Mg/Al双金属固相复合界面特征与性能

Mg/Al双金属层状复合材料因兼具镁合金低密度和铝合金耐腐蚀的特性,在轻量化与高性能成形制造方面应用需求巨大.而金属材料接触面在固态下直接结合的双金属固相复合工艺,因避免了液–液复合或液–固复合中氧化、夹杂等缺陷对复合材料性能的影响,在双金属复合技术中具有显著的优势.为阐明Mg/Al双金属固相复合过程中热变形条件对复合界面特征和性能的影响规律,开展了变形温度300~430℃、应变率5×10^(-3)~1 s^(-1)和变形量20%~40%条件下的热压缩复合实验,采用扫描电镜、能谱仪和维氏硬度仪获得了复合界面的微观形貌、元素和硬度的分布规律.结果表明:随着应变率降低、变形量增加和变形温度升高,元素扩散时间增长、扩散能力增强,过渡区总厚度增加,形成了Mg_(17)Al_(12)相和Al_(3)Mg_(2)相组成的高硬度金属间化合物层.在此基础上,通过建立金属间化合物层的厚度演化模型,结合双金属冶金结合的临界变形量计算公式,构建了Mg/Al双金属复合界面特征随热变形条件演化图.计算结果说明:较高温度(>400℃)和较高应变率(~1 s^(-1))的变形条件在保证Mg/Al双金属冶金结合同时,可以抑制金属间化合物层的出现和长大,从而有助于良好复合界面的实现.

FeCoNiCrCu高熵合金涂层对复合铸造Al/Mg双金属组织和性能的影响

目的研究不同厚度的FeCoNiCrCu高熵合金涂层对Al/Mg双金属组织和力学性能的影响。方法通过超音速火焰喷涂工艺在A356嵌体表面喷涂不同厚度的FeCoNiCrCu高熵合金涂层,采用消失模复合铸造工艺制备Al/Mg双金属,利用扫描电镜、EDS能谱及XRD衍射仪、维氏硬度测试仪和万能试验机对Al/Mg双金属界面微观组织和力学性能进行测试和分析。结果未喷涂高熵合金涂层的Al/Mg双金属界面由共晶层和金属间化合物层组成,断裂位置主要位于金属间化合物层,裂纹从Al_(3)Mg_(2)扩展至共晶层结束,具有典型的脆性断裂特征,剪切强度仅为30.37MPa。当高熵合金涂层厚度为5μm时,Al/Mg双金属形成了Al_(3)Mg_(2)+Mg_(2)Si/AlxFeCoNiCrCu+FeCoNiCrCu+Al-Mg-Co-Ni混合相/δ-Mg+Al_(12)Mg_(17)共晶组织的复杂界面,断裂发生在高熵合金层与δ-Mg+Al_(12)Mg_(17)共晶组织的交界处,断裂面产生了一定程度的塑性变形,剪切强度为48.46MPa,相对于无涂层的Al/Mg双金属提高了59.56%。当高熵合金涂层厚度为20μm时,铝侧生成了AlxFeCoNiCrCu高熵合金,镁侧则只生成了少量Mg-Ni-Cu混合相,断裂发生在高熵合金涂层与镁基体交界处,剪切强度为39.69 MPa。结论高熵合金涂层可以有效阻碍Al、Mg元素之间的扩散,从而显著抑制或完全阻止Al-Mg脆性金属间化合物的产生,大幅度降低界面层厚度。金属间化合物的减少和混合相对裂纹扩展的阻碍作用显著提高了Al/Mg双金属界面的剪切强度。

Mg/Al双金属氧化物对As(V)吸附性能的研究

研究了以镁铝水滑石为原料制备的Mg/Al双金属氧化物对溶液中As(V)的吸附作用及其影响因素.结果表明:Mg/Al双金属氧化物对As(V)具有较强的吸附能力,吸附规律符合Langmuir等温吸附方程,根据计算所得的理论最大吸附量为51.02mg·g-1,与实验得出的最大吸附量50.53mg·g-1基本一致;运用3种动力学方程对实验数据进行拟合,发现其吸附过程用准二级动力学方程表示时相关性最好;溶液的pH值显著影响吸附剂对As(V)的吸附,在pH=2时As(V)去除率最大;X射线衍射与扫描电镜结果显示,水滑石经过焙烧后丧失了原有的结构形成Mg/Al双金属氧化物,并在吸附砷酸根离子后重新恢复水滑石的部分层状结构,吸附机制主要为从溶液中获取阴离子以重建水滑石的晶体结构以及镁铝氧化物的共沉淀作用.

Mg/Al液固双金属复合材料的界面及相组成

针对单一镁合金耐蚀性差的问题，利用液固复合法制备了Mg／Al双金属复合材料，采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）以及X射线衍射（XRD）对材料界面组织和相组成进行了分析。试验结果表明：当以AZ91D为浇注金属，浇注温度为660～680％时，炉冷、双金属AZ91D和Z1105可获得良好的冶金结合界面；合金界面共分为5个明显区域，镁合金基体侧为Mg基固溶体和Mg17Al12,铝合金基体侧为铝基固溶体和Al3Mg2，界面中间区域则为Al3Mg2和弥散析出的中间相Mg2Si。

Mg/Al氧化物催化高酸原油酯化降酸的研究

系统地研究了Mg/Al氧化物作为酯化降酸催化剂的性能。实验证明镁铝氧化物具有催化高酸原油酯化反应的能力,以蓬莱19-3高酸原油为原料,当催化剂加入量(ω)为1%、醇酸摩尔比为3:1、反应温度为250℃、反应时间为1h时,酯化反应降酸率达90.5%,催化剂多次重复使用后催化活性没有下降。经分析,催化剂表面碱性强度的改变是催化活性改变的原因,随着碱性增强,降酸率增加。蓬莱19-3原油经酯化降酸后,原油酸值降至0.5mgKOH/g以下,经实沸点蒸馏后,各馏分油酸值比酯化前大幅下降。

Mg/Al复合氧化物催化丙酮和碳酸二甲酯合成乙酰乙酸甲酯

利用先共沉淀后水热处理的方法制备出水滑石前体,将其焙烧后,得到具有不同Mg/Al摩尔比的复合氧化物,并借助电感耦合等离子原子发射光谱、XRD、CO2-TPD和氮气吸脱附等手段对其进行表征。结果表明,Mg/Al摩尔比对催化剂的结构和碱性质有较大的影响,并且在催化丙酮和碳酸二甲酯合成乙酰乙酸甲酯的反应中,其比单纯的氧化镁和氧化铝表现出了更高的催化活性。进一步的研究表明,在该反应中是复合氧化物的中强碱性位起催化活性的作用,当Mg/Al摩尔比为2时,催化剂具有最高的活性。此外,重复性实验表明,这些催化剂具有较好的稳定性和重复使用性。

双金属氢氧化物与改性海藻酸钠协同稳定液体石蜡/水乳液

采用非稳态共沉淀法合成了Mg/Al双金属氢氧化物(LDH)。通过偶联酯化反应将疏水性的胆固醇(Chol)基接枝到海藻酸钠(Alg)上,制备了两亲性的改性海藻酸钠(Alg-Chol)。以Alg-Chol和LDH作为复合乳化剂,两者协同作用稳定液体石蜡/水乳液。采用傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1HNMR)、透射电镜(TEM)、激光粒度仪(DLS)、接触角测量仪和光学显微镜等,分别对LDH,Alg-Chol和LDH/Alg-Chol水分散体系以及液体石蜡/水乳液的性能进行了表征。TEM和DLS结果显示LDH的平均粒径为159 nm,分散系数(PDI)为0.267。FTIR和1HNMR结果表明疏水性Chol基成功地接枝到Alg的侧链上。不同NaCl浓度下,LDH/Alg-Chol水分散体系在石蜡板上的接触角接近90°,说明LDH/Alg-Chol的润湿性较好,有利于增加乳液的稳定性。随着NaCl浓度的提高,乳液的粒径先由101.7μm增大到121.8μm,后来逐渐减小到58.1μm。这是由于LDH/Alg-Chol在乳液液滴的表面自组装成为一层界面膜,并且LDH/Alg-Chol在油/水界面吸附量的变化影响乳液的粒径大小。

Mg/Al氧化物催化乙氧基化反应的动力学研究

该文主要研究Mg/Al复合金属氧化物催化正辛醇乙氧基化反应的动力学。通过实验测得一系列数据,算出不同温度下的反应速率常数,进一步算出该反应的活化能为58.3KJ/mol。

以水滑石及类水滑石为前体的2Mg/Al和2Ni/Al混合氧化物的表征

制备了来源于共沉淀法合成的水滑石(HT)和类水滑石(HTLc)前体的2Mg/Al和2Ni/Al混合氧化物,采用BET、XRD、TG-DTA、TPR、FT-IR、微量量热吸附和异丙醇探针催化反应进行了研究.结果表明,以HT和HTLc为前体制备的混合氧化物比表面积较大;在TPR中,2Mg/Al不还原、2Ni/Al混合氧化物是经由Ni2+→Ni°的还原过程;混合氧化物表面含有酸性位和碱性位;含镍氧化物样品的表面以L酸为主而B酸量极少;含镍样品的异丙醇催化反应转化率高,生成丙酮量大,表明其表面的氧化还原位是主要的.

Mg/Al双氢氧化物的十二烷基磺酸钠插层研究

实现了无惰气保护条件下Mg/Al双氢氧化物（LDH）层板间的十二烷基磺酸钠（SDS）插层.XRD，IR，SEM等研究表明，产物晶体呈花瓣状团簇，每片厚度约为5-10 nm，经Scherrer公式计算层板间距约为2.776 nm，表明十二烷基磺酸根在层间为垂直排列.

不同挤压比下Mg/Al双金属界面的微观组织与力学性能研究

利用正挤压将镁合金MB26和铝合金7075在不同挤压比下挤压成包覆棒材。重点研究了镁铝复合棒材在不同挤压比下的微观组织和力学性能。结果表明,挤压温度450℃时制备的Mg/Al复合棒材在不同挤压比的试样界面厚度不均,在170~2300μm,且在界面上能看到一些微孔;界面处的硬度值明显高于镁铝两基体的硬度值,高达256HV以上;随着挤压比的增加,镁铝结合界面的硬度增大,界面厚度增加,晶粒变得细小;在高温高压下,Mg/Al复合棒材在界面结合区发生了元素的扩散,进而在结合界面发生冶金反应：近铝侧生成Al_3Mg_2相,近镁侧生成Al_（12）M_（17）相。

芯棒根数对Mg MB26/Al 7075双金属包覆挤压棒材组织及性能的影响

利用包覆挤压方法成功制备了不同芯棒根数(一根、三根、五根)的MgMB26/Al7075双金属复合棒材。重点研究了不同芯部根数对Mg/Al双金属复合材料的微观组织及界面质量的影响,同时对不同芯棒根数Mg/Al复合材料的力学性能进行了分析对比。结果表明,采用320℃挤压温度、25的挤压比制备的不同芯棒根数Mg/Al复合棒材,五芯芯部、边部晶粒细化及均匀化程度较三芯效果更佳,即多芯结构界面表面积这一因素对晶粒细化及均匀度的影响较完全轴对称这一力学因素影响更加明显。随着蕊棒数目的增加,界面层厚度略有减小且近镁层厚度减小较为明显;屈服强度变化差距不大、有轻微的增大趋势。

Mn-Mg-Al-O催化剂上NO_x的氧化-储存性能

采用共沉淀法制备系列Mn—Mg—Al—O水滑石前驱体，经500℃焙烧制成复合氧化物Mn—Mg—Al-O催化剂，并用XRD方法进行了表征。恒温储存实验研究了催化剂氧化NO和储存NOx的性能，NOx-TPD考察了储存的NOx脱附情况。结果表明，Mn在前驱体中高度分散；焙烧后，Mg2MnO4是主要的活性组分，Mn能够催化NO的氧化反应，且有一定的NOx储存能力，Mg是主要的储存组分，将NOx以硝酸盐的形式储存起来；硝酸盐在氮气气氛中300℃～600℃下分解，释放出NOx。不同含量的SO2均使催化剂NOx储存能力降低。

基于数值模拟和实验的Mg/Al复合管材成形工艺研究

目的为了实现Mg/Al双金属管材的良好成形,提出了一种新方法,即将直接挤压和扩径剪切变形工艺相结合来制备具有良好性能的Mg/Al双金属管材,并探究挤压温度对Mg/Al复合管材成形过程的影响。方法采用DEFORM-3D有限元软件对Mg/Al双金属管材成形过程进行模拟,以定量分析不同挤压温度对生产的复合管材的影响,并结合模拟结果了解共挤过程中铝和镁合金之间发生的材料流动和冶金反应特点。对挤出管材进行微观组织和力学实验表征。结果仿真结果表明,由于材料特性的差异,挤压温度对挤压双金属结合性能的影响体现在多个方面,如挤压过程中原子扩散能、流动应力差异等。硬度测试结果表明,合理控制挤压温度可以在减小结合层厚度的同时提升基体材料的硬度。结论由直接挤压-扩径剪切变形(DEES)工艺制备的Mg/Al双金属复合管材结合良好,结合界面无缺陷和裂纹。结合层厚度在390℃时最低,在420℃时最高,当挤压温度为390℃时,基材的硬度最高,应该合理控制挤压温度以获得更优性能的复合管材。DESS工艺可以有效细化晶粒,最终形成均匀细小的等轴晶。

Al和Mg元素对吉帕级熔敷金属组织和力学性能的影响

针对吉帕级熔敷金属韧性不足的现状,设计了4组焊丝,研究了Al,Mg元素对金属粉芯焊丝熔敷金属组织和力学性能的影响.采用扫描电子显微镜对熔敷金属的显微组织进行了表征,通过力学性能测试表征了熔敷金属的力学性能.结果表明,熔敷金属主要由马氏体、贝氏体构成.随着熔敷金属中Al,Mg元素的添加量由0Al-0Mg增加至0.3Al-0.9Mg,其氧含量由0.030 8%降为0.014 3%,聚合贝氏体含量减少,板条马氏体含量增加.夹杂物由传统的以Fe,Al,Si,Mn等元素的氧化物转变为以Al,Mg氧化物为主的球形细小夹杂物(MgO·Al2O3).0.3Al-0.9Mg组与0Al-0Mg组相比较,夹杂物的平均尺寸降低了0.13μm,抗拉强度增加了152 MPa,冲击吸收能量增加了11 J (-20℃).

Mg(Al)O催化环氧丙烷一步法合成碳酸二甲酯的研究

由水滑石焙烧制得镁-铝氧化物,使用镁-铝氧化物催化剂以环氧丙烷(PO)、二氧化碳和甲醇为原料一步催化合成了碳酸二甲酯(DM C)并联产碳酸丙烯酯(PC)和丙二醇(PG).实验表明,n(M g)/n(A l)=8的水滑石经773 K焙烧后得到的催化剂对一步合成具有最佳的催化性能.在反应温度433 K和压力6 M Pa下,使用镁-铝氧化物催化剂反应10 h后PO转化率达到100%,DM C选择性为20.2%.

复合变质对不同镁量原位Mg_2Si/Al复合材料组织的影响

在不同镁含量铸造Mg2Si/A1-Si复合材料过程中,加入混合稀土氧化物与CaCO3作为变质剂,并采用光学显微镜研究了复合变质对组织的影响。结果表明,变质剂加入量与镁的加入量有关。0.2%的混合稀土氧化物与0.3%的CaCO3使Al-10%Mg-20%Si的初生Mg2Si尺寸由原来的75μm减小到25μm左右,变质效果显著,并初步探讨了其变质机理。

ZnAl-LDH/Al(OH)_(3)复合材料的制备及其对废水中Pb^(2+)的去除性能

利用共沉淀法,以Zn(NO_(3))_(2)和Al(NO_(3))_(3)为原料成功制备了锌铝复合材料ZnAl-LDH/Al(OH)_(3)(标记为ZAL/AH),采用SEM表征了ZAL/AH的形貌,利用FTIR、XPS和XRD分析了样品的结构及组成。结果表明,所制备的ZAL/AH为片状结构,相组成受投料比的影响。其中,ZAL/AH-1具有高的比表面积,达到82.7 m^(2)·g^(-1)。同时,利用所制备的复合材料ZAL/AH对水中的Pb^(2+)离子进行了吸附实验,ZAL/AH-1对Pb^(2+)的去除率能够达到95%。对吸附结果进行了吸附动力学、Freundlich和Langmuir模型拟合,Langmuir拟合计算得到的最大吸附量为143.3 mg·g^(-1)。

ICP-AES法测定掺杂型镍钴锰三元素复合氢氧化物中七种掺杂元素

掺杂型镍钴锰三元素复合氢氧化物试样用盐酸溶解,于电感耦合等离子体原子发射光谱仪上(ICP-AES),选择合适的分析谱线,采用标准工作曲线法,在5%的盐酸介质中同时测定Al、Mg、Ti、Sr、Zr、La、Y等七种掺杂元素的含量。大量的镍、钴、锰基体不会对测定造成干扰,掺杂离子相互之间不干扰测定,此方法各元素的检出限在0.0005~0.008μg/mL之间,在对实际样品的测定结果其相对标准偏差不大于2.92%,加标回收率为95.4%~103.8%,具有很高的准确度和精密度,适用于实际产品掺杂型镍钴锰三元素复合氢氧化物中掺杂元素的测定。

Mg/Fe层状双金属氧化物材料吸附U(Ⅵ)的性能及吸附机制

采用水热法制备了Mg/Fe层状双金属氧化物材料(Mg/Fe-LDHs),运用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等测试手段对Mg/Fe-LDHs材料进行了表征,并考察了其对U(Ⅵ)的吸附性能及吸附机制。材料表征结果表明,制备的Mg/Fe-LDHs结晶度较好,表面形成大量规整的片状结构,增大了吸附接触面积。Mg/Fe-LDHs对U(Ⅵ)的吸附和再生利用性能研究结果表明,反应60 min后达到吸附平衡, U(Ⅵ)吸附容量达到156.61 mg·g-1,铀吸附效率为93.97%;经过5次循环再生使用, Mg/Fe-LDHs对U(Ⅵ)的吸附率为81.53%,表明Mg/Fe-LDHs对U(Ⅵ)具有较高的吸附和循环再生性能,在废水中放射性核素铀的去除方面具有良好的应用前景。吸附等温及动力学研究结果表明, Mg/Fe-LDHs对U(Ⅵ)的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,为单分子层化学吸附,吸附动力学更符合准二级动力学模型。Mg/Fe-LDHs吸附前后的傅立叶红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)图谱分析表明, Mg/Fe-LDHs对U(Ⅵ)吸附机制主要是其表面的-OH、层间的CO32+与U(Ⅵ)发生较强的络合作用。