Sc_(2)O_(3)和Y_(2)O_(3)复合掺杂ZrO_(2)热障涂层陶瓷材料的组织结构与力学性能

质量分数为7±1%氧化钇部分稳定氧化锆(7YSZ)是广泛应用的热障涂层陶瓷材料。然而,其在1200℃以上长期服役存在相稳定性差、烧结加剧和力学性能下降等弊端。因此,本工作提出新型Sc_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)协同掺杂ZrO_(2)热障涂层陶瓷材料,采用固相合成法制备了摩尔分数为7.5%Sc_(2)O_(3)-x%Y_(2)O_(3)-(92.5-x)%ZrO_(2)(x=0,0.1,0.2,0.3)陶瓷。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)等手段,重点探究Y_(2)O_(3)掺杂含量对高温固相合成陶瓷材料的微观组织结构演变行为以及维氏硬度、断裂韧性、弹性模量和三点抗弯强度等力学性能的影响规律。结果表明:Sc_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合掺杂ZrO_(2)陶瓷材料经1450℃×3.5 h高温烧结的致密度大于97%,主要由四方相结构组成,该材料的维氏硬度、弹性模量、断裂韧性和三点抗弯强度与传统8YSZ相当,分别为13~14 GPa,211~214 GPa,6.5~7.0 MPa·m^(1/2),520~850 MPa之间;断裂机制主要为穿晶断裂和沿晶断裂的混合方式,其中以穿晶断裂为主导。Sc_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合掺杂ZrO_(2)陶瓷可作为一种潜在的高温热障涂层陶瓷材料。

基于专利数据的高熵陶瓷材料研发进展分析

高熵陶瓷材料通过增加组元数增大构型熵,从而形成具有多组元、单相结构及独特物理化学特性的固溶体。近年来,高熵陶瓷正在持续快速发展,已经成为无机非金属材料领域的研究热点。文章以2012—2023年高熵陶瓷领域申请的专利数据为基础,从成分体系、学科分布、基金投入及研究层次等多个维度梳理了当前高熵陶瓷材料的发展概况,并分析了高熵陶瓷主要应用领域和今后值得深入探索的研究方向,以期为高熵陶瓷材料领域相关研究和开发提供参考。

西部少数民族地区冶金高校科技成果转化状况分析

高校科技成果转化对国家经济建设和社会发展具有重要的支撑和促进作用,西部少数民族地区高校科技成果转化有其自身的发展特点。文章以西部少数民族地区某高校2020—2022年成果转化数据为基础,从成果转化数量、转化金额、转化学科分布及转化周期等多个视角分析了西部少数民族地区冶金高校科技成果转化状况,为西部少数民族地区科技成果转化和应用提供参考。

白云鄂博矿稀土在钢中的传承与作用

白云鄂博矿是世界上最大的稀土资源储量共生矿,搞清稀土在钢中的传承规律,清晰认识稀土在钢中的作用及机理,是有效利用稀土资源的关键。文章总结作者团队多年的研究成果,围绕白云鄂博矿稀土在钢中的传承、稀土对钢冶金质量的影响和稀土在钢中的微合金化作用进行了综述。相关基础研究工作,能够丰富稀土在钢中作用的认识,也能够为白云鄂博矿稀土资源在钢中的高质高效利用提供理论和技术支撑。

卷取温度对50W470无取向硅钢组织和织构的影响

利用光学显微镜(OM)、电子背散射衍射(Electron Back-Scattered Diffraction,EBSD)检测分析技术研究了卷取温度对50W470无取向硅钢热轧、常化工艺下的组织和织构的影响规律。结果表明,高温卷取会促进热轧板中心层变形组织向无畸变等轴晶粒的转变,经过740℃卷取的促进效果要好于600℃卷取,热轧板经过高温卷取后有利织构{100}+{110}占比升高,不利织构{111}占比减少。高温卷取板经过常化后组织发生完全再结晶,变形组织消失,常化后的740℃卷取板较600℃卷取板有利织构{100}+{110}占比更多,不利织构{111}减少。

U76CrRE重轨钢的滚动接触疲劳/磨损复杂交互行为

为了明确珠光体钢轨在滚动接触疲劳/磨损交互载荷下的伤损及表层微观组织演变规律.本文以轧态、热处理态的珠光体重轨钢U76CrRE为研究对象,采用滚动摩擦磨损试验机、激光共聚焦显微镜(LSCM)、扫描电镜(SEM)、背散射衍射仪(EBSD)对无预制裂纹和有不同深度预制裂纹的钢轨磨损量、表面伤损、变形层、裂纹萌生及扩展进行测定和观察分析,结果表明,当无预制裂纹或预制裂纹深度小于磨损层时,轧态和热处理态钢轨均以磨损失效为主,但轧态钢轨的磨损量及变形层大于热处理态,其近变形层区域珠光体中的铁素体细化,与同样细化成小颗粒的渗碳体杂糅在一起,铁素体晶粒以小角度晶界为主,但随着距表层距离的增加,铁素体晶粒的大角度晶界比例逐渐增加,其裂纹呈现出角度大、深度深和长度小的特点,而热处理态钢轨的裂纹呈现出角度小、深度浅和长度大的特点,裂纹扩展趋势比轧态钢轨显著.当预制裂纹深度大于磨损变形层时,预制裂纹会使钢轨提前结束磨损机制,促进疲劳裂纹的产生并迅速扩展,导致疲劳失效加快,裂纹呈现出角度大、深度深和长度大的扩展趋势,使得轧态和热处理态钢轨均以疲劳失效为主,其中轧态钢轨的裂纹扩展趋势比热处理态显著.当轧态和热处理态钢轨在与硬度较高的车轮钢匹配时,裂纹角度、深度和长度都比与硬度较低的车轮钢匹配时显著.

冷却方式对20CrMnSi钢火焰切割后微观组织及硬度的影响研究

火焰切割具有成本低易操作等优势,是20CrMnSi耐磨钢板的主要切割方式,传统火焰切割后钢板采用空冷方式冷却,高内外冷却速度差会导致极大的内应力,对火焰切割后采用水冷的方式可以降低内外冷却速度差。因此,本文对火焰切割后的钢板进行水冷处理,与传统空冷进行对比,研究冷却方式对耐磨钢火焰切割后微观组织与性能的影响。结果表明,相比空冷,水冷方式在不改变白亮带组织和硬度的情况下,对白亮带的位置和宽度都有显著影响,同时也会影响切割位置附近的组织和性能。通过冷却方式来改变火焰切割过程中产生的白亮带,将进一步拓宽火焰切割工序在实际生产中的应用。

高熵磷化物双功能催化剂的制备及高效电解水性能

在电解水制氢过程中,析氢反应(HER)和析氧反应(OER)的缓慢电催化动力学限制了其能量转换效率。高熵材料具有独特的结构特征和优异的性能,是一种潜在的电解水催化剂,有可能取代传统的金属氧化物和贵金属。由于金属与非金属之间的不相容性,关于高熵化合物特别是高熵金属磷化物合成的报道很少。本研究以柠檬酸为络合剂、磷酸二氢铵为磷源,采用低温溶胶-凝胶法,通过添加不同组元金属合成了一系列以碳为基底的高熵合金磷化物纳米颗粒。在1 mol·L^(-1)的KOH介质中,FeCoNiMoCeP/C表现出良好的电解水性能,在电流密度为10 mA·cm^(-2)条件下,FeCoNiMoCeP/C电极电催化HER和OER所需的过电位分别为119和240 mV。在全解水研究中,FeCoNiMoCeP/C表现出优异的催化活性。在电流密度为10 mA·cm^(-2)条件下,FeCoNiMoCeP/C同时用作阴极和阳极的电解水反应所需过电位仅为1.53 V。这是由于高熵磷化物催化剂原子之间的协同作用可以提供更多的反应位点,增加反应活性和选择性。本研究可拓展高熵合金在电催化领域的潜在应用范围。

磁热效应及磁制冷材料的选择依据

从热力学基本理论出发,解释了磁制冷材料的磁热效应,并推导出等温熵变ΔSm和绝热温变ΔTad的基本公式,为选择合适的磁制冷材料提供了理论依据。

Y_2O_3与MgO复合掺杂ZrO_2材料的电性能研究

利用交流复阻抗分析技术对Y2O3与M gO复合掺杂Z rO2材料的电性能进行了研究。发现随着Y2O3掺入量的增加,参与跃迁的氧空位增多,并促进烧结体的密度提高,气孔率降低,使得晶粒边界的电阻减少,导致(Z rO2)1-x-y(YO1.5)x(M gO)y陶瓷电导率增大。烧结温度的提高也是增加(Z rO2)1-x-y(YO1.5)x(M gO)y陶瓷电导率的重要因素之一。

二茂铁的加入对铝碳耐火材料性能的影响

研究了二茂铁加入铝碳耐火材料中后,铝碳耐火材料性能的变化。与仅添加Si和Al试样的性能相比,添加二茂铁的试样的强度,抗氧化性明显增大,且二茂铁的含量为1%～3%左右时,复合添加Si、Al和二茂铁的试样的强度及抗氧化性均有较大提高。

基于EVS建模分析物探-钻探在Cr(Ⅵ)污染场地勘察中的应用

为了探索物探和钻探技术在污染场地勘察中的综合应用,该研究选取河北省某铬污染场地作为案例。通过EVS软件对钻探数据进行三维建模,并结合高密度电法勘测结果综合分析了污染物的分布特征。建模结果揭示了试验地块的总体积为306.822 m^(3),其中Cr(Ⅵ)含量超标的体积达299.049 m^(3)。具体来看,超标1倍的体积为287.71 m^(3),2倍和3倍的分别仅为10.522 m^(3)和0.817 m^(3)。Cr(Ⅵ)含量在1倍超标时在地层中分布较为均匀,但在2~3倍超标时,主要集中于粉质黏土层,且底层Cr(Ⅵ)浓度较高。高密度电法勘测显示,粉砂、粉土和粉质黏土的视电阻率分别为2.5~5Ω·m、1~2.5Ω·m和小于1Ω·m,表明该技术对地层的响应良好。研究结果表明,EVS建模在清晰度和完整性方面优于传统分析方法,有助于更准确地评估污染场地的状况。此外,该方法通过区分不同土层,增强了物探分析的效能。然而,由于依赖钻探数据,模型可能受到钻孔数量的限制。高密度电法勘测作为一种有效的辅助手段,在钻探前能够识别不同地层,减少钻孔数量,同时确保模型建立的可信度。尽管如此,由于影响因素众多,视电阻率变化的原因难以简单归结。总体而言,结合EVS建模和高密度电法勘测不仅可以有效降低钻探工作量,还能准确识别污染严重区域,为污染场地的修复提供重要信息。

稀土电解槽阳极缺陷间距对气泡运动影响的数值模拟研究

为研究电解阳极表面缺陷对气泡生长的影响,以竖插阳极为研究对象、建立阳极表面电场-气泡生长运动耦合模型,建立VOF模型和Species Transport模型,实现气液之间的传质,分析了电解质主流速度为0.125 m/s时阳极缺陷间距对气泡生长的影响。研究表明:当阳极缺陷间距为0.2 mm时,气泡脱离时间为0.422 67 s,脱离直径为0.967 mm;阳极缺陷间距为0.5 mm时,气泡脱离时间为0.396 82 s,脱离直径为0.939 mm;当阳极缺陷间距为1 mm时,气泡脱离时间为0.137 06 s,脱离直径为0.428 mm。缺陷间距为0.2 mm和0.5 mm时,气泡之间易发生聚并;缺陷间距为1 mm时,气泡之间不易发生聚并,单个气泡易发生脱离,同时气泡脱离会带动相邻气泡的脱离,使得相邻气泡的脱离时间和脱离直径缩小。研究成果对电极的处理以及电解槽的设计优化具有一定指导意义。

改革冶金工程专业实验教学培养工程应用型人才

实验教学是冶金工程专业本科教学中重要的实践性教学环节之一,改革实验教学内容与方法对学生综合素质培养尤为重要。针对内蒙古科技大学冶金工程专业实验教学中存在的问题进行分析,探讨提高实验教学效果的措施,以培养高水平的专业应用型人才。

原位制备表面增强复合材料的一种新方法

提出了一种利用工频电流制备表面增强复合材料的新方法,其特点是: 对合金熔体施加一个交流电,利用交流电及其感生磁场产生的电磁力,迫使电导率较低的第二相向边缘迁移,凝固后得到表面增强的复合材料.利用该方法原位制备了表面硅增强的铝硅合金,表层硬度比单纯的铝基提高10～20倍.该方法工艺简单,不受铸件形状和尺寸的限制,可用于表面增强金属材料的规模化制备.

水热反应pH值对镁锂合金表面制备Al/Li-LDHs薄膜的影响

采用水热合成法在Mg-5Li-1Al(LA51)镁合金表面上制备Al/Li-LDH膜层。通过X射线衍射仪(XRD)、电化学阻抗测试(EIS)、极化曲线等表征手段和测试方法探究了水热反应pH对Al/Li-LDH膜层形貌及性能的影响。实验结果表明:提高水热反应pH使Al/Li-LDH膜层的尺寸增大,耐蚀性先增强然后减弱;当水热反应pH为11.5时,Al/Li-LDH膜层致密性最好,电荷转移电阻R ct最大,腐蚀电流密度J corr最小,腐蚀速率最小(0.1 g/m^(2)·a),耐蚀性最强。

球磨时间对La_(0.7)Pr_(0.3)MgNi_(3.6)Co_(0.4)合金的气态储氢性能影响研究

通过机械球磨制备了球磨时间为0.50、1、1.50、2 h的La_(0.7)Pr_(0.3)MgNi_(3.6)Co_(0.4)合金,系统研究了合金的结构及气态储氢性能。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对合金的微观组织形貌和相结构进行表征。使用PCT气态储氢测试仪对合金的气态储氢性能进行测试。随着球磨时间的延长,合金粉末的尺寸逐渐减小且非晶结构逐渐增多。球磨可以缩短合金的活化孕育期,并且使吸氢反应活化能由61.83 kJ/mol减小到38.08 kJ/mol。吸氢反应焓变ΔH由46.23 kJ/mol减小到32.33 kJ/mol,吸氢反应熵变ΔS由127.45 J/mol·K减小到88.44 J/mol·K。

稀土Y及Al-5Ti-B细化剂复合添加对A356铝合金组织和力学性能的影响

用Al-20Y变质剂和Al-5Ti-B细化剂处理A356铝合金熔体,研究稀土Y与Al-5Ti-B复合添加对A356铝合金组织和力学性能的影响。结果表明:稀土Y和Al-5Ti-B复合添加能提高形核率、细化α-Al晶粒尺寸和改变共晶硅形貌,共晶硅的形貌由针状和板片状变为短杆状和颗粒状,使铸造铝合金的力学性能提高。添加稀土Y和Al-5Ti-B的A356铸造铝合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为146 MPa、98 MPa和4.0%。

熔盐法制备氮掺杂多孔石墨烯及电化学性能研究

采用熔盐法,以氧化石墨烯为原料、尿素为氮源成功制备了氮掺杂多孔石墨烯(NPG-1)材料。通过XRD、SEM、TEM、XPS、BET、CV、GCD和EIS对NPG-1进行物理性能分析和电化学性能测试。测试结果显示其具有丰富褶皱、互连网络多孔结构以及优异的电化学性能。由于NPG-1互连网络多孔结构以及氮原子掺杂产生的赝电容,NPG-1在0.5 A/g时具有264 F/g的高比电容,经10 000次恒流充放电循环,NPG-1电容保持率达到94.9%,表明其拥有良好的循环稳定性。综上所述,这种电极材料在超级电容器领域中具有实用价值和广阔前景。

球磨及复合镍对Mg_(23.5)Y_(0.5)Ni_(10)Cu_(2)储氢合金结构与性能的影响

通过球磨及复合镍的方法将铸态Mg_(23.5)Y_(0.5)Ni_(10)Cu_(2)合金制备成球磨态储氢材料,并研究了球磨时间及复合镍对合金组织结构及性能的影响。结果表明:随着球磨时间的延长,合金逐渐成为纳米晶,复合镍加剧了合金的非晶纳米晶化。电化学性能测试表明:球磨提高了合金的放电比容量,球磨30 h的放电比容量是球磨10 h的1.29倍。复合镍能够显著提高合金的放电比容量及循环稳定性。球磨30 h时,复合镍的放电比容量达到767.20 mAh/g,为未复合镍的4.63倍,复合镍还能够显著改善合金的电化学动力学性能。