Fe-3%Si合金薄带连铸板热处理过程层状异构组织演变的相场模拟研究

本研究基于Fe-3%Si合金铸轧板材组织特征,构建了不同类型柱状晶/等轴晶层状异构组织相场模型,实现了界面曲率为驱动力的情况下层状异构组织的高温粗化过程模拟,量化分析了层状异构特征对铸轧组织演化过程的影响规律。研究表明,由于晶粒长径比对晶粒尖端曲率的影响,当初始状态下柱状晶长径比较高时,在界面曲率的驱动下最终会形成等轴化的多晶组织;反之则等轴化程度减小。明确了不同类型异构组织演化特征,相同退火时间下组织的等轴化程度受其层状异构特征的影响,这一现象的本质是等轴晶通过自身演化引起柱状晶两端曲率变化,诱发柱状晶间的相互“吞噬”并发生等轴化,柱状晶则在部分结构的组织中生长至带钢表面后停止生长,最终保持柱状特征。本研究进一步加深了对铸态薄带中初始凝固组织在后续热处理时演化过程的认识,对硅钢制备工艺优化具有重要的理论指导意义和实际应用价值。

Fe/γ-Al_(2)O_(3)的制备及其在含氟废液吸附处理中的应用

本文以γ-Al_(2)O_(3)为吸附剂主体,采用FeSO_(4)·7H_(2)O溶液结合超声波技术对γ-Al_(2)O_(3)进行改性得到载体活性氧化铝(Fe/γ-Al_(2)O_(3))。首先研究了Fe/γ-Al_(2)O_(3)制备过程中FeSO_(4)·7H_(2)O投加量、FeSO_(4)·7H_(2)O溶液的pH值以及γ-Al_(2)O_(3)投加量对Fe/γ-Al_(2)O_(3)除氟效果的影响;最后经过静态吸附处理,研究了吸附剂Fe/γ-Al_(2)O_(3)的投加量、吸附时间以及含氟废液pH值对F-去除效果的影响。结果表明,当FeSO_(4)·7H_(2)O投加量为0.1mol·L^(-1)、pH值为3~5、γ-Al_(2)O_(3)与FeSO_(4)·7H_(2)O溶液的质量比为5∶1时,得到的Fe/γ-Al_(2)O_(3)除氟效果最好;当Fe/γ-Al_(2)O_(3)的投加量为40g·L^(-1)、吸附时间为15h、含氟废液pH值为3~9时,除氟效果最好,且F-的去除率远高于同条件下的γ-Al_(2)O_(3)吸附剂。

磁性Fe_(3)O_(4)纳米颗粒强化微藻废水处理及产油效果的研究

针对微藻规模化废水处理过程中污染物去除效果不稳定、采收困难及藻细胞油脂提取率低等问题,以磁性Fe_(3)O_(4)纳米颗粒作为强化剂和絮凝剂,考察其对微藻废水处理效果、藻细胞生物量和油脂含率及后续微藻采收的提升作用。结果表明,在20 mg/L浓度的Fe_(3)O_(4)NPs作用下,斜生栅藻对污水中COD、NH_(4)^(+)-N和TP的去除率分别达到98.82%、93.25%和78.22%,小球藻生物量增加49.91%,总脂产量增加66.92%;投加30 mg/L浓度的Fe_(3)O_(4)NPs可以在10 min内获得94%的小球藻收获率;当投加浓度增加到100 mg/L时,小球藻细胞的油脂含率由23.27%提升至38.66%,总脂产量增加68.38%。为制定集促进微藻净水效率提高、藻细胞生物量和油脂含率提升及藻细胞快速采收等多种功能于一体的Fe_(3)O_(4)NPs投加策略提供技术参考。

Fe^(3+)对细粒菱锌矿和方解石分散行为的影响

方解石矿泥的覆盖和高价金属阳离子的存在是影响粒径−20μm细粒菱锌矿浮选效果的关键因素,两者通过改变菱锌矿的表面性质而恶化其分散性和浮选环境。本文选择菱锌矿浮选中常见的Fe^(3+)为研究对象,通过吸附试验、Zeta电位、XPS分析,DLVO理论计算等考察Fe^(3+)对菱锌矿和方解石的分散行为规律和作用机理。结果表明:两种矿物对Fe^(3+)的吸附行为基本一致,但Fe^(3+)对菱锌矿分散行为的影响程度大于Fe^(3+)对方解石分散行为的影响。当Fe^(3+)浓度为5×10^(−4)mol/L时,菱锌矿分散行为被完全破坏。溶液化学及DLVO理论计算结果表明,Fe^(3+)吸附在矿物表面形成了羟基络合物或Fe(OH)3,导致菱锌矿颗粒间作用力小于方解石的,这是Fe^(3+)破坏菱锌矿分散行为、影响粒径−20μm细粒菱锌矿浮选的主要原因。

不同形态聚乙烯微塑料对Fe^(3+)的吸附性能

为探究聚乙烯(PE)微塑料的不同形态对Fe^(3+)吸附性能的影响,分析两者之间的相互作用。选用低密度聚乙烯(LDPE)和线型低密度聚乙烯(LLDPE)作为不同形态PE的代表,利用SEM、FTIR、吸附比表面测试法及Zeta电位表征其结构形貌,并通过静态吸附实验探讨不同形态PE对Fe^(3+)的吸附效果影响。结果表明LDPE相较于LLDPE具有更优的颗粒分散性、比表面积和表面负电性,其对Fe^(3+)的最大吸附量达到5.01 mg·L^(-1),PE对Fe^(3+)的吸附量随着微塑料投加量的增加先增大后减小,升温有利于吸附反应的进行。LDPE和LLDPE对Fe^(3+)的吸附均符合准一级动力学和朗缪尔模型,这表明吸附过程以单层物理吸附为主;颗粒内扩散模型表明吸附过程以表面吸附为主,且内扩散不是吸附速率控制的唯一步骤。此外,扩散力和静电力是LDPE和LLDPE吸附Fe^(3+)的主要作用机制,并且不受其线型结构的影响。

Fe2O3含量对青花色料呈色的影响

实验以二氧化三铁、氧化钴、氧化锰、釉果为主要原料,采用单因素实验法,探究了青花色料中Fe2O3/CoO对青花瓷色度值、微观结构、晶相组成的影响。实验结果表明,随着青花色料配方中Fe2O3/CoO比值增大,青花瓷着色区域表面析出大量的1~3μm磁铁矿晶体并且发育越来越好,使得青花瓷呈现黑色调增强蓝色调减弱的现象。

热处理对Mg-3Sn-2Al-1Zn-5Li合金耐蚀性能的影响

对Mg-3Sn-2Al-1Zn-5Li合金进行了不同方式的热处理。利用电化学测试研究了不同热处理状态合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电化学行为,并通过扫描电镜、能谱以及X射线衍射分析了合金腐蚀形貌及腐蚀产物的成分。结果表明:经固溶处理和时效处理后,合金的耐蚀性能有所提高,并且固溶态的Mg-3Sn-2Al-1Zn-5Li合金有着最佳的耐蚀性能;合金的腐蚀特征为丝状腐蚀,腐蚀产物主要为Mg(OH)_(2)。

Fe-3%Si大尺寸合金单晶的制备及磁感系数的计算

以取向Fe-3%Si合金热轧板为原材料,采用二次再结晶法制备了尺寸大于200 mm的合金单晶。随机选取3个单晶样品剪切成7个与轧向成不同角度、尺寸为50 mm×50 mm的样品,分别对所选样品进行单晶定向,并对每个样品的横、纵向磁性能进行了测量。以单晶定向结果为依据,计算每个单晶在晶体学坐标架下的极角和辐角,提出了一种单晶磁感系数的计算方法,并基于该方法以单晶磁性能实测值及其在晶体学坐标架下的极角和辐角为输入条件,测算了Fe-3%Si合金单晶磁感应强度系数并验证了其可靠性。采用该方法对{110}晶面平行于板面的任意方向单晶的磁感应强度进行了计算,为开展多晶材料磁性能计算提供了理论依据。

Fe/g-C_(3)N_(4)表面改性及其对CO加氢产物分布的影响

采用尿素热缩合法制备了氮化碳(g-C_(3)N_(4)),经H_(2)O_(2)、NH_(3)·H_(2)O处理、浸渍法负载Fe制得改性Fe/g-C_(3)N_(4),对比研究了改性前后催化剂的CO加氢性能。结合XRD、SEM、FT-IR、CO_(2)-TPD、CO-TPD、H_(2)-TPR、接触角测试和N_(2)物理吸附-脱附等系列表征,探究了表面预处理对Fe/g-C3N4催化剂织构性质以及CO加氢产物分布的影响。结果表明,不同改性方法对催化剂的织构性质和CO加氢性能影响显著。尿素热缩合法制备的g-C_(3)N_(4)具有典型蜂窝状结构,Fe与g-C_(3)N_(4)相互作用较强,且高度分散;改性前后样品均呈亲水性,且H_(2)O_(2)、 NH_(3)·H_(2)O处理后亲水性增强,H_(2)O_(2)处理增强了表面羟基,NH_(3)·H_(2)O处理增加了表面氨基,促进了CO吸附,促使Fe(NCN)物相生成;预处理后的催化剂表面碱性增强。在CO加氢反应中,两步改性后的Fe/AM-g-C3N4催化剂,CO_(2)选择性降至11.61%;Fe/AM-g-C_(3)N_(4)表面碱性增强,抑制了烯烃二次加氢,烯烃选择性较高,C_(2)^(=)-C_(4)^(=)达32.37%,O/P值3.23。

MOFs衍生多孔TiO_(2)/C、N掺杂Fe_(2)O_(3)复合材料的制备及其光催化性能

将TiO_(2)加入NH_(2)-MIL-101(Fe)前驱体中,采用溶剂热法制备TiO_(2)/NH_(2)-MIL-101(Fe),进一步经高温热处理得到TiO_(2)/C、N掺杂Fe_(2)O_(3)复合材料(TiO_(2)/C、N-Fe_(2)O_(3))。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(XPS)、紫外-可见分光漫反射(UV-Vis DRS)和荧光光谱(PL)等方法对所得样品的晶体结构、形貌特征、组成及光谱特性进行表征。在模拟太阳光照射下对罗丹明B(RhB)溶液进行降解,评价其光催化活性。结果表明,C、N均匀掺杂在Fe_(2)O_(3)中,TiO_(2)复合C、N掺杂Fe_(2)O_(3)后禁带宽度减小,模拟太阳光照射2.5 h后,在0.1 g/L TiO_(2)/C、N-Fe_(2)O_(3)复合材料的光催化作用下,10 mg/L罗丹明B的去除率达到95%,速率常速为0.0192 min^(-1),效果较TiO_(2)和C、N-Fe_(2)O_(3)有明显提高。所得复合材料稳定性好、可重复利用。MOFs衍生多孔C、N掺杂Fe_(2)O_(3)与TiO_(2)的复合缩短了带隙,强化了空穴与电子的分离从而提高可见光催化活性。

双尺度Fe_(3)Si相调控对Cu-2.5Fe-0.2Si合金组织和性能的影响

通过在铜铁合金中添加微量Si元素,并利用组合形变热处理工艺对亚微米级Fe_(3)Si相和纳米级Fe_(3)Si相的析出行为进行调控。结果表明:处理后的Cu-2.5Fe-0.2Si合金中形成了大量细小的再结晶晶粒,其抗拉强度、电导率和伸长率分别为401MPa、69.25%IACS和12.50%。合金中纳米级Fe_(3)Si析出相与铜基体的位向关系为[011ˉ]Cu//[11ˉ1]Fe_(3)Si。双尺度Fe_(3)Si相对合金屈服强度的提高均有贡献。其中,纳米级析出相对屈服强度的贡献值更大,约为亚微米级第二相的6倍。相比于Cu-2.5Fe合金,Si的添加促进了合金基体中铁相的析出及细化,降低了动态再结晶温度,进而实现了合金强度、电导率和塑性的协同提高。

国产SW26010-Pro处理器上3级BLAS函数众核并行优化

BLAS(basic linear algebra subprograms)是最基本、最重要的底层数学库之一.在一个标准的BLAS库中,BLAS 3级函数涵盖的矩阵-矩阵运算尤为重要,在许多大规模科学与工程计算应用中被广泛调用.另外,BLAS 3级属于计算密集型函数,对充分发挥处理器的计算性能有至关重要的作用.针对国产SW26010-Pro处理器研究BLAS 3级函数的众核并行优化技术.具体而言,根据SW26010-Pro的存储层次结构,设计多级分块算法,挖掘矩阵运算的并行性.在此基础上,基于远程内存访问(remote memory access,RMA)机制设计数据共享策略,提高从核间的数据传输效率.进一步地,采用三缓冲、参数调优等方法对算法进行全面优化,隐藏直接内存访问(direct memory access,DMA)访存开销和RMA通信开销.此外,利用SW26010-Pro的两条硬件流水线和若干向量化计算/访存指令,还对BLAS 3级函数的矩阵-矩阵乘法、矩阵方程组求解、矩阵转置操作等若干运算进行手工汇编优化,提高了函数的浮点计算效率.实验结果显示,所提出的并行优化技术在SW26010-Pro处理器上为BLAS 3级函数带来了明显的性能提升,单核组BLAS 3级函数的浮点计算性能最高可达峰值性能的92%,多核组BLAS 3级函数的浮点计算性能最高可达峰值性能的88%.

微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)深度处理某化工园区二级出水效能与机制

化工园区废水经过二级处理后,仍含有多种有毒污染物,依然对生态环境存在较大风险,为此,建立微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)深度处理工艺,研究某工业园区二级出水处理效能,确定最佳工艺参数,探究污染物降解机制,并对处理出水进行毒性评价。结果表明:在pH为7.3、臭氧投加量为60 mg/L、H_(2)O_(2)初始投加量为114 mg/L、反应时间为15 min条件下,微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)对二级出水中有毒污染物具有良好的降解效果,COD和TOC去除率分别达到47.41%和46.61%;微气泡O_(3)能够显著提高臭氧利用效率,缩短反应时间;与普通O_(3)曝气相比,臭氧利用率提高10%,反应时间缩短2/3;微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)工艺过程中,有机物去除过程遵循表观二级反应动力学;电子顺磁共振(EPR)技术证明羟基自由基(·OH)参与有机物的降解过程,H_(2)O_(2)促进·OH的生成,微气泡曝气强化O_(3)/H_(2)O_(2)产生更多的·OH;二级出水中溶解性有机物(DOM)在深度处理过程中存在大分子物质向小分子物质转化的趋势;H_(2)O_(2)能够增强臭氧对疏水中性组分的去除能力,改变臭氧对污染物的降解途径。添加H_(2)O_(2)后,发光抑制率由100%(微气泡O_(3))降低至20%(微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)),表明H_(2)O_(2)能够有效抑制臭氧氧化深度处理过程中急性毒性的升高。

不同射频极板间距处理对马铃薯淀粉结构、理化特性及其凝胶3D打印性能的影响

本实验以不同极板间距(90、100、110、120、130mm)为研究变量,研究经射频电磁场处理后马铃薯淀粉直链淀粉含量、晶型、傅里叶变换红外光谱特性、糊化性能和流变特性的变化,确定适合3D打印的射频处理参数。结果表明,在低极板间距下,直链淀粉含量降低,淀粉的晶型由B型变为C型,在90mm极板间距条件下射频处理淀粉制成的凝胶可提供最佳的形态指标,包括透明线均匀性和高保留率。综上所述,在低极板间距下射频处理淀粉是制备3D打印淀粉凝胶的有效方法。

超重力法制备FeS及其Al_(2)O_(3)负载改性后脱汞性能研究

采用撞击流-旋转填料床(IS-RPB)结合共沉淀法获取粒径小且分布均匀的FeS粉体,利用浸渍法对其进行负载型改性得到复合材料FeS/Al_(2)O_(3),并利用其进行脱汞性能探究。利用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪对复合材料的组成和形貌结构进行表征;利用粒度分析仪测试FeS粉体的粒径分布;利用原子吸收分光光度计测试脱汞率,考察吸附剂用量、处理时间、pH、共存离子等对脱汞效果的影响。结果表明,超重力法制备纳米FeS的最佳条件为:c(Fe^(2+))=0.10 mol/L、超重力因子为106.6、撞击初速度为9.43 m/s,此时,得到的FeS的粒径小(D50=91 nm)且分布很窄(68~114 nm)。FeS/Al_(2)O_(3)复合材料的脱汞最佳条件为:pH为6、吸附材料质量浓度为2.0 g/L、处理时间为240 min,此时,脱汞率可达99.96%,最大饱和吸附容量为1 775.9 mg/g,出水质量浓度为0.04 mg/L。

Fe、La掺杂和氧缺陷对CeO_(2)表面吸附As_(2)O_(3)的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论研究了As_(2)O_(3)(g)在Fe、La掺杂CeO_(2)(110)表面及氧缺陷LaCeO(110)表面的吸附行为,探索了LaCeO表面砷吸附能力显著高于FeCeO表面的主要原因。结果表明,As_(2)O_(3)(g)的吸附效果与吸附位点数量、吸附能、键长和电荷转移密切相关。纯CeO_(2)表面的吸附主要为化学吸附,吸附能绝对值大于−4.22 eV,电荷转移量为(−0.19)−(−0.31)e,As_(2)O_(3)得到电荷带负电,起表面受主作用,因此吸附量较小。FeCeO(110)表面新增Fe顶位和Bridge-2桥位两个吸附位,其中,Fe顶位为化学吸附,Fe掺杂改变了FeCeO表面电子分布和晶格结构,但并未改变As_(2)O_(3)与FeCeO之间的电荷转移方向,因此,As_(2)O_(3)仍呈负离子形式吸附。LaCeO(110)表面新增了三个吸附位:La顶位、Bridge-3桥位和Hollow-2空位,La掺杂改变了As_(2)O_(3)与LaCeO之间的电荷转移方向,使得As_(2)O_(3)失电子呈正离子吸附,起表面施主作用,因此,吸附能力增强。无O_(2)环境下,单一O缺陷LaCeO(110)表面吸附能力低于完整LaCeO表面;有O_(2)环境下,O缺陷有利于As_(2)O_(3)的吸附。

热处理技术对3D打印钛合金试件机械性能的影响

背景:近年来,增材制造(又称3D打印)逐渐成为制作可摘局部义齿钛合金支架的主流方式。热处理作为改善3D打印钛合金支架机械性能的重要方法而成为目前的关注热点。目的:总结目前应用于3D打印钛合金试件的主要热处理技术(包括退火处理、固溶时效处理、热等静压处理及其他热处理)以及这些热处理技术对3D打印钛合金试件机械性能、微观结构的影响,为改进可摘局部义齿钛合金支架的热处理技术提供理论依据。方法:采用计算机检索中国知网、PubMed和ScienceDirect数据库中有关3D打印钛合金热处理试件的文献资料,检索时限为2012-2023年,根据纳入和排除标准,最终选取61篇文献进行综述分析。结果与结论:①使用常规退火技术处理3D打印钛合金试件,使其在500-900℃下保持2-4 h,能有效增加3D打印钛合金试件的延伸率。②固溶时效处理相较于常规退火技术更复杂,固溶时效处理后的钛合金试件在屈服强度方面表现突出,并且有更好的耐腐蚀性;但固溶时效处理后的3D打印钛合金试件在延伸性方面没有优势。③热等静压处理可以减少3D打印钛合金试件的内部缺陷,可明显增加3D打印钛合金试件延伸率,并增加其疲劳寿命。④快速热处理可以明显提高3D打印钛合金试件的延伸率,并且速度更快,在延伸率提升和热处理效率方面,比以往常规的退火更具优势。⑤循环热处理对3D打印钛合金试件延伸率的提升超过了常规退火,循环热处理可明显改善3D打印钛合金试件的晶粒结构,但热处理时间过长,效率较低。

含酚类煤化工废水自还原Fe^(3+)类芬顿体系研究

煤化工废水水质复杂,难降解有机物及氨氮含量高,给废水处理带来较大难度。现有的煤化工废水处理技术(混凝法、吸附法、膜生物反应法等)具有成本高、运行不稳定、预处理效果差等缺陷,难以满足煤化工行业发展的需要。为了高效处理煤化工废水,本文利用煤化工废水中酚类有机物的还原性促进Fe^(3+)/Fe^(2+)的循环,提出了一种利用Fe^(3+)/H_(2)O_(2)类芬顿体系处理煤化工废水的方法。实验结果表明:Fe^(3+)/H_(2)O_(2)体系中COD、TOC、TN、NH3-N的去除率可以达到74.63%、52.62%、10.46%、15.11%;相比于其他体系,Fe^(3+)/H_(2)O_(2)体系出水色度明显降低,UV-Vis光谱下降幅度最大,铁泥量也明显减少。Q-TOF分析结果表明:废水中主要的8种有机物为酚类或具有醛基、羰基、羧基、碳碳双键或者酯基等还原性的官能团。通过测定COD去除率和pH、Fe^(3+)/Fe^(2+)、H_(2)O_(2)等含量随时间的变化趋势,提出了Fe^(3+)/H_(2)O_(2)体系去除有机物的机理:废水中的还原性有机物将Fe^(3+)还原为Fe^(2+),促进Fe^(3+)/Fe^(2+)循环,生成的Fe^(2+)与H_(2)O_(2)发生芬顿反应,实现废水中有机污染物的去除。利用控制变量法,确定了最佳运行工况为:Fe_(2)(SO_(4))_(3)添加量为1.0 g/L、H_(2)O_(2)添加量为50 mmol/L、反应温度为30℃、初始pH为6.8。在此工况下,反应60 min后,煤化工废水的COD、TOC、TN、NH_(3)-N去除效果良好,色度明显降低,BOD_(5)和COD的比值(B/C)从0.17提升至0.47,可生化性大幅提高。本文证实了利用含酚类煤化工废水自还原Fe^(3+)/H_(2)O_(2)体系的可行性,降低了运行成本,可为后续研究及工程应用提供理论基础。

NaHCO_(3)前处理对生物炭性质及其磷吸附能力的影响

为探究NaHCO_(3)前处理对不同种类生物炭性质及其磷吸附能力的影响,借助元素分析、光电子能谱、孔径分析、扫描电镜等手段对比处理前后秸秆、壳核及其他3类生物炭表面特性和孔结构的差异,基于吸附等温线和Freundlich与Dubinin-Radushkevich模型拟合,探讨生物炭性质控制磷吸附的机理。结果表明:NaHCO_(3)前处理总体提高了各类生物炭的比表面积和孔体积,增幅分别为2.70%~110.84%和1.42%~123.80%,提高其芳香性(C C),H/C增幅为5.56%~29.41%,同时降低了极性官能团(C O和C O)含量,极性指数[(O+N)/C]降幅为13.18%~46.34%。原始生物炭的磷释放量范围为78.33~568.33 mg·kg^(-1),NaHCO_(3)前处理显著增加各类生物炭对磷的吸附,使其表现出近似的磷吸附能力(Freundlich吸附系数KF范围为119~254 mg^(1-n)·L^(n)·kg^(-1)),且以物理吸附为主(吸附自由能范围为5.85~7.29 kJ·mol^(-1))。生物炭表面特性对其磷吸附能力的影响大于孔结构,其中C O官能团含量是关键因素。研究表明,NaHCO_(3)前处理通过温和地改变生物炭性质,显著提高其磷吸附能力,是生物炭环境应用的另一种预处理方法。

3D点云数据处理方法研究进展

点云是理解三维场景的重要形式之一,3D点云在海洋平台逆向建模、海底地形测绘、深水浮式结构系泊系统损伤测量及海底管线可视化等方面都有着重要应用。基于此,文中梳理了点云数据处理方法,将其分为传统处理算法和基于深度学习方法两大类;传统处理算法从滤波、对象识别与分类和配准3方面进行了介绍总结;基于深度学习方法从点云、体素化和多视图3方面进行了介绍总结。对各种算法的优缺点进行了归纳对比,并展望了3D点云处理技术未来的发展趋势与方向。