现低温烧结(低于950℃),并研究助烧剂添加量及烧结温度对于材料晶体结构、微观形貌以及磁性能(饱和磁感应强度、矫顽力、铁磁共振线宽等)的影响.VA助烧剂的参与可以在降低烧结温度的同时维持Li-Zn微波铁氧体的尖晶石晶体结构,并能促进晶粒的生长,Li-Zn铁氧体的平均晶粒尺寸由最初的0.92μm增至9.74μm.在Li-Zn铁氧体烧结过程中,VA助烧剂中的V_(2)O_(5)由于具有较低的熔点会先融化形成液相,促进晶粒的生长;同时具有较高熔点的Al_(2)O_(3)可以抑制晶粒的过大增长,使晶粒均匀化.未添加助烧剂与添加VA助烧剂(质量分数为0.18%)制备的铁氧体相比,样品的饱和磁感应强度(B_(s))由144 mT增至281 mT;矩形比(M_(r)/M_(s))由0.57升至0.78;矫顽力(H_(c))由705 A/m降低至208 A/m;铁磁共振线宽(ΔH)由648 Oe减至247 Oe(1 Oe=10^(3)/(4π)A/m).总体来说,VA助烧剂可以有效提升Li-Zn微波铁氧体的多项性能,对低温共烧陶瓷/铁氧体技术的发展具有积极意义.

高Al_(2)O_(3)含量对铁矿石烧结过程的影响

随着进口铁矿粉在烧结使用,烧结矿中Al_(2)O_(3)含量不断升高,烧结矿中Al_(2)O_(3)含量过高对烧结矿质量和冶金性能具有不利的影响。总结了Al_(2)O_(3)含量增加对烧结液相量形成和显微结构的变化规律,发现随着Al_(2)O_(3)含量增加,烧结矿强度和低温还原粉化指标不断降低,有利于烧结矿的还原性,过高的Al_(2)O_(3)不利于液相形成,导致烧结矿的铁酸钙形态向溶蚀状转变。

赤泥掺入黏土制备CaO-MgO(10%)-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)体系陶瓷材料试验研究

我国年赤泥排放量高达1亿t,目前主要处理方式为填埋或者堆存,而制备陶瓷需要的黏土原料出现短缺。新型CaO-MgO(10%)-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)体系陶瓷材料力学性能优越,市场前景乐观,本文设计了不同赤泥掺量的新型陶瓷制备原料的烧制试验,对不同的烧制产品进行微观及物相组成测试,并考察了不同赤泥掺量和不同温度下所烧制产品的物理及力学性能和重金属浸出情况。黏土中掺入部分赤泥所烧制的样品主要物相为辉石相、钙长石相,其中辉石相的生成有利于提高试样的抗折强度,钙长石相的生成有利于固化钠元素,促进致密化过程。不同赤泥掺量所制备试样的性能表现相近,均在1140℃时表现出优越的力学性能,线型收缩率和容重最大,吸水率最小,抗折强度最高;30%赤泥掺量下,吸水率和抗折强度指标均超过GB/T 4100—2015标准。浸出试验表明,各试样钠元素固化率高达99.91%,7种典型重金属浸出值均低于生活饮用水标准的限值。本研究为赤泥在陶瓷行业的再利用提供新的一种途径,不仅解决自身处置处理问题,更是节约大量的陶瓷黏土资源。

Sc含量对Al9.0Zn2.5Mg2.2Cu0.2Zr合金铸态组织的影响

本文研究了Sc添加量对Al9.0Zn2.5Mg2.2Cu0.2Zr合金铸态组织的影响。结果表明,微量Sc与Zr协同可形成Al_(3)(Sc,Zr)第二相,在铸造过程中具有促进非均质形核、细化铸态晶粒的作用,并对合金共晶组织有明显的变质作用。但铸态合金中部分可达微米级初生Al_(3)(Sc,Zr)第二相对合金的加工性能和力学性能易产生不良影响。