Cr/NaZSM-5催化剂上CO_2氧化丙烷脱氢反应

以亚微米级NaZSM-5为载体合成了一系列负载型Cr催化剂,采用氮气吸附、XRD、UV-Vis和H2-TPR对Cr/NaZSM-5催化剂的结构和织构性质进行了表征,并评价了催化剂在CO2气氛下的丙烷脱氢性能.硅铝摩尔比为60、Cr质量分数为3%的催化剂具有最高的反应活性,于550℃反应10 min和8 h后的丙烷转化率分别为48.3%和30.1%,丙烯选择性则分别为86.0%和91.8%.催化剂中的Cr6+含量和反应初活性具有良好的对应关系,表明高Cr6+含量对催化剂表现出高的丙烷脱氢活性是至关重要的.CO2气氛下的丙烯产率明显比氮气气氛下的高,这是由于CO2气氛下催化剂表面有较多量的Cr6+,并且CO2可通过逆水煤气变换反应除去脱氢反应生成的氢.

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。

环境因素对BT80S-5Cr抗CO_(2)/H_(2)S腐蚀套管均匀腐蚀速率的影响

通过模拟国内某油田腐蚀工况,采用高温高压釜模拟腐蚀试验,利用失重法研究试验周期、温度、CO_(2)及H2S分压环境因素对BT80S-5Cr油套管均匀腐蚀速率的影响。研究表明,随着试验周期的延长,试验钢均匀腐蚀速率逐渐降低,且降幅趋于平缓,试验周期360 h是BT80S-5Cr在该油气田模拟工况下衡量耐蚀性能的最佳试验周期;随着试验温度的提高,试验钢均匀腐蚀速率逐渐增加,试验温度100℃的试验钢的均匀腐蚀速率是试验温度40℃时的均匀腐蚀速率的1.67倍;随着CO_(2)分压的提高,试验钢均匀腐蚀速率逐渐增加,CO_(2)分压1.0 MPa的试验钢均匀腐蚀速率是不含CO_(2)时的均匀腐蚀速率的10倍;随着H2S分压的提高,试验钢均匀腐蚀速率逐渐降低,微量H_(2)S气体的引入对试验钢电化学腐蚀行为有一定的抑制作用。

喷丸对4Cr5Mo2V钢高温摩擦磨损性能的影响

对4Cr5Mo2V钢试样进行3道次复合喷丸,通过与未喷丸试样对比,研究了喷丸对试验钢表面形貌、显微组织、硬度、残余应力以及高温(100,300,500℃)摩擦磨损性能和机制的影响。结果表明:喷丸处理显著提高了试验钢表面粗糙度,使试验钢表面形成了明显的塑性变形层、硬化层与残余压应力层;在100,300,500℃下,与喷丸前相比,喷丸后试验钢的磨损率分别降低了41.8%,17.1%,63.3%,耐磨性能的提高与喷丸产生的硬化层和残余压应力层有关。在100,300℃下,喷丸前后试验钢的磨损机制均主要为黏着磨损和磨粒磨损,而当温度升高至500℃时,磨损机制为氧化磨损,喷丸试验钢仍能保持较高的硬度与残余压应力,同时表面氧化层更致密稳定,仅发生轻微氧化磨损。

新型冷作模具钢9Cr5Mo2V不同热处理下的性能研究

以新型冷作模具钢9Cr5Mo2V为研究对象,通过淬回火温度对硬度的影响规律,选出5种不同的热处理工艺,对比不同工艺下模具钢的横、纵向冲击韧性、抗弯强度和耐磨性能,并与7Cr5Mo2V钢进行对照。结果表明,9Cr5Mo2V钢在1030℃淬火、520℃回火热处理下具有极佳的硬度(63.6 HRC)和耐磨性能(260.16 min/mm3);970℃淬火、520℃回火热处理后,其纵向平均冲击功最高,达62.83 J;经970℃淬火、210℃回火热处理后,9Cr5Mo2V钢具有优良的抗弯性能,纵向抗弯强度为3621.9 MPa。9Cr5Mo2V钢的纵向冲击功和抗弯强度均高于横向的纵向冲击功和抗弯强度。

回火温度对15Cr5MoVRE油井管钢组织及第二相析出行为影响

研究了回火温度对15Cr5MoVRE油井管钢组织和第二相析出行为规律的影响。利用箱式热处理炉对试验钢进行了热处理,采用光学显微镜和透射电镜对回火后的组织及第二相进行了观察分析,采用硬度计与拉力试验机对试验钢回火后的力学性能进行了测试。结果表明,15Cr5MoVRE油井管钢,经900℃保温50 min水淬,670~710℃回火保温90 min,组织为回火屈氏体和回火索氏体,析出的第二相碳化物类型均为M_(7)C_(3)型和M_(23)C_(6)型。随着回火温度的升高,第二相碳化物颗粒数量明显增多,尺寸逐渐增大,且在710℃回火时发生团聚。回火温度为690℃时,铁素体基体上有大量细小的第二相碳化物均匀析出,力学性能最优,试验钢的最佳回火温度应为690℃。

强化改性研磨时间对12Cr17Mn6Ni5N钢表层特性及拉伸性能的影响

目的提高12Cr17Mn6Ni5N钢焊缝的表层特性及拉伸性能。方法采用单一变量法控制强化改性研磨加工时间,在12Cr17Mn6Ni5N钢表面进行强化改性研磨处理。进行了室温拉伸试验,绘制各样品的应力-应变曲线图,并通过扫描电镜拍摄距离表面30、100、170μm深度附近的断口形貌,分析表层的断裂机理。进一步分析各样品的表面线粗糙度、表层三维形貌、表面微观形貌、强化层厚度、截面显微硬度和表面残余应力。结果与母材相比加工时间从1 min增加至3 min,12Cr17Mn6Ni5N钢表面微观织构越多,拉伸方向和沿焊缝方向的表面粗糙度分别提高到Ra=1.81μm、Ra=1.46μm,三维形貌高度差先增加到34.82μm后减少为31.75μm,表层显微硬度最多提高了104.60%,残余应力提高到–1221.3 MPa,强化层最厚为160μm。在相同的载荷条件下,加工时间为3 min的样品的屈服强度和抗拉强度分别提高了15.89%和10.17%。在深度30μm附近,加工时间为3 min的样品的断口形貌出现少量韧窝,其他样品都为脆性断裂,其中母材样品为全解离脆性断裂;深度100μm附近,母材样品仍为脆性断裂,加工时间为1 min和2 min的样品都为混合断裂,加工时间为3 min的样品为韧性断裂且出现较深的大韧窝和深韧窝。结论强化改性研磨可以有效改善12Cr17Mn6Ni5N钢焊缝的表层特性,获得高硬度、高残余应力和组织致密的厚强化层,进而提高屈服强度和抗拉强度。

1Cr16Co5Ni2MoWVNbN耐热钢球座模锻成型工艺模拟与试验验证

通过热压缩模拟实验研究了1Cr16Co5Ni2MoWVNbN耐热钢在热变形过程中的动态再结晶行为,通过Deform 3D有限元数值模拟研究了应变速率和坯料尺寸对1Cr16Co5Ni2MoWVNbN耐热钢球座模锻成型工艺的影响。热压缩试验结果表明,1Cr16Co5Ni2MoWVNbN耐热钢发生动态再结晶、混晶现象不明显的临界变形量约为20%,增大应变速率有利于在小变形量下,获得更加均匀的组织。数值模拟结果表明,随着应变速率提高,模锻件最小变形区域的等效应变与等效应力均增加,随着坯料直径增加,模锻件最小变形区的等效应变下降,等效应力先降低后提高。应变速率为0.1 s^(-1)时,坯料直径ϕ60 mm~ϕ65 mm,最小变形区域工程应变可达到20%以上,且具有较好的锻造成型性。根据数值模拟结果,设计了直径ϕ60 mm、高度74 mm的坯料,以0.1 s^(-1)的应变速率进行模锻验证试验,试制出的锻件成型好、组织与硬度均匀,验证了数值模拟结果的合理与可行性。

g-C_(3)N_(5)纳米棒光电性能分析及对Cr(Ⅵ)和亚甲基蓝去除的研究

为了实现Cr(Ⅵ)和染料废水的绿色高效降解,通过KBr诱导的方法制备了具有优异光催化活性的一维富氮石墨相氮化碳纳米棒(1D g-C_(3)N_(5)),采用XRD、FT-IR、TEM、UV-vis DRS、PL、TPC和EIS等表征技术对1D g-C_(3)N_(5)的晶型、基团、形貌、光化学性质和电化学性质进行了表征,并对可见光下光催化去除Cr(Ⅵ)和降解亚甲基蓝(MB)性能进行了评价。结果表明,通过KBr诱导形貌调控的方法提高了材料的比表面积,拓宽了光谱吸收范围,提高了可见光吸收和转化能力,有效促进了光生载流子的分离,表现出较低的表面/界面电阻值。与块状g-C_(3)N_(5)相比,1D g-C_(3)N_(5)的光催化活性得到了显著提高,可见光照射60 min,1D g-C_(3)N_(5)对Cr(Ⅵ)的去除率和MB的降解率分别达到了97.6%和98.8%,且循环使用5次后仍具有良好的稳定性。活性基团实验结果表明,光催化降解MB体系的主要活性基团是·O_(2)^(-)和h^(+),Cr(Ⅵ)的去除得益于e-的作用。通过能带结构计算提出了1D g-C_(3)N_(5)光催化还原Cr(Ⅵ)和去除MB的光催化机理。

Co8W6Mo5Cr4V3粉末高速钢的热变形行为

采用熔炼、电渣重熔和气雾化法制备Co8W6Mo5Cr4V3粉末,再通过热等静压制备Co8W6Mo5Cr4V3粉末高速钢。在不同变形条件下进行热压缩实验,研究粉末高速钢的热变形行为,根据获得的应力-应变曲线,建立热变形本构方程,绘制热加工图。结果表明:Co8W6Mo5Cr4V3粉末高速钢的流变应力随变形温度升高或应变速率减小而减小;通过本构方程预测的流变应力和实验得到的流变应力间的相关系数为0.995,可用此方程对粉末高速钢在不同变形条件下的应力进行预测;根据热加工图,粉末高速钢最优的变形温度为1 100~1 150℃,应变速率为0.1~1.0 s^(-1)。

回火温度对5Cr5MoSiV1钢显微组织和性能的影响

对球化退火态5Cr5MoSiV1钢进行1050℃×1 h的淬火以及不同温度(515,530,560,590,620℃)保温1 h的回火处理,研究了回火温度对该钢显微组织、硬度、冲击韧性和耐磨性能的影响。结果表明:不同温度回火后5Cr5MoSiV1钢的组织均为回火索氏体和少量碳化物,随着回火温度升高,碳化物增多并发生聚集长大,当回火温度超过560℃时,基体回复和再结晶加剧,马氏体板条状特征逐渐模糊;随着回火温度的升高,5Cr5MoSiV1钢的硬度降低,冲击吸收能量先基本不变后升高,磨损质量损失呈先波动下降后升高的趋势。5Cr5MoSiV1钢合适的回火温度为590℃,此时该钢兼具良好的冲击韧性和耐磨性能,硬度为51.1 HRC,冲击吸收能量为25.7 J,磨损质量损失为3.864 g。

Ce对10Cr5MoV钢α-Fe晶粒尺寸及奥氏体长大行为的影响

采用背散射电子衍射技术对不含稀土和含稀土Ce的两种试验钢的α-Fe晶粒尺寸进行测量分析。结果表明,稀土Ce的加入使得α-Fe晶粒细化,形成的弥散细小的稀土夹杂成为异质形核核心,提高了回火过程再结晶形核率;固溶稀土的拖曳与钉扎作用延迟了再结晶的开始和结束时间,增加了再结晶转变的驱动力,降低了再结晶发生温度。采用不同的奥氏体化工艺对两种试验钢进行奥氏体化处理,研究Ce对奥氏体长大行为的影响。发现在880~1180℃加热、保温30~90 min奥氏体化条件下,试验钢的奥氏体长大指数n及晶粒长大速率常数K减小,奥氏体长大激活能Q与晶粒长大扩散频率因子M0增大,Ce的加入对奥氏体长大行为有抑制作用。

4Cr5MoSiV熔覆Ni60温度场仿真分析与实验

4Cr5MoSiV是模具行业广泛使用的材料。激光熔覆作为一种新兴修复工艺,为了揭示4Cr5MoSiV模具钢熔覆Ni60粉末过程中熔覆工艺参数对激光熔覆区温度场的变化规律,采用高斯面热源模型,并利用有限元技术对熔覆区温度场进行建模分析,模拟同步送粉过程,通过仿真分析了激光功率和扫描速度对温度场及热影响区的分布影响规律;并结合激光熔覆实验发现:热影响区深度和单点温度场均与激光功率成正比,与行走速度成反比;同时,为获得较好熔覆效果,在修复工艺中激光功率最好大于1600W。

12Cr5Mo压力容器制造监督检验及工艺优化

以某单位首次试制造12Cr5Mo耐热钢制压力容器为例,介绍了耐热钢制压力容器制造监督检验过程中的质量控制,重点描述了12Cr5Mo的材料入库检验控制、焊接相关过程的控制、热处理的工艺控制过程。通过分析压力容器本体上不同受压元件之间的焊接结构形式以及12Cr5Mo的材料性能,根据提供的焊接工艺评定、焊工资格项目、热处理工艺,发现相关部分焊评焊工资质不覆盖问题。通过优化热处理工艺和选择合适焊评焊工,最终顺利通过了无损检测及耐压试验。

4Cr5Mo2V钢与4Cr5MoSiV1钢组织和性能的对比

采用金相检验、冲击试验、扫描电镜及能谱分析等方法对4Cr5Mo2V钢和4Cr5MoSiV1钢的组织、性能进行对比分析,并用软件模拟计算相图。结果表明:4Cr5Mo2V钢较4Cr5MoSiV1钢的V元素含量降低、Mo元素含量升高,改变了钢中MC相的稳定性;4Cr5Mo2V钢中高熔点MC相液析碳化物的溶解温度和含量较4Cr5MoSiV1钢降低,使4Cr5Mo2V钢的冲击韧性增大。

04Cr13Ni5Mo/20MnMoNb异种钢焊接接头微观组织及性能研究

为提高04Cr13Ni5Mo超级马氏体不锈钢和20MnMoNb高强钢的焊接效率和其焊接机理,采用手工钨极氩弧焊(TIG)+焊条电弧焊(SMAW)对同等厚度的两异种材料进行焊接,并通过金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线分析仪和硬度计等,研究了04Cr13Ni5Mo/20MnMoNb异种金属焊接接头微观组织和力学性能。结果表明:采用TIG+SMAW焊接可以实现04Cr13Ni5Mo/20MnMoNb异种钢的有效焊接;焊缝区域组织为γ相,从底部垂直于熔合线向上生长,Ni,Cr,Mo,Fe四种元素含量从04Cr13Ni5Mo侧向20MnMoNb侧均呈明显的梯度分布特征;接头的抗拉强度略低于两侧母材,达到04Cr13Ni5Mo超级马氏体不锈钢的92%,达20MnMoNb母材的98.2%,断裂类型为解理断裂+韧性断裂的混合型断裂;焊缝区域的硬度较两侧母材高,冲击吸收能量介于76.3~84.9 J之间。该研究对TIG+SMAW组合焊接在超级马氏体与高强钢焊接领域推广应用奠定一定的基础。

Cr5M钢支撑辊回火脆性及整体浸入式调质处理研究

对Cr5M钢进行热处理实验,分析Cr5M钢回火脆性与硬度的关系及其组织结构对回火脆性的影响;据此提出满足辊面硬度要求的Cr5M钢支撑辊整体浸入式调质处理工艺,探究Cr5M钢支撑辊的整体浸入式调质处理效果。结果表明:Cr5M钢具有一定程度的回火脆性,回火脆性温度范围为300~500℃,400℃回火时Cr5M钢冲击吸收能量达到最低值(7.6 J);250℃附近回火,Cr5M淬火钢中的残余奥氏体(Ar)开始发生分解,分解结束温度约400℃,软韧相Ar的分解是导致回火脆性发生的主要因素;960℃淬火+615℃回火的整体浸入式调质处理可替代支撑辊的差温热处理或表面淬、回火热处理,经整体浸入式调质处理的Cr5M支撑辊的综合力学性能优良,表面硬度均匀,最大与最小肖氏硬度差值仅0.7 HSD,平均肖氏硬度为40.1 HSD,支撑辊工作层(淬硬层)深大于15 cm,工作层组织为回火索氏体+少量的铁素体,工作层硬度仅2.1 HSD。

机加工刀具用W6Mo5Cr4V2钢开裂原因分析

通过宏观检验、化学成分分析、硬度测试、金相检验和SEM形貌分析等方法对机加工刀具用W6Mo5Cr4V2钢开裂原因进行了分析。结果表明,失效机加工刀具组织存在断续网状与堆集的多角状碳化物以及后续热处理工艺不当导致的刀具出现未淬透现象是造成刀具开裂的主要原因。刀具淬硬区与未淬硬区之间的过渡区域及芯部网状与堆集的多角状碳化物集中处会产生较大应力集中点,在刀具进行磨削加工工艺或操作不当时,表层拉应力超过材料强度极限,并在内部淬火应力作用下,在应力点产生裂纹并扩展,最终导致刀具崩裂。

高强无磁不锈钢Cr21Ni13Mn5Mo2N的热加工特性

利用Gleeble 3800热模拟机对奥氏体不锈钢Cr21Ni13Mn5Mo2N进行热压缩实验,研究该钢种的高温变形与应变速率以及温度的关系,建立了双曲正弦本构方程,最终得到其热激活能为679.58 kJ/mol,应变速率因子Z=εexp(679580/R T)。实验结果表明,在950~1200℃,0.01~10 s^(-1)条件内,材料变形过程均发生动态再结晶,在950℃,应变速率为0.1 s^(-1)条件下,再结晶开始的变形量为10%。流变应力随温度升高及应变速率降低呈现明显下降趋势,由950℃、10 s^(-1)时的326 MPa降低至1200℃、0.01 s^(-1)时的75 MPa。结合微观组织分析及锻造试验,对压缩试样开裂问题进行深入探究,结果表明晶界处碳、氧化物的聚集恶化晶界塑性,导致热变形过程中在该处形成裂纹源并逐步扩展。通过热处理和热变形试验,确定Cr21Ni13Mn5Mo2N电渣锭在1170℃固溶6 h后晶界碳、氧化物消除,电渣锭晶界处结合力明显提升,成功消除锻造开裂问题,实现锻造成材率大幅提升。

Ga^(3+)对Mg_(14)Ge_(5)O_(24):Cr近红外发光材料的影响

利用高温固相法合成了Mg_(14)Ge_(5)O_(24):Cr近红外荧光粉,实现了Cr^(3+)和Cr^(4+)价态共存发光.利用XRD和GASA精修软件分析了样品的晶相.该材料存在2个发光中心,一个来自占据八面体Ge^(4+)位置的Cr^(3+),发射带位于近红外一区,半峰宽可达256 nm;另一个源于占据四面体Ge^(4+)位置的Cr^(4+),发射带位于近红外二区,半峰宽可达266 nm.通过低温光谱和寿命衰减曲线分析了材料的发光特性.利用Ga^(3+)代替Ge^(4+)可以实现对Cr^(3+)和Cr^(4+)发光的调控,大半径Ga^(3+)的加入产生了新的格位,从而影响了整体的晶体场强度,获得了近红外一区发光更强烈的荧光粉.