化学气相沉积法合成Si3N4纳米带的研究

以Si粉、酚醛树脂和硝酸铁为原料，采用化学气相沉积法在氮气气氛下合成Si₃N₄纳米带。研究了热处理温度和硝酸铁添加量对合成Si₃N₄纯度和形貌的影响。结果表明，在非催化作用下，热处理温度升高有利于提高Si₃N₄纯度；温度为1 500℃时，合成高纯Si₃N₄，其中α-Si₃N₄和β-Si₃N₄生成量分别为91%和9%。添加催化剂显著影响Si₃N₄形貌，其形貌由直线形带状结构演变为蜷曲的带状结构，具有这种带状结构的Si₃N₄为α-Si₃N₄；当硝酸铁添加量为5%时，α-Si₃N₄生成量较高，为95%。     

Fe/Al2O3金属陶瓷复合材料的研究进展

介绍了Fe/Al₂O₃金属陶瓷复合材料的制备方法,重点从粉末冶金的角度阐述了Fe/Al₂O₃金属陶瓷复合材料制备过程中铁基和陶瓷相的结合机理、制备工艺和材料性能的优化措施,最后就Fe/Al₂O₃金属陶瓷复合材料的未来研究方向进行了展望。     

纳米Al2O3/Cu复合材料的制备及其摩擦学特性

首先采用化学镀铜工艺制备了Cu包覆纳米Al₂O₃复合粉体,分析了预处理工艺和化学镀工艺对复合粉体的组成及形貌的影响;再将均匀包覆的复合粉体与铜粉充分混合后,利用热压烧结成型工艺制备了纳米Al₂O₃弥散强化铜基复合材料,并对质量分数为2.5%的纳米Al₂O₃铜基复合材料的微观组织、摩擦磨损性能进行了研究.结果表明:通过镀前预处理工艺及对传统镀液配方的调整,成功地在纳米Al₂O₃颗粒表面包覆了厚度均匀可控的镀铜层,从而提高了纳米Al₂O₃颗粒与铜基体间的界面结合力,并实现了纳米Al₂O₃颗粒在复合材料基体中均匀分布.采用化学镀铜包覆技术制得的纳米Al₂O₃/Cu复合材料有较好的抗摩擦磨损性能,复合材料的摩擦因数较小,其相对耐磨性与钝铜相比提高了近1倍.     

MgO/Al2O3质量比对褐铁矿型红土镍矿烧结成矿行为的影响

为了提高红土镍矿烧结矿的产质量指标,基于热力学分析,查明了MgO/Al₂O₃质量比对高温烧结过程液相量及其黏度的影响;再通过微型烧结试验探讨了镁/铝质量比对烧结矿的物相组成、黏结相强度的影响,阐明其对褐铁矿型红土镍矿烧结成矿行为的影响;最后通过烧结杯烧结扩大试验进行了有效性验证。微型烧结试验结果表明,在烧结温度为1 300℃、烧结气氛为5%CO+95%N₂、二元碱度m(CaO)/m(SiO₂)=1.3的条件下,m(MgO)/m(Al₂O₃)=0.5～0.8范围内,黏结相主要由钙镁黄长石和钙镁橄榄石构成,强度超过4 000N/个。烧结杯验证试验表明,镁/铝质量比由0.5提高至0.7时,烧结矿的成品率无明显变化保持在70%左右,但是其转鼓强度由49.73%提高至56.67%,烧结矿的转鼓强度得到有效改善,适宜的镁/铝质量比为0.6～0.7。     

MgO-Fe3O4比例对磁铁矿氧化动力学的影响机制

采用氧化镁纯试剂和磁铁矿纯矿物研究不同MgO和Fe₃O₄摩尔比对焙烧样品物相转化的影响,进而采用非等温法对Fe₃O₄-MgO混合样品氧化焙烧过程进行动力学分析。结果表明：较高Mg/Fe摩尔比例有利于生成Mg_xFe_3-xO₄,Mg²⁺的存在会抑制Fe₂O₃晶粒连接,不利于Fe₂O₃晶粒长大。Fe₃O₄-MgO混合样品氧化过程分为三个阶段：在低温阶段(250～420℃)受化学反应和气体内扩散反应共同控制,此温度范围内磁铁矿氧化率约30%;中温阶段(420～720℃)由化学反应控制,氧化率提高至55%左右,MgO含量变化对表观活化能影响不大,为35.67～43.23 kJ/mol;高温阶段(720～980℃)主要为气体内扩散控制,此阶段Fe₃O₄...     

高碱灰渣烧结熔融过程中的物相变化

为了掌握高碱灰渣烧结熔融过程中的物相变化规律，选取黑液煤浆灰渣展开研究.试验中采用经低温灰化后，粒径为38.5~74.0 μm的灰样，在不同温度下测出烧结率.然后对烧结灰进行XRD物相分析和SEM微区结构分析.结果表明：高碱灰渣具有很强的烧结熔融特性，这主要是因为大量较低熔点的黝方石、蓝方石、霞石、无水芒硝等物相生成.高碱灰渣钠基化合物的物相变化过程为黝方石（Na₈Al₆Si₆O₂₄SO₄）、无水芒硝（Na₂SO₄)黝方石、霞石（Na₆KAl₇Si₉O₃₂)蓝方石（K_1.6Ca_2.4Na_4.32(Al₆Si₆O₂₄)(SO₄)_1.52）、霞石（NaAlSiO₄）.     

纳米Mn3O4的快速制备及其对亚甲基蓝的类芬顿催化氧化性能

采用氧化沉淀法,以Mn(NO₃)₂·H₂O为锰源、NH₃·H₂O为沉淀剂、H₂O₂为氧化剂,在温和条件下反应1 h制备了粒度均匀的纯相纳米Mn₃O₄。以亚甲基蓝溶液为模拟染料废水,考察了纳米Mn₃O对亚甲基蓝的类芬顿催化氧化效果。结果表明,当Mn₃O₄加入量为0.5 g/L时,对25 mg/L亚甲基蓝的降解率可达80.3%。     

机械化学法获得单相Fe3O4颗粒的热力学条件

为了给采用机械化学法从Fe₂O₃或粗粒Fe₃O₄获得单相Fe₃O₄纳米颗粒提供理论参考,探讨了机械力储能对铁氧化物机械化学反应热力学的影响规律。结果表明,在空气中,铁氧化物的机械化学分解温度随储能的增加而线性下降,导致反应体系中的各物相在热力学上稳定存在的温度范围发生变化。据此,在储能-温度坐标系上确定了以Fe₂O₃或Fe₃O₄为起始反应物的机械化学反应体系中期望物相Fe₃O₄的热力学稳定区,从而得出了获得单相Fe₃O₄颗粒的热力学条件。     

La/Y比对A2B7型La-Y-Ni储氢合金性能的影响

采用真空熔炼法制备了不同La/Y比的A₂B₇型La_xY_3-xNi_9.7Mn_0.5Al_0.3(x=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)储氢合金。通过XRD、SEM、气相PCT曲线和电化学充放电循环曲线测试等方法,系统研究了A侧Y元素部分替代La元素对合金相结构和合金性能的影响。结果表明,制备的合金主相为Ce₂Ni₇相,同时还含有少量Gd₂Co₇相、PuNi₃相和LaNi₅相。主相Ce₂Ni₇相丰度随着La/Y比增加而逐渐增大,当La/Y比为1∶2时,LaY₂Ni_9.7Mn_0.5Al_0.3合金吸氢量最大,为1.317%。经过150次充放电循环,LaY₂N...     

用金尾矿合成Ca-α-SiAlON/SiC粉体

以河南灵宝金矿尾矿为主要原料,配入适量硅砂和分析纯CaO调整组分,利用碳热还原氮化法合成Ca-α-SiAlON/SiC粉。结果表明：Ca-α-SiAlON的形成与体系温度及CaO掺量有关。随反应温度升高,反应产物依次为SiC、α-Si₃N₄、β-Si3N4和Ca-α-SiAlON,α-Si₃N₄、β-Si₃N₄和SiC是合成Ca-α-SiAlON的中间产物。在烧结温度为1 600 ℃,保温时间为5 h,CaO按化学计量（4.2%）配入的条件下,可获得良好的Ca-α-SiAlON和SiC复合产物,其中Ca-α-SiAlON相对比例约占72%,形貌为柱状晶。     

高炉冶金矿渣特性及其在ZTA陶瓷烧结中的作用

高炉渣是由炼铁高炉产生的一种工业废渣,其中含有CaO、Al₂O₃、SiO₂等硅酸盐成分和少量Fe₂O₃、TiO₂、ZrO₂等析晶形核剂。高炉渣在855℃热处理1 h,可形核析出1 μm左右的Ca₂Al₂SiO₇微晶,这表明高炉渣具有较高的析晶活性。向ZTA中添加质量分数为4%的高炉渣,1 550℃烧结30 min,低温下ZTA陶瓷的力学性能明显提升,抗弯强度和断裂韧性分别为650 MPa和6.03 MPa·m1/2,比相同温度下未添加高炉渣时分别提高了15%和14.2%,烧结温度降低了50℃以上。颗粒细化的高炉渣掺入ZTA陶瓷基体,烧结过程中高炉渣产生的液相促进了Al₂O₃棒晶的生长,受力过程中棒晶的拔出和裂纹的偏转有利于ZTA陶瓷力学性能的提升;高炉渣在高温下的析晶增强了ZTA陶瓷的晶界强度,进一步提高了材料的力学性能。      

含铅固废协同冶炼过程PbO-CaO-SiO2-Fe2O3-ZnO五元渣系相平衡研究

在1 000~1 250 ℃范围内,采用高温平衡-淬冷-EDS方法研究了含铅固废协同冶炼过程PbO-CaO-SiO₂-Fe₂O₃-ZnO五元渣系在空气气氛下的相平衡规律。研究结果表明,渣中存在的主要物相有尖晶石(Zn_xFe_3-yO_4+z)、红锌矿(ZnO)、黄长石(Pb_vCa_2-vZn_wSi₂O₇)、赤铁矿(Fe₂O₃)、磁铁铅矿(PbFe₁₀O₁₆)和硅钙石(Ca_2-tPb_tSiO₄)。在1 250 ℃、1 200 ℃、1 170 ℃、1 130 ℃和1 100 ℃下,PbO-CaO-SiO₂-Fe₂O₃-ZnO体系的液相点分布测试结果与MTDATA6.0软件模拟液相线基本吻合。在1 000~1 250 ℃范围内,随着结晶过程的进行,PbO-CaO-SiO₂-Fe₂O₃-ZnO体系液相成分中Fe₂O₃含量从16.83%减少到7.67%,ZnO含量从7.62%减少到2.98%,(PbO+CaO+SiO₂)含量从75.55%增加到89.36%。     

C/SiC复合材料表面抗氧化涂层的制备与性能表征

为了提高航空发动机用C/SiC复合材料抗氧化性能,采用溶胶-凝胶法合成了Ba_0.25Sr_0.75Al₂Si₂O₈粉末,利用等离子喷涂技术在C/SiC复合材料表面制备了Si/莫来石/Ba_0.25Sr_0.75Al₂Si₂O₈复合涂层;利用X射线衍射仪、扫描电镜等测试手段分析涂层的物相组成和涂层表面及截面的微观形貌;测试了涂层在1 000 ℃大气条件下的抗氧化性能。结果表明:1 000 ℃下氧化5 h,无涂层C/SiC复合材料基体失重率为30.8%,具有Si/莫来石/Ba_0.25Sr_0.75Al₂Si₂O₈复合涂层的C/SiC复合材料基体失重率为16.0%,表明Si/莫来石/Ba_0.25Sr_0.75Al₂Si₂O₈复合涂层能有效提高C/SiC复合材料的高温抗氧化性能。     

金属钼表面Mo-Si-N-B涂层的抗高温氧化性能研究

在金属钼表面制备了Mo-Si-N-B涂层, 利用SEM和XRD分析研究了涂层的微观结构和物相组成, 并评价了涂层在1 450 ℃大气环境下的抗氧化性能。结果表明: 涂层由MoSi₂相、Si₃N₄和Mo₂B₅相组成, 涂层内部致密且与基体结合紧密;高温氧化时, 涂层表面生成致密硼硅玻璃氧化膜, 其稳定抗氧化时间达100 h;高温下由于氧化膜的挥发和涂层的“退化”导致涂层失效。     

从广西某赤泥中盐酸浸出钪实验研究

对广西某赤泥经铝钠回收(亚熔盐法)-还原焙烧-磁选回收铁后得到的含钪物料进行了物相组成和盐酸浸出钪试验研究。物相组成研究结果表明, 物料中主要矿物为Ca₂SiO4和Ca₃Al₂O₆, 是主要的耗酸矿物。盐酸浸出实验研究了浸出时间、温度、盐酸浓度和矿浆浓度对钪浸出率的影响, 得到最佳工艺条件为: 浸出时间4 h、浸出温度80 ℃、盐酸浓度6 mol/L和矿浆浓度7.7%, 在最佳工艺条件下进行了3组综合试验, 可获得钪平均浸出率73.27%。     

贵州某铝土矿石灰拜耳法溶出试验研究

贵州某高硅中低品位铝土矿石Al₂O₃品位为57.62%、SiO₂含量为9.54%，铝硅比为6.04。为实现氧化铝高效溶出，进行了铝土矿石灰拜耳法溶出氧化铝工艺试验。结果表明：在溶出温度为265 ℃，溶出时间为65 min，磨矿粒度为-0.074 mm含量90%，石灰添加量为1.4，矿浆液固比为4，搅拌转速为500 r/min条件下，可以获得氧化铝溶出率83%以上，赤泥平均铝硅比为1.33的溶出指标。试验结果可为该类铝硅比较低的铝土矿资源的合理开发利用提供借鉴。     

不同Ni含量的合金钢在高温水蒸气中的氧化行为研究

为了探究Ni含量与温度对合金钢氧化腐蚀行为的影响, 对3.5%Ni、5%Ni和9%Ni钢在540 ℃高温水蒸气中的氧化行为进行了研究, 并与9%Ni钢在600 ℃高温水蒸气中的氧化行为进行了对比。采用非连续称量法测定其动力学曲线, 通过扫描电子显微镜(SEM)观察氧化膜形貌, 用能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)对元素成分和相组成进行了分析。结果表明, 在540 ℃氧化时, 3种合金钢的氧化动力学均符合抛物线规律;Ni含量增加, 氧化速率下降, 但有促进氧化膜脱落的倾向; 3种合金钢的氧化膜均由Fe₃O₄、Fe₂O₃和NiFe₂O₄组成, Ni元素增多可以促进产物中Fe₃O₄向Fe₂O₃转化。氧化膜分为两层, 层间存在孔洞; 内层富含NiFe₂O₄的尖晶石氧化物, 外层以Fe₃O₄和Fe₂O₃为主。温度升高时, 9%Ni钢的氧化速率提高, 氧化膜脱落时间提早; 表面氧化物形貌发生了改变, 从片状组织转化为颗粒状组织, 但温度升高并未改变9％Ni钢的氧化产物类别。     

NiAl-31Cr-3Mo合金的微观组织与高温腐蚀研究

研究了NiAl-Cr(Mo)合金的微观组织和高温下(750、800、850、900 ℃)在75%Na₂SO₄+25%NaCl(质量分数)混合盐中的腐蚀行为。实验结果表明: NiAl合金由于添加了大量的Cr、Mo合金化元素, 其微观组织发生了明显的变化, 形成了由预共晶β-NiAl基体相和层片状Cr(Mo)相组成的共晶组织; NiAl-Cr(Mo)合金在热腐蚀后, 合金表面形成了一层致密的Cr₂O₃保护膜, 并含有少量的Al₂O₃, 随着温度的升高, 保护膜层加厚。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察合金微观组织和腐蚀后的表面形貌, 分析了NiAl-31Cr-3Mo合金高温腐蚀机理。     

高值化利用含Sb(Ⅲ)废水制备Fe3O4/Sb2O4@C复合材料及其性能研究

采用液相还原法制备纳米零价铁(nZVI),以其吸附废水中的Sb(Ⅲ),得到nZVI/Sb颗粒; 将其在500 ℃下氧气煅烧8 h,制得Fe₃O₄/Sb₂O₄材料; 再以葡萄糖为碳源、600 ℃氮气热处理,制备了Fe₃O₄/Sb₂O₄@C复合材料,并对其性能进行了研究。结果表明,nZVI吸附含Sb(Ⅲ)废水的适宜条件为:中性溶液Sb(Ⅲ)初始浓度100 mg/L,nZVI投加量1.2 g/L,室温下吸附50 min,该条件下废水中Sb(Ⅲ)去除率为73%; 引入Sb₂O₄后,铁基负极的首次放电比容量高达1065.6 mAh/g; 包覆碳后,Fe₃O₄/Sb₂O₄@C复合材料电化学性能明显改善,100 mA/g电流密度下,循环150圈后放电比容量仍可保持在483.7 mAh/g,电流密度2000 mA/g时,放电比容量仍有118.2 mAh/g。     

二次铝灰钙化煅烧提取氧化铝的试验研究

铝灰是铝工业冶炼生产过程中产生的主要污染物之一,二次铝灰与碳酸钙配料后煅烧可以形成以铝酸钙为主要成分的煅烧渣,利用铝酸钙溶出氧化铝是处理二次铝灰的一个有效方法。本试验以二次铝灰与碳酸钙为原料,对二次铝灰钙化煅烧过程中铝灰的钙化与铝酸钙浸出氧化铝的过程进行了研究。试验结果表明,铝灰钙化的最佳煅烧条件为碳酸钙与铝灰质量比1 GA6FA 1、煅烧温度1 000℃、煅烧时间90 min,在此条件下,碳酸钙完全分解且锻后产物活性度较高,可获得主要成分是Ca₁₂Al₁₄O₃₂F₂的煅后料;煅后料在NaOH浓度160 g/L、Na₂CO₃浓度66.67 g/L、溶出温度85℃、溶出时间45 min的条件下,氧化铝浸出率最大,浸出率为79.22%。研究经济而有效的铝灰处理方法,不仅可以实现铝资源的高效循环利用,而且对于社会的可持续发展也产生深远的影响。