机械合金化扩展Fe—Cu系固溶范围

机械合金化法可使室温下不互溶体系Fe_(1-x)Cu_x形成过饱和固溶体。X射线衍射实验表明;当x≤0.15时为具有Fe的bcc结构固溶体;当x≥0.40时具有Cu的fcc结构固溶体;当0.15<x<0.40时为bcc+fcc的混合结构。DSC曲线显示:Fe-Cu过饱和固溶体有两个宽的放热峰,第一个峰与应力释放对应,第二个峰对应固溶体分解。

Fe—Cu催化还原法处理废水的稳定性分析

采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)技术对Fe-Cu催化还原法处理硝基苯配水反应前后铁屑和铜的表面进行分析,研究了Fe-Cu催化还原法的长期运行效果。结果表明,运行数周后铜表面性状基本保持不变,化学稳定性好,抗中毒能力强。处理效果的下降主要起因于铁屑表面的金属铁发生反应而被逐渐消耗,以及铁屑表面为沉淀物覆盖而逐渐失效。

Fe@Cu-Ni材料降解罗丹明B的机理与途径

文章采用直接还原法制备了Fe@Cu-Ni微电解材料,并探究了其对罗丹明B(Rh B)的降解效果。采用SEM、XRD和XPS对Fe@Cu-Ni进行了表征,分析了Fe@Cu-Ni对Rh B的降解机理和降解路径。Fe@Cu-Ni的枝晶结构为电子传递和富集提供了发散路径,有利于电荷转移。电子转移通道末端的Cu_(2)O和Fe与Ni掺杂对氧还原反应生成H_(2)O_(2)起着重要作用。由原位产生的H_(2)O_(2)催化生成的·OH是降解Rh B的关键活性物质。通过LC-MS/MS对Rh B的降解中间体进行了鉴定,结果表明,Rh B的降解主要来自于·H和·OH的协同作用。当pH=2、Fe@Cu-Ni催化剂用量为0.5 g/L、Rh B初始浓度为20 mg/L时,Rh B的降解效率可达98.7%。该研究强调了Fe@Cu-Ni复合材料在消除染料残留方面的潜力。

Fe含量对粉末冶金Cu-Fe合金显微组织与性能的影响

研究Fe含量对粉末冶金Cu-Fe合金显微组织及性能的影响。采用电火花等离子烧结、冷轧以及时效处理工艺制备4种不同铁含量(5%、10%、20%和40%,质量分数)的Cu-Fe合金。研究结果表明,随着Fe含量从5%(质量分数)增加到40%(质量分数),Fe相由离散球形分布演变为连续交错分布,Fe相尺寸从0.29μm增加到1.20μm;时效态的Cu-Fe合金的屈服强度从411.5 MPa提高到788.8 MPa,电导率从62.5%(IACS)降低到42.0%(IACS)。在以上结果的基础上,提出一种混合法则计算Cu基体、初级Fe相和次级Fe相对屈服强度的贡献,可较好地预测Fe含量高于10%(质量分数)合金的力学性能。

冷却方式对Cu-10Fe合金铸态组织和性能的影响

采用不同铸造冷却方式(石墨模、水冷铜模)制备Cu-10Fe合金,研究了冷却方式对Cu-10Fe合金铸态组织和性能的影响。结果表明,冷却方式对Cu-10Fe合金抗拉强度和电导率影响显著。采用石墨模时,Fe元素在基体中固溶度降低,促进Fe相析出,对提高合金的电导率有利。采用水冷铜模时,合金组织明显细化,Fe元素在基体中固溶度增加,合金的抗拉强度、硬度显著提高,而电导率小幅下降,其抗拉强度为299.1 MPa,硬度为103.6 HV,电导率49.58%IACS,综合性能良好。

滇西保山地块金厂河Fe-Cu-Pb-Zn矽卡岩型多金属矿床黑柱石成因及地质意义

黑柱石是一种矽卡岩型铅锌及铁矿床中少见的矿物,与铅锌矿体、磁铁矿体关系密切。为查明黑柱石成矿过程中与铅锌铁铜多金属成矿作用的关系,本文对金厂河Fe-Cu-Pb-Zn多金属矿床中的黑柱石产状、矿物共生组合、化学成分、分带性等开展了研究。根据电子探针数据计算可得,金厂河矿区黑柱石的化学式为:Ca_(0.95-1.08)(Fe_(0.87-1.97)Mn_(0.08-0.36)Mg_(0.01-0.06))^(2+)_((1.89-2.03))(Fe_(0.82-1.04)Al_(0.01-0.03))^(3+)_((0.88-1.15))[Si_(1.94-2.08)O_(7)]O(OH)。结合矿物组合类型、产状、分带特征等,推测矿床内矽卡岩由内带逐渐向外带交代的趋势。金厂河矿区主要有3种矿物共生组合:黑柱石+磁铁矿组合,黑柱石+磁铁矿+黄铁矿+黄铜矿组合,黑柱石+方铅矿+闪锌矿+黄铜矿组合,分别对应三个不同的蚀变阶段:晚期矽卡岩阶段(代表组合Ⅰ),以石榴子石的分解为主,形成大量的黑柱石;退蚀变阶段(代表组合Ⅱ),以阳起石、黄铜矿、黄铁矿发育为主;石英-硫化物阶段(代表组合Ⅲ),以发育大量的方铅矿、闪锌矿为主,同时这一阶段内黑柱石分解,形成阳起石、方解石、磁铁矿等。此外,黑柱石的稀土元素配分模式与石榴子石的类似,一定程度上保留了石榴子石的稀土元素特征。研究认为:黑柱石是早期石榴子石退化分解的产物,矿床自内向外逐渐交代,形成了铅锌铜矿体中以锰质黑柱石为主,而磁铁矿体、铜矿体中以含锰黑柱石为主的分带特性。锰质黑柱石有利于铅锌矿的形成,而对于磁铁矿有贫化的影响,同时也可为矿区揭露中酸性岩体和深部找矿提供重要科学意义。

Fe^(2+)、Cu^(2+)诱导工艺对柞木表板颜色变化规律的影响

木材中的木质素、抽提物等物质具有能与金属盐溶液产生颜色反应的特性。利用这一特性以硫酸亚铁、硫酸铜溶液作为诱导剂,通过正交试验得到色差最大时的工艺参数,探究金属Fe^(2+)、Cu^(2+)的诱导剂质量分数、诱导时间、干燥时间、干燥温度对实木复合地板柞木表板颜色变化的影响。结果表明:Fe^(2+)、Cu^(2+)的诱导剂质量分数对柞木表板色彩色调的影响极为显著(F值分别为20.4453、8.8442);柞木表板的明度色品指数(L^(*))、红绿轴色品指数(a^(*))、黄蓝轴色品指数(b^(*))均随着Fe^(2+)、Cu^(2+)的诱导剂质量分数、诱导时间、干燥时间的增加而逐渐减少,总色差(ΔE^(*))逐渐增大,最大为31.53、9.90,表板色调逐渐偏暗、偏绿、偏蓝;随着干燥温度的增加,Fe^(2+)、Cu^(2+)诱导时的柞木表板总色差都逐渐减小。

Cu对Fe基催化剂NH_(3)-SCR性能助力作用研究

Fe基催化剂在中温范围有着良好的催化活性,而Cu基催化剂有着低温优势,因此将两者相结合,采用表面活性剂辅助法制备了Fe-Cu复合氧化物.引入Cu后,Fe-Cu催化剂的NO x转化率达90%,起燃温度下降至150℃.Fe_(2)O_(3)和CuO之间的相互作用使得催化剂的比表面积增大约1/4,且增强了Fe^(3+)的亲电性,促进NO_(2)等电负性物质的吸附.同时提高了催化剂的氧化还原能力与表面吸附氧Oα比例,NO更易向NO_(2)转变,快速SCR(选择性催化还原)进程更易发生.此外,Fe_(2)O_(3)和CuO的相互作用让催化剂拥有较多的酸性位点,有利于催化活性的提升.最终使得Fe-Cu催化剂不仅继承了Cu基催化剂的低温优势,还保持了优良的N_(2)选择性.

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。

Fe和Cu分子筛催化剂同时催化NO_(x)还原和N_(2)O分解

采用离子交换法制备了Fe-Beta和Cu-SSZ-13催化剂并采用不同混合方式制备了复合催化剂,考察了催化剂同时催化NO_(x)还原和N_(2)O分解的性能.以实现NO_(x)和N_(2)O同时高效去除、拓宽活性温度窗口为目标,优选出了上Fe下Cu分层填充、Fe-Beta和Cu-SSZ-13质量比为4:1的Fe_(0.4)Cu_(0.1)催化剂,进一步考察了进气组成对NO_(x)、N_(2)O和NH_(3)转化率的影响,并采用N_(2)吸脱附、XRD、NH_(3)-TPD、UV-Vis DRS和H_(2)-TPR等手段对催化剂理化特性进行了表征.结果表明,Cu-SSZ-13和Fe-Beta分别具有更优的催化NO_(x)还原和N_(2)O分解性能.采用Fe_(0.4)Cu_(0.1)催化剂、[NH_(3)]/[NO_(x)]为1时考察的温度范围内NH_(3)仅还原NO_(x),而N_(2)O通过分解去除,450℃时NO_(x)和N_(2)O转化率分别为93.4%和100%.高温(>350℃)下NH_(3)被O_(2)氧化导致NO_(x)转化率随温度升高而降低;高温(≥350℃)下N_(2)O分解形成的氧物种可使NO_(x)在进气中无O_(2)条件下实现高效还原.进气中含2%H_(2)O对高温(450℃)下Fe_(0.4)Cu_(0.1)表面NO_(x)的还原和NH_(3)的氧化无显著影响,但对N_(2)O的转化存在一定的可逆抑制作用.Cu-SSZ-13表面存在大量孤立的Cu^(2+)离子,可为NH_(3)-SCR反应提供充足的活性中心.Fe-Beta表面同时存在能够催化NO氧化的孤立Fe^(3+)离子和催化N_(2)O分解的Fe_(x)O_(y)物种.采用上Fe下Cu分层填充的混合方式时Fe-Beta表面NO氧化过程会消耗N_(2)O分解形成的氧物种,从而有利于低温(≤450℃)下N_(2)O的转化.但由于N_(2)O分解的温度范围内NO_(x)转化率本身较高,NO氧化对于脱硝的促进作用不显著.

静电纺丝法制备SnSbCuFeZn高熵合金/碳纳米纤维复合负极材料

采用静电纺丝技术,结合煅烧工艺,将SnSbCuFeZn高熵合金纳米颗粒均匀地锚定在导电互联的碳纳米纤维中,成功制备了SnSbCuFeZn@CNFs锂离子电池复合负极材料。结果表明,煅烧温度对材料的物相组成和形貌特征有重要影响,且直接影响SnSbCuFeZn高熵合金纳米颗粒的晶相、尺寸和分布,决定SnSbCuFeZn@CNFs电极的电化学性能。其中SnSbCuFeZn@CNFs-900电极展现出优良综合性能:0.1 A/g时,初始放电比容量达1232.8 mA/g,循环200次后可逆放电比容量保持在786.0 mA/g;1.0 A/g时,循环500次后放电比容量仍有433.8 mA/g;2.0 mV/s扫描速度下,赝电容贡献率高达93.37%。

Al-Cu-Mn-Fe-Ag-Zr合金的微观组织与室温和高温性能研究

Al-Cu合金具有低密度、耐热性好和潜在的高温稳定性等优点,广泛应用于汽车和航空航天等领域。为提高Al-Cu基铸造合金的耐热性能,本文制备了质量分数为Al-4%Cu-0.5%Mn-0.1%Fe-0.4%Ag-0.3%Zr(简称AC)的合金。采用OM和SEM分析了合金的微观形貌及化学成分,采用XRD分析了合金的物相结构,采用EBSD研究了晶粒形态与尺寸分布,采用TEM分析了合金在时效处理后的微观组织和析出相形态,采用高低温拉伸试验机进行了室温和高温力学性能测试。结果表明,AC合金在铸造过程中形成的金属间化合物主要包括Al_2Cu和Al_7Cu_2Fe,其中,Al_2Cu相在固溶处理后溶入基体中,并在时效处理后重新沉淀为θ′相,成为主要的强化相。此外,经T6热处理后,合金中还包含着T_(Mn)(Al_(20)Cu_2Mn_3)相,Ag元素固溶于铝基体中,而Zr元素则使得合金析出L1_2-Al_3Zr纳米相,其与θ′相存在位向关系。测试了合金在室温和高温(200、300和400℃)下的拉伸性能,对应屈服强度可分别达236、155、129和61 MPa。

高性能Cu-Fe合金薄带材及其短流程制备技术

为了解决Cu-Fe合金常规制备流程中重力分层的问题,利用铸轧工艺的亚快速凝固特点抑制其液相分离,并结合Marangoni效应及热泳力的耦合作用合理调控铸轧参数,获得厚度为2.2~2.4 mm、铁磁相尺寸和分布可控的Cu-20%Fe和Cu-30%Fe带材。通过金相与EBSD分析确定铸带形成了Cu相-富Fe相-Cu相的“三明治”层状复合结构,其中Cu-20%Fe铸带中的Fe相分布更为均匀,且EBSD分析结果表明凝固层中形成了大量的低能晶界,如Σ1和Σ3等。将Cu-20%Fe合金从2.4 mm冷轧至0.4 mm,在不同温度下进行热处理后继续冷轧至0.12 mm。结果表明:450℃热处理对轧板性能更好,导电率超过50%IACS,抗拉强度超过600 MPa,均匀伸长率达到7.5%,饱和磁化强度超过4.24×10^(5)A/m。

粉末锻造Al_(2)O_(3)颗粒增强Fe–Ni–Mo–C–Cu复合材料的组织与性能

通过粉末锻造技术制备了不同含量微米级Al_(2)O_(3)颗粒强化的Fe–Ni–Mo–C–Cu(Q61)复合材料,并对调质态和淬火态复合材料的组织和性能进行了研究。结果表明:当Al_(2)O_(3)质量分数为0.15%时,增强颗粒在基体内分布均匀;相较于同种状态下不添加增强颗粒的单一Q61,调质态复合材料的硬度从HRC 38增至HRC 39.8,屈服强度从1106 MPa增至1121 MPa,延伸率从12%降至6.5%;淬火态复合材料的硬度从HRC 61.5增至HRC 63.2,磨损率从5.27×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1)降至3.08×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1),低于对比试验用的典型齿轮材料40Cr的磨损率(3.34×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1))。当Al_(2)O_(3)质量分数大于0.15%时,Al_(2)O_(3)颗粒逐渐偏聚,虽然调质态下复合材料屈服强度仍继续小幅增加,但塑性严重退化,且淬火态复合材料磨损率增加,耐磨性变差。综合来看,添加0.15%Al_(2)O_(3)颗粒强化Q61复合材料在调质态下具有较高的综合力学性能,而在淬火态下表现出良好的抗摩擦磨损能力。

Ce掺杂海绵Fe/Cu-C复合微电解填料制备及己内酰胺废水降解研究

己内酰胺废水COD高,可生化性较差。为了提高微电解降解己内酰胺的效率,制备掺杂铈的复合微电解填料,并对其使用条件、降解效果和作用机理进行研究。复合微电解填料的制备方法为利用化学置换法向海绵铁(s-Fe)表面负载铜,形成的双金属还原颗粒与活性炭、碳酸锰、氧化铈等组分混合,随后高温焙烧。使用BET,SEM及XRD等方法,分析不同组分配比填料的物理化学性质,探究各组分所发挥的作用及其机理。研究结果表明,铈掺杂的复合微电解填料对己内酰胺的降解效果显著提升。在双金属颗粒(s-Fe/Cu)、碳酸锰、活性炭按照m(s-Fe)∶m(Cu)∶m(Mn)∶m(C)为15∶5∶1∶6.3、铈含量为9%、膨润土含量为30%的最佳制备条件下,复合微电解填料对己内酰胺废水的降解率达到74.68%,COD的去除率达到90.43%。与市售填料相比,自制填料对己内酰胺废水的去除率比市售填料高55.65%,B/C由原水的0.25提高到0.81,高于市售填料0.43,可生化性显著提高。XPS分析和淬灭实验表明,该填料通过微电解反应过程产生·OH,·O-2和1O2三种自由基团,促进了有机物的降解。

退火温度对Cu-Fe-P合金显微组织及性能的影响

对C19210(Cu-0.1Fe-0.03P)合金经不同温度退火后的显微组织进行观察,并对其抗拉强度、显微硬度、导电率等进行测试。结果表明,在200~500℃退火时,轧制态C19210合金依次发生的是回复和再结晶。当退火温度升高时,C19210合金的抗拉强度呈下降趋势,但在加工硬化减弱、弥散强化加强及晶粒尺寸演变的共同作用下,450℃时抗拉强度轻微上升至416 MPa。C19210合金的延伸率和电导率随退火温度的升高呈上升趋势,显微硬度呈下降趋势,但由于第二相析出,400℃退火时硬度提升至128HV,随后迅速下降。

核壳结构nAl@Cu(BTC)/Fe(BTC)纳米铝热剂的制备及燃烧性能

为了解决纳米铝热剂的制备工艺中组分分布不均匀和燃烧效率低等问题,采用层层组装技术将铜‐均苯三甲酸(Cu(BTC))和铁‐均苯三甲酸(Fe(BTC))交替包覆在nAl表面,制备核壳结构nAl@Cu(BTC)/Fe(BTC)纳米铝热剂,并对其结构、形貌、热反应性能(铝热反应温度)和燃烧性能(燃烧时间、点火延迟时间和燃烧温度等)进行研究。结果表明:层层组装技术可以调控包覆层的厚度和形貌,随着包覆层厚度的增加纳米铝热剂从粗糙疏松逐渐变得光滑致密;交替包覆12层Cu(BTC)/Fe(BTC)的纳米铝热剂燃烧剧烈,火焰传播速率较快,在0.710 s内火焰达到最大,具有适中的点火延迟时间(0.509 s)、最短的燃烧时间(2.036 s)和最高的燃烧温度(1425℃),此时,Cu(BTC)和Fe(BTC)的协同作用使其铝氧化反应温度峰值降低到552.5℃和735.0℃。

Fe元素含量和形变工艺对Cu-Fe合金组织与性能影响的研究进展

高强高导铜合金在电子、机械、交通通信等领域应用广泛,而Cu‐Fe合金因其较好的强度和导电性,低廉的成本成为了高强高导铜合金的重要研究方向之一。综述了高强高导Cu‐Fe合金的研究进展,针对Cu‐Fe合金强度和导电性倒置问题,总结了Fe元素含量对合金组织、抗拉强度和导电性的影响规律;阐述了拉拔、轧制等形变工艺对合金组织与性能的影响及其机理;展望了高强高导Cu‐Fe合金的未来发展趋势;提出第三元素(如P,Ag,Co,Ni或稀土)的合金化调控是有效改善Cu‐Fe合金综合性能的发展方向之一。

Cu元素添加对Fe基非晶合金结构-性能影响的研究进展

非晶合金(metallic glass, MG)因其独特的短程有序、长程无序结构,具有许多优异的物理和化学特性。其中,Fe基非晶合金(Fe-based metallic glass, Fe-MG)由于优异的磁性能、力学性能、耐腐蚀性能,及其原材料成本低等优势,显示出巨大的应用前景和研究价值。近年来,研究者们致力于通过合金成分设计调控Fe-MG的结构,进而改变材料的变形行为与性能特征。研究发现,Cu元素的添加可以显著影响FeMG的理化性质和力学性能。通过深入分析Cu元素对传统Fe-MG、纳米晶合金和高熵MG结构和性能的不同影响,探讨Cu元素的添加对MG的弛豫行为、晶化行为、熔化和凝固行为、玻璃转变行为、玻璃形成能力、机械性能、磁性能与其他性能的作用机制,发现Cu元素的添加能够促进Fe-MG基体中α-Fe团簇的析出,从而改变材料的变形行为与性能特征。研究结果表明:有望通过成分设计来调控MG的变形行为,进而为实现性能优化提供理论指导和实验参考。

激光熔化沉积Cu-Fe合金的液相分离组织及力学性能研究

难混溶合金由于亚稳难混溶间隙的存在,在制备过程中极易产生偏析甚至分层现象,严重影响材料的使用性能。激光熔化沉积小熔池无宏观偏析的特点,为制备均质难混溶合金提供了潜在途径。本文选取典型难混溶Cu-Fe合金作为研究对象,采用激光熔化沉积制备了薄壁状Cu_(35)Fe_(65)难混溶合金,研究了合金的物相组成、微观组织形貌与力学性能。结果表明:合金由体心立方(bcc)结构的α-Fe相与面心立方(fcc)结构的Cu相组成;合金呈现典型的液相分离形貌,由网络状Cu相与块状α-Fe相构成,α-Fe相平均直径为8μm;合金屈服强度为397 MPa,抗拉强度为484 MPa,延伸率为16.5%,断裂方式主要为韧性断裂;合金的导电率为19%IACS,较高的α-Fe相体积分数可能是影响合金电阻率的主要因素。本研究表明,激光熔化沉积技术有望成为高性能难混溶合金的有效制备方式。