Zn-Mg-Al LDO的制备及其除氟性能研究

半导体、电镀、冶金和陶瓷行业排放高浓度含氟废水,因此天然水中的氟化物污染已成为一个全球性问题,而Zn-Mg-Al LDO是很好的吸附材料。在n(Zn^(2+))/n(Mg^(2+))/n(Al^(3+))、反应温度不同的条件下,采用共沉淀法合成Zn-Mg-Al LDH,并将Zn-Mg-Al LDH在不同温度下焙烧制得Zn-Mg-Al LDO;利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、BET比表面积测试法等方法,探究了Zn-Mg-Al LDO的结构和性质;对50 mL质量浓度为20.0 mg/L的NaF溶液进行吸附实验,考察了Zn-Mg-Al LDO吸附去除氟离子的性能。结果表明,在n(Zn^(2+))/n(Mg^(2+))/n(Al^(3+))=2∶1∶1、反应温度为75℃、焙烧温度为400℃的条件下制备的Zn-MgAl LDO吸附去除氟离子的性能最好,氟离子的吸附去除率达到85.39%;Zn-Mg-Al LDO具有水滑石特征峰,晶型良好,呈层状结构;Zn-Mg-Al LDO为介孔材料,其比表面积为103.15 m2/g。此外,还研究了吸附过程的动力学和吸附机理。结果表明,吸附过程符合Langmuir吸附等温线和准二级动力学方程。

Zn-Mg-Al型类水滑石纳米颗粒制备及晶体结构

采用液相非稳态共沉淀法合成了锌镁铝类水滑石 ( Zn-Mg-Al-HTlc)颗粒 ,考察了其化学组成、晶体结构、粒子形貌及原料配比的影响等 .结果表明 ,Zn-Mg-Al-HTlc样品中的 n( Zn) /n( Zn+Mg+Al)比原料配比低 ,而 n( Mg) /n( Zn+Mg+Al)基本无变化 .n( Al) /n( Zn+Mg+Al) ( x)在 0 .2 2～ 0 .4 0范围内是纯类水滑石相 ,超出此范围时出现异相 ;x<0 .2 2时出现 Zn O相 ;x>0 .4 0时出现 Al( OH) 3相 .所制备的 Zn-Mg-Al-HTlc颗粒的晶胞参数 a=0 .2 7～ 0 .32 nm,c=2 .2 7～ 2 .4 2 nm,层间距在 0 .75～ 0 .81 nm之间 ,层间通道的高度约 0 .30 nm.样品颗粒均为较规则的六边形片状粒子 . XRD-Scherrer公式计算结果表明 ,粒子的平均晶粒度在 30～ 4 5 nm之间 . TEM结果表明 ,平均颗粒度随 x的值趋于减小 ,x<0 .33时平均颗粒度基本小于1 0 0 nm.x值相近 ,Zn含量增加 ,平均颗粒度有增大趋势 ;n( Zn) /n( Al)相近 ,Mg含量增加 。

Zn-Mg-Al类水滑石催化制备生物柴油的研究

采用共沉法制备Zn-Mg-Al类水滑石并且利用XRD,IR等手段对催化剂进行表征,研究Zn-Mg-Al类水滑石及其焙烧产物对酯交换反应的催化活性。结果表明,样品具有水滑石结构,可用于多相催化酯交换合成生物柴油的反应,Zn-Mg-Al类水滑石及其焙烧产物的催化活性和选择性均较高。在温度为65℃,醇/油的物质的量比为9∶1,催化剂用量为反应物总质量的5%,反应时间为4 h的条件下,脂肪酸甲酯的得率达到89%。催化剂可重复利用5次,仍保持较高活性。

Zn-Mg-Al类水滑石催化剂催化制备生物柴油的研究

采用共沉法制备Zn-Mg-Al类水滑石并且利用XRD,IR等手段对催化剂进行表征,研究Zn-Mg-Al类水滑石及其焙烧产物对酯交换反应的催化活性。结果表明,样品具有水滑石结构,可用于多相催化酯交换合成生物柴油的反应,Zn-Mg-Al类水滑石及其焙烧产物的催化活性和选择性均较高。在温度为65℃,醇/油物质的量比为9∶1,催化剂用量为反应物总质量的5 wt%,反应时间为4 h的条件下,脂肪酸甲酯的得率达到89%。催化剂可重复利用5次,仍保持较高活性。

规整Cu-Zn-Mg-Al类水滑石的合成及其结构分析

以CuCl2.2H2O、ZnCl2.6H2O、MgCl2.6H2O、AlCl3.6H2O、Na2CO3为原料,采用丙三醇-水热法组装了优质铜-锌-镁-铝类水滑石。样品采用XRD、SEM、TEM、TG-DAT、N2吸附-解吸的分析方法进行了物相、粒度、晶体形貌结构、热分析和比表面分析。分析了不同介质条件对Cu-Zn-Mg-Al-HTlc类水滑石样品特征的影响。结果发现,在水热反应体系中加入体积分数为15%的丙三醇,反应温度为180℃,反应时间为18h时可获得晶形好、板层结构显著、规整性好、分散性好的优质铜锌铁镁铝水滑石,估算薄层厚度约在36nm左右。

Zn-Mg-Al类水滑石催化剂催化制备生物柴油的研究

利用共沉法来制取Zn-Mg-Al类水滑石并对催化剂进行表征,从而对催化剂活性进行研究,可以发现,采用催化酯交换反应形成生物柴油,可以获取到很好的柴油品质。对生物柴油的制备材料以及方法进行分析,并对反应结果进行讨论。

纳米Zn-Mg-Al-HTIc的制备及应用

采用共沉淀-水热合成法制备了Zn-Mg-Al-HTIc,利用X射线衍射、激光粒度分布仪、比表面测定仪、红外光谱、扫描电镜(SEM)对合成物进行了表征。讨论了p H值、原料配比、晶化方式对合成镁铝锌类水滑石结构的影响。结果表明在体系[OH-]/[Mg^(2+)]/[Al^(3+)]=16∶6∶1,p H值8.5~9.5,[CO_3^(2-)]值2~4条件下采用共沉淀法后再用水热晶化方式可得到分布均匀、粒度小(D50<2 um)、比表面积8~10 m^2/g、晶相单一的、高纯度的Zn-Mg-Al-HTIc。并测定了样品对Cl-、I-的吸附性能。实验结果表明,Zn-Mg-Al-HTIc对碘离子有一定的吸附性;焙烧后的HTlc对氯离子、碘离子的吸附能力有所提高,最佳效果的达到氯离子80 mg/g、碘离子380 mg/g。另外还对酸性大红有较好的吸附效果,同时此类水滑石还可以应用在电泳漆的制备当中。

响应面优化焙烧Zn-Mg-Al（NO3）水滑石对高氯油气田废水中硼的去除工艺

油气田废水中硼含量较高,为了达到国家排放标准,去除硼极有必要.采用对硼具有一定去除率的水滑石作为固体吸附剂,从十一种水滑石中选用一种三组分水滑石,在该水滑石中Zn-Mg-Al(NO3)配比为2.6∶0.4∶1条件下,水滑石去除油气田废水中硼的去除率较高,达69.3%.该水滑石的最佳焙烧温度为500℃,其同溶液反应的最佳pH为5;反应的最佳时长为1h;水滑石最佳用量(水滑石含量单位g同反应溶液容量单位L之间的配比)为14.99g/L.该体系中,水滑石同溶液中硼的反应机理基于吸附、离子交换作用,这种作用达到平衡共需要6h.

通过不同热挤压方式制备具有较优强塑性组合的新型Mg-5Sn-2Al-1Zn合金

制备新型Mg-5Sn-2Al-1Zn(TAZ521)合金。为提高合金的强度与塑性,采用正挤压(DE)和挤压-剪切(ES)两种工艺对该合金进行变形处理。通过XRD、SEM、TEM、EBSD和拉伸试验等方法研究均匀态和挤压态合金的显微组织演变、织构演变及强化机制。结果表明,正挤压态合金的力学性能得到改善;然而,合金表现出由粗晶和细小动态再结晶(DRXed)晶粒组成的双峰组织。经过挤压-剪切变形后的合金组织变得更加均匀,并且实现更好的强韧性结合,变形后合金的屈服强度(YS)、极限抗拉强度(UTS)和伸长率(EL)分别达到212 MPa、303 MPa和21.7%。晶粒细化和Mg2Sn析出物的钉扎效应对强度的提高起到重要作用,此外,延展性的提高归因于基面纤维织构的弱化和非基面滑移系的激活。

高强Al-Zn-Mg-Cu合金静态再结晶模型及组织演变

采用Gleeble 3800热模拟试验机对航空用Al-Zn-Mg-Cu合金的热变形行为进行了测试,对变形后的微观组织进行了表征,系统分析了静态软化行为,建立了静态再结晶动力学模型。结果表明:实验用航空Al-Zn-Mg-Cu合金的静态再结晶激活能为129162 J·mol^(-1),静态再结晶体积分数受变形温度、变形程度、变形速率的影响,且变形温度对静态再结晶影响最明显;变形速率一定时,变形温度越高,道次停留时间的影响越不明显;350℃低温变形后,α-Al基体晶粒内部仍存在大量的位错缠结;400℃中温变形后,位错运动能够充分进行,部分晶粒发生了再结晶;450℃高温变形后,基体晶粒基本全部完成了再结晶,基体晶粒内部发现5~25 nm尺寸范围的Al-Zn-Mg-Cu四元相粒子;对于不同热变形条件,模型预测值的误差在0.008~0.0625范围内,动力学模型的计算结果精确度较高。

基于机器学习的Al-Zn-Mg-Cu合金快速设计

提出一种基于机器学习的合金快速设计系统(ARDS),以定制所需性能的合金制备策略或预测制备策略所对应的合金性能。为此,分别对3种回归算法:线性回归(LR)、支持向量回归(SVR)和人工神经网络(BPNN)进行建模和比较以训练多性能预测模型。其中,应用SVR构建的机器学习模型被证明是最佳的。然后,基于生成对抗网络(GAN)模型原理,构建Al-Zn-Mg-Cu系铝合金快速设计系统(ARDS)。对ARDS的预测可靠性进行验证。结果表明,为了能够获得准确的制备策略,系统中极限抗拉强度(UTS)、屈服强度(YS)和伸长率(EL)的输入上限分别约为790 MPa、730 MPa和28%。此外,基于ARDS预测结果,制备了一种性能优异的新型铝合金材料,其UTS为764 MPa、YS为732 MPa、EL为10.1%,进一步验证了ARDS的可靠性。

锌镁比对Al-Zn-Mg-Cu-Er-Sc-Zr合金显微组织与耐腐蚀性能影响的研究

通过调整Al-Zn-Mg-Cu-Er-Sc-Zr合金中的Mg元素含量,研究了Zn/Mg比的变化对合金相演变以及腐蚀性能的影响规律。结果表明:Al_(8)Cu_(4)Er相、Al_(3)(Er,Sc)相与含Fe相存在明显的伴生关系,二者依附于含Fe相生长。Zn/Mg比的变化可显著改变三者间的交互形式,高的Zn/Mg比例有利于稀土相独立生长,且在比值为4.18的条件下,Al_(8)Cu_(4)Er相与含Fe相均得到了显著细化。细化的晶界第二相使腐蚀坑深度仅为82μm,而连续的伴生混合相、粗大稀土相等均会不同程度降低合金的耐蚀性能。

拉伸应变对锌铝镁镀层裂纹及耐蚀性的影响

锌铝镁镀层钢板作为重要的耐蚀材料,在使用过程中需要进行各种加工变形,研究变形量对镀层形貌及耐蚀性能的影响至关重要。本文以镀层重量为275 g/m^(2)的Zn-1.6%Al-1.4%Mg镀层钢板为研究对象,进行10%、20%的拉伸应变,扫描电镜(SEM)和金相(OM)观察镀层形貌显示裂纹宽度和密度随着拉伸应变量的增长而升高,10%应变试样裂纹宽度为9.5μm,而20%应变时裂纹宽度达到15.4μm,两者均有部分裂纹贯穿镀层达到基板,含有MgZn2相更多的二元共晶相成为裂纹的起源。电化学试验和中性盐雾试验表明,随应变量增大,镀层腐蚀电流增大,腐蚀失重加大,盐雾试验出红锈时间缩短。裂纹加速了腐蚀初期电化学反应进程。

Mg-Al-Zn合金激光填丝焊接接头的显微组织与力学性能

采用激光填丝焊方法对4 mm厚的Mg-Al-Zn系镁合金进行焊接,采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪对接头的微观组织进行分析,并对接头的拉伸性能和显微硬度进行测试。结果表明,接头焊缝区主要由α-Mg基体相和β-Mg17Al_(12)强化相组成。与母材区相比,接头热影响区的硬度有所降低,与该区域的晶粒粗化有关。在激光功率3.0 kW,焊接速度1.5 m/min,送丝速度2.1 m/min的工艺条件下获得的接头,焊缝成形良好,其抗拉强度为315 MPa,与母材的抗拉强度接近。接头拉伸断口上分布着一定数量的韧窝和河流花样,总体呈韧-脆混合型断裂特征。

镀层厚度对热纯锌板及热基锌铝镁板抗石击腐蚀性能的影响

采用抗石击试验和中性盐雾试验,对比研究了不同镀层厚度热镀锌(GI)板以及热基锌铝镁(ZM)板的抗石击腐蚀性能。结果表明:ZM板镀层硬度大于GI板镀层,GI试样的石击坑深度均大于50μm,而ZM120和ZM275试样的石击坑深度平均值分别仅为22.1μm、23.0μm;经过1176h中性盐雾试验后,GI275与GI1200石击试样表面红锈面积分别达到50%及10%,ZM120及ZM275石击试样表面无红锈;当镀层厚度相同时,ZM板的耐蚀性明显优于GI板,且同种镀层试样的耐蚀性随镀层厚度增加而提升;ZM板镀层中的Mg可有效缓冲表面薄液膜的pH,降低OH-含量,进而抑制ZnO生成,镀层腐蚀产物主要是致密的Zn5(OH)8Cl_(2)·H_(2)O,可形成物理屏障,并作为电子绝缘体阻止电化学腐蚀反应的进一步进行。

时效处理对不同晶粒组织Al-Zn-Mg合金腐蚀性能的影响

以中强Al-Zn-Mg合金为研究对象,采用晶间腐蚀、电化学极化曲线测试、慢应变速率拉伸等试验,结合OM、TEM、SEM、EBSD等组织分析方法研究时效处理和晶粒组织对合金腐蚀性能的影响。研究结果表明:随着双级时效时间的延长,再结晶晶粒合金的抗腐蚀性能逐渐提升,从欠时效处理到过时效处理,晶间腐蚀等级由4级降为2级,电化学腐蚀电流密度由27.71μA/cm^(2)降为0.098μA/cm^(2),应力腐蚀指数由79.15降至18.40;纤维晶粒合金与同时效阶段的再结晶晶粒合金相比,其抗腐蚀性能显著提升,其中,晶间腐蚀最大深度降低了35.9%,电化学腐蚀电流密度降低了81.4%,年腐蚀速率降低了81.9%,应力腐蚀敏感指数降低了46.2%。中强Al-Zn-Mg合金腐蚀性能的提升主要源于其较低的再结晶分数和较低的大角度晶界占比。

锌铝镁板表面硫脲改性水性丙烯酸树脂-有机硅烷复合钝化膜的耐蚀性能研究

为探究硫脲改性水性丙烯酸树脂-有机硅烷复合钝化膜对锌铝镁镀层耐蚀性能的影响,以水性丙烯酸树脂-有机硅烷作为主要成膜物质,添加不同含量的硫脲复配出无铬钝化液,对锌铝镁镀层进行复合钝化。采用Nano ZS90型纳米粒度仪测试硫脲的粒径大小,采用Nicolet 6700型傅立叶红外光谱仪(FTIR)测试硫脲的结构,通过全浸试验、电化学测试和中性盐雾试验,分析复合钝化膜的耐蚀性能,并探究了硫脲含量对复合钝化膜腐蚀速率的影响。结果表明:硫脲对锌铝镁镀层的耐蚀性起到了缓蚀作用,但是硫脲含量过多,会使钝化膜的缓蚀性下降,对比了3种不同硫脲添加量,当钝化液中硫脲的质量分数为0.5%时,锌铝镁镀层的耐蚀性最优。硫脲与水性丙烯树脂-有机硅烷发生了交联作用,腐蚀后与金属形成配合物,形成了致密的网状结构,提高了膜层的致密性,从而降低了膜层的腐蚀速率。

热浸镀Zn-Al-Mg镀层在模拟湿热海洋大气环境中的腐蚀行为研究

目的 为详细研究热浸镀Zn-Al-Mg镀层在模拟湿热海洋大气下的腐蚀行为及作用机理,同时为热浸镀Zn-Al-Mg镀层在湿热海洋大气环境中服役提供数据参考。方法 采用腐蚀失重、XRD、SEM、电化学等测试方法对热浸镀Zn-Al-Mg镀层在模拟湿热海洋大气环境下的腐蚀行为进行研究。结果 腐蚀产物主要由Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2)·H_(2)O组成,腐蚀一段时间后,发现少量ZnO、Zn_(5)(OH)_(6)CO_(3),腐蚀产物具有与锌腐蚀类似的层状结构,1 848 h呈“三明治”型,相比于上下两层暗色物质,中层亮色腐蚀产物富集更多的Cl元素。热浸镀Zn-Al-Mg镀层腐蚀速率大体随时间延长呈上升趋势,只在672~840 h腐蚀速率下降,对比镀锌在模拟环境和锌在湿热大气环境中的腐蚀,热浸镀Zn-Al-Mg镀层在模拟湿热海洋大气中表现出较好的耐蚀性。结论热浸镀Zn-Al-Mg镀层在模拟湿热海洋大气下腐蚀产物演变与腐蚀过程中Mg的参与有关。腐蚀672~840h阶段腐蚀速率下降的原因与腐蚀产物中ZnO的减少和Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2)·H_(2)O占比增加有关。对比镀锌在模拟环境和锌在湿热大气环境中的腐蚀,预测热浸镀Zn-Al-Mg镀层在严酷湿热海洋大气中仍具有较高的耐蚀性,可以优先考虑作为湿热海洋环境的建设用材。

应变速率对7065铝合金等温压缩软化机制的影响

采用等温压缩实验并结合电子背散射衍射手段,研究了应变速率对7065铝合金热变形行为的影响规律。结果表明,随着应变速率由0.001 s^(-1)增加到30 s^(-1),合金的动态再结晶面积分数先显著减少,在1 s^(-1)时达到较低水平,而后变化幅度小于10%,当应变速率大于1 s^(-1)时,合金的亚结构面积分数显著增加。低应变速率阶段(0.001~1 s^(-1))的软化机制为动态再结晶(DRX)机制和动态回复(DRV)机制,而高应变速率阶段(1~30 s^(-1))的软化机制为DRV机制。随着应变速率的增加,等温压缩变形后合金的形变储能逐渐增加。

淬火冷却方式及宏观取向对Al-Zn-Mg-Cu合金力学性能的影响

以7050铝合金为研究对象,研究热处理状态(空冷时效与水冷时效)和宏观取向(与轧制方向成0°,45°,90°)耦合作用对合金力学性能的影响。结果表明:水冷时效态的样品中析出相细小均匀弥散,晶界无析出带较窄。在空冷时效态下,过饱和的溶质不仅会以半共格的Al3Zr为核心形成粗大析出相,还会沿位错大量析出。此外,与水冷时效态相比,空冷时效态晶界相尺寸大幅增加,晶界无析出带显著宽化,不同宏观取向样品的强度和伸长率都明显下降。宏观取向对两种状态样品强度的差值影响较小,但对伸长率的差值影响较大。当拉伸方向与轧制方向成45°方向时,空冷诱导的伸长率下降幅度最小;当拉伸方向与轧制方向成90°时,下降幅度最大。