纳米Co/rGO磁性复合吸附材料的制备及对Cu2+的吸附性能

以改进Hummer法制备的薄片状氧化石墨烯(GO)为载体和模板负载钴离子，然后采用原位还原法制得纳米金属Co/石墨烯磁性复合吸附材料(Co/rGO)，并将其应用于对Cu2+的吸附和脱除，以期为高效可复用的铜离子脱除剂的合成与应用提供指导。实验结果证实，Co/rGO复合材料具有超顺磁性，能够很方便的使用磁铁进行分离并在无磁场情况下振荡分散。Co/rGO复合材料对Cu2+具有稳定的吸附/脱附性能，实验条件下对Cu2+的最大吸附容量达到117.5 mg/g且5 min内实现吸附平衡，远优于其原料GO的60 min吸附容量27.6 mg/g。本工作系统考察了NaOH加入量、络合剂种类、溶剂种类等关键因素对Co粒子在rGO载体上形貌和分布特性的影响，比较了不同合成条件下的复合材料对Cu2+吸附效果的影响，并对优选条件下制备的Co/rGO复合材料进行了FT-IR, XRD, SEM表征。研究结果表明，纳米Co/rGO磁性材料对Cu2+的吸附过程更符合Freundlich模型，属于多层吸附。室温下吸附焓ΔH=17.81 kJ/mol，吸附反应平衡常数Kθ=3.65。当初始Cu2+浓度为39.22 mg/L时，对Cu2+的吸附率为93.47%，五次吸附/脱附循环后吸附容量仍保持在初始值的94%，每次吸附后溶液中残余Cu2+浓度均满足钴电解液对杂质铜离子的浓度去除要求(5 mg/L)或GB 8978-1996污水综合排放标准3级(2 mg/L)，有望在相关领域发挥作用。     

500 kV输电线路耐张线夹钢锚断裂分析

采用宏观检查、化学成分分析、力学性能测试、显微组织观察等方法分析了某500 kV线路耐张线夹钢锚断裂的原因。结果表明, 钢锚断裂的原因主要是压接工艺控制不当, 在第一模部位产生了应力集中;钢锚压接后加工硬化效应明显, 相较压接前钢锚硬度提高了72%, 达到了210HB, 室温冲击韧性降低了58%, 为31 J, 致使钢锚抵御冲击载荷能力降低, 最终在应力集中部位断裂。     

电爆喷涂粒子的约束调控机制及对沉积行为的影响

采用对喷涂粒子进行槽内约束的电爆喷涂方法,研究了喷涂粒子在垂直槽中的约束调控机制及其沉积行为。结果表明:约束深度达20mm时,即喷涂距离为丝径的100倍时,仍可获得连续、均匀的涂层。约束宽度从6mm减小至2 mm,涂层表面呈现出由粗糙的"丘壑状"形貌向均匀的"薄饼状"形貌逐渐过渡的演变趋势,且涂层厚度显著提高;能量密度从57 J/mm~3提高至152 J/mm~3,同样可提高涂层厚度并改善涂层均匀性。对喷涂粒子进行收集,发现减小约束宽度和提高能量密度均可有效细化喷涂粒子并使喷涂粒子粒径分布更加均匀。分析认为,由焦耳加热导致的"热膨胀效应"和击穿电弧伴生的"压力效应"共同决定电爆冲击波和喷涂粒子的形成,并随能量密度和约束参数的变化,对喷涂粒子表现出不同的约束调控作用,使其沉积行为产生显著差异。     

不同热输入对TC4钛合金激光焊焊缝形貌和性能的影响

采用激光器YLS-10000型光纤激光器进行试验焊接5mm厚的TC_4钛合金,研究不同热输入变化对焊接接头形貌以,微观显微组织、显微硬度的影响。试验结果表明:TC_4钛合金焊缝具有三种截面形貌,分别为漏斗形和酒杯形、双曲线形,在热输入超过72J/mm后,能够将焊缝充分焊透。热输入不一样,焊接组织具有一致性,焊缝组织为针状马氏体α′,没有发现新相,热影响区硬度发生突变具有软化区。原因是冷却期间焊缝区将存在α′,焊缝区α′比热影响区的数量要多,故接头硬度值先降低后升高,不同热输入下焊接接头整体硬度高于母材,随着热输入的增加焊缝的平均硬度增加且软化区向母材移动。     

焊接热输入对2219薄板铝合金焊接接头性能的影响

针对2219薄板铝合金,采用不同焊接热输入的TIG焊开展了对比试验,分析了焊接接头的力学性能、组织形貌和断裂特征。研究结果表明,单道焊比双道焊的接头抗拉强度的平均值提高了19.6%,断后伸长率基本相同;双道焊的接头在熔合线附近,焊缝区形成柱状枝晶,组织大小不一、形状不规则,热影响区晶粒粗化,几何形态变化,组织形态不均匀,接头在焊接温度升高时,晶粒粗化,强度降低,断口呈现了沿晶界撕裂扩展的痕迹,局部呈“河流花样”特征;单道焊的接头在熔合线附近,焊缝区等轴晶分布较多,组织均匀一致,晶粒细小,接头在经历了加热、快速冷却、常温放置后,强化相溶于固溶体,Cu原子扩散、聚集,产生点阵畸变,晶粒得到细化,强度升高,断口呈现了典型的塑形断裂痕迹,韧窝形态明显。     

CMAS对热障涂层界面裂纹和残余应力的影响

随着航空发动机涡轮叶片工作温度的提升,使得一种主要由CaO,MgO,Al₂O₃和SiO₂组成的玻璃态物质(CMAS)对热障涂层的危害越来越严重,从而对热障涂层的性能和耐久性有了更高的要求。本文以电子束物理气相沉积热障涂层为研究对象,利用有限元方法研究了CMAS的渗入对界面裂纹扩展及CMAS对陶瓷层(TC)内部残余应力的影响规律。采用波长固定、振幅变化的正弦曲线表示不同粗糙度的涂层界面,同时考虑了CMAS的弹性模量变化的影响及不同界面形貌与CMAS之间的相互作用。结果表明：CMAS弹性模量的增加对界面裂纹具有抑制作用,并且TGO幅值和厚度越小,抑制作用越明显。CMAS弹性模量对TC层最大残余应力S₂₂的影响存在临界点,在临界点之前,CMAS弹性模量的变化对TC层最大残余应力的影响较大,随着CMAS弹性模量的增加,TC层最大残余应力大幅度减小；在临界点之后,TC层最大残余应力基本不受CMAS弹性模量变化的影响。这些结果对电子束物理气相沉积喷涂的热障涂层失效机理的研究具有重要意义,可以为热障涂层界面的优化提供指导。     

以物理气相传输法自支撑生长氮化铝单晶的表征

本文提出了以物理气相传输法自支撑生长氮化铝单晶的新方法，此方法可以在氮化铝烧结体表面一次性获得大量生长的氮化铝单晶。本研究中，在2373–2523 K的温度条件下经过100 h生长的氮化铝单晶，其最大尺寸为7 × 8 × 12 mm3，典型直径为5–7 mm。这些原生晶体的表面形貌及结晶质量分别通过扫描电子显微镜、拉曼光谱和高分辨X射线衍射进行表征分析。其中，拉曼光谱E2峰位的半高全宽为5.7 cm-1，高分辨X射线衍射得到的对称摇摆曲线的半高全宽为93.6角秒。经过选择性化学腐蚀后的晶体，其表面的平均腐蚀坑密度为7.5 × 104 cm-2。逸出气体分析和辉光放电质谱分析结果表明，碳和氧为晶体内部的主要杂质元素，含量分别为28 ppmw和120 ppmw。此方法为高质量氮化铝单晶的获取提供了一个新的途径，这些单晶可以被切成晶片作为后续氮化铝同质外延生长的优良籽晶。使用这些小的籽晶，我们首次成功制备出了直径高达60 mm的氮化铝单晶体/晶圆，并具有良好的深紫外光透过性。     

水泥回转窑系统固相中硫、碱分布特性研究

采用XRF、XRD与EPMA分析方法对取自某水泥厂生产线的几种试样(入预热器生料、入窑热生料、烟室结皮、窑皮、熟料)进行测试分析,研究硫、碱在水泥回转窑系统内固相中的分布特性.结果表明:回转窑内入窑热生料、烟室结皮以及过渡带区域窑皮中,硫、碱含量较高;且不同试样中硫、碱的存在形式也不一样,其中烟室结皮最为复杂.不同粒径大小的熟料,将硫、碱带出回转窑系统的情况存在着差异,大粒径熟料带出的钾、硫含量较小粒径熟料高出许多,但是钠含量相差不大,而且后者的晶体发育程度较好.     

铺层Kevlar装甲材料的制备及力学性能

将环氧树脂E-51和聚醚胺WHR-H023(质量比4∶1)组成的树脂体系与10层Kevlar机织物按照质量比1∶1复合,制成铺层Kevlar装甲材料,测试材料的拉伸及弯曲性能,观察材料的破坏形貌。结果发现:分层是该材料拉伸过程中的主要破坏模式;材料的经纬向拉伸性能相近,但纬向拉伸性能离散性较大;弯曲未对材料造成明显的断裂和分层,材料表现为韧性良好,且纬向弯曲性能明显好于经向。     

柠檬酸对氯氧镁水泥的改性

为了拓宽氯氧镁水泥(MOC)在建筑、道路等行业的应用,向MOC中掺入柠檬酸,分析了柠檬酸对MOC抗压强度、耐硫酸盐侵蚀性、耐水性、相组成、热稳定性、凝结时间和微观形貌的影响。结果表明:MOC中掺入柠檬酸提高了水化产物5相含量和耐水性;降低了MOC的抗压强度、热稳定性及总孔隙率;延长了MOC的凝结时间。此外,掺入柠檬酸的MOC浸泡在硫酸钠溶液28 d后提高了MOC的耐水性,MOC强度保留系数达到0.8。