Cr/CrAlSiN涂层海水环境摩擦学性能及耐蚀研究

采用多弧离子镀技术,在316不锈钢基底表面制备Cr/CrAlSiN涂层,通过SEM、XRD表征涂层成分,利用多功能摩擦试验机对涂层在海水环境下的摩擦学性能测试。结果表明:相对于316L基底,在摩擦实验中,由于海水的润滑作用,涂层表现了良好的摩擦性能。电化学阻抗谱测试中Cr/Cr Al Si N涂层有效的保护了基底。

TiAlSiN/CrAlSiN纳米多层涂层刀具干切削TC4钛合金切削性能

钛合金因其化学活性和切削高温引起刀具磨损严重。刀具表面施加涂层是有效地延长刀具服役时间的方法。借助PVD阴极电弧蒸发技术,使用TiAlSi靶和CrAlSi靶交替叠加制成TiAlSiN/CrAlSiN纳米多层涂层刀具,并使用这种刀具分别切削常规钛合金和3D打印钛合金。所制成的TiAlSiN/CrAlSiN纳米多层涂层表现了较高的硬度;切削钛合金时,刀具的磨损形式表现为涂层剥离,前刀面月牙洼,后刀面均匀磨损和刀尖崩刃。引起刀具磨损的主因是粘结,其次是高温氧化。三个切削用量中,切削速度对切削力和切削温度的影响要远大于切削深度和进给量对二者的影响。与常规TC4相比,3D打印TC4因伸长率和硬度下降,弹性模量提高促使切削温度和切削力均低于常规TC4,刀具寿命相应的延长。

Si元素掺杂CrAlSiN涂层海水环境下的磨蚀研究

采用多弧离子镀技术制备不同Si含量的Cr/CrAlSiN涂层,通过SEM、XRD表征了涂层的微观结构和成分,采用Rect摩擦磨损试验机在开路电位下进行摩擦实验。结果表明:涂层的结构主要有CrN相、AlN相以及非晶态Si_(3)N_(4)包裹CrN、AlN相,{111}择优取向最为明显;在海水环境下,开路电位时,Cr/CrAlSiN涂层随着硅含量的增加,摩擦系数先减小后增加。Si原子百分比为5.5%时,平均摩擦系数最小,为0.145;自腐蚀电位为-0.197 V、自腐蚀电流密度0.742μA/cm^(2),有较好的耐腐蚀性能。

多弧离子镀CrAlSiN涂层对Cr12MoV钢显微硬度和耐磨性影响的研究

为了提高Cr12MoV表面的硬度和耐磨性能,采用多弧离子镀技术在淬火及氮化处理后的Cr12MoV冷作模具钢表面制备CrAlSiN涂层。结果表明:经淬火、氮化和镀膜处理后Cr12MoV钢的显微硬度得到提高,淬火后镀膜的硬度为3028 HV,氮化后镀膜的硬度为3471 HV,是基体硬度(283HV)的12倍以上。氮化处理后镀膜层的摩擦系数低于淬火后镀膜层的摩擦系数。综合对比各试样的硬度、耐磨性、摩擦系数可知,多弧离子镀CrAlSiN涂层前氮化处理的效果优于淬火处理的。

CrAlSiN涂层斜刃剪切刀具的摩擦及剪切性能研究

为了研究CrAlSiN涂层的摩擦性能及涂层刀具对电工钢板材剪切性能的影响,采用电弧离子镀工艺在硬质合金基体和斜刃剪切刀具上沉积CrAlSiN涂层。采用球-盘式摩擦磨损试验仪对硬质合金基体和涂层的干式摩擦学行为进行研究。采用剪切加工试验对比研究了未涂层和涂层刀具对电工钢板材剪切性能的影响,并考察了不同剪切次数时的剪切断面质量、剪切力和刀具的刃口半径变化。研究结果表明:有CrAlSiN涂层的刀具摩擦系数要比未涂层前小11.8%;采用CrAlSiN涂层刀具剪切的电工钢板材的断面质量明显高于未涂层刀具,表现为剪切带增大25.9%、毛刺高度降低29.6%。在正常剪切阶段,涂层刀具的剪切力比未涂层刀具要小9.6%。刀具磨损及刃口半径变化小于未涂层刀具,刀具的剪切性能明显优于未涂层刀具。

Si含量对CrAlSiN薄膜抗氧化性能的影响

采用磁控溅射方法在高速钢上制备CrAlSiN薄膜,通过控制Si靶的功率来改变薄膜中Si元素含量;然后将样品在800℃和1000℃下,分别进行高温热处理1h。当Si含量为11.2at%时,CrAlSiN薄膜硬度值较高,随着Si靶功率和Si含量升高,薄膜硬度开始下降,高比例的非晶氮化硅相是薄膜硬度降低的原因。CrAlSiN薄膜在800℃大气热处理下,薄膜保持面心立方结构,当热处理温度升到1000℃时,出现了Cr、Al、Fe的氧化峰,表明薄膜面心立方结构发生改变,氧化现象加重,抗氧化效果显著降低。

CR导联心电图的原理及临床应用

目的探讨CR导联心电图的原理及临床应用。方法CR导联系统是有共同负极的双极胸导联系统,其共同负极是右上肢(R),正极是胸部某点(C),多选V导联各点。获取CR导联心电图的方法有两种:一是利用常规心电图机实采,四个肢体电极全接右上肢,胸导联电极正常连结;二是基于常规心电图数据通过导联转换获取,首先调取aVR、V_(1)-V_(6)、V_(3R)-V_(5R)、V_(7)-V_(9)等导联的原始数据,再利用固定的转换系数CR-V_(i)=V_(i)-2/3 aVR计算目标导联(使用Python语言在Pycharm编译环境下实现算法),最终转换完成后画图。结果实采法与转换法获取了相同的CR导联心电图,但与相应的Wilson导联心电图相比,左胸导联的CR导联心电图形态类似而波幅略大,右胸导联CR导联心电图与Wilson导联心电图波幅相近但形态截然不同:前者P波清晰,QRS波群主波向上、无宽深的Q波,T波直立;后者P波较低,QRS波群主波向下,可出现非梗死性宽深Q波及非缺血性T波倒置,即所谓的右心室盲区。结论CR导联心电图开放了右心室盲区,实现了对左、右心室的平等探测,为临床提供了更有价值的心电学形态信息,弥补了Wilson胸导联系统的不足,值得推广普及。

CrN/CrAlSiN涂层海水环境下的摩擦学性能

为提高海洋装备摩擦零部件的摩擦学性能,采用多弧离子镀技术在316L不锈钢上制备了CrN/CrAlSiN涂层。通过XRD、XPS表征涂层的物相及成分,SEM和TEM表征涂层的形貌和微观结构,并用纳米压痕仪测试其硬度,采用摩擦磨损试验机对涂层在大气和海水环境中的摩擦磨损性能进行测试。结果表明:CrN/CrAlSiN涂层的微观结构主要有CrN相、AlN相以及非晶态Si_3N_4包裹CrN、AlN相,(111)择优取向最为明显;基于微观结构与CrN过渡层的设计,CrAlSiN涂层硬度高达35.5 GPa;较之于316L基底,涂层致密的结构使其在海水环境下表现出更好的耐腐蚀性能;在大气和海水环境下,CrN/CrAlSiN涂层的摩擦因数及磨损率均明显降低,在海水环境下达到最优。

5Cr油套管钢在含Cl^(-)的CO_(2)环境中的腐蚀特性研究

目的掌握油气井生产中CO_(2)腐蚀对油套管的影响规律,研究兼顾耐蚀性和经济性的5Cr油套管材料在含Cl^(-)的CO_(2)环境中不同时间下的腐蚀演变规律。方法采用XRD、XPS、SEM和EDS等技术分析5Cr油套管钢在不同时间下腐蚀产物膜的演变情况,利用丝束电极(WBE)和阻抗测试(EIS)技术对其腐蚀电化学行为进行研究。结果5Cr油套管钢腐蚀后期的平均腐蚀速率约为初期的1/2,在腐蚀14 d后,腐蚀产物膜中的Cr富集大于30%,Cr、Fe质量比达到较高水平,约为基体的15倍。随着腐蚀的进行,电荷传递电阻和产物膜覆盖引起的电阻增大,电化学反应阻力增大。在腐蚀前期具有局部不均匀性,随着腐蚀的进行,电极腐蚀电位有负移现象,最终分布区间为−0.59~−0.61 V,电极表面阳极电流区域大幅减少。结论在腐蚀时间延长的条件下,5Cr油套管钢腐蚀产物膜的致密性增加,电荷传递电阻呈变大趋势。在产物膜下的5Cr油套管钢区域,电流发生由阴极向阳极极性转变的现象,产物膜存在的孔隙使5Cr油套管钢基体金属被腐蚀,从而导致阳极电流的出现。表面局部腐蚀电位阳极区的形成和扩展使其有产生点蚀的倾向,但腐蚀产物逐渐沉积在点蚀坑内壁,形成了Cr富集的保护性表面层,原发生点蚀区域由原阳极活性点位转变为阴极区,对其发展起到了抑制作用。

rGO/PANI对Cr(Ⅵ)的吸附还原性能及机理分析

以还原氧化石墨烯(rGO)为载体,采用原位聚合法将聚苯胺(PANI)负载到rGO上以增大其比表面积,探究复合材料对溶液中Cr(Ⅵ)的吸附还原反应效果。采用SEM、XRD、BET、FTIR和XPS等对rGO/PANI复合材料进行表征,从吸附等温模型、吸附动力模型等角度探讨rGO/PANI对Cr(Ⅵ)的吸附还原反应特征及机理。结果表明,rGO/PANI对Cr(Ⅵ)的去除包括吸附、络合和还原三个部分。Cr(Ⅵ)一部分吸附在rGO/PANI表面,一部分还原成Cr(Ⅲ),还原的Cr(Ⅲ)部分被络合在复合材料表面,少量扩散到溶液中。在pH=2时,rGO/PANI对Cr(Ⅵ)的最大去除量可达到97.61 mg/g,其中,吸附还原量为73.46 mg/g,溶液中剩余的Cr(Ⅲ)浓度为24.13 mg/L。

磁性茶渣的制备及其对Cr(Ⅵ)吸附性能的研究

采用化学交联法在废茶渣(TW)上负载Fe_(3)O_(4)磁性粒子,制备了新型生物质基磁性吸附剂-磁性茶渣(MTW),利用SEM和FTIR进行了表征,并研究了MTW对于水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附性能。在30℃、pH为2、吸附剂用量1 g/L、吸附时间120 min时,MTW对初始浓度为20 mg/L的Cr(Ⅵ)的吸附率为91%。Cr(Ⅵ)在MTW上的吸附符合Langmuir等温线模型和准二级动力学模型,在40℃下,最大吸附容量为33.847 mg/g。热力学参数表明,吸附是自发和吸热的。

以箬叶“炭”究Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的检测与吸附综合实验

本文以“科教融合”为导向,以湖北鹤峰的箬叶为原料,制备生物质炭和碳量子点并进行基本表征,以生物质炭吸附Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ),以荧光淬灭法检测Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ),吸附和检测过程绿色环保。结果表明生物质炭吸附Cr(Ⅲ)的吸附符合颗粒内扩散模型,吸附Cr(Ⅵ)符合准二级动力学模型,二者均为自发吸热过程。作为本科生综合教学实验,本实验不仅涉及多种无机化学、分析化学、物理化学、仪器分析的理论知识,还包含了制备、表征、数据处理、吸附机制分析等重要环节,同时融入了文化自信、地域文化和绿色化学等课程思政理念。该创新实验教学时长约为24小时,适合用于综合化学实验教学,实现了基础化学理论在实践中的有效应用,提升了化学专业学生的综合能力。

磁控溅射CrAlSiN膜层的高温性能研究

为了探究高速钢在高速切削时的高温氧化行为,采用磁控溅射技术在高速钢表面沉积CrAlSiN硬质膜并进行高温氧化试验,高温氧化温度分别为700,800,900,1 000℃,保温时间为1 h。分别利用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、纳米压痕仪对膜层的微观结构、纳米硬度及模量、磨损率和抗氧化性进行表征及分析。结果表明:CrAlSiN膜层为fcc-CrN结构,纳米硬度、模量和磨损率分别为24.87 GPa、300.51 GPa和0.024 nm/mN。氧化过程中高温氧化温度为700℃时膜层表面产生微裂纹,形成Cr2O3和Al2O3混合氧化层;800℃时出现微量细小的白色颗粒状氧化物;900℃时,微裂纹增长,氧化物数量增多,新增Cr2O3衍射峰;1 000℃时元素扩散剧烈,但未检测到有基体元素扩散至膜层表面,表明膜层仍具有较好的抗氧化性。随着氧化温度的升高,薄膜表面产生裂纹和氧化物,使膜层的纳米硬度、模量降低,磨损率升高。

镁合金表面热喷涂WC-10Co-4Cr粒子沉积及分布特性

为了探究高速空气燃料热喷涂(activated combustion-high velocity air fuel,AC-HVAF)过程中喷涂粒子撞击基材后的沉积特性。采用AC-HVAF热喷涂技术在AZ80镁合金基体上沉积WC-10Co-4Cr硬质涂层。通过离散沉积实验获得薄层沉积粒子,探讨各种沉积形貌的种类、形成原因、结合机制及射流中粒子的径向和轴向分布。结果表明:在AC-HVAF粒子沉积过程中,嵌入型沉积为主要的沉积形貌,同时包含少量的破碎型与空腔型沉积粒子。在涂层的形成过程中,嵌入型沉积对涂层/基体结合性能起重要作用;空腔型沉积的小颗粒及破碎型沉积的大颗粒是造成沉积效率下降的主要原因。喷涂粒子主要集中在射流中心,越靠近射流边缘,空腔型沉积粒子越多,最终导致AC-HVAF粒子射流呈现出空间分布特征。

溴化物与氯化物对废水中COD_(Cr)测定的协同干扰效应及机理

针对溴化物对COD_(Cr)产生正干扰的现象,通过测定和比较只含有氯化物或溴化物以及同时含有氯化物与溴化物混合物的COD_(Cr)标准溶液,考察了溶液中只含有氯离子或溴离子以及同时含有氯离子与溴离子对COD_(Cr)测定的干扰规律,探明溴化物以及氯化物、溴化物共存对COD_(Cr)测定的协同干扰效应及干扰机理,提出消除干扰的措施,即在低浓度测定模式下扣除1/10溴离子浓度,得到样品真实的COD_(Cr)值。

两株耐铬菌的分离鉴定及对Cr(Ⅵ)污染土壤的治理

为实现高质量比铬污染场地的微生物修复,从华北某废弃铬盐厂取土样分离出两株高效铬还原菌,并对两株菌进行16S rRNA鉴定,分别命名为Agrobacterium sp. Cr-1(Cr-1)和Lysinibacillus sp. Cr-2(Cr-2)。将两菌株分别投入高质量比铬污染土壤中,通过分析土壤Cr(Ⅵ)质量比、pH值、铬形态的变化,探究两菌株对高质量比Cr(Ⅵ)污染土壤的治理能力。通过细菌多样性和代谢组学分析,根据细菌种类、代谢物和代谢物通路的差异分析了两菌株的Cr(Ⅵ)解毒及还原的原理。当反应42 d后,投加Agrobacterium sp. Cr-1和Lysinibacillus sp. Cr-2的土壤Cr(Ⅵ)质量比分别由1 100 mg/kg降至33.49 mg/kg和92.29 mg/kg。研究显示:两种菌株均能够实现对高质量比Cr(Ⅵ)污染土壤的高效修复。

以NH_(2)-MIL-53(Al)为前驱体制备多孔掺碳Al_(2)O_(3)吸附剂及其对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

铬是污染性金属元素,铬含量是水质污染控制的一项重要指标,其中Cr(Ⅵ)的毒性最大,且易被人体吸收.本研究以水中的Cr(Ⅵ)吸附传质分离为目标,利用以铝为金属源水热法合成的铝基MOFs为前驱体,600℃煅烧后制备了多孔掺碳Al_(2)O_(3)吸附材料,利用现代分析技术对其进行微观结构表征,探究了其吸附作用能力与机制.研究结果表明,XRD、SEM、BET等表征手段证明了NH_(2)-MIL-53(Al)与多孔掺碳Al_(2)O_(3)结构的成功合成.前驱体NH_(2)-MIL-53(Al)和煅烧后的衍生物多孔掺碳Al_(2)O_(3),在形貌上相似,且多孔掺碳Al_(2)O_(3)材料(180.24 m^(2)·g^(-1))的比表面积要大于NH_(2)-MIL-53(Al)(116.73 m^(2)·g^(-1)).多孔掺碳Al_(2)O_(3)材料对Cr(Ⅵ)的平衡吸附量最大可达到671.56 mg·g^(-1).吸附动力学模型拟合结果显示,多孔掺碳Al_(2)O_(3)材料对Cr(Ⅵ)的吸附行为与Langmuir等温线模型和伪二阶动力学模型更加拟合.研究显示,多孔掺碳Al_(2)O_(3)材料可以作为除Cr材料实现对Cr(Ⅵ)的高效去除.

一株耐铬细菌的分离鉴定及其对Cr(Ⅵ)的抗性

从山东省某含铬农田土壤取样进行宏基因测序、16SrDNA以及构建系统树等方法分离、鉴定耐铬细菌,并通过扫描电子显微镜等研究其对Cr(Ⅵ)的抗性。某含铬农田土壤中的优势菌为Enterobacter cloacae(阴沟肠杆菌),将其命名为Enterobacter cloacae SD。SD的Cr(Ⅵ)耐受质量浓度可达3 200 mg/L;在150 mg/L Cr(Ⅵ)中培养时,菌落较不加Cr(Ⅵ)时少且分散,但单菌落较大;SD细胞表面粗糙,似有沉淀物产生。以酵母浸粉为碳源,pH值为7,培养温度为30℃时菌株SD可较好生长。在150 mg/L Cr(Ⅵ)下,SD对Cr(Ⅵ)的去除率为39.67%。研究表明Enterobacter cloacae SD可耐受高质量浓度Cr(Ⅵ)的同时,对Cr(Ⅵ)有一定的去除能力,这为Cr(Ⅵ)污染的微生物修复提供了可能的菌种资源。

磁控溅射CrAlSiN硬质膜层的高温抗氧化性能

采用磁控溅射方法在硬质合金表面制备CrAlSiN硬质薄膜,基于薄膜硬度、模量和相结构等关键本征特性优化制备工艺参数并对薄膜进行大气热处理;通过扫描电镜及能谱仪、X射线衍射仪、纳米压痕仪、激光共聚焦显微镜和蔡司金相显微镜等研究薄膜的抗氧化性能及热稳定性能。结果表明,当Si含量为8.06at.%时,薄膜的平均硬度和弹性模量值分别达到26.62GPa和446.78GPa.大气热处理700℃时薄膜表面出现Cr的氧化物相并伴生裂纹;800℃时Cr2O3衍射峰减弱,裂纹密集且发现基体氧化物;900℃时出现了Cr3O4和Al2O3相,薄膜显著开裂并加速氧化;1000℃时氧化物相结构趋于单一化,薄膜彻底失效。

煤基压块活性炭的制备及吸附水溶液中Cr(Ⅵ)的能力研究

为了降低压块活性炭的制备成本,以大同不黏煤为主料,桃山焦煤和重相沥青为黏结成分,以高温煤焦油和水为成型助剂制备压块活性炭。依靠调节配煤比例和改变活化条件来调控活性炭孔结构。利用碘吸附值、亚甲蓝吸附值、耐磨强度等表征活性炭常规性能;研究了样品吸附水溶液中Cr(Ⅵ)的能力,并考察了活性炭再生效率和质量损耗情况。结果表明:在大同不黏煤、桃山焦煤、重相沥青、高温煤焦油和水的配比为51∶24∶9∶7∶9的基础上,活化温度和时间分别为875℃和2.5 h的条件下制备出的压块活性炭性能最优,其耐磨强度为90%,碘吸附值为902 mg/g,亚甲基蓝吸附值为270 mg/g,比表面积为992.6 m^(2)/g;对水溶液中Cr(Ⅵ)最大吸附容量可达27.3 mg/g;质量分数为5%的硝酸溶液对饱和活性炭在50℃条件下再生8 h效果最佳,再生5次以后,其质量损耗率为21%,性能恢复率为70.06%。