铝及铝合金含氢量直接测定的研究与进展

阐述了铝铸件针孔产生的原因，对铝液直接测氢方法与装置进行了详细的评述。对铝液直接压力测氢方法进行了初步的研究，该方法测试简单，能在数分钟内测出铝液中氢的浓度。     

Al-Si-Mg系铝合金熔体吸氢热力学研究

通过建立铝合金熔体吸氢的热力学过程模型,分析了影响Al-Si-Mg系铝合金熔体吸氢的热力学因素。结果表明,降低空气湿度、熔炼温度、压力有利于降低铝液吸氢速率;Si、Mg含量与空气/铝液界面处的氢含量成线性关系,提高Si含量、降低Mg含量有利于降低空气/铝液界面处的氢含量,从而降低铝液的吸氢速率。     

界面反应对铝熔体与Si3N4多孔陶瓷界面的润湿作用

应用界面润湿理论从热力学角度计算了铝熔体和Si3N4陶瓷存在界面反应时的润湿角;通过测量不同浸渗时间下浸渗厚度,结合浸渗动力学模型,获得实际浸渗过程中铝合金熔体与Si3N4多孔预制体之间润湿角,并将该试验结果与上述理论计算结果相比较.研究表明:Al/Si3N4界面反应过程对熔体与预制体的润湿起到重要作用;应用界面润湿理论计算得到T=1223 K(950℃)时,Al/Si3N4界面实际接触角θ值为60.2°,界面反应对界面接触角的贡献达到47.6°,计算结果与浸渗动力学试验吻合.     

界面反应对铝熔体与Si3N4多孔陶瓷界面的润湿作用

应用界面润湿理论从热力学角度计算了铝熔体和Si3N4陶瓷存在界面反应时的润湿角；通过测量不同浸渗时间下浸渗厚度，结合浸渗动力学模型，获得实际浸渗过程中铝合金熔体与Si3N4多孔预制体之间润湿角，并将该试验结果与上述理论计算结果相比较。研究表明：Al／Si3N4界面反应过程对熔体与预制体的润湿起到重要作用；应用界面润湿理论计算得到T=1223K（950℃）时，Al／Si3N4界面实际接触角θ值为60．2°，界面反应对界面接触角的贡献达到47．6°，计算结果与浸渗动力学试验吻合。     

固液界面反应润湿动力学的表征与计算

目的 获得在反应润湿过程中固液界面能与时间变化的关系,掌握反应润湿动力学的核心问题。 方法 基于反应润湿过程中反应界面处的三相能量处于动态平衡状态,以反应界面新相覆盖率a和界面活性元素占位浓度分数Fs为变量,结合Young方程带入边界条件进行数学推导,并且进一步采用Dezellus推出的cosθ-t关系的动力学方程进行理论推导。通过真空熔炼炉炼制NiSi合金,采用改良座滴法,在高温真空润湿仪中的石墨基板上进行润湿实验,用高分辨率的CCD相机拍摄反应润湿过程中接触角的变化,获取接触角数据,结合公式计算,验证动力学方程。结果 理论推导出了固液界面能与时间关系的动力学方程。该方程与文献中将固液界面能在反应过程的瞬时差值作为驱动力所推方程相同,也与Dezellus推出的cosθ-t关系经推导后的动力学方程完全相同。该动力学方程中固液界面能与时间呈指数规律降低的关系。Ni-Si/C体系润湿实验的结果表明,在界面反应控制阶段,固液界面能随反应时间呈指数规律降低,与理论推导的动力学方程中固液界面能随反应时间的变化规律一致,结合动力学方程与Arrhenius方程计算出Ni-45%Si/C体系的界面反应激活能为239 kJ/mol,与文献中所报道的数值接近。结论 反应润湿过程中,该反应动力学方程切实可靠,固液界面能随时间呈指数规律降低的关系,能够为材料表面改性与涂层中的润湿性问题提供理论参考。     

铝液含氢量的浓差电池法检测试验

根据浓差电池法的原理研制了以高温固体电解质为基础的铝中氢传感器,应用该传感器开发了铝液含氢量测定仪。利用该测氢仪对铝液进行实时测氢试验,同时与第一气泡法测氢仪进行测氢对比研究。结果发现,该测定仪能够连续、快速准确地测定铝液中的氢含量。     

铝电解过程对电解铝液的净化作用探讨

本文对比分析了采用长流程、短流程工艺熔铸铝合金过程中,氢和氧化铝夹杂的形成过程。分析了铝电解工艺过程对电解铝液的自净化作用。电解铝的工作介质为冰晶石熔体,对氧化铝有良好的溶解性能,通过溶解电解液-铝液界面上的氧化铝达到脱氢除杂的效果。电解铝液中存在的微量稀土具有固氢排杂的作用。现代大型铝电解槽电流强度达到350kA,存在于铝液中的不导电、不被铝液润湿的氧化铝夹杂,在强烈电磁场的耦合作用下聚集沉降在电解槽的边部、角部或铝液漩涡的交界处。     

界面非平衡氧传递过程动力学的解析

将氧通过界面反应在两相间的传递过程简化为界面化学反应和扩散传质两个步骤,对此过程的动力学进行了数学解析,得到了一个新的动力学模型.同时显示,反应过程中界面氧浓度随反应过程的进行不断发生变化,这表明该界面反应是一个非平衡过程.应用得到的动力学模型对几个体系的动力学实验数据进行了拟合,符合很好,根据拟合的参数可以很好地解释实验现象.初步讨论了模型参数的意义和对动力学过程的影响.     

H_2S/CO_2共存体系中钢界面反应的暂态研究

采用电化学电位阶跃技术研究了H_2S/CO_2共存溶液中钢界面反应过程,提出了界面反应过程的模型,并建立了相应的数学描述。运用数学模型分析了界面物质吸附、脱附以及氢吸收的反应规律,得出:当η=50mV阶跃时,氢吸附过程控制整个界面反应;η50 mV阶跃时,预吸附物脱附过程在整个阶跃期间控制整个界面反应,在各实验η阶跃条件下,CO_2提高吸收态氢对i_(total)的贡献,促进了氢吸收。     

基于非线性浅水模型的铝电解磁流体动力学计算

基于铝电解槽内流体体系及电磁场分布特点,建立了非线性磁流体动力学浅水模型,并应用此模型对某300 kA电解槽的熔体流场及铝液-电解质界面波动进行瞬态数值研究.在此基础上,通过动力学计算分析极距及铝液区垂直磁场对磁流体稳定性的影响.结果表明:随着极距的减小,界面波动由稳定趋向于不稳定;减小铝液区的垂直磁感应强度能大幅提高磁流体的稳定性.     

铝-镓合金的生产工艺

氢气是干净的新能源,铝和水反应制取氢的成本低廉.但是,铝和水反应制取氢的过程中,反应生成物Al2O3在铝表面形成致密的保护膜,使反应不能持续进行.镓可以破坏铝表面的保护膜,使铝和水制取氢反应得以持续进行.镓分两次和铝熔体混合,制成铝-镓合金.     

活性Al制氢技术的发展及展望

氢能是理想的能源载体,活性金属分解水制氢具有固态含能、现场制氢、按需供氢,且对水质要求低等特点。本文从Al/H₂O反应热力学和动力学两方面综述了铝合金活化的共性问题;从影响Al/H₂O反应的内因和外因等因素归纳了活性铝工程化的可行途径。采用多元合金化和合适的制备工艺是活化铝的有效途径;活性铝制氢技术工程化应用的潜力与突破是极端环境。此外,指出Al/H₂O自发反应的预判性研究、可持续反应的定量性研究、产业化中产物的循环再利用问题等是活性Al制氢技术进一步发展的方向。最终实现成本低廉、环境友好、安全可靠的活性铝分解水制氢技术的工业化应用。     

铝熔体中原位合成TiC的动力学分析

探讨了铝熔体中原位合成TiC的反应速度问题。结果表明：减少预制块中Al含量,TiC反应速度加快;富Ti层越厚、C颗粒越粗,TiC反应速度越慢。     

Inhibition of aluminum corrosion using Opuntia extract

The inhibitive action of the mucilage extracted from the modified stems of prickly pears, toward acid corrosion of aluminum, is tested using weight loss, thermometry, hydrogen evolution and polarization techniques. It was found that the extract acts as a good corrosion inhibitor for aluminum corrosion in 2.0 M HCl solution. The inhibition action of the extract was discussed in view of Langmuir adsorption isotherm. It was found that the adsorption of the extract on aluminum surface is a spontaneous process. The inhibition efficiency (IE) increases as the extract concentration is increased. The effect of temperature on the IE was studied. It was found that the presence of extract increases the activation energy of the corrosion reaction. Moreover, the thermodynamic parameters of the adsorption process were calculated. It was found also that the Opuntia extract provides a good protection to aluminum against pitting corrosion in chloride ion containing solutions.     

Terminal solid solubility of hydrogen in V–Al solid solution

Hydrogen solubility was studied in vanadium and series of vanadium aluminum alloys at varying temperatures and pressures. The alloys were prepared through aluminothermy followed by electron beam refining and consolidation through vacuum arc melting. The consolidated buttons were hot rolled into 1.2 mm strips. The strips were cut into small pieces. The specimens so obtained were annealed to release the stresses developed during hot-rolling. Hydrogen gas was charged in the specimens at present temperatures and pressures. It was observed that hydrogen solubility decreases linearly with aluminum contents. The decrease in the hydrogen solubility with the aluminum content has been explained on the basis of increase in the Fermi energy level arising from the contribution of electrons by the solute aluminum atom to the valence band of the host matrix vanadium.     

铝电解中二氧化锡基（氢气）气体阳极

开发一种在低温电解质（850℃）铝电解中应用的新型二氧化锡基气体阳极以降低铝电解能耗和二氧化碳排放。在此种气体阳极中,氢气通入阳极后参与阳极反应,分别用石墨和铝作阴极和参比电极。采用循环伏安法研究此体系中铂和二氧化锡基电极上氧离子的电化学行为,并确定氧气的析出电势。然后,采用气体电极进行恒电流电解实验,相对于未通入气体和通入氩气,通入氢气后阳极出现明显的去极化现象（阳极电势约下降0.8 V）。实验结果表明,氢气已参与阳极三相界面（气体-电解质-电极）反应,为还原性气体阳极在铝电解上的应用提供了可行性。     

十二烷和硬脂酸的摩擦化学

运用摩擦学实验和红外光谱分析相结合的方法, 考察了十二烷和硬脂酸在摩擦过程中发生的化学变化。分析结果表明： 在室温下, 静态的十二烷和硬脂酸均不与铝（ 或氧化铝） 发生化学反应; 在摩擦过程中, 十二烷和硬脂酸均发生了化学反应, 十二烷氧化生成了醇或过氧化物, 硬脂酸与铝（ 或氧化铝） 反应生成了交联结构的硬脂酸铝; 虽然反应物和摩擦反应产物均以物理吸附的方式吸附于金属表面, 但摩擦化学反应产物无论是在金属表面的吸附强度还是在减摩性能上均好于反应物, 说明通过发生摩擦化学反应, 润滑油的减摩性能得到了提高。     

ICP-OES法测定氮化硅粉中微量元素Fe、Al、Ca的含量

本文提出了电感耦合等离子体发射光谱法直接测定Si3N4粉中微量元素Fe、Al、Ca含量的分析方法。进行了样品分解试验,考察了基体对测定元素的影响以及各元素间的相互干扰情况,优化了分析条件,各元素的相对标准偏差均在5%以下,回收率为94%～102%。     

Thermodynamics calculation of reactions between phosphorus and main elements in Al-Si-Cu alloys

The Gibbs free energy was calculated between phosphorus and the main elements in Al-Si-Cu alloys sampled as A390 to study the reaction process and give theoretical directions for the adding of phosphorus in industry. The results show that the elements such as aluminum, silicon, and copper have the capabilities to react with phosphorus according to the preference of Al, Cu, Si. As temperature increases, the reactions between phosphorus and the elements become more difficult. If aluminum is in existence, the phosphides of other elements will transform to aluminum phosphide.     

LZ50车轴坯探伤质量分析及改进措施

通过对有探伤质量问题的钢坯进行金相检验分析，确定钢中残余铝是影响LZ50车轴坯探伤质量的主要因素。通过改进工艺并控制成品铝含量，使LZ50车轴坯的磁探合格率由原来的96．08％提高到现在的98．9％。