Pb-Al二元体系液-固界面自由能的热力学理论计算

以复杂的Warren二元及赝二元常规系统下的液-固界面自由能理论为基础,借助Pb-Al二元体系为例对其进行简化,获得了二元非混溶体系液-固界面自由能物理模型,然后对其热力学公式进行推导,得出只含两个参变量的理论公式,并对几种温度下液-固界面自由能(γSL)计算值及用多相平衡(MPE)法得到的实验值作了对比.结果表明,改进的物理模型及理论公式易于理解、计算简便,γSL的计算值取决于温度及Al原子分数的两个参变量,与实验值较好地吻合,证明了该模型具有结构简单、精度较高的优点,并可作为其它非混溶体系γSL的计算模型,为其推广应用奠定基础.

Pb-Al层状复合电极材料制备与性能初探

以Pb-Al层状复合电极材料与传统Pb合金电极为研究对象,通过在Pb与Al合金之间引入过渡金属Sn,通过物理场热镀膜及热包覆的方法制备Pb-Sn-Al层状复合电极材料,与Pb合金电极对比研究了其物理性能及电化学行为;测试了电阻分布、质量、电极极化曲线、耐蚀性、槽电压等。结果表明:与传统Pb合金电极相比,其电阻减少24%,质量减轻37.6%,电极极化电位降低2.3%,腐蚀损耗降低90.8%,槽电压降低200mV。因此Pb-Sn-Al层状复合电极材料是一种密度小、导电好、耐腐蚀的电极材料,有着重要的开发应用前景。

Al含量对Pb-Al合金耐腐蚀性能的影响

利用盐雾腐蚀实验,研究铝(Al)含量对铅铝(Pb-Al)二元合金耐腐蚀性能的影响.试样腐蚀后的重量损失反映合金的耐腐蚀性能,当Al的含量(指质量百分含量,下同)为0.05%和0.10%时,Pb-Al合金的失重较小,说明其耐腐蚀性能比纯铅有明显提高.进一步提高Al含量至0.15%,Pb-Al合金的耐腐蚀性无明显改善.利用光学显微镜观察了腐蚀后显微形貌的变化,Al的含量为0.05%和0.10%时,测试面的腐蚀沟和点蚀坑数量少且尺寸较小,而当Al含量为0和0.15%时,腐蚀沟和点蚀坑的数量和尺寸均较大,此时合金的耐腐蚀性能也相对较差.

Bi对Pb-Al层状复合电极材料制备与性能的影响

采用热物理温度场浸镀成Al-Bi双金属层状板材,并利用液固包覆技术制备Pb-Bi-Al层状复合电极材料,借助线性扫描伏安法(LSV)、SEM、抗弯曲性能试验等测试手段对样品的结构与性能进行表征。结果表明,第三组元过渡金属Bi的引入,实现了Pb与Al之间的冶金结合,所制得的Pb-Bi-Al层状复合电极材料与同体积的传统Pb合金电极相比,机械强度提高33.7%,质量减轻11.0%,电极极化电位降低21.8%,且在极化区具有趋近于0的致钝电流。因此,Al-Bi-Pb层状复合电极材料是一种质量轻、导电好、强度高、耐腐蚀的电极材料,有着重要的开发应用前景。

扩散焊接法制备Pb-Al复合电极材料的性能

采用扩散焊接法制备出了Pb-Sn-Al复合电极材料。借助线形扫描伏安法(LSV)、SEM测试手段研究了不同工艺参数对Pb-Al复合材料界面及电化学性能的影响。结果表明,在230℃、2 h或1 h下扩散焊接条件下,得到了界面冶金式结合的Pb-Al复合材料;与液固包覆法制备的电极材料相比,界面结合明显改善;与传统Pb电极相比,槽电压降低40 mV,极化电位降低4%。

Pb-Al合金定向凝固组织形成过程

实验考察了Pb-Al液-固分相合金的定向凝固行为,建立了Pb-Al合金定向凝固模型,结合实验模拟分析了凝固组织形成过程。研究表明,在Pb-Al合金液-固分相过程中,凝固界面前沿存在一过冷区,富Al(弥散相)粒子在此区间内形核,并在向凝固界面移动过程中进行扩散长大,随着凝固速率的提高,弥散相粒子形核率升高、数量密度增大、平均半径减小。富Al粒子Stokes运动的方向与合金凝固方向相同,导致粒子在凝固界面前富集;熔体的对流运动导致弥散相粒子的形核率及数量密度沿试样径向不均匀分布。在弥散相粒子Stokes运动和熔体对流作用下,形成弥散型凝固组织的必要条件为合金的凝固速率足够高,能保证凝固界面前沿液-固分相区间内所有尺寸粒子均向凝固界面迁移。

不同硅铝比电镀污泥烧制陶粒过程中Zn和Pb的挥发特性

为研究电镀污泥陶粒烧制过程中不同工况条件及固体基质组分下Zn和Pb迁移转化规律,以电镀污泥和页岩为原料开展了不同硅铝比生料的烧制陶粒实验,选取烧结温度为700、800、900、1 000、1 150℃,停留时间为8、16、24、32、40 min。结果表明,Zn和Pb的挥发率随着温度升高和反应时间延长而逐渐增大。当烧结温度为1 150℃、停留时间为40 min时,Zn和Pb的挥发率达最大值,挥发率为Pb>Zn。当陶粒原料中硅铝比增大,重金属挥发率减小。动力学分析结果表明,陶粒原料中硅铝比增大,Zn的反应级数和反应活化能均下降,Pb的反应级数和反应活化能均上升。XRD分析结果表明,1 150℃下陶粒中Pb分布较少,可能与Pb氧化物的熔沸点较低有关,而Zn主要以性质较稳定的ZnCr_2O_4和ZnGa_2O_4结构存在于陶粒中,分布量较大。SEM分析进一步表明,陶粒原料中硅铝比增大,导致了高温下陶粒熔融产生的玻璃相物质增多,对重金属挥发的抑制作用增强。

内蒙古中部乌拉山-大青山地区富铝片麻岩年代学特征

内蒙古中部乌拉山-大青山出露的乌拉山岩群是一套变质程度达高角闪岩相-麻粒岩相的早前寒武纪高级变质岩系。为划分乌拉山-大青山地区富铝片麻岩的原岩形成时代与变质时代,通过对侵入乌拉山岩群黑云石榴斜长片麻岩的变质深成体—石英闪长质片麻岩和紫苏花岗质片麻岩变质深成体进行年代学研究。结果表明:紫苏花岗质片麻岩(TW7)的加权平均年龄为(2 462±13)Ma,花岗闪长质片麻岩(D1227)加权平均年龄为(2 512±24)Ma,由于后期构造事件对岩石的改造,岩体的实际年龄应更大一些。由此限定乌拉山富铝片麻岩原岩的形成年代早于2.5 Ga。石英闪长质片麻岩(TWB6)具有两期变质年龄,分别为2.2 Ga和1.9 Ga,指示乌拉山-大青山地区遭受过古元古代早期和晚期构造热事件叠加改造。上述研究结果表明,乌拉山-大青山地区富铝片麻岩最晚形成时代限定在2.5 Ga。

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)。

强流脉冲电子束熔覆Al-Pb合金涂层的显微组织与摩擦磨损性能

为改善Al-Pb合金的表面硬度和耐磨性能,利用强流脉冲电子束(high current pulsed electron beam,HCPEB)对涂敷在纯铝(Al)表面的铅(Pb)层进行辐照合金化处理,制备具有优异性能的Al-Pb合金化层。采用3D激光扫描显微系统(laser scanning microscope,LSM)测量表面粗糙度;利用带能谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)的场发射扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)分析辐照合金化前后Al-Pb涂层的微观形貌、结构与元素分布;随后使用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)观察合金层的物相组成;利用透射电镜(transmission electron microscope,TEM)精细表征Al-Pb合金层的微观结构,最后测试辐照前后样品表面的显微硬度、平均摩擦因数与磨损率并分析硬度及磨损增强机理,探究和总结材料表面性能强化机制,建立辐照合金层表面-微观组织-表面性能之间的内在联系。结果表明:经过HCPEB辐照处理后,Al基体与Pb涂层呈现良好的冶金结合,并在30次辐照后制备了10.2μm厚的Al-Pb合金层;与纯铝及原始涂层相比,辐照30次后(111)Al晶面衍射峰发生了宽化,同时衍射峰的位置也向低角度发生微小移动,这表明基体表面Al晶粒在HCPEB表面合金化处理后得到了显著的细化且晶胞发生膨胀,晶格常数增大;HCPEB诱发样品表面形成了亚晶、位错、位错胞、少量的Al(Pb)固溶体以及大量纳米级富Pb颗粒。性能测试结果表明,经电子束辐照后Al-Pb涂层表面的硬度和耐磨性显著提高。

铝含量对铅力学性能的影响

利用金属强化原理,设计了一组不同铝含量的铅,研究了铝(Al)元素对铅铝合金力学性能的影响.用真空感应炉冶炼出不同Al含量的Pb-Al合金,并通过快速冷却模具的手段保证成分的均匀性.基于拉伸试验、夏比冲击试验与金相分析技术等,对合金的成分、显微组织和力学性能的关系进行了测试与分析.结果表明,固溶态的Al能够有效提高Pb-Al合金的抗拉强度和冲击功,但富Al相的不均匀析出会使Pb-Al合金发生二次再结晶现象,从而导致强度、韧性的下降.

复合电极材料在电解锌过程的应用研究

研究了新型复合电极材料(Ti-Al、Pb-Al)和Ti网电极材料在电解锌过程中的实际使用效果。通过与传统Pb-Ag合金电极在使用过程中槽电压、阴极产品上板量和质量、电流效率以及电能单耗等方面的比较,结果表明:采用复合电极材料作为基体,可不同程度的提高电极材料的使用性能,电极基体材料的改变能在一定程度上提升电解电流效率,降低能耗;新型复合电极材料对于改善阴极析出产品质量和降低杂质含量的效果明显;网状电极在使用过程中增强电解液的流动性增强,减少电极"气泡帘"的形成,提高了电极电流效率。因此,改变电极基体材料的组成结构不但改善了电极的性能,提高了产品质量,从而还可达到节能降耗的目的。

施灰田及所产蔬菜的镉汞砷铬铅和铝含量变化及影响评价

蔬菜地田间施用粉煤灰试验结果表明 ,粉煤灰中镉、汞、砷、铬及铅5种元素的含量均较对照田的高 ,但施灰田所产蔬菜中这5种元素的含量均低于国家关于食品、蔬菜的卫生标准限值。粉煤灰中的铝含量虽比对照田的高 ,但由于粉煤灰偏碱性 ,使得土壤中的铝不易被植物吸收 。

高活性铝合金阳极材料的电化学性能

铝合金由于具有能量密度大、密度低、材料来源丰富、价格便宜及绿色环保等优点,正成为一种理想的新型阳极材料。为推动铝阳极电池的实用化,研制新型高电性能铝合金阳极材料有重要的意义。制备了Al-Ga-In-Pb-Mg,Al-Ga-In-Pb-Mn,Al-Ga-In-Pb-Sn 3种新型铝合金阳极材料。采用腐蚀失重法、排水法和电化学方法分别测试了合金的自腐蚀速率、析氢速率及电化学性能,并采用扫描电镜(SEM)观察了铝合金阳极腐蚀后的表面形貌。结果表明,新型铝合金阳极具有较负的开路电位、低的自腐蚀速率和析氢速率,其中以Al-Ga-In-Pa-Mn-合金的开路电位,Al-Ga-In-Pa-Mg合金的自腐蚀速率和析氢速率最低;并且随着极化电位的升高,各合金均具有较高的电化学活性;同时,3种合金在放电状态下均具有稳定的工作电位。

恒定磁场作用下Al-Pb合金快速定向凝固

在恒定磁场作用下对Al-Pb合金进行了快速定向凝固实验,考察了磁场强度对凝固组织的影响,分析了磁场的作用机理.结果表明,恒定磁场能显著减弱熔体对流,提高凝固界面前沿液-液相变过程的空间均匀性,减缓液滴的碰撞凝并速度,使凝固试样中的弥散相粒子最大和平均尺寸减小,粒子尺寸分布范围变窄,有助于获得弥散型偏晶合金凝固组织.

Pb-Mg-Al合金的热变形行为与加工图

采用Gleeble-1500热模拟试验机研究Pb-Mg-Al合金在变形温度453～613 K、应变速率0.01～1 s-1条件下的热压缩流变行为,计算应力指数和变形激活能,采用Zener-Hollomon参数法构建合金的高温变形的本构关系,基于Murty准则,建立Pb-Mg-Al合金的加工图。结果表明:Pb-Mg-Al合金为正应变速率敏感材料;该合金的热压缩变形流变应力行为可用双曲正弦函数本构方程和Zener-Hollomon参数来描述,其平均变形激活能为149.524 4kJ/mol;从加工图分析并结合激活能,确定Pb-Mg-Al合金的最优变形温度和应变速率分别为533 K和0.1 s-1。

冷轧变形Pb-Ca-Sn-Al合金在回复和再结晶过程中的晶界特征分布

采用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了冷轧变形Pb-0．1％Ca-1．5％Sn-0．026％Al合金在回复和再结晶过程中的晶界特征分布(GBCD)．结果表明:在回复过程中,合金内形成了比例接近50％的平直∑3晶界,这类晶界不处在由一般大角度晶界构成的晶界网络上,不能使合金的GBCD得到优化;相反,在再结晶过程中,除了生成比例超过50％的∑3晶界外, 还出现了较多的∑9和∑27等低∑重位点阵晶界(CSL),并且这些晶界和相当多的弯曲的∑3晶界均处在由一般大角度晶界构成的晶界网络上,可以使合金的GBCD得到优化．进一步的分析指出:回复过程中所形成的平直的∑3晶界是共格孪晶界, 它们能量很低,很难迁移;在再结晶过程中,除了生成不可迁移的共格的∑3孪晶界外,还可形成大量可迁移的弯曲的非共格∑3 晶界,这类晶界的迁移和彼此会合可形成∑9和∑27等∑3n(n为正的整数)晶界,这是合金GBCD得到优化的根源．

Al/Pb-Ag-Co阳极中的Co在锌电沉积过程中的催化机理

为了研究Al/Pb-Ag-Co阳极中Co在锌电沉积过程中的催化过程及机理,将铝板置于甲基磺酸镀液中电沉积Pb-Ag和Pb-Ag-Co层制成Al/Pb-Ag和Al/Pb-Ag-Co阳极,分析镀层中Co在锌电沉积过程中的催化过程与机理。结果表明:Al/Pb-Ag-Co阳极比Al/Pb-Ag阳极有更好的电催化活性;极化24 h后,Al/Pb-Ag-Co阳极表面的四边形晶体PbSO4是不定向生长的;Al/Pb-Ag-Co阳极中Co在锌电沉积过程中的催化过程可能是Co→Co2+→Co3+。

喷射成形制备钢/Al-Pb合金轴瓦材料的研究

利用自行研制的大型喷射成形装置,对成分为Al-6.5Pb-4Si-1Cu-0.5Sn的合金轴瓦材料进行了喷射成形工艺研究。并制备了晶粒均匀密度良好的板坯。研究了合金的显微组织与性能。研究表明:喷射成形Al-Pb合金的显微组织为均匀细小的Pb相粒子弥散分布在Al基体中。这些细小的Pb相粒子对提高合金耐磨性具有很大帮助。喷射沉积成形钢/铝复合板经50％轧制变形后可获得良好的结合强度及组织性能,可做汽车的轴瓦材料。

Al-Pb体系研究进展

由于非溶混铝铅铝体系的特殊性,在相图测定、界面张力测定以及凝固行为研究等基础研究领域有着独特的地位。又由于铝、铅两组元在物理化学性能上有较强的互补性,其“合金”材料的制备和应用引人注目。本文对近年来Al-Pb体系在基础研究领域、制备方法、工业应用作以综述。