Bi_2O_3–ZnO–B_2O_3三元系统玻璃结构与性能

采用X射线吸收精细结构和红外吸收光谱分别对铋锌硼玻璃中铋离子邻近结构和硼氧网络结构进行研究,分析其结构变化对玻璃转变温度Tg和热膨胀系数α的影响。结果表明:1)铋离子以三配位([BiO3])和六配位([BiO6])两种配位状态存在;随Bi2O3含量增加,三配位铋离子的配位数上升,六配位铋离子配位数下降,同时铋离子总配位数上升。2)随Bi2O3含量增加,硼氧网络中硼氧四面体含量下降,硼氧三角体含量上升,硼氧四面体网络解聚形成硼氧三角体网络。3)上述结构因素是造成玻璃转变温度Tg下降和热膨胀系数α上升的主要原因。     

Bi2O3-ZnO-B2O3低熔点封接玻璃的烧结特性

利用X射线衍射、扫描电子显微镜对Bi2O3-ZnO-B2O3系统低熔点玻璃的烧结性能、结晶特性以及烧结后玻璃试样的结构进行了研究.结果表明:随着B2O3含量的增加,玻璃的转变温度与软化温度都随之提高,影响了玻璃的烧结.Bi2O3-ZnO-B2O3系统低熔点玻璃粉末的烧结有黏性液相参与,使得玻璃试样的致密化更加有效,效率更高.当B2O3含量为5.24%(以质量计)时,玻璃的析晶倾向增大,试样中析出了Bi2482O39晶相.当温度继续升高时,试样的烧结收缩出现了"滞缓",有大量的液相出现,且在表面张力的作用F出现了流散.     

P2O5对Bi2O3-B2O3-ZnO体系玻璃结构及热性能的影响

采用传统的熔融冷却的方法制备了(40-x)Bi2O3-30B2O3-30ZnO-xP2O5(0≤x≤15mo1％)体系玻璃.使用红外光谱、拉曼光谱、DSC和热膨胀仪研究了封接玻璃的结构和热性能.红外光谱及拉曼光谱结果表明,P2O5作为网络形成体,以[PO4]进入到玻璃的网络结构中,玻璃的网络结构性增强.玻璃结构中[BO3]三角体结构单元相对含量有增多趋势,[BO4]四面体、[BiO3]三角体、[BiO6]八面体结构单元相对含量减少.随着P2 O5含量的增加,玻璃化转变温度和玻璃的初始析晶温度升高;玻璃的密度减小.Bi2O3-B2O3-ZnO-P2O5体系封接玻璃热膨胀系数减小,从8.289×10-6℃-1减小到6.354×10-6℃-1.玻璃的软化点逐渐增大,从416℃升高到524℃.     

Bi2O3-B2O3-Ga2O3玻璃的光学折射率和带隙研究

采用传统熔融淬冷法制备了5组高Bi2O3含量的Bi2O3-B2O3-Ga2O3系统玻璃样品.测试了玻璃样品的密度,折射率和吸收光谱.利用经典的Tauc方程计算了样品的间接允许光学带隙Eopgi,直接允许光学带隙Eopgd和Urbach能量ΔE.根据Duffy等人提出的经验推导公式计算了样品的能量带隙Eg.研究了Ga2O3含量对玻璃样品的密度、折射率、摩尔折射度Rm、金属标准值Mm、光学带隙、能量带隙和Urbach能量的影响,并分析了它们之间的关系.结果表明:随着Ga2O3含量的增加,玻璃样品的密度和折射率逐渐增大,但Ga3+对玻璃折射率的影响要小于B3+;玻璃样品的紫外吸收增强,光学带隙和能量带隙逐渐减小,光学带隙和能量带隙的比值约为1:1.1;Urbach能量逐渐减小,即玻璃中带裂变和缺陷形成的趋势越小.     

掺Bi的MgO-CaO-Al2O3-SiO2玻璃的吸收和近红外发光特性

研究了4种不同Bi_2O_3掺杂量(0.5%,1%,2%和3%,摩尔分数)的23MgO-11CaO-15Al_2O_3-51SiO_2(摩尔比)玻璃的发光特性。测量了吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命。通过电子顺磁共振图谱观察了玻璃受γ辐射前后结构的变化,探讨了玻璃颜色变化和近红外发光的机理。结果表明:在500nm激发下,随着Bi_2O_3掺杂量从1%到3%的逐渐增加,发光波长发生红移,荧光半高宽从312nm增加到352 nm;最优的Bi_2O_3掺杂量为1%,玻璃的受激发射截面和荧光寿命的乘积为3.10×10~(-24)cm~2·s;γ辐射后发光强度的增加和玻璃颜色加深的现象说明Bi掺杂玻璃的近红外发光中心可能是低价态的Bi离子或者Bi团簇。     

Al2O3料浆流变性能的研究

研究了pH值、分散剂柠檬酸铵添加量、固相含量对Al2O3料浆流变性能的影响.结果表明:当pH为9-10时,当分散剂柠檬酸铵添加量为2wt%时,所制备的Al2O3料浆粘度最低,该料浆流动性能最佳.同时,料浆粘度会随料浆固相含量增加而增加.     

CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃的低温烧结机理

研究了CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃的烧结过程、析晶机制、微观结构以及介电性能等。该材料能够在850℃的低温烧结,烧结体具有良好的介电性能（er=4.975,tgδ≤0.001,1GHz)。微观结构主要为75％－80％体积百分比的晶相（晶粒尺寸为50－100nm),少量的残余玻璃相和气孔;主要晶相为CB（CaO.B2O3),C6S4(6CaO.4SiO2)和CS（CaO.SiO2)。该材料适用于高频电子元器件等领域。     

氧化铝料浆预浸料结合PIP工艺制备SiC/Al2O3-SiC陶瓷基复合材料及性能研究

连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料（SiC/SiC）具有低密度、耐高温、低氚渗透率和优异的辐照稳定性的优点,在航空、航天、核能等领域具有广泛的应用前景。本文针对PIP工艺制备SiC/SiC复合材料周期长、孔隙率较高及易氧化的问题,通过料浆预浸料工艺在基体中引入氧化铝陶瓷形成SiC/Al2O3-SiC复相基体复合材料,并对复合材料制备工艺过程、微观形貌及力学性能进行系统表征。分析结果表明,SiC/Al2O3-SiC复相基体复合材料制备周期较传统PIP工艺大幅度缩短,且复合材料孔隙率明显降低,从11.6%左右降低至6%,拉伸强度为316.5MPa,提升了12.3%,弯曲强度与SiC/SiC相当,但层间剪切强度较低,仅为16.3MPa,有待进一步提高。     

数值模拟研究螺纹元件的混合性能

使用FEM方法数值模拟了同向双螺杆螺纹混合元件和普通螺纹元件流道中硬聚氯乙烯的流动过程,计算了2种螺纹元件流道内熔体的非等温流场,使用粒子示踪法统计分析了2种螺纹元件流道内熔体的混合性能.研究结果表明,螺纹混合元件具有较均匀的剪切速率分布、较平缓的温度分布和较强的分散与分布混合能力,但是其输送能力较小.     

High solids concentration agitation for minerals process intensification

By using mixing intensification involving high solids concentration as a means to achieve process intensification for the mineral process industry is discussed here. Improving agitator energy efficiency is essential for operating at high solids concentrations. It is shown that improved agitator energy efficiency can be achieved by removing baffles and using higher power number impellers at high solids loadings. Power consumption (50–80%) reductions were demonstrated in the experiments. It is also suggested that slurry stratification in tanks can be used to boost either solids residence time or slurry mass flow. Basic equations related to solids residence time and solids throughput are presented for guidance toward minerals process intensification. An example on doubling throughput via intensification is presented. © 2010 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2011     

双转子连续混炼机混炼过程和原理的研究

研究了双转子连续混炼机的混炼过程和混炼原理,并建立了混合过程的数学和物理模型。研究结果表明,转子组合（螺棱交汇区的长度）、转子转速、螺棱顶部与混炼腔内壁之间的间隙、嵌入块形状和卸料门开启度是影响混合过程的主要参数。     

增强反应注射成型机混合头内流体高压高速对撞过程模拟与分析

以型号为MK?8/12UL?2K的L 形混合头为模型,运用了CFD数值模拟软件对混合头腔内两相物料流体的高压高速对撞进行了模拟分析。通过控制变量法分别探究了流量和黏度对混合结果的影响,同时为了更好地表征玻璃微珠在混合过程中的运动情况,还对整个流场进行了粒子示踪分析。结果表明,增加质量流量会导致混合腔内速度压力的提升,也就是对撞程度变高,对撞的位置会更加偏向于黏度高的物料出口侧;增加黏度会导致混合腔内物料的压力提升速度降低,同时对撞的位置会明显更加偏向于黏度高的物料出口侧,且摩擦力显著增加;粒子停留时间则随质量流量的提高而减短,随物料黏度的提高而增加;通过模拟获得的这些结果为混合头设计及工艺优化工作提供了一定的参考价值。     

新型两段式气化炉的数值分析

对一种新型两段式水煤浆气化炉的气化效率进行了数值计算和分析。模型中将水煤浆的气化过程分为水分蒸发、煤热解、气相反应和气固异相反应等子模型。气相反应速率需同时考虑湍流混合和化学反应机理,气固反应的速率采用未反应缩芯模型。运用可实现k-ε模型描述气相湍流流动,随机轨道模型追踪水煤浆颗粒的运动。以中试多喷嘴水煤浆气化炉为建模基础,验证了该水煤浆气化模型的准确性。模拟计算得出新型两段炉的有效气组分含量为85.91%,冷煤气效率为76.42%。     

煤浆混合槽混合性能的数值模拟

利用计算流体力学(CFD)方法研究煤浆混合槽的混合性能。采用Fluent 6.2计算软件,选用多重参考系法(MRF)、RNGk-ε湍流模型以及混合物多相流模型,对卧式煤浆混合槽的内部流动情况进行数值模拟,得到了湍流强度、湍动能、压力、速度分布以及出口各相分布等混合性能。模拟结果与实验结果进行了初步比较,吻合较好。研究结果表明,混合时在挡板和搅拌浆叶之间产生漩涡,有利于防止物料堆积,使混合更均匀。     

SiO/C浆料稳定性及半干法匀浆工艺研究

硅负极因其极高的比容量成为高能量密度锂电池的研究热点,目前硅氧已实现批量生产和应用。锂离子电池的性能、寿命和一致性与其电极性能直接相关,匀浆是电极生产中的关键工序。本工作研究了硅氧碳负极(SiO/C)浆料的稳定性并考察了半干法匀浆工艺,对比了碳含量分别为1.6wt%和3.1wt%的SiO/C-1和SiO-2在水系浆料中的稳定性。SiO/C-1在水中产气明显,原因为Si在碱性条件下与H2O反应生成H2,而SiO/C-2浆料无产气,浆料和极片状态较好。SEM, EDS, TEM等表征结果表明SiO/C-2表面存在厚度20~30 nm均匀的碳包覆层,可阻隔水分并提高稳定性。为提高硅负极浆料稳定性并提高匀浆效率,研发了半干法匀浆工艺,对浆料固含率、黏度、细度、流变、产气等参数进行了测试,对极片剥离力、电阻、电镜下的微观形貌以及电池循环性能进行了考察,结果表明优化后的半干法匀浆工艺制得的浆料固含量为51.8wt%,黏度为4900 mPa?s,细度为20 μm,浆料静置24 h后黏度为10 000 mPa?s,浆料48 h基本无产气,制作负极片剥离力为15 N/m,电阻率为0.106 Ω/cm,搭配高镍NCM(Ni9)制作的330 Wh/kg软包电池高温循环寿命可达800周,明显优于普通湿法工艺。     

无烟煤水煤浆气化炉工艺烧嘴冷态数值模拟及优化

分析了无烟煤水煤浆气化炉运行情况,并对其现有工艺烧嘴进行技术改造,以提高气化炉气化效率。利用流体计算软件进行了工艺烧嘴的冷态数值模拟,根据结果确定了改造方案。工艺烧嘴优化改造后气化炉实际运行结果表明,运行数据与数值模拟结果具有一致性,气化炉气化效率有了提高,说明通过改造工艺烧嘴提高气化效率是可行的。