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文献检索:
  • TNW700高温钛合金板材超塑变形行为研究
  • TNW700钛合金是我国自主研发的近α型、可在700℃短时使用的高温钛合金。针对TNW700合金板材在温度为890~950℃、恒应变速率为0.0100—0.0005s。下的单向超塑拉伸变形行为进行了研究,利用Zener-Hollomn参数和Arrhenius方程建立了TNW700钛合金的峰值应力本构方程。结果表明:TNW700钛合金的超塑性变形行为与普通钛合金不同,其加工硬化阶段较长,且温度越高、应变速率越低,动态硬化的效果更加明显,远高于再结晶软化程度,晶粒尺寸的增加是导致加工硬化的主要原因。在950℃,0.0005s^-1条件下获得的最大延伸率为933%。所建立的峰值应力方程为σp=17.414[1.047(1nε+540210/RT)-46.587],其变形激活能Q=540.21kJ·mol^-1。在较低温度条件下变形,在断口附近由于应变速率高和变形温度低的双重作用在晶界三角区产生应力集中使晶界滑移变得困难而导致有孔洞产生。随着变形温度的升高,β相含量和尺寸逐渐增加,高温、高应变速率条件下有次生α相析出,采用电子探针分析(EPMA)发现β晶粒微区成分的变化是次生α相产生的主要原因。
  • 加热速度对BT25钛合金α→β相变的影响
  • 采用高精度差分膨胀仪DIL805A/D测试了BT25钛合金在不同加热速度下的线膨胀曲线,并获得了合金在相应加热速度下的B相变温度。为了验证膨胀法得到的BT25钛合金β相变温度的准确性,用金相显微镜和定量分析软件分析了β相变温度附近不同温度保温后冷却得到的金相组织中相的相对含量和组织演变规律。根据膨胀曲线分析了BT25合金在加热过程中,不同温度范围内的相变情况。最后,采用杠杆定律得到不同加热过程中BT25合金α→β相变时“相转变体积分数与温度之间的变化关系。研究结果表明:膨胀法能够准确测定不同加热速度下钛合金的α→β相变点;随着加热速度的增加,BT25钛合金α→β相变的起始温度和结束温度都升高,相变温度区间变窄,相变速率明显增大。相变速率峰值和出现峰值的温度随着加热速度的增加也增大;利用Kissinger方程计算得出了加热过程中BT25钛合金α→β相变激活能为953.15kJ·mol^-1。
  • Mg-Zn-Gd合金的微观组织和力学性能
  • 利用等离子体发射光谱仪(ICP)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段研究了Mg-xZn-yGd(x=1—3,y=1~3)合金铸造态、挤压态的化学成分和微观组织演变,并测试其室温拉伸力学性能。研究结果表明:随着Gd含量的增加,铸态组织显著细化,枝状晶间距减小,其组分相Mg-Zn—Gd三元相面积分数逐渐增多,MgZn2相逐渐减少直至消失,第二相从晶界处呈连续网状分布转变成晶界断续和晶内均匀分布。挤压态组织得到细化,挤压过程发生了明显的动态再结晶,平均晶粒尺寸从Mg-3Zn合金的30μm降到Mg-2Zn-1Gd合金的10μm。第二相沿挤压方向趋于带状分布,部分弥散分布于晶内,成棒状或块状的MgZnGd三元相,尺寸约为1~3μm。挤压态Mg—xZn-yGd合金的抗拉强度σb从Mg-3Zn的260MPa提高到300MPa,延伸率δ从13%提高到25%,屈服强度变化不大,σb和6提高幅度分别为15.4%,92%。挤压态的显微硬度由Mg-3Zn的HV52.1提高到Mg-3Zn-2Gd的HV70.4,挤压态Mg-xZn-yGd合金室温拉伸断口呈现典型的韧性断裂特征,应力在第二相粒子处集中。
  • 激光功率对激光熔覆镍基合金涂层组织与性能的影响
  • 针对水导润滑轴承在高硼水溶液的工作介质中发生的汽蚀现象,拟采用激光熔覆的方法提高其表面性能。通过激光熔覆技术在304奥氏体不锈钢表面熔覆了Ni40合金粉末,研究了激光功率对熔覆层组织与性能的影响。用半导体激光器对304奥氏体不锈钢进行激光熔覆,形成厚约为0.8mm的熔覆层。试样分别用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)进行显微组织分析,用维氏硬度计测量熔覆层剖面硬度梯度,用磨损试验机测试熔覆层的耐磨性能,并在硼酸溶液中进行耐蚀性能检测试验。实验结果表明:Ni40熔覆层主要由γ-Ni及铬的化合物组成,功率影响熔覆层组织大小及元素分布,但并未引起物相的变化;相比基体,熔覆层硬度明显提高,且随功率增加而下降,熔覆层厚度随功率增加而加厚;熔覆层在摩擦磨损过程中产生的质量损失约为1.5×10^-2g左右,且随功率的增加而减少;熔覆层在硼酸溶液中的耐蚀性随激光功率的增加有所提高。
  • 锆合金焊缝在酸性环境中的应力腐蚀损伤机制研究
  • 采用超景深光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计对锆合金702焊缝的显微组织与力学性能进行观察和分析;对锆合金焊缝的铆钉连接工况及塑性变形进行模拟,分析其对锆合金焊缝在5mol·L^-1的醋酸溶液中腐蚀损伤的影响,研究了氢对锆合金焊缝在5mol·L^-1的醋酸溶液中腐蚀损伤的影响。结果表明:焊缝金属为等轴晶状组织,焊缝和热影响区没有发生硬化和脆化现象,焊接过程中发生了铁离子污染,在酸性腐蚀介质中产生了均匀腐蚀,为应力腐蚀裂纹的产生提供了加速条件。铆钉的使用使连接处不仅有塑性变形,而且还产生了应力,较大的塑性变形容易使表面氧化膜破裂,加快了锆合金在酸性腐蚀介质中的溶解。服役环境中存在的大量氢气进一步促进了较大应力的产生和微观缺陷的扩展,在应力和酸性介质的工作条件下产生了沿晶扩展的应力腐蚀裂纹,导致锆合金焊缝损伤失效。
  • 不同底层对Co/Pt多层膜反常霍尔效应影响的研究
  • 采用直流磁控溅射法在玻璃基片上制备了Au,Cu,Pt和Ta底层的Co/Pt多层膜样品,对周期层中Co和Pt进行了调制,获得了各底层的最佳多层膜结构,研究了各底层对Co/Pt多层膜的反常霍尔效应的影响。经研究发现,当底层厚度均为3nm、周期层中Pt厚度为1.5nm,多层膜中Co层的厚度均为0.4nm时,样品霍尔回线的矩形度最好,对应样品具有更好的垂直磁各向异性(PMA)。在相同厚度条件下,Au和Cu作为Co/Pt多层膜的底层在保持样品的垂直磁各向异性方面的作用远不如Pt和Ta底层,而且样品的霍尔电阻比Pt和Ta做底层时要小很多。在研究的4种不同金属底层多层膜中,Pt底层可以使多层膜周期层以更薄的Pt厚度获得垂直磁各向异性,从而使得Co/Pt多层膜的磁矩垂直于膜面,但由于Pt层对样品的分流作用过大,导致样品的霍尔电阻有所降低;而Ta作为底层的Co/Pt多层膜既可以周期层以较薄的Pt保持样品的垂直磁各向异性,又可使得样品具有大得多的霍尔电阻,可研究其与互补金属氧化物半导体(CMOS)的集成。
  • 锂离子电池富锂正极材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2的合成及性能
  • 随着电动汽车的发展,迫切需要具有高安全性、高能量密度、高功率、大容量、长寿命、高环保、低成本等优点的锂离子电池。层状结构的富锂锰基正极材料由于具有比容量高、平台电压高、热稳定性好、价格低廉的特点而被认为是有希望的未来电动汽车候选正极材料之一。尽管其拥有很高的比容量,但仍存在着首次循环不可逆容量高、倍率性能差等问题,纳米化是改进材料倍率性能的一种有效手段。本文以NiO,Co3O4,MnC03和Li2CO3为原料,成功制备得到了纳米级的锂离子电池正极材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和充放电测试对所得样品的结构、形貌及电化学性能进行了表征。结果表明,合成的Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2材料具有层状结构,一次颗粒均匀、细小,平均颗粒尺寸约为90nm,并具有良好的电化学性能,在2.0—4.8V以0.1C充放电时,首次放电比容量达到284mAh·g-1,首次库伦效率为86.1%。材料同时拥有良好的倍率性能,1.0C放电容量达到240mAh·g-1,3.0C放电容量达到210mAh·g-1。
  • N,S共掺杂五氧化二铌的光催化性能研究
  • 以硫脲(Tu)和草酸铌为原料,采用固相法制备Nb2O5/TU质量比为1:1,1:2,1:3的N,S掺杂五氧化二铌光催化剂。以X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、x射线荧光光谱(XRF)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外一可见漫反射(uV-Vis)对不同光催化剂进行表征,研究了在紫外光照射条件下对罗丹明B的光催化降解效果。由XRD结果可知N,S掺杂没有改变Nb205的晶型结构,Nb205和N,S掺杂Nb205均以六方晶相结构存在。SEM结果表明,N,S掺杂Nb205表面出现孔隙,且催化剂粒径变小,当Nb205/TU质量比为1:1时,催化剂表面孔隙较大且排列规则,在光催化过程中增大了与罗丹明B的反应面积,有助于光催化效果提高。XRF和XPS的表征结果证明,N,S掺杂进入Nb205晶体结构中,其中S以S6+形式存在,可看作是以SO42-形式吸附在Nb205表面,部分S6+取代了Nb5+,而N取代O存在于O—Nb—N环境中。UV-Vis结果显示N,S掺杂Nb205带隙变窄而出现红移现象,拓宽了光的吸收范围,这有利于光催化效果的提高。光催化效果表明,在紫外光照射条件下降解罗丹明B,N,S掺杂Nb205的催化效果比Nb205提高约30%,尤其是当Nb205/TU质量比为1:1时制备的光催化剂,3h对罗丹明B降解效果为92%。
  • 稀土精炼紫杂铜组织和性能的研究
  • 采用自制的稀土中间合金,利用直读光谱仪、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电化学工作站,研究了稀土La,Ce对紫杂铜精炼前后的化学成分、微观组织、力学性能和耐蚀性能的影响,并探讨了稀土除杂的热力学机制与稀土精炼提高耐腐蚀性能的机制。实验结果表明,稀土La,Ce精炼后,紫杂铜中的Ph,Sn,S含量明显降低,Bi,Al等杂质含量也有不同程度的降低;加入0.15%稀土La,Ce精炼后,紫杂铜的铸态组织明显细化;稀土La,Ce与铜基体形成了球状的Cu。RE第二相粒子,弥散分布于铜基体中;适量稀土La精炼后,紫杂铜的力学性能有较大改善;加0.10%La和0.15%Ce精炼后的紫杂铜在3.5%的NaCI溶液中的耐蚀性能有较大改善,自腐蚀电流由精炼前的8.58μA·cm-2分别下降到4.59和6.20μA·cm-2。
  • 熔盐蒸馏法回收粗四氯化钛沉淀泥浆中的TiCl4
  • 采用熔盐蒸馏法,以氯化物熔盐为加热介质,利用四氯化钛沉淀泥浆中TiCl4与其他氯化物的沸点差异,通过蒸发回收沉淀泥浆中的TiCl4并通过蒸馏试验,考察了氯化物熔盐种类、蒸馏温度、蒸馏时间及沉淀泥浆与熔盐比例对泥浆中Ti,Nb和A1蒸发率的影响,并对熔盐蒸馏残渣进行了分析和表征。实验结果表明:NaCl-AlCl3络合物熔盐是最佳的蒸馏介质,其不仅可有效提高蒸馏过程的传热和传质,还可与沉淀泥浆中的AlCl3反应而减少Al的蒸发;试验得到最佳的蒸馏温度和蒸馏时间分别为180℃和40min;蒸馏过程中泥浆与熔盐比例不宜超过2。在最佳工艺条件下,Ti的蒸发率为99.6%,Nb和A1的蒸发率分别为2.3%和1.5%,试验结果表明采用NaCl-AlCl3络合氯化物熔盐为蒸馏介质,通过蒸馏可有效回收粗四氯化钛沉淀泥浆中的TiCl4。蒸馏得到的残渣主要成分为Na,Al,C1和O,可采用真空蒸馏的方法回收其中的氯化物,实现熔盐的循环利用。
  • 钼精矿真空分解过程中的物相及形貌变化
  • 通过试验研究了铝精矿在真空分解过程中的物相和形貌演变规律。结果表明钼精矿料球在分解过程中由外及内逐层分解,分解过程中料球出现了Mo,Mo2S3,MoS23层,且获得的钼产品呈疏松多孔海绵状。MoS2的分解遵循逐步分解的原则,即MoS2先分解为Mo2S3,然后M02S3再分解为M0。升高温度,有利于钼精矿的分解。在压力为10~20Pa时,钼精矿在1423K已经开始分解;在1523K时料球外层有明显M02S3生成;在1573K时已有金属No生成;至1773K下分解2h,分解反应已完毕,得到了海绵态的金属钼和硫磺产品。所得到的金属钼产品铝含量达到93.69%,杂质元素含量很低,主要杂质为SiO2和CaO。进一步控制分解过程条件,所得到的金属钼产品中的钼含量可达到97%以上。分解过程中硫磺可采用冷凝或者液化的方式回收,回收率达到98.20%,得到的硫磺质量较高,硫含量达到98.60%,接近工业硫磺标准。
  • 铍精矿浸出液中铍的回收工艺试验
  • 铍是一种稀缺的战略资源,其主要表现在储量少,需求量大。铍矿石浸出液中过多的杂质会给铍的回收带来麻烦,氟是铍浸出液中的有害杂质,氟含量的多少会直接影响铍浸出液中铍的回收率。针对BeO浓度为16.86g·L-1的铍精矿浸出液进行了回收工艺试验,用NH3·H2O代替NaOH沉淀浸出液中的铍,使得浸出液中的F-能与NH3·H2O生成NH4F。重点分析了氨水对铍的沉淀效率、氢氧化钠用量对氢氧化铍的溶解以及水用量对氢氧化铍水解的影响。结果表明,浸出液中铍回收的最佳工艺条件为:沉淀pH为8.5,碱溶时滤饼中氢氧化钠用量为氧化铍质量的13倍,水解时自来水用量为滤液体积的5倍。铍的总回收率达到了92.82%。同时,降低了沉淀中F的浓度,克服了F对铍精矿浸出液中Be回收的不利影响。
  • 处理铌钽矿的冶金技术进展概况
  • 稀有金属铌钽及其化合物具有耐高温、耐腐蚀、易加工等优良性能,用途极为广泛,在化工、冶金、材料等研究领域备受重视,有着较高的工业应用价值。随着铌钽产品需求量的不断增大,其冶金技术也在不断发展。从铌钽精矿的制备开始,较为全面地介绍了处理铌钽矿常用的冶金技术方法及技术路线,并对目前铌钽冶金的研究进展进行了概括总结。根据分解介质不同,铌钽冶金技术主要可分为酸法、碱法和氯化法等。其中,酸法主要包括氢氟酸法和硫酸法,碱法可分为碱熔法、碱性水热法和亚熔盐法等。较为详细地介绍了这些方法的主要工艺路线及各自的优缺点,在此基础上针对我国当前铌钽矿品位低、难分解的特点提出了合理性建议,并对我国铌钽行业的未来发展趋势进行了讨论。研究表明开发高效提取铌钽资源的无氟化生产工艺是铌钽冶金工业当今研究热点及未来发展方向。
  • 石煤提钒沉钒母液的循环利用研究
  • 通过对江西某石煤提钒沉钒母液的性质分析,系统考察了沉钒母液的循环利用对反萃现象、反萃剂H+浓度、v的反萃率、V2O5产品质量等影响,确定了该沉钒母液的循环利用方式。研究表明:沉钒母液中含有高浓度的Al,SO42-,NH4+等离子,不经处理直接返回提钒工艺的反萃阶段,会析出NH4A1(S04)2-12H20晶体,给原有提钒工艺带来反萃率下降、反萃现象异常等不利影响;采用石灰乳中和法调节沉钒母液的pH值至10,固液分离后将处理液中加入硫酸配制成8%稀H2SO4溶液,作为反萃剂返回提钒作业,可实现沉钒母液的循环利用;在沉钒母液循环利用的过程中反萃现象正常,反萃剂的H+浓度在2.75~2.85mol·L-1波动,V的反萃率维持在99.2%~99.3%波动,V2O5产品质量均可达到GB3283-1987(V2O5-98)的标准。
  • Ni对bcc-Fe/ε-Cu界面影响的第一性原理研究
  • 采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,研究了M对bcc-Fe/ε-Cu界面结合的影响。建立了ε-Cu在bcc—Fe的析出模型,选取界面两侧不同阵点位置,计算M在不同位置的偏聚能,分析了M在界面区域的占位倾向,在此基础上探究了Ni对bcc—Fe/ε-Cu界面结合的影响。利用Rice-Wang热力学模型的计算表明,当M原子处于偏聚能最低的位置时,能够强化界面的结合。而界面分离功计算结果显示,Ni偏聚于bcc-Eel-Cu界面后,界面分离功由279.8mJ·m12增加到286.7mJ·m-2,表明Ni偏聚后会使界面体系更加稳定。Ni偏聚于界面后对界面区域的电子结构也产生一定影响,差分电荷密度显示,与纯bcc—Fe/ε-Cu界面相比,Ni偏聚后会在其周围聚集较多的电子,且Ni与相邻原子之间电子云方向性更为明显;同时,Ni也使近邻cu和Fe原子的态密度(DOS)向成键态偏移,这使得M偏聚加强了bcc-Fe/ε-Cu界面的结合,使界面区更为稳定。
  • [研究论文]
    TNW700高温钛合金板材超塑变形行为研究(付明杰;张涛;韩秀全;吴为;李阁平)
    加热速度对BT25钛合金α→β相变的影响(蔡钢[1,2];雷旻[1,2];万明攀[1,2];孙捷)
    Mg-Zn-Gd合金的微观组织和力学性能(冯晓伟[1,2];戚文军;黎小辉;李志成)
    激光功率对激光熔覆镍基合金涂层组织与性能的影响(邓德伟[1,2];孙晋华;王鑫林;张洪潮)
    锆合金焊缝在酸性环境中的应力腐蚀损伤机制研究(庹文海;杨尚磊;张冬梅)
    不同底层对Co/Pt多层膜反常霍尔效应影响的研究(俱海浪[1,2];李宝河;陈晓白;刘帅;于广华)
    锂离子电池富锂正极材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2的合成及性能(王忠;卢华权;尹艳萍;庄卫东;卢世刚)
    N,S共掺杂五氧化二铌的光催化性能研究(倪东宁;姜恒;官红;苏婷婷)
    稀土精炼紫杂铜组织和性能的研究(李海红[1,2];张士宏;陈岩;程明;宋鸿武;刘劲松)
    熔盐蒸馏法回收粗四氯化钛沉淀泥浆中的TiCl4(向小艳;王学文;王明玉;冯璐)
    钼精矿真空分解过程中的物相及形貌变化(王磊[1,2];郭培民;庞建明;赵沛)
    铍精矿浸出液中铍的回收工艺试验(王清良;李中;李乾;胡鄂明;冯志刚;成泉辉)
    [综合评述]
    处理铌钽矿的冶金技术进展概况(高文成;温建康;武彪;尚鹤)
    [研究简报]
    石煤提钒沉钒母液的循环利用研究(刘涛;张国斌;张一敏;黄晶;付朝阳;师启华)
    Ni对bcc-Fe/ε-Cu界面影响的第一性原理研究(王海燕[1,2];高雪云[1,3];任慧平[1,2];李德超[1,2];刘宗昌)
    《稀有金属》封面

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