纯铍塑性变形时显示出低塑性和硬脆性,在很大程度上加大了其塑性加工的难度.通过轧制与拉伸试验,研究了制备工艺对铍锭轧制性能及效果的影响.结果表明,靶式铍粉较气流铍粉所烧结成形的铍锭更易产生塑性变形,轧制性能及效果均更优.将靶式铍粉在特定的温度区间进行烧结,铍锭内部组织发生动态再结晶得到细化,晶粒尺寸变得更加均匀;铍锭成形过程再结晶程度在特定时间段内随时间的增加逐渐趋向完全,平均粒径随时间的增加在一定程度上得到细化,所制备铍锭的轧制性能得到改善,可保障后序轧制的顺利进行及所制备铍板的综合质量.为了提高铍锭轧制性能及效果,宜优选靶式铍粉制备铍锭,并在T+200℃～T+300℃温度区间烧结铍锭,成形时间控制为t+4 h～t+6 h.
钼涂层具有高温强度高、耐腐蚀性好与抗辐照能力强等优异的理化性能,在冶金、航空航天和核工业等领域具有良好的应用前景.本文梳理了钼涂层的主要制备方法,包括热喷涂、物理气相沉积与电沉积等,比较了不同制备方法的优缺点.着重介绍了熔盐和水溶液电沉积钼涂层的研究现状.对比了活性盐、支持电解质和添加剂对熔盐电沉积工艺及钼涂层质量的影响.目前,钼酸盐-氟化物-氧化物熔盐体系制备的钼涂层综合性能最好.水溶液电沉积的制备温度低,适用性广,但面临析氢难以抑制和MoO42-对pH值敏感等问题,导致钼涂层与界面结合弱.
研究了轧制改性处理Pb-Ag-Ca-Sr-RE阳极的性能,考察了轧制方向、变形量和温度对阳极电阻率的影响,以及不同交叉轧制变形量下的阳极电位、槽电压、电流效率、能耗、腐蚀速率和硬度.结果表明:与轧制温度相比,轧制方向和变形量对阳极电阻率有较大影响.在轧制变形量60％、轧制温度35℃的条件下进行交叉轧制改性的阳极具有最佳综合性能:稳定阳极电位1.296 V,槽电压3.08 V,电流效率91.1％,生产锌的电解能耗2 771.43 kW·h/t,腐蚀速率4.8 g/(m2·h),硬度35.4 HV.
以二钼酸铵为原料,采用水溶-蒸发浓缩脱氨-冷却结晶法制备了七钼酸铵.考察了浓缩程度对结晶产物的影响,研究了浓缩液密度、降温速率、养晶时间和搅拌速率对七钼酸铵粒度及形貌的影响.结果表明:二钼酸铵水溶后,通过蒸发浓缩-冷却结晶法可以制备得到物相单一的七钼酸铵晶体;冷却结晶过程控制浓缩液密度1.38 g/cm3左右、降温速率30℃/h、养晶时间1 h、搅拌速率150 r/min、冷却终温22℃下可得到形貌完整、平均粒度为337.649 μm的棱柱状七钼酸铵晶体.
通过真空热压烧结法制备了WC-Al2O3复合材料.采用电化学腐蚀法研究了WC-Al2O3复合材料在不同浓度NaCl溶液中的腐蚀行为,主要测量了开路电位、极化曲线和阻抗谱,并通过SEM和XPS对试样的腐蚀表面进行表征.结果表明,WC-Al2O3复合材料在NaCl溶液中的腐蚀机制为WC相的氧化和Al2O3相的溶解.随着NaCl溶液浓度的增加,腐蚀电流密度由19.2 μA/cm2减小至7.5 μA/cm2,总阻抗由17 870Ω·cm2增大至21 534 Ω·cm2,WC-Al2O3复合材料的耐腐蚀性能逐渐提高.当NaCl溶液浓度较高时,溶液中溶解氧含量的降低成为控制电化学腐蚀的主要因素.较低的溶解氧含量抑制了阴极电化学反应过程,进而抑制了整体电化学腐蚀速率.
采用真空感应炉制备了不同Y含量的GCr15轴承钢,通过弯曲疲劳试验与滑动磨损试验探究了稀土Y对GCr15轴承钢疲劳及磨损性能的影响.研究结果表明,随着稀土Y的添加,试验钢的疲劳寿命显著增加.未添加Y的试验钢的疲劳断口形貌主要为河流状并存在微量韧窝,断裂方式为脆性断裂;添加少量Y的试验钢的疲劳断口出现疲劳辉纹,且其宽度随着稀土Y的增加而变窄.另外,未添加Y的试验钢的疲劳断口夹杂物为棱角不规则的MnS-Al2O3复合夹杂物,添加少量Y后,改性成球形的Al-O-Y-Mn-S稀土夹杂物,从而改善了试验钢的疲劳性能.随着稀土Y的增加,试验钢的磨损量逐渐降低,并且摩擦系数也逐渐减小,耐磨性能增强.试验钢的磨损机理由磨粒磨损与疲劳磨损共同作用,并且随着稀土Y的增加,磨粒磨损与疲劳磨损逐渐减少.
采用硫酸浸出退役三元锂电池材料,分别考察了硫酸用量、搅拌速率、还原剂用量、浸出液固比、浸出时间、浸出温度、浸出电位等因素对原料中Ni、Co、Mn、Li浸出的影响,确定了优化的浸出技术参数.结果表明,在硫酸用量为理论量的110％、搅拌速率250 r/min、还原剂用量为原料的70％、浸出液固比5∶1、浸出时间4 h、浸出温度85℃、浸出电位250 mV的优化浸出条件下,原料中Ni、Co、Mn和Li的浸出率均高于99％.本工艺研究为退役三元锂电池材料资源化综合利用提供了科学依据.
采用激光选区熔化(SLM)技术作为高温钛合金成形工艺,研究了热处理温度对SLM成形高温钛合金组织、力学性能的影响规律.实验结果表明,随着输入激光能量的增加,成形合金内部的缺陷由不规则的未熔合缺陷转变为规则的球形孔洞缺陷,最优成形工艺参数如下:激光功率190 W、扫描速度560 mm/s、铺粉厚度0.03 mm和扫描间距0.06 mm.当热处理温度低于相变点时,合金表现为由板条a和β残余组织组成的网篮组织,且随着温度升高,合金显微组织中的板条a含量减少,其长宽比降低,部分板条α相逐渐球化;当热处理温度高于相变点时,合金中的网篮组织转变为魏氏组织.随着热处理温度的升高,合金的抗拉强度基本不变,屈服强度有所上升,塑性呈先降后升的趋势.995℃×2 h/AC热处理合金获得最佳的强度-塑性匹配,抗拉强度为972 MPa,屈服强度为774.5 MPa,延伸率为16％.
采用D309大孔弱碱性阴离子交换树脂从含砷钨杂多酸的白钨矿盐酸浸出液中回收钨并将其转型为钨酸铵溶液,研究了D309树脂对[AsW12O40]3-的吸附等温线、吸附动力学、吸附和解吸的工艺条件.结果表明:D309树脂对[AsW12O40]3-的吸附过程遵循Langmuir等温方程,为单分子层吸附;吸附过程的控制步骤为颗粒扩散;在温度55℃、反应时间1 h、液固比2.5∶1的最佳条件下,钨的吸附率可达99.90％;在温度55℃、反应时间3 h、氨水浓度210 g/L、液固比1.25∶1的最佳条件下,钨的解吸率为91.78％.
稀土熔盐电解渣是熔盐电解制备稀土金属及其合金过程中产生的稀土基固废,含有丰富的稀土、氟和锂等资源.本文综述了从稀土熔盐电解渣中回收再利用有价金属的技术现状,介绍了物理法、酸法、碱法等工艺存在的技术优势及问题,着重分析了浓硫酸焙烧和氢氧化钠焙烧产业化技术存在的问题及未来的发展趋势,以期为资源化回收稀土熔盐电解渣提供参考.
白云鄂博稀土尾矿主要成分为赤铁矿、氟碳铈矿、萤石、石英和磁铁矿,其中稀土元素Ce和过渡金属Fe、Mn等是催化剂所需活性元素.本文利用浸渍法对活化稀土尾矿进行Ce改性,借助SEM-EDS、XRD、BET、NH3-TPD、H2-TPR、XPS等表征手段探究Ce改性对活化稀土尾矿催化剂性能的影响.结果表明,Ce改性活化稀土尾矿催化剂以介孔结构为主,Ce元素在催化剂表面高度分散;Ce元素与Fe元素之间存在协同作用,两者之间存在氧化还原电子对,促进了不同价态Ce、Fe离子之间的转化,增强了催化剂的氧化还原能力,提高了催化剂的酸性位点数量和酸性能,有利于NH3的吸附与活化,从而使催化剂的脱硝效率提高.活化稀土尾矿经15％Ce改性后,脱硝效率由70％提升至82％,N2选择性在90％以上,反应温度窗口拓宽至275～450℃.
针对白云鄂博铌精矿利用不均衡的特点与现状引入电磁作用,以实现白云鄂博铌精矿中金属铁资源高效分离和碳化铌综合利用的双重目标.本研究使用自主设计的电磁熔分装置考察电磁作用对铌精矿熔分行为的影响.结果表明:电磁作用能促进铌精矿还原后的渣铁分离,降低渣中金属铁残留;当电流频率固定时,随着电流强度的增大,金属铁的收率显著增加;当电流强度固定时,随着电流频率的增大,铁收率降低.电磁作用促进了碳化铌与铁的接触,相同电流频率下,随着电流强度的增大,铁中碳化铌的含量显著增大;相同电流强度下,随着电流频率的增大,铁中碳化铌的含量明显减少.低频率、高强度电流产生的磁场可以改善碳化铌在铁相中的弥散效果,铁中碳化铌颗粒分散明显.
利用偏光显微镜、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)和维氏硬度仪研究了Sc和Zr联合添加对ZL114A合金组织和力学性能的影响.结果表明,对于利用Al-Ti-B细化晶粒的ZL114A合金,联合添加Sc和Zr后,初生α-Al晶粒的形核温度由619.2℃升至621.6℃,且其核心数量增多,形核更容易,晶粒进一步细化,晶粒尺寸由319.2μm减至287.8 μm,减小了9.8％.联合添加Sc和Zr对ZL114A合金共晶Si几乎无影响,ZL114A+Sc+Zr合金力学性能变化主要归因于初生α-Al晶粒尺寸变化.联合添加Sc和Zr后,由于晶粒细化,ZL114A合金的硬度提高.
低品位白钨矿采用磷酸钠-氢氧化钠-氟化钙协同浸出得到的钨酸钠溶液中含有较高浓度的氟,导致冶炼废水中氟含量超出国家排放标准.基于氟化镧具有低溶解度的性质,采用在钨酸钠溶液中加入氯化镧,反应生成氟化镧沉淀将氟深度除去.考察了氯化镧添加量、溶液pH值、反应温度和反应时间等工艺条件对除氟效果的影响.实验结果表明,当钨酸钠溶液中氟浓度为0.5～2.1 g/L、氯化镧用量为理论量的1.6倍、溶液pH值为10.1、温度为40℃、反应时间为10 min时,除氟率达到98.8％,沉淀渣中钨损失为0.26％.除氟钨酸钠溶液经离子交换工序处理后能够实现废水氟含量达标排放.
以偏钒酸铵为V源,酞酸四丁酯为Ti源,通过水热反应和350℃焙烧制备微米级花球网络状V2O5@TiO2复合材料.以V2O5@TiO2复合材料作为锂离子电池负极材料,对其电化学性能进行了测试.结果表明,在恒流充放电电流密度为100 mA/g的条件下,循环300圈后,微粒级V2O5放电比容量为270 mA·h/g,同时容量保持率仅为50.2％;而在相同的测试条件下,V2O5@TiO2复合材料放电比容量高达619.9 mA·h/g,容量保持率高达160.7％.V2O5@TiO2复合材料能在长期循环过程中保持较高的放电比容量,主要归因于包覆的TiO2起到了保护层的作用,抑制了V2O5在电解液中的溶解,且降低了Li+嵌入/脱出的应力,减缓了V2O5结构的退化.本研究结果为V2O5作为锂离子电池负极材料的制备和表面改性提供了一种简单有效的方法.
以白云鄂博铁精矿和Al2O3粉末为主要原料,采用铁精矿可控碳热还原原位生成Fe和FeAl2O4,常压高温烧结制备Fe/FeAl2O4金属陶瓷,并探讨了Nb2O5含量对材料性能和微观结构的影响.结果表明,制备的金属陶瓷中两相分布均匀;添加Nb2O5可以活化陶瓷颗粒表/界面而利于烧结,并可促进陶瓷相形成柱状微纳米晶;当Nb2O5含量为2％时,可明显改善力学性能,优化条件下金属陶瓷的维氏硬度和抗弯强度分别达到596 MPa和132 MPa,此时金属陶瓷的断裂属于韧性断裂.研究可为低成本制备金属陶瓷提供一条工艺路线,并可以充分利用白云鄂博矿特有的关键战略元素铌资源.
以X100管线钢为研究对象,在实验室条件下采用真空感应炉熔炼不同稀土 Ce含量的试验钢,通过扫描电子显微镜、蔡司金相显微镜、电化学工作站以及X射线衍射仪研究了 Ce对X100管线钢组织及耐腐蚀性能的影响.结果表明,Ce的加入使X100钢中MnS、Mn-Si-Al-O夹杂变性成CexOy、Mn-Si-Al-O-Ce夹杂,尺寸由4μm左右增大到10 μm左右.Ce对X100试验钢显微组织具有明显的细化作用,在0～0.004 9％范围内,试验钢组织随着Ce含量的提高逐渐细化.Ce的加入能够提高试验钢的腐蚀电位,降低其腐蚀电流密度,在3.5％NaCl溶液浸泡28 d条件下,试验钢腐蚀电流密度由未添加Ce时的4.634 7 mA/cm2降低至Ce含量为0.004 9％时的3.778 4 mA/cm2,Ce含量为0.004 9％时的试验钢表现出较好的耐腐蚀性能.另外,Ce的加入能够有效提高腐蚀产物中α-FeOOH和Fe3O4的含量,增强对钢基体的保护作用,有利于提高试验钢的耐腐蚀性能.
运用高真空电弧熔炼及单辊旋淬一体炉设备,以40 m/s的速度快淬制备出Sm2Fe17ZrNb0.4Cu0.2B0.2非晶合金薄带.为实现非晶合金薄带在较低的晶化温度下爆发性形核,在细化晶粒的同时改善微观组织均匀性,需提高晶化前原子有序度,因此对薄带在500℃下进行不同时间的预退火处理,研究不同预退火时间下非晶合金晶化演变过程.X射线衍射仪(XRD)和高分辨率透射电镜(HRTEM)分析结果表明:长时间的预退火处理对α-Fe相的析出影响较大;预退火温度为500℃时,预退火时间应不超过90 min;预退火时间过长导致晶相提前析出,晶化组织不均匀.
采用XRD、SEM、纳米压痕仪、纳米划痕仪等分析了磁控溅射工艺参数对TiAlN薄膜物相、微观组织、力学性能及结合力的影响规律.结果表明,所有样品生成相均为面心立方的TiAlN,且在(111)晶面择优生长,薄膜表面形成三棱锥状密排晶粒.选定硬度与结合力两个指标对TiAlN薄膜进行评价,通过正交实验发现,硬度与结合力的最优工艺参数均为基底偏压—100 V,工作气压0.3 Pa,溅射电流8 A,氮流量40 sccm.
以Cr2O3、WO3、V2O5和炭黑为原料,采用碳热还原法在1 500℃下反应2 h制备了(V,Cr,W)C复合粉末.采用XRD和SEM对(V,Cr,W)C复合粉末的相成分和显微组织进行了表征,研究了复合粉末的添加方式及含量对WC-11Ni硬质合金组织及力学性能的影响.结果表明,添加(V,Cr,W)C复合粉末的合金力学性能获得了显著提升,其抗弯强度、维氏硬度以及断裂韧性比未添加复合粉末的试样分别提高了 19.97％、19.61％、12.18％.同时,添加(V,Cr,W)C复合粉末的合金性能优于添加(V,Cr)C复合粉末和添加WC+Cr3C2混合粉末的合金试样.另外,随着(V,Cr,W)C复合粉末添加量的增加,合金的抗弯强度、维氏硬度及断裂韧性均呈先增大后减小的变化趋势;当(V,Cr,W)C复合粉末的添加量为0.6％时,合金的抗弯强度、维氏硬度和断裂韧性达到最大值,分别为2 835 MPa、1 671 MPa、15.1 MPa·m1/2.
