铁质文物腐蚀防护技术研究进展

中国是有着五千年灿烂文化的文明古国和文化遗产大国。文物保护是中华儿女传承古老文明的历史责任。铁质文物在中国拥有漫长的历史,但由于铁作为金属的活泼性较强,易腐蚀,现存的铁质文物面临保存现状差且防护难度大的严峻挑战,因此如何对铁质文物进行系统性防护成为研究工作的重点。鉴于目前铁质文物腐蚀防护技术受到国内学者和文物界越来越多的关注,基于大量的文献调研和长期对国内外腐蚀防护技术研究动态的跟踪,对铁质文物腐蚀防护技术的研究进展进行了总结。首先,结合铁质文物具体保护实例简介了铁质文物的腐蚀机理。其次,讨论了铁质文物传统的腐蚀防护技术,主要包括除锈技术、脱盐技术、缓蚀技术和封护技术。除锈技术主要分为物理除锈技术和化学除锈技术,对比了两者的技术优势和劣势,重点阐述了激光清洗的作用机理以及除锈效果;脱盐技术的方法众多,主要通过实例介绍了索氏提取法和碱性溶液浸泡法的脱盐机理;缓蚀技术的核心为缓蚀剂,阐述了多种缓蚀剂对不同铁质文物的缓蚀效果;封护技术主要介绍了微晶石蜡、丙烯酸树脂和氟碳涂料3种材料在铁质文物上的应用。随着材料科学的发展,在铁质文物表面制备防护性涂层可实现对基体的有效保护,但由于金属涂层制备技术多以激光束、等离子束、电子束等高能量密度束为热源,导致涂层制备过程热输入过大,对铁质文物基体的损伤较大。根据铁质文物的防护性要求——“不改变文物原状”与“最小干预”原则,介绍了一种基于低温环境下将微米级金属粉末或复合粉末加速至超音速状态并沉积于基体材料表面形成涂层的新型表面防护技术——冷喷涂技术,重点介绍了几种不同金属基材料在铁碳合金表面形成涂层的实际性能,主要表现为显微组织均匀致密,且与基体之间形成了较好的界面结合,有望应用于铁质文物的修复与防护领域。最后,指出了铁质文物腐蚀防护研究进展尚存的关键问题,并对铁质文物腐蚀防护技术的发展前景进行了展望,为文物保护工作者的研究实践提供新思路。

低变质煤低温干馏生产兰炭的技术进展与分析

对低变质煤生产兰炭的技术及发展进行了总结,指出了兰炭生产不同阶段的技术发展特点。在对现行的大型干馏生产技术分析的基础上,对新一代干馏技术的发展方向提出了展望,对富氧干馏、干熄焦、微波干馏等技术的研究现状及产业化应用前景进行了分析。

锌冶金过程砷的危害及铁盐絮凝法除砷过程分析

详细分析了湿法炼锌过程中砷的行为、砷对锌电积和制酸过程的危害、以及铁盐絮凝法去除中浸液和污酸中砷的机理与过程,探讨了现行污酸治理工艺存在的弊端,指出未来的污酸治理方向,建议对锌冶炼工艺进行改造,杜绝先污染后治理的模式。

微波技术在煤热解工艺中的应用现状

中国能源的分布主要呈现"富煤、贫油、少气"的特点。作为储量最丰富的一次能源,煤炭资源在我国能源结构中占据举足轻重的地位。我国煤炭资源的主要利用方式为直接燃烧后供热和发电,然而直接燃烧是一种最粗放的利用方式,将造成严重的环境污染。因此,大力发展煤炭清洁生产,将煤炭转化为能效更高、更环保的二次能源,是未来长时间内煤炭资源利用可持续发展的主要方向。将微波技术与煤热解技术结合而成的煤微波热解技术是基于微波辐照过程中煤炭中的极性官能团、固定碳和灰分等的介电损耗和磁损耗,使微波能被快速吸收,转化为热能,生成固、气和液三种形态产物的一种新型煤热解技术,具有反应时间短、化学反应速率快、热解液体产物收率高以及产品质量好等显著优点。同时,煤微波热解技术由于与传统煤热解工艺不同,可极大地降低环境污染,大幅提高煤炭资源利用率,为煤的清洁高效利用和分级提质利用提供了一种有效的新思路。国内外该领域的研究主要集中在煤微波热解工艺条件、热解环境和热解混合物等对热解产品分布规律及组分逸出机制的影响等方面,旨在更进一步提高煤热解效率、煤焦油收率和产品质量。大量研究发现,煤样的形状和大小、煤样中的水分、热解反应温度、微波输出功率等因素都会对煤微波热解产物分布、产物收率以及产物质量产生影响。此外,在煤微波热解过程中,添加活性炭、焦炭等碳材料或Fe3O4、CuO等金属材料作为吸波剂,可提高整体吸波性能,使煤样升温更快、温度分布更均匀,从而显著提高煤焦油收率和质量;通入甲烷或氢气,或其他工业"富氢"尾气,或采用煤与废塑料、生物质、油页岩和液化残渣等"富氢"物质的共热解均能为煤微波热解反应提供充足的氢,使加氢反应更充分。微波场中的加氢协同作用可有效提高煤的热解效率和煤焦油收率,提升煤焦油中轻质组分的含量。本文主要归纳了微波技术在煤热解工艺中的应用现状,分析总结了煤微波热解工艺的主要影响因素以及煤强化微波热解、煤加氢热解、煤与其他"富氢"物质微波共热解三种现有工艺的研究进展,并以煤微波热解技术应用过程中急需解决的关键问题为落脚点,提出了未来煤微波热解技术的研究方向,为加速煤微波热解技术的工业化应用奠定坚实的基础。

氰化法提金工艺中“三废”处理技术

文中简要总结了氰化法提金生产过程中产生的废水、废气、废渣各种处理方法的研究进展。

煤催化微波热解技术及其碳基吸波催化剂研究进展

微波技术与煤热解技术结合而成的煤微波热解技术可高效地治理传统煤热解技术中环境污染高和资源利用效率低的难题,为低变质煤的清洁高效利用和分级提质利用提供了新的思路。煤催化微波热解技术能有效改善热解升温特性和产物分布,从而受到较多学者的关注。本文从低变质煤催化微波热解技术发展历程着手,概述了国内外煤催化微波热解研究技术进展,通过加入Fe、Co、Ni和Cu等金属化合物或焦炭、活性炭等碳材料作为吸波剂,能显著增强煤对微波的吸收能力,提高热解升温速率、产物收率及产物质量,而有些金属化合物在微波热解反应中不仅起到吸波作用,还具有催化作用。碳基吸波催化剂作为一种性能优越的煤微波热解催化剂,具有优越的电磁和吸波性能、较好的催化性能和高经济性等优点,本文在煤催化微波热解技术研究现状的基础上,对碳基吸波催化剂进行了较为详细地分析,概述了碳基吸波催化剂的碳基体和催化活性组分的研究进展,对比了3种常见碳基吸波催化剂制备方法的优劣势。最后,总结了碳基吸波催化剂在研发过程中存在的难题,并展望了低变质煤催化微波热解技术的应用前景。

微波加热技术及其热解油页岩的研究进展

在介绍微波加热技术的基础上,系统总结了国内外油页岩微波热解的最新研究进展,主要包括微波加热机理、介质的介电特性、微波加热的影响因素及能量效率、油页岩微波热解的研究现状和技术分析等。微波加热是一种高效加热方式,对实现油页岩资源的低成本、高效开发具有重要意义。与常规热解工艺相比,微波热解生成的页岩油的组成更好,产率更高。

煤的电化学脱硫技术研究及进展

介绍了煤的电化学脱硫技术概况、基本原理及其影响因素,并阐述了电化学脱硫技术的应用前景和发展方向。

超音速激光沉积硬质铝合金的疲劳性能研究

目的通过冷喷涂(Cold Spraying)和超音速激光沉积(Supersonic Laser Deposition)技术对预制缺口的硬质铝合金试样进行修复。方法通过扫描电子显微镜、电子背散射衍射检测器和X射线衍射仪等,研究了不同工艺对修复层微观结构和晶粒细化的影响,对修复后试样的疲劳性能进行了测试。结果冷喷涂和超音速激光沉积涂层中均未发现粉末材料的相变。7075铝合金颗粒在冷喷涂和超音速激光沉积过程中的严重塑性变形导致了双峰晶粒结构。激光辅助加热提高了喷涂颗粒的塑性变形能力,使涂层的平均晶粒尺寸降至0.92μm,其中局部动态再结晶是晶粒细化的主要原因。另外,超音速激光沉积层的平均显微硬度为196HV,高于冷喷涂涂层和基体。超音速激光沉积修复试样的疲劳极限为(135±15)MPa,远高于冷喷涂和未修复前的试样,这归因于修复涂层内聚和黏合强度的增加。结论激光的引入可以改善7075铝合金颗粒的塑性变形能力,从而提高了修复层的显微硬度和修复件的疲劳极限。

油页岩开发利用技术进展

在介绍油页岩性质的基础上,系统总结了国内外油页岩热解开发利用的最新研究进展,主要包括油页岩热解化学、热解工艺、页岩灰利用以及油页岩开发利用的技术分析等。油页岩资源的开发利用对缓解石油资源供应紧张和保障能源安全供应具有重要意义。油页岩资源的开发利用必须结合油页岩资源赋存、地质结构和油页岩的性质选择合适的工艺和技术,实现油页岩资源的高效清洁利用。

利用随机有限元法模拟聚合物血管支架降解过程

目的针对生物可降解血管支架植入后产生的晚期支柱血栓问题,建立随机有限元模型,从分子量和应力角度对聚合物血管支架降解过程进行生物力学分析。方法建立以聚乳酸(poly lactic acid,PLA)高分子材料为例的可降解血管支架降解过程的数学模型,利用COMSOL软件将数学模型导入并完成有限元模型的构建;对有限元模型进行随机化处理,分析不同随机参数和标准差对分子量的影响以及降解过程中的应力分布。结果可降解聚合物血管支架在人体的降解过程中,随机变量M_(n0)和8%标准差对分子量分布的影响最为显著;参数随机化会导致聚合物血管支架降解过程中断裂强度的分布范围更广,最小值更低。结论聚合物血管支架材料中分子量分布的不均匀性导致支架不同位置上的力学性能差异,进而引起材料内部的应力集中现象,最终导致支架在降解过程中发生非均匀破碎,成为后期支架血栓形成的决定性因素。研究结果为下一代可降解血管支架设计提供理论指导。

氮掺杂分级孔道碳的制备及其锌离子储能特性

本文选用生物质材料荷花花粉作为碳源,以不同比例的ZnCl_(2)作为活化剂,采用超声分散、一步碳化活化、高能珠磨等工艺制备出具有天然球形分级孔道结构的生物质衍生多孔碳材料(LPC),通过将其作为水系锌离子电容器(AZIC)的正极材料进行形貌结构及电化学性能研究。结果表明:ZnCl_(2)和花粉的最佳活化质量比为2∶1,此时LPC的比表面积为1516 m^(2)/g,并表现出了最佳的充放电特性。在0.1 A/g的电流密度下,LPC首次放电比容量达到了69.9 mA·h/g;在5 A/g的电流密度下循环1450圈后的容量保持率为79.9%。这些性能的改善主要归因于LPC的大比表面积、丰富的天然分级孔道结构及氮、氧原子掺杂特性,为Zn^(2+)提供快速的扩散路径及大量的电化学活性位点,诱导其产生了额外的赝电容。

可渗透反应墙技术中反应介质的研究进展

以PRBs技术中最为关键的填充反应介质为研究对象,介绍了常用的五种反应介质(零价铁、活性炭、无机矿物、黏土、和以固体废弃物为前体材料的反应介质)的研究现状,阐述了影响反应介质选择的主要因素,同时介绍了PRBs技术在实际工程应用中的典型案例,并对PRBs技术的现存问题和未来发展进行了总结和展望,以期为研发长期高效和环境友好型的PRBs反应介质提供有益的支持.

轧辊再制造及其表面强化技术的研究进展

轧辊失效形式主要有辊身剥落掉块、大面裂纹、辊身和辊颈断裂等,通过对轧辊的修复和表面强化可以延长轧辊的使用寿命,减少轧辊的消耗并降低轧钢成本。综述了辊身修复和表面强化的几种表面处理技术的工艺、特点与用途;分析了堆焊层的作用机理和气泡产生的原因,指出了使用氮元素在堆焊中的作用;阐述了轧辊表面感应淬火获得较深的硬化层的限制性因素,指出残余应力的产生和分布还需要进一步研究;介绍了热喷涂技术裂纹产生的原因和机理,并讨论了激光重熔对减少热喷涂层裂纹和内应力的影响;总结了轧辊激光表面改性的近期研究进展,讨论了熔池流动性对熔凝层和熔覆层组织性能的影响;最后展望了现有技术的重点研究方向及3D打印技术在轧辊再制造和表面强化中的应用前景。

分子模拟技术在新型催化剂设计中的应用

分子模拟技术能高效、便捷地研究催化材料的表面分子间微观作用机理、分子结构及性能等,为提升催化材料性能和优化制备工艺提供可靠的依据。分子模拟技术的应用不仅能极大地缩短催化材料的研发周期,而且有效控制了研发成本。Materials Studio软件是应用最为广泛的分子模拟软件,可用于催化材料的能量、结构、力学和光学性能及热力学和动力学等方面的计算。首先综述了Materials Studio软件在材料科学领域的应用现状,再详细介绍了该软件在协助新型催化剂设计中的应用,最后,总结了分子模拟技术现存问题和在催化领域的应用前景。

花瓣状纳米硫和球状纳米硫的制备及性能

锂硫电池因能量密度高、环境友好,被认为是最有希望的新一代能源储存装置。但是,多硫化物穿梭效应和体积膨胀等问题是锂硫电池目前所面临的巨大挑战。通过化学合成法制备了不同形貌且具有稳定规则结构的纳米硫,为电池在充放电过程中提供更多的活性位点,有效减少正极活性物质的损失,使电池的电化学性能得到提升。结果表明,花瓣状纳米硫材料在0.1C的电流密度下有740.72 mAh/g的初始容量,100次循环后容量保持在362.07 mAh/g;球状纳米硫材料在0.1C的电流密度下初始容量为825.30 mAh/g,100次循环后容量保持在418.06 mAh/g,每圈的容量衰减率仅为0.493%。

锰基低温NH_(3)-SCR催化剂脱除NO_(x)的研究综述

目前工业上使用的氨选择性催化还原(NH_(3)-SCR)脱硝催化剂存在一定的缺陷,如易中毒、稳定性差、反应温度高等,在使用中受到限制。因此,开发低温高效、稳定性好、抗中毒性好的催化剂成为当前的研究热点,锰基催化剂具有较高的催化活性,在脱硝领域有广阔的应用前景,研究者们对此进行了大量研究。本文基于锰基低温氨选择性催化剂去除氮氧化物的最新研究进展,介绍了从催化剂添加助剂、制备方法、载体以及催化剂形貌结构等因素对锰基催化剂NH_(3)-SCR脱硝性能的影响,深入分析了锰基催化剂脱硝的反应机理(包括Eley-Rideal和Langmuir-Hinshelwood机理)以及催化剂中毒机理,并指出研发低温NH_(3)-SCR脱硝效果好、抗中毒性能好的锰基催化剂是未来的主要研究方向。

冷却速率对Zr-3.1Nb合金显微组织和拉伸性能的影响

为改善Zr-3.1Nb合金力学性能,采用热处理方法研究不同冷却速率对合金拉伸性能的影响。同时,结合X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电镜及透射电镜等检测手段分析合金试样物相组成与微观形貌。结果表明:随冷却速率的增加,Zr-3.1Nb合金试样屈服强度和抗拉强度分别从382,426 MPa提升至535,617 MPa。FC-2试样β相含量较高,存在较多滑移系,伸长率较好,为21.15%。所有试样均为塑性断裂,且随冷却速率升高,塑性变差。3组炉冷试样均由α相和β相组成,且β相为网状,α相为等轴状;空冷试样出现ω相,且α相为块状和板条状;水冷试样无β相,产生较多板条状α′马氏体相。较大冷却速率引起α相分布趋向分散,晶粒尺寸从FC-1试样的3.56μm减小至水冷试样的1.74μm。

季铵盐-醇疏水性低共熔溶剂分离镍和钴

疏水性低共熔溶剂(HDES)是一种新型的绿色溶剂,具有成本低、蒸汽压低和合成简单等优点。以三辛基甲基氯化铵(Aliquat 336)为氢键受体,正己醇、正辛醇、正癸醇、正十二醇和正十四醇分别为氢键供体制备了5种HDES,用于Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的萃取分离。考察了Cl-浓度、酸度和温度对萃取分离性能的影响,研究了Co(Ⅱ)的反萃行为,并采用紫外-可见吸收光谱和红外吸收光谱分析了HDES萃取Co(Ⅱ)的机理。结果表明,增加Cl-浓度、升高温度、降低酸度,可以改善Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的分离效果。不同的HDES相比,增加氢键供体的烷基链长度,Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的分配比略有下降,分离因子基本不变。萃入HDES的Co(Ⅱ)可采用1 mol·L^(-1)Na_(2)SO_(4)溶液反萃,经过二级反萃,可以将99.5%的Co(Ⅱ)反萃到水相。5种HDES萃取Co(Ⅱ)的机理相同,为阴离子交换。

基于损伤因子优化变形参数的超细晶管斜轧穿孔工艺

为充分利用曼内斯曼效应提高可穿性,以45钢为研究对象,借助刚塑性有限元模拟技术,通过基于Oyane损伤准则的裂纹萌生控制模型揭示了变形参数对损伤因子的影响规律。结果表明,锥形辊实心棒斜轧过程中,沿轧件前进方向,随着塑性变形的逐渐增加,损伤因子逐渐增加,之后随着塑性变形程度的减弱而逐渐减小。从坯料边部到心部损伤因子逐渐增大。空心管斜轧穿孔过程中损伤因子的变化规律与之相似。优化参数为:送进角为14°,辗轧角为13°,轧辊转速为50 r·min^(-1),直径压下率为17%,轧制温度为1000℃,顶前压下率为12%。确定了顶头形状,制备了外径为(Φ66.2±0.1986)mm,壁厚为(6.0±0.126)mm,径厚比为11的超细晶管,晶粒尺寸由29μm(7级晶粒度)细化至9.8μm(10级晶粒度),抗拉强度以及伸长率分别提高了9.0%和17.9%。