- 束远;郭昕;王丽;郭杨龙;郭耘;詹望成;
负载型金属催化剂的性能与金属纳米粒子的粒径密切相关,但目前传统合成方法还无法高效地合成颗粒尺寸为1～3 nm的超小金属纳米粒子。以Ag纳米粒子为研究模型,在油胺体系中,采用改进的"降温法"制备得到尺寸分布在1～3 nm范围内的超小Ag纳米粒子。在此基础上,将所合成的超小Ag纳米粒子和尺寸在10 nm的Ag纳米粒子分别负载到经油酸改性的碳酸钡载体上,并经"两步焙烧法"制备了负载不同尺寸Ag纳米粒子的Ag/BaCO_3催化剂(分别标记为Ag-BaCO_3~#-10 nm和Ag-BaCO_3~#-3 nm)。同时,研究了两种催化剂在丙烯气相环氧化反应中的性能。结果表明相比于Ag-BaCO_3~#-10 nm催化剂, Ag-BaCO_3~#-3 nm表现出更好的催化活性,在较低温度下具有更高的丙烯转化率和环氧丙烷选择性。在150℃时其催化性能达到最佳,具有88.2%的PO选择性和0.8%的丙烯转化率。
2019年03期 v.43;No.276 225-232页 [查看摘要][在线阅读][下载 3742K] - 解赓宸;王立根;王建伟;
铍铜合金性能优异,但潜存毒性危害, Cu-Ni-Ti合金是替代铍铜的潜在候选材料。采用多元扩散偶实验方法对Cu-Ni-Ti合金展开研究,进行Cu-Ni-Ti合金的成分-弹性性能关系的高通量表征。结果表明,根据成分变化情况可将扩散偶Cu-Ni-Ti界面扩散层分为具有独特相组成的若干区域。在650℃热处理400 h后的Cu-Ni-Ti界面扩散层的纳米压痕点区域包括了纯Cu, fcc(Cu), CuTi, fcc(Ti),纯Ti和Cu-Ni无限互溶固溶体等几个相区,在700℃热处理400 h后的Cu-Ni-Ti界面扩散层的压痕点区域依次包括了纯Ti, hcp(Ti),化合物两相区、 Cu-Ni固溶体和纯Ni等几个相区。对应不同相区域和成分,其弹性模量和硬度呈现一定的规律性变化。由本文所述的高通量研究方法和实验结果,可对Cu-Ni-Ti铜合金体系的成分-弹性性能关系进行定性或定量分析。
2019年03期 v.43;No.276 233-238页 [查看摘要][在线阅读][下载 2442K] - 周峰;王克鲁;鲁世强;任书杰;陈虚怀;万鹏;
利用Gleeble-3500热模拟试验机对Ti-22Al-24Nb-0.5Y合金试样进行等温恒应变速率压缩试验,采用摩擦及温度对试验数据进行修正,通过多元线性回归拟合的材料参数与应变量多项式函数关系,构建了基于应变补偿的Ti-22Al-24Nb-0.5Y合金本构模型。结果表明:摩擦及温度修正的流动应力更能够真实反映合金在高温变形过程中的动态响应;经摩擦修正后的流动应力均低于实验测得的流动应力,随温度的升高,摩擦修正的流动应力越接近于实测值;在低温高应变速率条件下,温升引起的流动应力变化较大,在低应变速率条件下和变形温度高于1050℃时,温升引起的流动应力变化较小。以应变为4次多项式拟合得到的本构模型能够较好预测热压缩模拟过程中流动应力,其相关系数R达到0.9907,平均相对误差E为4.79%。该模型可作为Ti_2AlNb基合金塑性成形过程中有限元模拟的本构关系。
2019年03期 v.43;No.276 239-246页 [查看摘要][在线阅读][下载 3006K] - 李永治;翟亭亭;罗龙;赵增武;张羊换;赵栋梁;
采用真空悬浮熔炼法制备了Mg_(80)Ni_(20), Mg_(77)Y_3Ni_(20)和Mg_(73)Y_7Ni_(20) 3种镁基合金,研究了Y替代Mg对合金微观结构和吸氢动力学的影响,并对快速吸氢动力学数据进行了方程模拟。结果表明, Mg_(80)Ni_(20)合金主要由带状的Mg_2Ni和层状的Mg+Mg_2Ni共晶组织组成, Y的加入主要形成了分布在共晶基体里的Ni_3Y相,并造成带状的Mg_2Ni相的减少与消失,及Mg-Mg_2Ni共晶组织向针状组织的转变。吸氢后的合金中Ni_3Y相消失,与Mg和H反应,原位形成了Mg_2NiH_4和YH_2相。Y对Mg的替代显著改善了合金的吸氢动力学,尤其是较低温度下和快速吸氢性能。393 K下, Mg_(77)Y_3Ni_(20)能在180 s内吸氢2.35%(质量分数),是Mg_(80)Ni_(20)吸氢量的4倍多。Y的添加改善合金吸氢动力学的原因在于,原位形成的YH_2相增加了氢原子在合金中的扩散通道和晶面数量,缩短了氢原子的扩散时间。通过对现有吸氢动力学模型的比较分析,给出一种选取快速吸氢动力学临界时间节点的方法,并找出可以较好模拟Mg基合金快速吸氢动力学数据的方程。
2019年03期 v.43;No.276 247-254页 [查看摘要][在线阅读][下载 4206K] - 郭琦;徐国富;黄继武;尹志民;邓英;
采用半连续铸造方法制备了一种新型的Al-5.5Mg-0.078Sc-0.15Zr (%,质量分数)合金铸锭,通过性能测试和电子显微分析技术研究了该合金板材制备过程中的组织性能演变规律。结果表明:铸态合金主要由富含(Fe, Mn)杂质相和Mg_2Al_3相构成。均匀化处理过程中,可溶性金属间化合物Mg_2Al_3先析出,后逐步溶入基体中,优化的均匀化工艺为350℃×10 h+440℃×6 h。随稳定化退火温度的升高,合金的强度降低,延伸率升高,剥落腐蚀敏感性降低,腐蚀电流密度降低。Al-Mg-Sc-Zr合金板材经过330℃退火1 h后可获得最优综合性能,其中σ_b,σ_(0.2)与δ分别为424, 348 MPa和13.1%,剥落腐蚀等级为PA。研究合金具有高合金强度主要源于Al_3(Sc,Zr)粒子产生的奥罗万强化和亚结构强化作用;随稳定化温度的升高,合金内的Mg_2Al_3相在高温稳定化退火中发生了一定回溶,因此剥落腐蚀抗力提高。
2019年03期 v.43;No.276 255-264页 [查看摘要][在线阅读][下载 5115K] - 李辉;王家毅;阎昭辉;米振莉;江海涛;
通过拉伸试验、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、 X射线衍射(XRD)等研究Al-Mg-Si热轧板材沿厚度方向显微结构及织构的变化,结果表明织构类型沿表层至中心层出现明显的变化,表层主要为剪切织构r-cube{001}<110>;中心层表现出明显的平面应变织构特征,主要为沿着β取向线的C{112}<111>, S{123}<634>和B{011}<211>织构;过渡层由于粒子诱导形核(PSN)效应,再结晶晶粒倾向于沿着大尺度第二相粒子形核长大,使晶粒择优取向性减弱,造成织构取向密度的强散射和random织构P的生成。Cube织构在平面应变条件下更容易发生,中心层cube织构的形成是由于再结晶晶核与S变形织构存在着40°<111>的特殊位向关系,择优生长模型认为晶界具有很高的迁移速度,发生择优生长,吞并相邻的S织构。
2019年03期 v.43;No.276 265-273页 [查看摘要][在线阅读][下载 3910K] - 丁雨田;王兴茂;孟斌;高钰璧;马元俊;
以GH3625合金冷轧管材为研究对象,通过组织表征和性能测试(硬度测试和室温拉伸实验),研究了固溶处理参数对GH3625合金晶粒长大行为和力学性能的影响。结果表明:随固溶温度的不断升高,基体内碳化物逐渐溶解,当温度高于1130℃时,基体内碳化物几乎完全溶解且晶粒开始快速长大,在950～1250℃温度范围内晶粒长大激活能为208.60 kJ·mol~(-1),合金的硬度则随着温度的升高而持续下降,且在晶粒长大过程中合金的硬度值与平均晶粒尺寸符合Hall-Petch关系式。随保温时间的延长,晶粒长大速度先快速增加随后逐渐平稳,当保温时间为20 min时基本上完成再结晶;在此过程中合金的硬度变化并不明显。空冷和水冷后合金的平均晶粒尺寸未发生变化,硬度随冷却速度的增加而增大。最佳固溶处理工艺为1150℃/60 min/AC,室温拉伸断裂方式为韧性断裂,综合力学性能良好。
2019年03期 v.43;No.276 274-282页 [查看摘要][在线阅读][下载 4707K] - 张义福;张华;朱政强;潘际銮;
锆/镍异种金属焊接结构在现代工业应用中日益广泛,但因母材热物理和化学性能存在较大差异,导致焊接难度大。超声波焊接作为一种固态连接工艺适应于异种金属焊接。研究不同焊接能量对锆/镍异质金属超声波焊接金属间化合物(IMCs)生长行为与机械性能的影响机制。以锆箔、镍箔为原材料,采用焊接功率1600 W,通过改变焊接时间300,～400,～500,～600 ms调控焊接能量设计异质金属超声波焊接试验。使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、 X射线衍射(XRD)、 3D景深显微分析、显微硬度仪及拉剪强度测试等研究微观组织形貌、相结构、景深及显微硬度的变化规律,确定焊接能量与接头拉剪强度之间的定量关系,理解其连接机理和IMCs生长历程。结果表明:接头触点区无明显宏观裂纹等缺陷;随焊接能量增大,触点区原子互扩散层迅速增厚并趋于稳态,过厚的IMCs层诱导产生新的焊接缺陷;在焊接能量640 J时高应变率加速连接界面析出厚度约3.2μm的Ni_7Zr_2, Ni_(10)Zr_7和NiZr_2 IMCs相层,析出顺序为:Ni_(10)Zr_7, Ni_7Zr_2, NiZr_2;塑性变形在整个薄板厚度间传播,剧烈塑性变形促进了位错增殖,形成了由纳米晶和非晶相组成的过渡层;工件连接强度取决于机械互锁、纳米晶和非晶相过渡层与互扩散的综合作用。所获得的最优焊接工艺参数对提升接头力学性能和分析其界面组织变化具有重要意义。
2019年03期 v.43;No.276 283-289页 [查看摘要][在线阅读][下载 3175K] - 曲世联;陈婉琦;黄正兴;刘翔;刘伟;
通过多峰He离子注入的方式在W表面获得了约450 nm深的均匀损伤平台,并且通过改变离子注量控制损伤程度为0.2～1.0 dPa。利用瞬态热反射法测量了表层亚微米级别损伤层的热导率,并进一步依托电子束实验平台EMS-60研究了损伤材料在瞬态热负荷下的熔化行为。结果表明, He离子注入在W表层形成了高密度的He团簇,损伤层热导相比于块体材料下降了1个数量级,并且随着损伤程度的升高而下降。损伤W在瞬态热负荷条件下的熔化阈值由1.9 GW·m~(-2)下降至1.5 GW·m~(-2)以下,熔化阈值同样随着损伤程度的增加而降低,并且在熔池外部出现裂纹。研究表明表面亚微米的损伤结构会强烈损伤W在瞬态热负荷下的熔化行为;损伤层的热导率很好地反映了损伤程度,并与热负荷行为相吻合,将微观损伤与宏观性能建立了联系。
2019年03期 v.43;No.276 290-295页 [查看摘要][在线阅读][下载 3519K] - 廖春发;陈淑梅;王旭;蔡伯清;焦芸芬;曾颜亮;
在探索出制取Dy-Cu中间合金方法的基础上,为了进一步优化电解过程的工艺参数,采用阿基米德法对LiF-DyF_3-Dy_2O_3-Cu_2O熔盐体系的密度进行了研究。考察了温度、单一氧化物(Dy_2O_3或Cu_2O)以及混合氧化物(Dy_2O_3与Cu_2O)对熔盐体系密度的影响,并通过最小二乘法对数据进行了拟合,建立了温度、 Dy_2O_3含量、 Cu_2O含量与熔盐密度之间的数学回归方程。研究结果表明,熔盐体系的密度随温度的升高而线性下降,而随单一氧化物加入量、混合氧化物加入量及混合氧化中w_(Dy_2O_3)与w_(Cu_2O)的比值增大而增大。在温度为910～1030℃,w_(Dy_2O_3)为0%～2.0%(质量分数),w_(Cu_2O)为0%～2.0%范围内,温度(t), Dy_2O_3加入量w_(Dy_2O_3), Cu_2O加入量w_(Cu_2O)与熔盐密度(ρ)的关系可以表示为:ρ=-7.01813-0.00163t+0.01832 w_(Dy_2O_3)+0.10289w_(Cu_2O)。从熔体密度角度来看,在氧化物的加入量满足2.0%≤w_(Dy_2O_3)+w_(Cu_2O)≤3.0%,w_(Dy_2O_3)∶w_(Cu_2O)<3∶2,电解温度控制在960～980℃的条件下,电解LiF-DyF_3-Dy_2O_3-Cu_2O熔盐制取Dy-Cu合金较为理想。
2019年03期 v.43;No.276 296-302页 [查看摘要][在线阅读][下载 1379K] - 张健;朱兆武;陈德胜;王丽娜;王伟菁;雷泽;
全钒氧化还原液流电池具有清洁、高效、安全、寿命长等优点,是一种新型的储能技术,成为目前研究的热点,其中高纯钒电解液的制备是研究的关键。以钒渣钠化焙烧后的含钒浸液为原料,通过"酸化-还原-萃取-反萃"一步纯化制备了高纯钒电解液。研究了V(IV)萃取及其与主要杂质元素硅和铝的分离效果,获得钒萃取纯化的优化条件为:P507浓度为30%, pH=1.8～2.0。温度对钒萃取影响较小;萃取过程中,钒与铝硅分离效果好;根据V(IV)的萃取和反萃分配曲线绘制了McCabe Thiele图,在pH=2.0、相比O/A为1∶1条件下,以30%(体积分数)的P507经两级(理论级)萃取,含钒20.9 g·L~(-1)的料液中的钒基本萃取完全,萃取率大于98%;硫酸溶液能够很好地反萃钒,通过控制H_2SO_4浓度和相比,经两级逆流反萃和去除夹带有机相后制得了高质量的硫酸氧钒电解液。
2019年03期 v.43;No.276 303-311页 [查看摘要][在线阅读][下载 1937K] - 刘红召;井小静;张博;王威;王力军;
开展了采用石灰适度中和的方法,改善钼冶炼废酸中钼吸附性能的研究。主要进行了石灰加入量、反应温度、反应时间等预处理条件试验,对滤渣的组成进行了X射线衍射仪(XRD)表征,并对预处理前后的钼冶炼废酸进行了静态、动态吸附试验。试验结果表明:石灰加入量小于75 g·L~(-1)条件下,预处理过程钼铼损失率较低; CaO加入量为50 g·L~(-1),反应温度25℃,反应时间100 min条件下,废酸中硫、氟和硅的脱除率分别为66.16%, 0.21%和9.65%,相比于未处理废酸,上述条件下预处理后废酸进行离子交换吸附时,铼的静态平衡吸附容量从11.36 mg·ml~(-1)提高到13.53 mg·ml~(-1),钼的静态平衡吸附容量由20.25 mg·ml~(-1)提高到147.63 mg·ml~(-1);采用D314树脂在1 BVs流速下对钼进行动态吸附,处理液量在120 BV时,C/C_0=0.3,吸附效果较好;采用10%的氨水溶液在0.5 BVs流速下解吸附,解吸液含钼39.25 g·L~(-1),钼得到有效富集。
2019年03期 v.43;No.276 312-318页 [查看摘要][在线阅读][下载 1593K]