表面张力对激光深熔焊熔池流动的影响

为研究激光深熔焊中表面张力对熔池流动行为及熔池形貌的影响,获得活性剂对Q235低碳钢和304L不锈钢焊缝截面形貌的影响规律. 基于有限元计算软件Fluent,计算分析了激光深熔焊时表面张力在改变熔池流动行为中的重要作用. 结果表明,未添加活性剂焊接时,熔池液态金属的表面张力温度系数为负,熔池表面熔融金属以匙孔为中心由内向外流动,焊缝横截面形貌宽且浅. 添加活性剂焊接后,表面张力温度系数为正值,在熔池表面形成了由外向内的反向流动,形成了窄且深的焊缝形貌. 随表面张力温度系数绝对值的增大,表面张力变大,流体流动速度增大.     

表面活性剂对化学镀镍影响机理的研究

目的 探究十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基溴化吡啶(CPDB)和OP-103种表面活性剂在化学镀液中对镀镍过程的影响,改善PCB化学镀镍层的不均匀现象.方法 通过化学镀试验,对镀镍层的厚度变化进行研究.利用电化学分析测试,研究表面活性剂对化学镀镍腐蚀的影响.使用扫描电镜(SEM)对镀镍层表面微观形貌进行表征.运用Forcite模块中的COMPASS力场进行分子动力学计算,研究表面活性剂分子在镍层表面吸附过程中的能量变化.结果 通过化学镀试验,发现加入适量的表面活性剂能够增加镀镍层的厚度,SDS、CPDB和OP-10能够提高镀镍层的均匀性.电化学测试结果表明,3种表面活性剂与Cu-Ni表面吸附作用的强弱顺序为SDS>CPDB>OP-10.通过扫描电子显微镜测试,发现添加表面活性剂后,镀层表面平整性良好,颗粒分布和大小均匀,均匀性顺序为OP-10>CPDB>SDS,与镀速的变化呈负相关.分子动力学模拟计算结果表明,3种表面活性剂都能自发地吸附在镍表面,其温度波动和能量波动都在25 ps达到稳定,吸附稳定.OP-10、CPDB、SDS吸附模型作用能分别为–3338.61、–3681.28、–4158.18 kJ/mol.结论 在化学镀镍液中加入表面活性剂,可在一定程度上有效提高化学镀镍层的均匀性,并且提升镀镍速率.该研究为化学镀镍过程中表面活性剂的选择提供了理论基础.     

具有多吸附中心的缓蚀剂的合成及性能研究

合成了具有多吸附中心的缓蚀剂—具有多活性中心的咪唑类阳离子表面活性剂，并应用失重法和电化学测试方法研究了它们的缓蚀效果和缓蚀机理.结果表明，多吸附中心的引入可以加强表面活性剂在金属表面的吸附能力，提高了它们的缓蚀性能.杀菌测试实验表明该类缓蚀剂同时具有良好的杀菌性能.     

硫酸介质中Gemini表面活性剂对碳钢的吸附缓蚀性能

通过失重法和极化曲线法研究了阳离子季铵盐型Gemini表面活性剂Π-14-3及其添加卤离子的复配体系对A3钢在硫酸溶液中的缓蚀性能及其机理.结果表明,表面活性剂分子Π-14-3对A3钢在0.5 mol/L的硫酸中具有很好的缓蚀性能;在缓蚀剂浓度很低时,通过加入一定量的卤离子,可以得到较高的缓蚀性能,从而降低其应用成本;在硫酸介质中,Gemini表面活性剂在金属表面的吸附符合Langmuir吸附机理.     

考虑自由表面的定点A-TIG焊数值分析

根据流体力学基本原理,并用VOF方法追踪自由表面,建立了更接近实际情况的三维定点A-TIG焊熔池数学模型,综合考虑了熔池液态金属所受的浮力、电磁力、电弧压力和表面张力,同时考虑了熔池内液态金属的对流、辐射和热传导,运用FLOW-3D软件求解得到了定点A-TIG焊熔池自由表面、温度场及流场,并重点分析了有、无活性剂时熔池自由表面的变化情况. 结果表明,不使用活性剂时,熔池自由表面呈中心下凹、两边凸起的形状;使用活性剂时,表面张力温度系数由负变正,使熔池自由表面呈中心凸起、两边下凹的形状;在焊接电流I≤150 A的条件下,有、无活性剂时考虑自由表面变形情况下温度场、流场及熔池形貌的数值模拟结果与试验结果和不考虑自由表面变形时现有的数值模拟结果基本一致.     

铝合金活性TIG焊熔池表面化学反应分析

针对铝合金交流A-TIG焊、FB-TIG焊和FZ-TIG焊,研究活性剂与熔池表面金属或表面氧化膜之间的化学反应,对于确定这些焊接方法的可行性和指导活性剂配方开发具有重要意义.通过焊缝表面焊渣XRD分析,并采用物质吉布斯自由能函数法进行反应热力学计算分析了熔池表面发生的化学反应.发现采用FZ108+SiO2的FZ-TIG焊发生了活性剂FZ108与熔池金属之间的吸热反应,能起到收缩电弧增加熔深的作用;对于采用FZ108的A-TIG焊,反应所吸收或放出的热量少,对收缩电弧的作用也很小;对于采用SiO2的FB-TIG焊,未发生活性剂与熔池金属和表面氧化膜之间的化学反应,不会通过该反应过程影响电弧.     

盐酸溶液中阳离子Gemini表面活性剂在碳钢表面的吸附与缓蚀性能研究

 合成并用元素分析和核磁共振(1H-NMR)表征了阳离子Gemini表面活性剂1,2-双亚甲基-双(十烷基二甲基溴化铵)和1,2-双亚甲基-双(十二烷基二甲基溴化铵)(分别简写为10-2-10和12-2-12)，并用失重法研究了1M盐酸溶液中该类表面活性剂在碳钢表面的吸附行为及其缓蚀性能.实验结果表明，其缓蚀机理为表面活性剂在钢铁表面的吸附形成单分子膜，从而阻碍了盐酸对钢铁的侵蚀，其缓蚀效率随着表面活性剂浓度的增加而增加，当表面活性剂浓度接近其临界胶束浓度时达到最大，理论计算表明，在研究的浓度范围内，盐酸溶液中该类Gemini表面活性剂在碳钢表面的吸附行为符合Langmuir吸附等温式.      

月桂酸根离子的吸附及其对N80碳钢垢下局部腐蚀的影响

利用一种闭塞腐蚀电池装置,采用极化曲线和电化学阻抗方法研究了月桂酸根离子C12H23OO-在中性NaCl溶液中在N80钢表面的吸附及其对垢下闭塞微区的影响。结果表明,C12H23OO-在耦合电流作用下迁入闭塞区后在碳钢表面形成单分子层吸附膜,抑制了电极反应的阴极过程。C12H23OO-的吸附行为符合Flory-Hug-gins等温线模型。C12H23OO-吸附膜改变了电极表面双电层结构,使金属表面膜层更加致密有序,抑制了基底金属的进一步腐蚀。     

几种表面活性剂对饱和的H_2S/CO_2介质中Cr13钢的吸附与缓蚀性能

采用浸泡失重法、电化学方法,研究了在50℃饱和的H2S/CO_2介质中Gemini表面活性剂和咪唑啉表面活性剂在Cr13钢上的吸附行为与缓蚀性能。结果表明,所研究的几种表面活性剂均在Cr13钢表面上形成致密的单分子吸附层,且吸附服从Langmuir方程式,表现出优异的缓蚀性能,明显抑制了Cr13钢在50℃饱和H_2S/CO_2介质中的腐蚀;其缓蚀能力排序为:12-6-12型Gemini表面活性剂>16-2-16型Gemini表面活性剂>咪唑啉。此外,当Gemini表面活性剂的浓度达到50 mg/L时,其缓蚀率可达到85%左右。     

计入表面吸附膜的热弹流润滑体系建模及分析

目的 研究表面吸附膜在热弹流润滑中的作用机理.方法 构建考虑表面吸附膜的非牛顿流体点接触热弹流润滑模型,分析润滑剂的非牛顿性、吸附膜及钢的热传导系数对热弹流润滑性能的影响.结果 润滑剂的非牛顿性及吸附膜的计入对油膜压力和厚度的影响很小.与牛顿流体相比,非牛顿流体可以得到较低的温升和摩擦系数.同时,随着非牛顿流体特征剪应...     

水杨羟肟酸在钛铁矿表面的吸附特性研究

目的从药剂吸附热力学和动力学角度揭示水杨羟肟酸在钛铁矿表面的作用特性。方法采用水浴振荡法,通过改变矿浆pH、药剂浓度、矿浆温度并结合紫外-可见分光光度法,总结药剂在矿物表面的吸附规律。应用准一级、准二级及粒子扩散模型探索药剂吸附动力学特性,利用Langmuir、Freunlich模型和平均吸附能公式分析药剂吸附的热力学行为。结果水杨羟肟酸离子在钛铁矿表面的吸附动力学符合准一级动力学方程。酸性及中性条件下,水杨羟肟酸离子在矿物表膜中的扩散是吸附过程的控制性步骤;而碱性条件下,矿物表面活性质点在矿物表膜中的扩散则是吸附过程的控制性步骤。低温下,药剂吸附符合Freunlich模型;温度升高时,吸附等温线遵守Langmuir单分子层吸附模型。吸附过程的ΔG随温度上升而降低,但随药剂浓度的增加而增加。平均吸附能结果表明,药剂在温度低时属于离子交换吸附模式,但在温度升高时属于化学反应吸附模式。结论水杨羟肟酸在钛铁矿表面的吸附规律受矿浆温度、pH及药剂浓度的影响较大,在生产实践中可通过改变上述条件来优化钛铁矿的浮选指标。     

唾液蛋白的吸附与润滑行为研究进展

首先针对唾液蛋白的吸附行为,介绍了唾液蛋白吸附膜的多层膜结构,分析了唾液蛋白在牙齿表面的选择性吸附机制,指出口腔内的唾液蛋白通过静电作用吸附于牙釉质表面形成初始膜,唾液蛋白之间通过氢键和范德华力吸附形成外层膜,并归纳总结了唾液蛋白种类、吸附时间、基体种类和口腔环境等因素对唾液蛋白吸附与成膜行为的影响。在此基础上,进一步介绍了唾液蛋白吸附膜的边界润滑行为,以及唾液膜成分、基体表面亲疏水性和口腔环境等因素对唾液膜边界润滑行为的影响规律,并对唾液蛋白吸附膜润滑性能的宏微观测试手段进行了归纳总结。最后,分析讨论了现阶段唾液蛋白吸附行为和润滑行为研究中存在的不足以及未来的发展趋势。     

不同长度金属结合肽对大肠杆菌吸附钯性能的影响

利用微生物吸附法回收铂族金属(PGMs)有较大的应用前景,然而利用基因工程手段改造微生物胞外金属结合基团,进而提升微生物的吸附量与特异性仍是一项挑战。本研究利用微生物表面展示技术,在大肠杆菌(Escherichia coli,简写为E. coli)BL21菌株外膜上展示了不同长度的金属结合肽(EC10、EC20、EC30),并解析了其对钯(Pd(II))的吸附行为。结果表明,在E.coli BL21表面展示不同长度金属结合肽均能增强其对Pd(II)的吸附量。其中,表面展示了EC20的菌株(简写为E. coli EC20)吸附量最高,为144.25 mg/g,是未进行表面展示菌株的1.14倍;E. coli BL21和E. coli EC20均能够从含多种金属离子的工业废水中选择性吸附Pd(II)和Pt(IV),两株菌对Pd(II)吸附率分别为96.2%和99.0%。以上研究表明利用表面展示技术增加微生物外膜金属结合基团是一种有效提升微生物吸附能力的手段。     

分子动力学模拟水溶液中席夫碱基表面活性剂在Zn表面的吸附行为

合成了3种聚乙二醇(400)月桂酸单酯席夫碱基表面活性剂(M1,M2和M3),并进行了结构表征。采用分子动力学模拟研究了M1,M2和M3在Zn表面的吸附行为和席夫碱基表面活性剂分子中基团对吸附性能的影响,探讨了其吸附机理。利用失重法、电化学阻抗谱和SEM研究了3种表面活性剂对碱性Zn电极的缓蚀性能。结果表明,M3的缓蚀性能最好,当其浓度达到1.0 mmol/L时,缓蚀率达92%。席夫碱基表面活性剂分子基本平行吸附在Zn表面,形成致密吸附分子膜。3种表面活性剂分子吸附能大小依次为:M3M2M1,吸附速率顺序为:M3M2M1;相比于M2和M1,M3对碱性Zn电极具有更好的缓蚀性能。     

几种氨基酸类缓蚀剂在铁表面吸附的 第一性原理研究

目的 氨基酸是一类重要的环境友好型金属有机缓蚀剂,研究缓蚀剂分子在金属表面的吸附行为,对深入理解缓蚀机理及设计新型缓蚀剂分子有重要的理论意义.方法 基于第一性原理框架下的原子轨道线性组合方法,采用Dmol3软件研究了甘氨酸、丙氨酸和亮氨酸三种分子在铁表面的吸附行为.首先对铁晶体表面的形貌学参数进行了计算,然后选取合适的晶面作为吸附表面.最后通过计算三种分子在铁表面的吸附能和分波态密度等参数分析缓蚀机制.结果 铁的三种常见晶面中,Fe(110)面为最佳吸附表面.三种氨基酸分子在Fe(110)表面呈竖直型吸附构型,甘氨酸、丙氨酸和亮氨酸的吸附能绝对值大小分别为2.233、2.254、2.472 eV,这与其实验缓蚀效率大小顺序相一致.结论 缓蚀剂分子吸附可导致金属基底的功函数减小.Hirshfeld电荷分析表明,吸附过程中存在从氨基酸分子到Fe(110)表面的电子转移现象.态密度分析表明,氨基酸分子中的活性原子与铁表面原子形成了共价键,键能的大小对缓蚀剂分子的缓蚀效率起决定性作用.     

3-氨基-1,2,4-三氮唑自组装膜对Cu-Ni合金缓蚀作用及吸附机理研究

利用3-氨基-1,2,4-三氮唑(ATA)金属处理剂在Cu-Ni合金表面制备了自组装单分子膜(SAMs),用电化学方法研究ATA SAMs对Cu-Ni合金的缓蚀作用及其吸附行为.结果表明, ATA分子易在Cu-Ni合金表面形成稳定的ATA SAMs,抑制了Cu-Ni合金的阳极氧化过程,改变了电极表面双电层结构,使零电荷电位正移,固/液界面双电层电容明显降低,有良好的缓蚀效果,这与交流阻抗和极化曲线得到的结论一致.同时研究表明ATA的吸附行为符合Langmuir吸附等温式,吸附机理是典型的化学吸附.     

生物吸附法回收溶液中铂族金属的研究进展

铂族金属具有诸多优良的物化特性,广泛应用于制药行业、催化领域、微电子材料和饰品投资等。全球铂族金属储量少,研究铂族金属资源二次回收利用意义重大。微生物吸附机理主要包括静电吸附、离子交换、表面络合和氧化还原作用等,该法具有工艺简单、经济环保、选择性强等优点,因此,在金属离子回收领域有较大的发展前景,代表着未来技术的发展方向。     

O2在U和U—Nb合金表面吸附的XPS研究

采用X射线光电子能谱（XPS）分析研究了298K时O2在金属U和U－Nb合金清洁表面的原位吸附过程,作为对照还研究了经纯Nb表面的吸附,吸附各阶段XPS图谱的变化揭示了O2在U,Nb和N－Nb合金表面的吸附将导至UO2,NbO和Nb2O5等多种产物形成,定量分析表明,O2在U和U－Nb合金表面的饱和吸附量大约分别为45L和40L（1L＝1．33x10^-4Pa.s）,而O2在金属Nb上的饱和吸附量仅约为10L。     

十二胺对氯化钠溶液中铜镍合金的缓蚀行为及吸附机理的研究

用电化学方法和原子力显微镜(AFM)研究了NaCl溶液中十二胺在铜镍合金表面的缓蚀及吸附行为.结果表明,十二胺对阴极和阳极反应均有抑制作用,但主要抑制了阴极反应.吸附模型的拟合结果证明十二胺在铜镍合金表面的吸附符合Flory-Huggins等温线模型.十二胺吸附膜改变了电极表面双电层结构,使零电荷电位正移.AFM相位图显示,随着缓蚀剂浓度增加,缓蚀剂吸附层变得更加致密和有序,导致缓蚀效率增加.AFM力曲线测试结果指出,含有十二胺的溶液中力曲线显示粘附力特性,而且探针与样品表面之间的长程静电斥力与空白溶液相比有减小趋势.     

季铵型阳离子捕收剂在一水硬铝石和高岭石表面的吸附机理

研究十二烷基三甲基氯化铵（DTAC）和十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）对一水硬铝石和高岭石的浮选行为。通过残余浓度法测定吸附等温线,荧光探针法和Zeta电位测试方法研究季铵型阳离子捕收剂在矿物表面的吸附机理。浮选结果表明：将DTAC和CTAC作为捕收剂,一水硬铝石的浮选回收率随着pH的增大而增加,而高岭石的浮选回收率随着pH的增大反而下降。当捕收剂的碳链增长时,矿物浮选回收率提高,但高岭石的增加幅度小于一水硬铝石的。在低浓度范围内,阳离子表面活性剂通过静电作用吸附在一水硬铝石表面,而对于高岭石,还存在离子交换作用。当浓度增大时,阳离子表面活性剂通过碳链间疏水缔合作用在两种矿物表面进一步吸附。矿物表面微极性研究表明：CTAC的疏水性比DTAC强,相同溶液浓度下CTAC在一水硬铝石表面能形成比在高岭石表面更大的胶团,这也说明阳离子表面活性剂碳链的增长对一水硬铝石吸附的影响要大,与浮选结果相吻合。