Mo_(1-x)W_(x)C碳化物稳定性及力学性质的第一性原理计算

金属碳化物作为基体的增强相,对钢铁的力学性能起到至关重要的作用.采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,通过虚拟晶体近似构建Mo_(1-x)W_(x)C(0≤X≤1)碳化物模型,计算Mo_(1-x)W_(x)C的晶格常数、形成能、结合能、弹性常数、弹性模量、泊松比u、维氏硬度、电子态密度等性质参数,分析W元素对MoC碳化物稳定性及力学性能的影响.本次计算值与其他理论计算值及试验值吻合度较高;随着W含量的增加,晶格常数增加,Mo_(1-x)W_(x)C的形成能、结合能皆为负值,结合能、形成能的绝对值均随着W含量的增加而增加.不同掺杂含量下的Mo_(1-x)W_(x)C均满足Born判据,在力学上是稳定的,随着W含量的增加,Mo_(1-x)W_(x)C的弹性常数、体模量、杨氏模量、剪切模量呈线性增加,B/G、泊松比降低.Mo_(1-x)W_(x)C在费米能级处的态密度值均不为0,态密度值随着W含量的增加而降低.Mo_(1-x)W_(x)C能自发形成且能稳定存在,随着W含量的增加,Mo_(1-x)W_(x)C碳化物的稳定性、弹性模量、硬度及耐磨性均增加,Mo_(1-x)W_(x)C呈脆性,脆性大小随着w含量的增加而增加.

冷等离子体耦合Mo_(x)C-Ni/Al_(2)O_(3)催化剂用于甲烷水汽重整制氢反应

甲烷水汽重整反应是目前工业制氢的主要过程之一,其中提升Ni基催化剂的抗积炭和抗烧结能力以及降低重整操作温度是该工艺的关键。通过将Mo_(x)C与Ni/Al_(2)O_(3)机械混合制备了Mo_(x)C-Ni/Al_(2)O_(3)双功能催化剂(Mo_(x)C-NiAl),即Ni解离CH_(4),Mo_(x)C活化H_(2)O,同时耦合冷等离子体,系统地研究了Mo_(x)C助剂的加入对催化剂结构、等离子体放电性质(放电功率、有效电容)、催化性能的影响,并通过XRD、Raman、TEM等多种表征方法探究了催化剂的失活机制。研究表明,Mo_(x)C助剂的加入不仅有效促进金属Ni的再分散,提升催化剂的抗烧结能力,还提高了催化剂的有效电容和放电功率,有助于催化剂活性的提高。与传统Ni/Al_(2)O_(3)催化剂相比,无额外热源加热条件下,Mo_(2)C-Ni/Al_(2)O_(3)催化剂在输入电压70 V下可实现CH_(4)解离速率和H_(2)O活化速率的匹配,在反应时间29 h内CH_(4)转化率均保持在80%,展现出优异的催化稳定性。该研究工作实现了在冷等离子体和催化协同作用下CH_(4)、H_(2)O等分子的高效活化及速率匹配,为甲烷水蒸气高效重整制氢过程提供了一种可行途径。

α区形变对微合金钢中析出相和强度的影响

采用Gleeble热模拟实验机对含Nb、Mo微合金钢进行了铁素体(α)区形变+等温工艺实验,研究了微合金钢中析出相的变化及其对强度的影响。利用透射电镜对不同工艺所制备试样中析出相的形貌进行观察和分析,纳米级析出相弥散分布于铁素体基体之中;并对析出相的尺寸进行统计分析,结果表明,相较于等温工艺,形变+等温工艺可以明显细化析出相的尺寸,且在600℃下获得的析出相尺寸更为细小,平均尺寸为2.77 nm。利用Thermo Calc数据库计算平衡条件下600和700℃时(Nb_(1-x)Mo_(x))C中的x值和析出相的体积分数,结合实验中统计的析出相尺寸,分析了不完全析出条件下(Nb_(1-x)Mo_(x))C析出相对屈服强度的贡献。结果表明,在600℃进行形变+等温工艺,尽管析出相的体积分数不高,但因(Nb_(1-x)Mo_(x))C的尺寸更小,其提供的屈服强度增量更高。