热解制备芦竹半焦基础性能分析

为了研究低温热解炭化后芦竹半焦的基础性能，利用中温管式炉，选取4个热解温度(350、450、550和650 ℃)制备芦竹半焦，研究了芦竹失重率、化学组成、微观形貌、燃烧性和反应性的变化。研究发现，热解炭化后的芦竹半焦挥发分大幅降低，固定碳含量大幅增加，形成了较发达的孔隙结构，半焦的燃烧性和反应性也随着热解温度和热解时间的变化而改变，350～450 ℃是热解的剧烈反应区间，挥发分大量逸出；热解温度大于450 ℃后，芦竹失重率、微观形貌、燃烧性和反应性变化不大。     

纤维素在炭化和活化过程中的结构变化

以纤维素为原料,通过在氮气氛下炭化和水蒸气活化得到纤维素基炭。采用热分析、傅里叶红外光谱、X射线衍射及低温N₂吸附测试手段研究了纤维素的炭化和活化过程以及过程中炭微晶结构和比表面积的变化。纤维素分子结构中的C-OH、C-O-C、C-H等基团在280~380℃之间大量分解,380℃后少量裂解产生的小分子碎片或基团持续分解,同时碳元素发生结构重排,形成石墨微晶。炭化温度是影响纤维素基活性炭微晶结构及孔结构的关键因素,随炭化温度的升高,石墨微晶尺寸变大,孔结构得到发育,但活性炭的比表面积则呈先增加后下降趋势,当炭化温度为600℃时所得活性炭比表面积最大;炭化时间对炭微晶结构及比表面积的影响不显著;随着活化时间的延长,先是炭结构中的非微晶碳被氧化,比表面积及总孔容积变大,然后微晶碳被氧化,微晶结构被破坏,炭中部分微孔变成中孔或大孔,导致比表面积及总孔容积变小,当微晶间的非微晶碳被充分氧化而又不破坏原微晶结构时得到的炭孔隙最丰富。      

炭化工艺参数对铁焦冶金性能的影响

复合铁焦被认为是实现低碳高炉炼铁的革新技术之一。为了获得高质量的铁焦,需要采用适宜的炭化工艺条件。研究了炭化工艺参数对铁焦机械强度、反应性和反应后强度等冶金性能的影响,并对炭化后铁焦的金属化率、微观结构和碳微晶结构进行了解析。结果表明,炭化温度的升高可以提高铁焦的抗压强度和反应性。当温度为900～1 000℃时,铁焦的抗压强度和反应性较优。炭化时间的延长可以使铁焦的抗压强度提高,反应性降低。当炭化时间为3～4 h时,铁焦抗压强度和反应性较优。升温速度越快,铁焦的机械强度越低。适宜的升温速度为:Ⅰ段(室温至550℃)小于7℃/min,Ⅱ段(550℃至1 000℃)小于5℃/min。为防止铁焦冶金性能因碳气化溶损反应而劣化,在CO和CO_2混合炭化气氛中,CO_2与CO体积比(V(CO_2)/V(CO))应控制在0.11以下。在优化的炭化工艺条件下,制备的铁焦抗压强度大于3 500 N,反应性大于60%,反应后强度在16%左右。     

CO_2活化松木粉炭化的机理研究

从生物炭微观物理结构、碱金属迁移特性和微观化学结构三方面研究了CO_2活化对生物炭表征结构的作用机理。研究发现活化炭微观物理结构在800℃活化工况下较原始生物炭表现为具有完整连续的孔系统,以及相对丰富的孔结构和比表面积;AAEM和Fe元素的迁移特性与活化温度密切相关,以K金属为代表的AAEM元素和Fe元素分别在800℃和700℃表现出各自最优的迁移特性;CO_2的活化作用增加了活化炭表面含氧官能团浓度,但随着活化温度的升高C=O键受热分解,C-H键浓度增加。     

炭化工艺参数对铁焦冶金性能的影响

摘要：复合铁焦被认为是实现低碳高炉炼铁的革新技术之一。为了获得高质量的铁焦,需要采用适宜的炭化工艺条件。研究了炭化工艺参数对铁焦机械强度、反应性和反应后强度等冶金性能的影响,并对炭化后铁焦的金属化率、微观结构和碳微晶结构进行了解析。结果表明,炭化温度的升高可以提高铁焦的抗压强度和反应性。当温度为900～1000℃时,铁焦的抗压强度和反应性较优。炭化时间的延长可以使铁焦的抗压强度提高,反应性降低。当炭化时间为3～4h时,铁焦抗压强度和反应性较优。升温速度越快,铁焦的机械强度越低。适宜的升温速度为:Ⅰ段（室温至550℃）小于7℃/ min,Ⅱ段（550℃至1000℃）小于5℃/min。为防止铁焦冶金性能因碳气化溶损反应而劣化,在CO和CO2混合炭化气氛中,CO2与CO体积比(V(CO2)/V(CO))应控制在0.11以下。在优化的炭化工艺条件下,制备的铁焦抗压强度大于3500N,反应性大于60%,反应后强度在16%左右。     

氧气高炉循环煤气加热过程中的析碳行为

以氧气高炉循环煤气加热工艺为背景,在实验室条件下研究了CO和H₂体积分数较高的煤气加热时的析碳行为。实验结果表明,温度和CO₂体积分数是影响析碳反应的重要因素。在300-700℃范围内,当温度低于500℃时,析碳反应速度随温度的升高而增加;当高于此温度时,反应速度随温度的升高而下降。析碳反应包括CO分解析碳反应以及CO和H₂的混合析碳反应。对比热力学理论与实验现象分析了析碳过程中以上两个反应可能起到的作用。采用扫描电镜,从微观结构上观察了500~700℃时加热过程中析出碳的形态并研究了析碳行为。另外,随着CO₂体积分数的增加,析碳反应速率逐渐降低。在500℃和600℃时,CO₂体积分数的增加对析碳行为有较大抑制作用,尤其在500℃时这种抑制作用更加明显。      

淬火温度对Q890 D高强钢组织与力学性能的影响

以Q890D钢为研究对象,采用OM、SEM及TEM等分析手段研究了不同淬火温度(850～950℃)下实验钢的组织与力学性能的对应关系。结果表明:随着淬火温度的升高,显微组织中马氏体板条逐渐增大,微合金元素的碳氮化物弥散分布于马氏体板条内与板条间;微合金元素的碳氮化物溶解后钉扎晶界作用减弱使得原奥晶粒尺寸由8. 2μm增加到15. 38μm。屈服强度和抗拉强度随淬火温度的升高呈现先升高后降低的变化趋势,冲击韧性整体呈降低趋势,但900℃时出现增加态势,之后逐渐降低。综合显微组织与力学性能分析结果,认为Q890D钢最佳淬火温度为900℃。     

铁尾矿微晶玻璃在热处理过程中的相组成及组织演变

以铁尾矿为主要原料制得玻璃粒料,分别在700、900和1 100℃以及更高的温度(1 135℃和1 200℃)下对玻璃料进行热处理,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征热处理后微晶玻璃的物相组成与微观结构,研究在不同温度下热处理后玻璃的相组成及微观结构演变。结果表明:7 00℃热处理开始析出正交晶系橄榄石型和三斜晶系日光石型物相;随热处理温度升高,日光石型和橄榄石型物相逐渐减少,并形成尖晶石型物相,结晶相晶粒逐渐长大;900℃下热处理后主要结晶相为立方晶系尖晶石和三斜晶系钠钙长石物相;在高于1 100℃温度下热处理时,形成以磁性物相尖晶石型铁氧体为主要结晶相的微晶玻璃。     

大功率双P型燃气辐射管的实验及仿真

通过实验和仿真研究大功率双P型辐射管的温度分布,设计的辐射管功率为200kW,在3. 2m×1. 2m×2. 3m的全纤维内衬实验炉上进行测试,采用k-ε湍流模型、非预混燃烧模型、DO辐射模型进行仿真,对比实验值和仿真值。当炉温为900和1000℃时,各测点管壁温度的仿真值和实验值相比,误差小于5%;空气预热温度为20、400、600℃时,管壁温度和最大温差逐渐增加;在烧嘴额定功率的100%、50%、30%、20%时,随着功率的降低,各测点管壁温度逐渐降低,最大温差逐渐减小;随着热值的增加,管壁高温区的温度越高,管壁最大温差逐渐增加。     

氯化锌造孔甘蔗渣炭的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能试验研究

研究了用氯化锌活化甘蔗渣,再在高温下进行炭化制备甘蔗渣炭,考察了活化剂氯化锌浓度、浸渍比、炭化温度、炭化时间对甘蔗渣炭吸附铬离子的影响,采用SEM、FTIR、BET法对氯化锌造孔炭化前后的甘蔗渣进行表征。结果表明:普通甘蔗渣孔隙较少,孔隙表面较平整;氯化锌造孔炭化后,甘蔗渣炭出现大量孔隙,比表面积大大增加,化学结构发生巨大变化,产生新的官能团,对铬离子的吸附效果大大提高;在氯化锌质量分数30%、浸渍比1∶1、炭化温度500℃、炭化时间60 min条件下炭化甘蔗渣,然后在废水初始pH=2、Cr(Ⅵ)初始质量浓度50 mg/L、氯化锌造孔甘蔗渣炭投加量4 g/L、25℃、搅拌速度120 r/min条件下吸附120 min,铬离子吸附去除率达99.8%,去除效果较好。     

镍铁合金中杂质元素铜的去除

 镍铁合金是生产不锈钢的重要原料,其中的杂质元素必须严格控制,杂质元素铜质量分数过高会引起加工热脆性,通过加入脱铜剂FeS对镍铁合金中杂质元素铜的去除进行了系统研究。研究结果表明,脱铜率随着FeS加入量的增加而增大;镍铁合金中碳质量分数在增大至1%的过程中,脱铜率随着碳质量分数增加不断增大;镍铁合金初始铜质量分数越高,脱铜效果越好;在试验温度高于1 500 ℃的高温条件下,温度的升高对脱铜效果有影响但效果不显著。     

一种高钴镍超高强度钢力学性能的研究

通过拉伸、冲击、断裂韧性以及扫描电子显微镜(SEM)等试验方法,研究了碳含量和回火温度对高钴镍超高强度钢(13.4Co11.3Ni)组织和力学性能的影响.试验结果表明,随着钢中碳含量的增加,试验钢的强度和硬度逐渐提高;冲击功和断裂韧性都随之降低;同时随着碳含量的增加,冲击断口中韧窝所占的比例逐渐下降,并且逐渐由韧窝型断口向韧窝 准解理的混合型断口过渡.随着回火温度的升高,试验钢抗拉强度和冲击功随之逐渐提高,分别在454℃和510℃时达到峰值后,又逐渐下降.其硬度(HRC)随着回火温度的升高而逐渐降低.     

奥氏体化温度对51CrV4钢组织及疲劳性能的影响北大核心CSCD

利用拉-拉疲劳试验方法对比研究了51CrV4钢不同奥氏体化温度下试样的疲劳性能,并采用扫描电镜(SEM)对其微观组织变化和疲劳断口进行了分析。结果表明,当奥氏体化温度由850℃升高至900℃后,疲劳强度由840 MPa增加到883 MPa,疲劳断口表面二次裂纹数量增多,且主裂纹扩展路径更曲折,裂纹扩展速率降低。且随着奥氏体化温度的升高,组织中合金渗碳体得到细化,部分碳和合金元素从大尺寸合金渗碳体中回溶到基体中,增加了固溶强化,强度和硬度分别增加约32 MPa和20HV。通过分析发现,合金渗碳体细化及碳和合金元素的回溶是疲劳性能改善的主要因素。     

奥氏体化温度对51CrV4钢组织及疲劳性能的影响

利用拉-拉疲劳试验方法对比研究了51CrV4钢不同奥氏体化温度下试样的疲劳性能,并采用扫描电镜(SEM)对其微观组织变化和疲劳断口进行了分析。结果表明,当奥氏体化温度由850℃升高至900℃后,疲劳强度由840 MPa增加到883 MPa,疲劳断口表面二次裂纹数量增多,且主裂纹扩展路径更曲折,裂纹扩展速率降低。且随着奥氏体化温度的升高,组织中合金渗碳体得到细化,部分碳和合金元素从大尺寸合金渗碳体中回溶到基体中,增加了固溶强化,强度和硬度分别增加约32 MPa和20HV。通过分析发现,合金渗碳体细化及碳和合金元素的回溶是疲劳性能改善的主要因素。     

Ti-Al-Mo合金的时效析出行为

研究了一种新型Ti-Al-Mo近β型钛合金在900℃×30 min/WQ固溶处理后,在不同条件时效处理后的析出相、显微硬度及力学性能。研究结果表明,在500℃时效4 h后的合金显微维氏硬度最高,为4 273 MPa;时效温度在400~700℃范围内时,随着时效温度的升高,析出的片层状α相尺寸逐渐增大,体积分数先增加后降低。由于加入了β稳定元素Mo,能提高强度但也会降低塑性,为了获得较好的强塑性匹配,在时效时间一定的前提下,时效温度应选取500℃左右;而为了得到较高的塑性和断裂韧性,在600~700℃之间时效较为适宜。     

高压碱浸法处理铝电解废旧阴极炭块

利用高压碱浸工艺处理废旧阴极炭块,研究了NaOH浓度、碱浸温度、液固比、反应时间对处理效果的影响,并通XRD、XRF、浸出毒性分析、SEM-EDS探索了废旧阴极炭块处理前后的物相组成、元素含量、浸出毒性、微观形貌和元素分布的变化规律。结果表明,随着NaOH浓度的增加,回收炭材料的碳纯度和F-浸出浓度分别呈现先增加后减小、先减小后增大的变化趋势,随着碱浸温度、液固比、反应时间的增加,回收炭材料的碳纯度逐渐增大,F-浸出浓度不断降低。在最佳工艺条件下,废旧阴极炭块的碳含量从60.02%提高至88.63%,氟浸出浓度含量从2 699.95 mg/L降低至22.19 mg/L,并成功利用碳酸化分解法从浸出液中提取冰晶石产品。高压碱浸工艺具备实现废旧阴极炭块无害化与资源化回收的技术可行性。     

中碳马氏体钢经不同温度温轧后的组织与性能分析

利用SEM、EBSD和拉伸试验研究了轧制温度对中碳马氏体钢组织转变和力学性能的影响。结果表明:轧制温度由500℃升高到600℃时,在80%压下率下铁素体晶粒尺寸由0.51μm增加到0.78μm,碳化物颗粒尺寸由40 nm增加到200 nm,轧制温度对碳化物颗粒尺寸的影响明显高于铁素体;当轧制温度由500℃升高到600℃时,抗拉强度由1 029 MPa降低至909 MPa,总延伸率略有增加,温轧后试验钢的屈强比在0.963 9~0.983 2。     

轧后冷却制度对X100管线钢组织与性能的影响

 采用热模拟试验机研究了X100管线钢的连续冷却相变规律和控轧控冷工艺中不同冷却制度下微观组织特征及显微硬度的变化规律。结果表明,随着冷却速度的升高和终冷温度的降低,试验钢微观组织逐渐细化,其中粒状贝氏体含量不断减少而板条贝氏体含量逐渐增加,显微硬度也随之增加;M/A岛含量随着冷却速度的增加而减小,随着终冷温度的降低呈现先降低后增加的“V”型趋势,且在340℃获得最低值。     

预氧化对钛铁矿结构及其产物金红石的影响

利用X射线衍射分析和流态化酸解水解工艺,研究预氧化温度和时间对钛铁矿晶体结构及其产物金红石的影响。结果表明,预氧化温度低于800℃时,生成了金红石微晶和FeTiO3·Fe2O3固溶体,预氧化温度高于850℃时,生成了明显的金红石相和铁板钛矿Fe2O3·TiO2,原来的钛铁矿结构被破坏。产物金红石TiO2纯度随着预氧化温度的升高先增加后减少,预氧化温度为800℃时,TiO2纯度最高,为90.03%。预氧化时间从15 min增加到60 min,逐渐生成金红石微晶和FeTiO3·Fe2O3固溶体,没有破坏原来钛铁矿的结构,预氧化时间对产物金红石的TiO2纯度影响较小。     

焦炭高温熔损率与微观结构的演化行为研究

为了研究焦炭的微观组织在高炉软熔带的变化规律，利用高温热重分析仪对焦炭进行了不同温度下固定熔损率的气化实验，采用X射线衍射仪技术、低温氮气吸附法研究分析了微观结构的变化。结果表明，相同反应温度下，层片间距d₀₀₂均随熔损率的增加逐渐减小，堆积高度Lc、微晶尺寸La、片层数N、芳香碳层的芳环个数n及石墨化度r₀均随着熔损率的增加而增加；在较低温度下气化反应与有序化进程对焦炭孔径的作用主要是新增微孔数量以及扩大微孔孔径，而在较高温度下则主要是气孔的相互贯通形成大孔以及孔坍塌；微孔在熔损后扩大为上一级孔，总孔容下降，比表面积下降。