陶瓷材料在LiF-NaF-KF熔盐中的腐蚀行为研究

为开发氟化物熔盐传热蓄热载体材料,将NbN、VC、WB和MoC陶瓷浸渍在850℃的LiF-NaF-KF熔盐中100h,采用理论计算、腐蚀率及扫描电镜等技术对材料腐蚀行为进行研究。研究发现,陶瓷材料耐氟化物熔盐腐蚀能力可根据其与F2(g)反应的△G来判断,其中△G值越大,材料耐腐蚀性能强。陶瓷材料耐熔盐腐蚀性依次为MoCVCNbNWB,其腐蚀机理主要是陶瓷与分解产生的小分子发生氟化反应。MoC腐蚀率最小仅为0.26um,其作为高温氟化物熔盐载体材料有望获得广泛应用。     

熔盐水化物相变储能材料的应用及理论预测方法

论述了开发新型的熔盐水化物相变储能材料在能源利用领域的意义及必要性;介绍了预测熔盐水化物相图的各种热力学模型及其优缺点;指出吸附晶格的BET热力学模型是预测熔盐水化物相变储能材料的一种好方法。     

KCl-NaCl和KCl-NaCl-MgCl_2熔体粘度的实验研究

KCl-Na Cl和KCl-Na Cl-Mg Cl2是熔盐电解和熔盐萃取中常用的电解质或萃取剂,粘度对搅拌过程中的流场分布和传质效率等有重要影响。为确定两种体系的粘度数值范围,利用高温震荡杯粘度仪测量摩尔分数分别为50mol%KCl-50mol%Na Cl和45mol%KCl-45mol%Na Cl-10mol%Mg Cl2熔体的粘度,考察两种体系在973~1 123 K的温度范围内,粘度与温度之间的关系;并通过对比相同温度下两种体系的粘度值,确定Mg Cl2的加入对熔体粘度的影响。结果表明,两种体系的粘度均随温度的升高而降低,Mg Cl2的加入可进一步降低熔体粘度,在使用温度范围内两种熔体流动性均良好。     

Ti3SiC2/SiC在Na3AlF6/Al2O3高温熔盐中的热腐蚀行为

研究了不同组成的Ti3SiC2／SiC复合材料在Na3AlF6／Al2O3高温（960℃）熔盐中的热腐蚀行为,从理论上进行了热腐蚀动力学分析,并通过XRD和SEM分析了腐蚀产物的成分、结构和形貌。结果表明,该材料能够长时间处于高温熔盐气氛中而不发生组织、结构的变化,在高温电解铝熔盐中具有优良的耐腐蚀性能,可以作为高温结构材料使用。     

新一代飞机发动机用Nb基超高温材料设计系统开发

本研究利用CALPHAD方法,液相和端际固溶体相的自由能采用亚规则溶体模型来描述,金属间化合物相的自由能用亚点阵模型来描述,并结合相平衡实验结果和热力学性质的实验信息,对Nb-Al-Cr-Hf-Mo-Si-Ti体系合金相图进行了热力学优化与计算.计算结果与实验值取得了较好的一致性,得到一组自洽合理的热力学参数.本研究结合该体系相关合金相图热力学计算的文献报道,建立了Nb-Al-Cr-Hf-Mo-Si-Ti体系合金相图热力学数据库.该热力学数据库将为铌基高温合金材料研究与开发提供重要的基础热力学参数.     

新一代飞机发动机用Nb基超高温材料设计系统开发EI

本研究利用CALPHAD方法,液相和端际固溶体相的自由能采用亚规则溶体模型来描述,金属间化合物相的自由能用亚点阵模型来描述,并结合相平衡实验结果和热力学性质的实验信息,对Nb-Al-Cr-Hf-Mo-Si-Ti体系合金相图进行了热力学优化与计算.计算结果与实验值取得了较好的一致性,得到一组自洽合理的热力学参数.本研究结合该体系相关合金相图热力学计算的文献报道,建立了Nb-Al-Cr-Hf-Mo-Si-Ti体系合金相图热力学数据库.该热力学数据库将为铌基高温合金材料研究与开发提供重要的基础热力学参数.     

基于Pandat的Ti-Al系相图计算及热力学评估

基于相图计算理论,用Pandat 2016热力学计算软件、最新的钛合金数据库和热力学模型,计算研究了Ti-Al二元系相图。从相律、相图的特殊点、各相存在的范围、相变点等方面对其进行了详细的热力学评估。计算结果表明:计算相图和实验相图吻合得较好,其相对误差基本都在5%以内,为推广到三元或更高元体系相图奠定了基础。随后提出了一个新的计算Ti-Al二元系中(α+β)/β相变点的公式,其置信度为99.982%,与经验计算公式相比,计算更为准确,具有一定的参考价值和学术交流意义。     

相图热力学在能源材料中的应用

CALPHAD结合关键实验可以探究能源材料体系的多元多相反应.介绍了4个基于不同应用背景的合金体系的评估工作:液相烧结的SiC(LPSSiC)体系、转换型锂离子电池体系、掺杂Cr的TiAl基合金体系以及Zr基热障涂层体系.研究结果显示:CALPHAD热力学计算结果可以用于指导关键实验设计,从而进一步明确研究体系的相图和热力学性质.获得的实验数据又可以作为精炼CALPHAD模型和改进模型参数的输入条件.精炼后的模型参数构成的热力学数据库可用于计算各种相图(包括等温截面、垂直截面、可以用来计算可信的相图(等温截面、垂直截面及波动图)及液相面投影图.     

Si3N4陶瓷在高温熔盐-水氧环境下的腐蚀行为

熔盐电解是核能领域乏燃料干法后处理的关键技术。高温下熔盐会对盛装乏燃料的坩埚造成严重的腐蚀,因此,研发具有耐高温和抗腐蚀的坩埚材料是发展干法后处理技术的关键。Si₃N₄凭借其优异的高温热学和力学性能,成为干法后处理工艺中坩埚的理想候选材料。然而在实际服役条件下,Si₃N₄面临高温熔盐和水氧的侵蚀,其失效行为尚不明确。因此,本工作选取Si₃N₄为研究对象,在氩气和水氧(5%H₂O-10%O₂-85%Ar)环境中,开展了LiCl-KCl和NaCl-2CsCl熔盐对Si₃N₄的腐蚀行为研究。研究发现,在氩气环境中,Si₃N₄在LiCl-KCl熔盐中出现轻微的晶界腐蚀,而NaCl-2CsCl熔盐对其腐蚀并不明显。在5%H₂O-10%O₂-85%Ar水氧耦合环境中,LiCl-KCl熔盐优先腐蚀...     

相图计算的研究进展

相图计算已经成为材料设计、冶金和化工等过程模拟的重要工具,越来越受到人们的重视.概述了相图计算(CALPHAD)的发展现状,重点强调了相图计算中描述有序相的模型、量子力学第一性原理与相图计算方法的结合和热力学与动力学的结合,并简要预测了今后相图计算的发展方向.     

四元碳酸盐相变储热材料的制备及热物性研究

在常见的K2CO3-Na2CO3-Li2CO3三元熔盐基础上进行储热性能改性研究。选取成本较低的无机盐BaCO3和SrCO3作为添加剂,采用静态熔融法制备四元碳酸盐,运用差式扫描量热法(DSC法)、连续法等方法测试其熔点、相变潜热、分解点等热物性能。结果表明,四元碳酸盐具有相变潜热大、工作温度范围广等优点。该结果为熔盐相变材料在中高温储热领域的应用提供了依据。     

铀合金相图计算进展

相图计算在获得合金体系相图和合金设计中起着越来越重要的作用。介绍了相图计算的基本原理和铀合金相图计算的发展情况,并结合块体非晶的成分设计思路阐述相图计算在铀合金成分设计中的应用。     

三元混合氯化盐NaCl-KCl-MgCl2对合金的腐蚀特性实验研究

熔盐是目前太阳能热电站中应用最广泛的储热蓄热材料。为满足太阳能热发电系统对于熔盐的储热需求,该文将304、316L、321、310S不锈钢置于550℃的三元混合氯化盐NaCl-KCl-MgCl₂（7：1：2）体系中,开展混合熔盐的腐蚀特性实验研究,并探讨其中的腐蚀机理。研究结果表明,在三元混合氯化盐NaCl-KCl-MgCl₂（7：1：2）体系中,310S表现出较好的耐腐蚀性能,304的耐腐蚀性较差。MoO₃、NiO、TiO₂氧化物的生成可提高316L、310S、321不锈钢的耐腐蚀性能;混合氯化盐在高温下生成的Cl₂是不锈钢腐蚀的重要原因,外部空气中的O₂和H₂O会进入熔盐侧与合金发生反应,加剧腐蚀。     

三元体系LiNO_3-NaNO_3-KNO_3相图预测及其热性能研究

采用对称的Kohler模型对LiNO3-NaNO3-KNO3三元体系的相图进行预测,得到三元共晶点为395.50 K,摩尔分数组成为x(LiNO3)=0.388,x(NaNO3)=0.102,x(KNO3)=0.510。对该共晶点组成材料进行DSC实验测定,其熔点为397.32K,而热重TG测试表明热稳定温度为868.62K,表明该材料有可能作为高温蓄热传热材料应用于太阳能热电厂及核能发电厂,工作温度范围为397.32~868.62K。     

硅酸镱环境障涂层抗熔盐腐蚀行为与机制研究

稀土硅酸盐环境障涂层(EBC)是应用于新一代高推重比航空发动机热端部件的重要材料, 但其在高温熔盐环境的腐蚀行为与机制尚不明晰。本工作采用真空等离子喷涂技术(VPS)制备了Yb₂SiO₅/Yb₂Si₂O₇/Si环境障涂层, 并研究了该涂层体系在900 ℃、Na₂SO₄+25% NaCl(质量分数)熔盐环境中的腐蚀行为与机制。研究发现, 所制备的Yb₂SiO₅/Yb₂Si₂O₇/Si涂层体系结构致密, 各层之间结合良好; 涂层体系腐蚀240 h, 熔盐组分渗透Yb₂SiO₅涂层, 在Yb₂Si₂O₇中间层发生富集。涂层中Yb₂SiO₅相具有良好的稳定性, Yb₂O₃第二相与熔盐发生反应, 且随腐蚀时间延长, Yb₂O₃含量减少。中间层Yb₂Si₂O₇相与熔盐反应生成磷灰石相NaYb₉Si₆O₂₆和钠硅酸盐, 并产生Cl₂和SO₂等挥发性物质, 从而影响服役寿命。硅黏结层中未发现熔盐渗透现象, 保持完整。该涂层体系具有良好的抗熔盐腐蚀性能。     

聚醚砜四元制膜液体系的相图计算

以Ｆｌｏｒｙ－Ｈｕｇｇｉｎｓ理论为基础，对ＰＥＳ－ＰＧ－ＮＭＰ＿Ｈ２Ｏ＿）聚醚砜丙二醇－Ｎ－甲基－２－哟咯烷酮水）四元制液体系的相图进行了计算，利用三元相图考察Ｈ２Ｏ和ＰＧ对液－液相分离的影响，在三元的理论的基础上提出了低分子量添加剂的卤元改性Ｆｌｏｒｙ－Ｈｕｇｇｉｎｓ理论，并提出了一种获得四元相图的方法，利用四元相图能较争地描述四元体系，利用改性的四元理论，能了地理解该种体系的液－液相分离行为。     

相图及其在钛电解新工艺和钛合金设计中的应用

相图是材料设计的指导书、冶金工作者的地图和热力学数据的源泉.简要概述了近年来相图计算研究的进展,举例说明了Ti-C-O三元系及其亚二元系相图在钛电解新工艺研究中的应用及Ti-Al相图在钛合金设计中的应用,并在文献中列出了新的可靠的合金和化合物相图的来源.最后指出,进一步测定Ti-C-O三元系中TiC-TiO固溶体的精确固溶范围及其与其它相的相关系对于直接电解TiO2提取金属钛新工艺的工业化有重要意义.     

影响酚酞基聚芳醚砜/DMAc/水三元体系相图的因素

采用浊点滴定法测定了聚芳醚砜(PES-C)铸膜液的浊点,并绘制了PES-C/DMAc/H2O三元体系相图.在PES-C/DMAc溶液体系中分别加入草酸(OA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、无水氯化锂(LiCl)、聚乙二醇600(PEG-600)、吐温80(Tween-80)、乙醚(EE)6种添加剂,考察了不同添加剂对体系相图的影响,并对机理进行简要分析.此外,还考察了草酸浓度对该体系相图的影响.     

Bi/Bi_2O_3型氧传感器在NaCl-CaCl_2熔盐中的应用

熔盐作为一种有着众多应用的工业流体,但是随着科学技术的发展,如熔盐反应堆对熔盐的成分和性能有着更高的要求。熔盐中氧含量对熔盐的应用会产生很大的影响。文章主要探究了以钇稳定的氧化锆(YSZ)为固体电解质,以Bi/Bi_2O_3为参比电极的自制测氧传感器在熔盐体系中的应用。自制的氧传感器在熔融NaCl-CaCl_2中测氧的响应性好。熔融NaCl-CaCl_2中氧含量随着覆盖气体氧含量的升高而升高,其变化曲线符合Freundlich模型。Bi/Bi_2O_3型的氧传感器在熔盐中测氧探索实验取得了初步成果,需进一步开展氧传感器性能的探究实验。     

新型MAX相的相图热力学研究

本研究通过使用相图计算(Calculation of Phase Diagrams,简称CALPHAD)耦合第一性原理计算的方法,以相图作为判断依据,探究Ti₃Au C₂、Ti₃Ir C₂、Ti₃Zn C₂和Ti₂Zn C新型MAX相在不同温度下的热力学稳定性。使用相图计算(CALPHAD)方法建立起研究体系的热力学数据库,耦合第一性原理得到的新型MAX相生成焓数据,最终得到包含新型MAX相的三元相图。研究结果表明Ti₃Au C₂、Ti₃Ir C₂、Ti₃Zn C₂和Ti₂Zn C的MAX相具有很好的热力学稳定性,与实验结果吻合。本研究为确定新型MAX相的热力学稳定性提供了系统的研究方法,可应用于指导合成更多未知的MAX相材料。