温度和湿度对乙二醛聚合物加固饱水梓木文物性能和微观结构的影响

乙二醛聚合物加固饱水梓木文物在自然环境或者博物馆存放时,受环境因素如温度和湿度的影响会导致文物发生劣化。本研究采用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等方法研究了乙二醛聚合物脱水加固饱水梓木试样在不同温度和湿度环境中性能与微观结构变化。结果显示,饱水梓木文物材料经乙二醛聚合物脱水加固后,乙二醛聚合物与梓木细胞壁结合紧密,部分填充于梓木细胞内加固梓木细胞壁。试样在25℃和50%RH环境中试验30 d其结构和性能无明显变化。在60℃和50%RH环境中试验30 d,试样内部的乙二醛聚合物逐渐均匀附着于细胞壁且表面平滑,试样横截面断口平整;但试样表面的乙二醛聚合物逐渐消失,暴露出木材本体。在25℃和95%RH环境中乙二醛聚合物吸湿性明显增强,其与水的结合能力高于梓木细胞壁,乙二醛聚合物与细胞壁之间的结合被破坏,失去加固效果,但仍填充于细胞中。最后分析了温湿度对乙二醛聚合物加固饱水梓木性能与结构的影响机制,并提出了试样在吸湿和脱水过程中乙二醛聚合物与梓木细胞壁的结构变化模型。

纳米晶合金粉芯的超重力渗流制备及磁性能

为了探索粉芯的新制备工艺,以Fe_(73.5)Cu_(1)Nb_(3)Si1_(3.5)B_(9)纳米晶合金铁芯为原料,使用机械破碎法制粉,并采用超重力渗流工艺制备了7种不同粒度配比的纳米晶合金粉芯,借助SEM、XRD、VSM分别对纳米晶粉末的形貌、结构和磁性能进行了表征,研究了粉末粒度配比对纳米晶合金粉芯的形貌、密度、有效磁导率、损耗及品质因数的影响。结果表明,机械破碎法制得的粉末虽带尖角,但矫顽力低,利用超重力渗流工艺制备的粉芯其粉末表面基本被树脂完全包覆。同时,通过适当的粉末粒度匹配,发现性能最佳粉芯的粉末粒度配比为:100~200目占60%,200~400目占20%,400~1000目占20%。该种粉芯的密度为4.46 g∕cm^(3),在100~3000 kHz频率范围内有效磁导率比较稳定,且在3000 kHz时为28.2。当设定磁感应强度为20 mT,频率为500 kHz时,其损耗为99.1 W/kg。另外,根据实验结果可知,该工艺能够制备出频率在MHz以上具有较低损耗的粉芯。

含微量Nd镁基生物材料的研究现状

随着科研人员对具有生物特性材料的研究不断深入,越来越多的生物材料被应用于医学领域,尤其是在牙科和骨科方面的实际应用,金属材料因其特有的强度、韧性、耐磨性和耐疲劳性能被广泛应用。与传统的植入材料相比,镁合金具有可降解性、力学性能优良和生物相容性,这使其在医学材料方面具有较大的优势,而且其对未来医学植入材料有着十分重大的意义和影响。随着研究的不断深入,研究者们在控制镁合金耐蚀性能和力学性能的技术方面有了重大突破。

纳米氧化铝超塑性及其对轻量刚玉材料微结构的影响

高温工业炉衬耐火材料轻量化可大大降低工业窑炉能耗,对整个高温工业节能减排具有举足轻重的意义,也是目前国内外本领域所关注的重要课题,其关键在于形成大量微纳米封闭气孔。本文采用高温弹性模量、高温应力-应变等测试手段,首先对不同晶型纳米氧化铝的超塑性进行了对比研究;基于优势晶型纳米氧化铝超塑性,引入纳米铝溶胶,通过构建纳-微米双尺度烧结模型,制备了轻量刚玉材料。结果表明:与普通氧化铝微粉相比,纳米氧化铝表现出更好的高温超塑性,其中,纳米γ-Al_2O_3较为显著,其应变量为普通氧化铝微粉的3倍;引入纳米铝溶胶,发挥纳米氧化铝超塑性,可使材料闭口气孔率增加,体积密度降低,晶内气孔数量增加,制备出显气孔率较低、闭口气孔率较高、平均孔径较小的轻量微孔刚玉材料。

含钪赤泥氯化钠离析焙烧—弱磁选—盐酸浸出分离铁、钪试验研究

针对云南含钪赤泥原矿含TFe 25.68%、Sc2O3 70.66 g/t,钪主要以类质同象形式分散于金红石、辉石、长石、白云母、方解石等矿物中,铁、钪分离困难,提出了氯化钠离析焙烧—弱磁选—盐酸浸出的选冶联合工艺处理该含钪赤泥,使铁从赤铁矿转为以金属铁、磁铁矿为主的新物相,破坏载钪矿物的晶体结构,为铁、钪分离创造有利条件。试验结果表明:在离析焙烧温度950 ℃、离析焙烧时间60 min、氯化钠用量10%、焦炭用量15%、焦炭粒度–0.5~0.25 mm、弱磁选磁场强度H=0.12 T、弱磁选磨矿细度为<0.045 mm占95%、盐酸用量30%、浸出温度55 ℃、浸出时间120 min、浸出液固比 R =2∶3的综合工艺条件下,获得了铁品位为73.99%,含钪5.22 g/t,铁回收率为88.99%的铁精矿;钪浸出率为96.78%,浸出渣中的钪含量为6.37 g/t,铁、钪分离效果显著。MLA、SEM、EPMA分析结果显示:含钪赤泥经过氯化钠离析焙烧后,铁从赤铁矿(Fe2O3)转变为以金属铁(Fe)、磁铁矿(Fe3O4)为主的新铁物相及少量的氧化亚铁(FeO)、硅酸铁(Fe2SiO4);浸出渣主要成分为SiO2、CaO、Al2O3,与浸出前相比较,CaO、Al2O3降低比较明显,浸出渣中没有明显的Sc谱线峰值,这表明弱磁选尾矿经盐酸浸出后,钪绝大部分被溶解掉进入浸出液中,且钪的溶解较为彻底,也进一步验证了含钪赤泥采用氯化钠离析焙烧—弱磁选—盐酸浸出分离铁、钪比较合理,且铁、钪分离效果显著。

晶粒长大抑制剂VC对原位生成WCoB-TiC-Co复相金属陶瓷的影响

为细化WCoB-TiC-Co复相金属陶瓷晶粒,改善其组织,提高其力学性能,以WC、TiB_2和Co粉末为主要原材料,采用真空液相原位反应烧结工艺,在1 400℃真空烧结炉中制备了WCoB-TiC-Co复相金属陶瓷.利用FE-SEM、EDS和XRD等技术,研究了不同含量的晶粒长大抑制剂VC对WCoB-TiC-Co复相金属陶瓷组织、物相构成、硬度、密度、耐磨性及抗弯强度和断口形貌等性能的影响.结果表明:添加适量的VC能有效细化WCoB-TiC-Co复相金属陶瓷晶粒,使得材料获得更均匀细小的微观组织,增加材料韧性和断口不平整性,增强材料抗弯强度,并且提高硬度、密度和耐磨性;当VC的质量分数增加到0.9%时,金属陶瓷的晶粒平均尺寸可细化到约1.3μm,硬度随之升高到91.5 HRA,抗弯强度达到794 MPa;但VC的质量分数继续增加到1.2%、1.5%时,其硬度、密度、耐磨性及抗弯强度均会有所降低.

酚作碳源的可溶性前驱体制备超细ZrC陶瓷粉体

分别以四氯化锆和双酚A或对苯二酚作为锆源和碳源合成了几种可溶性Zr C前驱体。利用傅立叶红外光谱(FTIR)对前驱体的结构进行了研究,并采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对前驱体不同温度热处理后的裂解产物进行了表征。结果表明,以锆源与碳源物质的量之比为1∶1时所制备的前驱体在1600℃裂解后能完全转变为颗粒尺寸约为100 nm的Zr C陶瓷粉末,当锆源与碳源物质的量之比为1∶2时,碳源过量致使前驱体中氧含量相对过高而无法完全转化为Zr C陶瓷相。

季铵型稻草木质素的合成及其对[PdCl_4]^(2-)的吸附性能

为经济高效和无污染提取钯,采用硫酸法从稻草中提取木质素,经3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CHMAC)化学改性后合成季铵型稻草木质素,并利用其从溶液中吸附[PdCl_4]^(2-).利用扫描电镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)和差热-热重分析(TG-DSC)对木质素及其衍生物进行表征,同时考察pH值、[PdCl_4]^(2-)初始浓度和吸附时间对季铵型稻草木质素吸附性能的影响,并对[PdCl_4]^(2-)的选择性进行研究.实验结果表明,季铵型稻草木质素为表面多孔且不规则的块状体,在200℃内具有良好的热稳定性,1 469 cm^(-1)处出现季铵离子的弯曲振动特征峰.最佳吸附pH值为2,吸附平衡时间为8 h,在[PdCl_4]^(2-)初始浓度为4 mmol·L^(-1)时,季铵型稻草木质素对[PdCl_4]^(2-)的吸附达到饱和,饱和吸附容量为1.120 mmol·g^(-1),吸附过程遵循准二级动力学方程,吸附等温模型与Freundlich方程拟合较好,表明吸附过程为单分子层非均质化学吸附,盐酸浓度低于1 mol·L^(-1)时,季铵型稻草木质素对[PdCl_4]^(2-)具有良好的选择性.降低盐酸浓度,提高[PdCl_4]^(2-)初始浓度和延长吸附时间均有利于提高季铵型稻草木质素对[PdCl_4]^(2-)的吸附容量和选择性.

带有真空壳和盖的钢包墙体传热研究

采用涂有防辐射材料的钢板焊接在传统钢包和钢包盖外壳上,构造出新型带真空壳钢包体减少热损失,并运用真空绝热理论,研究压力(50~10~5Pa)对500kg,1 873 K的钢液温降以及真空壳内综合传热机理的影响。结果表明,30 min后,钢包壳和钢包盖真空室的真空绝对压力分别为50 Pa和10~3Pa时,钢液温降分别为8 K和37 K;转化对流附加因素值在10~5 Pa时是在50 Pa的200倍;传统钢包绝热层的导热系数是真空壳绝对压力为50Pa时的11倍;工作层耐火材料导热系数是真空压力为50 Pa的116倍。因此,新型钢包在低压力下保温作用明显。

堇青石基复合节能涂层的制备与红外辐射性能

为了制备抗热震性好、红外发射率高的涂料，以Fe2O3MnO2和堇青石粉末为原料高温固相反应合成后，添加Cr2O3制成红外辐射粉末，再在其基础上以硅溶胶为粘结剂配以各种助剂制备红外辐射涂料，采用涂刷工艺在耐火砖表面制备红外辐射涂层。利用热重．差热分析仪（TG—DSC）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）及红外光谱对粉末的热稳定性、物相、形貌、分子结构进行分析，并测试了涂层的红外发射率、抗热震性及附着力。结果表明：30．88％硅溶胶，18．53％水，0．62％聚羧酸钠，0．51％聚丙烯酸钠，0．05％羟乙基纤维素，49．41％红外辐射粉末，制备的红外辐射涂层具有较好的红外辐射性能和抗热震性能，在6-20μm波段内涂层的红外发射率在0．70以上，最高可达0．91，可在1300℃高温下长期使用，涂层与基体的附着力为1级。

离心铸造高铬铸铁复合轧辊缺陷分析

研究离心铸造高铬铸铁表面掉块及灰口和白口铁结合层不致密问题。使用光学显微镜与扫描电子显微镜对组织进行分析,能谱仪与X射线衍射仪对成分及物相进行分析。结果表明,高铬铸铁表层含有大量碳化物使得机加工过程易于产生应力集中而出现掉块现象;铸造时浇注工艺不合理使得白口铸铁凝固时没有足够液态补充缩孔而出现空洞现象。根据掉块和空洞缺陷形成特点提出了添加变质剂、细化碳化物和合理的浇注温度等改善措施。

基于氧化石墨烯/ZnO纳米阵列的无酶葡萄糖传感器

采用微波水热合成法在不锈钢表面制备氧化石墨烯/ZnO纳米棒阵列(GO/ZnO NRs)作为无酶葡萄糖传感器电极。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜等对电极进行形貌、组织和结构的表征,并通过电化学工作站在有光和无光条件下对电极进行了电流-时间(I-t)曲线测试,分析了在不同氧化石墨烯(GO)沉积条件下GO/ZnO NRs的光电化学性能,在无酶条件下对电极进行光电化学葡萄糖传感测试。结果表明,GO的添加使得ZnO无序的纳米颗粒/棒形貌转变为定向生长的一维阵列,并随着GO的全程添加,ZnO(200)晶面的垂直堆积被抑制,(100)晶面和(101)晶面逐渐堆积,从而使ZnO纳米棒的形貌从原有的尖头生长成平头形。所得GO/ZnO NRs对葡萄糖具有较高的检测灵敏度、较低的检测限和良好的检测范围。

快速熔炼法制备含Nd生物镁合金

作为生物植入材料常用的是金属材料,主要包括不锈钢、钴铬及钛合金,它们具有良好的抗腐蚀性能,且相对于生物陶瓷材料的易脆和高分子材料的易分解,有更优良的综合力学性能。但是,传统金属材料在医疗应用上仍存在缺陷,比如因体内摩擦而产生磨屑或因腐蚀而产生有毒离子,造成局部过敏反应或者炎症,降低其生物相容性。因此,作为生物可降解材料的镁合金,其良好的生物相容性和机械性能,吸引了越来越多的学者开展研究。

平整加工对高强钢抗畸变能力的影响及优化

为解决高强带钢在生产加工过程中产生的板形缺陷和畸变,本文采用裂纹柔度法测量单下辊传动平整加工前后620JJ带钢内部残余应力,并依据残余应力在厚度或板宽方向分布不均将导致带钢发生畸变,定义带钢应力不平衡度为畸变评价指标,分析了平整工艺对带钢内部残余应力分布和畸变的影响,并利用ABAQUS有限元模拟探究了工艺优化方案。结果表明:裂纹柔度法能够准确表征带钢内部残余应力;应力不平衡度可以直观地表征带钢产生畸变的可能性;平整加工对带钢的主要影响是应力的均衡化和降低整体残余应力水平,平整前后各测点弹性应变能极值与平均值差值从169.25 MPa·mm降至141.86 MPa·mm,带钢内部残余应力的最大值由463.26 MPa降至363.6 MPa;将平整工艺改为双辊传动、增加摩擦力、增加张力、增加轧制力等方式均可有效改善应力不平衡度。

低屈强比石油套管用700 MPa级钢的开发

研制了低屈强比石油套管用700 MPa级钢,其化学成分为0.10%~0.15%C、1.20%~1.60%Mn、0.25%~0.40%Si、0.03%~0.08%Ti、0.018%~0.030%N、≤0.012%S、≤0.020%P(质量分数),Fe含量。钢板的热轧工艺参数为:粗轧累计压下量70%~78%,精轧累计压下量70%~88%,终轧温度780~850℃。轧后两段冷却,以有效控制钢板的铁素体、贝氏体和珠光体含量。检测了钢板的显微组织、力学性能和焊接性能。结果表明:钢板的抗拉强度大于710 MPa,屈服强度大于420 MPa,屈强比不大于0.70,满足API Spec 5CT要求。钢板的显微组织由多边形铁素体、珠光体及贝氏体组成,焊接接头的焊缝组织均匀,焊接性能优良,可应用于实际工程。

溶胶--凝胶碳热还原法制备硼化锆超细粉体

以氧氯化锆、硼酸、葡萄糖等为原料,在柠檬酸和乙二醇的螯合作用下,采用溶胶--凝胶、碳热还原工艺合成了ZrB2超细粉体。研究了原料配比及合成温度对合成超细粉体的影响。结果表明:不同的B/Zr及C/Zr摩尔比显著影响ZrB2超细粉体的合成,其最佳摩尔比为:n(B)/n(Zr)=2.5,n(C)/n(Zr)=6.5;当热处理温度为1 773K时能够合成纯相的ZrB2超细粉体;1 773K保温2h条件下合成的ZrB2超细粉体的颗粒尺寸为1~2μm,晶粒尺寸为55nm。

六铝酸钙骨料对刚玉-六铝酸钙质浇注料力学性能与断裂行为的影响

高温下刚玉质浇注料中铝酸钙水泥结合剂与基体发生反应生成片状六铝酸钙相,可以有效改善材料的抗热震性,但引入过多水泥会产生较大的体积膨胀,从而影响材料性能。为此,采用六铝酸钙骨料部分或全部取代板状刚玉骨料制备浇注料,在确保体积稳定性的同时发挥了六铝酸钙的增韧效应,研究了骨料气孔特性对浇注料养护后和高温处理后材料力学性能的影响,并借助楔形劈裂实验,研究其断裂行为。结果表明,25℃养护下,相比于板状刚玉,六铝酸钙骨料中气孔产生的吸释水效应,促进了在骨料周围生成更多水化产物,加快了水泥水化反应,使骨料与基质间的界面结合更好。经1600℃热处理后水化产物转变成为CA_(6)相,使材料中骨料与基质界面强度提高,且材料断裂过程中裂纹在骨料内扩展的比例增加,结合样品的断裂能和特征长度等参数,浇注料中加入30%CA_(6)骨料时具备最好的抗裂纹扩展能力。