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。

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。

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。

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.

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。

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。

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%。

金属材料与热处理教学兴趣探讨

《金属材料与热处理》是一门专业基础课,在学校教育中,由于实验条件的限制,该课程不易上好。着重阐述在教学中如何通过多层次、多样化、多途径的教学设计,制造教学亮点,实施兴趣教学,从而收到良好的教学效果。

TiVCrNb高熵合金显微结构及储氢性能研究

为探究TiVCrNb高熵合金的微观结构及储氢性能,采用真空电弧熔炼技术制备了TiVCrNb高熵合金。结果表明:合金由BCC结构相、FCC结构相和C15 Laves相组成。吸氢之后BCC结构相发生转变。合金粉末在623 K,4 MPa条件下进行活化后,分别在303、323、343 K、2 MPa氢压条件下进行第一次吸氢,最大吸氢质量分数分别为1.135%、1.014%、0.965%。随吸氢的温度降低,最大吸氢量增大,合金在较低温度下的吸氢性能较好。最大放氢质量分数分别为0.326%、0.360%、0.445%。放氢量与吸氢量相差较大。合金放氢不彻底,放氢性能较差。合金放氢的焓变与熵变如下:ΔH=22.470 32 kJ/mol;ΔS=72.941 96 J/mol·K。

Ni-Zn软磁铁氧体材料成分配方的研究进展

本文主要阐述了Ni-Zn软磁铁氧体材料的发展和研究现状。介绍了主成分配方、非磁性氧化物和稀土氧化物掺杂对Ni-Zn软磁铁氧体磁性能的影响,有效控制微观结构和物理性能,能够得到高磁性能的铁氧体。根据目前的发展现状,指出了Ni-Zn软磁铁氧体材料将来的研究方向。

白云鄂博稀土、铌、钛影响合金熔体黏度研究进展

为提高薄壁合金铸件质量和促进白云鄂博矿的高效平衡利用,需要掌握不同工艺条件下合金熔体黏度的变化规律及机理。白云鄂博矿中富含稀土、铌、钍、钛等金属资源,其中稀土主要通过作用团簇直径和团簇间作用力两种方式改善合金黏度,而原子序数和混合效应会影响黏度的改善效果。为扭转白云鄂博矿轻稀土供大于求、利用不平衡的发展格局,可以平衡使用轻-重混合稀土,并适当提高轻稀土的比例。本文概括介绍合金熔体黏度和流动性的主要测量方法,综述稀土、铌、钍、钛对Al-Si、Fe-C等合金熔体黏度影响的研究进展,提出根据工艺制度选择黏度的测量方式、黏度结果反作用工艺路线、优化和完善并高效利用稀土混合效应的发展方向,助力“两个稀土基地”的建设。

烧结工艺对2:17型SmCo合金磁性能的影响探究

采用传统粉末冶金工艺制备了2∶17型SmCo合金,研究了烧结温度1195~1210℃对磁体微观结构和磁性能的影响。烧结态磁体主要由2∶17H相和1∶5H相组成。随烧结温度的升高,相组成不变,而晶粒平均粒径由43.51μm生长至75.71μm。从1195℃提升至1210℃的过程中,剩磁B_(r)、内禀矫顽力H_(cj)、最大磁能积(BH)_(max)和密度ρ均随温度的升高先增大后减小,并在1200℃时得到了B_(r)=11.12 kGs、ρ=8.2747 g/cm^(3)的最佳烧结态磁体,同时磁体内铜元素分布相对均匀,磁体获得高磁性能。对比终态磁性能,发现剩磁B_(r)和密度ρ的提升主要完成于烧结阶段。