真空加热处理中TiFe合金的表面还原

用xps(X光电子能谱)和离子剥层法研究了TiFe合金在活化过程中的表面及亚表面成份、化学状态及其分布,发现:经350℃真空加热后,铁由氧化态Fe~(3+)/Fe~(2+)还原为金属态Fe°,而钛则由氧化态Ti~(5+)还原至一系列亚氧化态Ti<~(5+),这种铁的还原和钛的部分还原,是活化处理中互平行的表面过程,两者对TiFe合金的活化都起着重要作用。     

TiFe基合金储氢活化性能研究进展

TiFe基合金吸氢量大、放氢压力适中、成本低廉,可应用于太阳能、风电储能系统中,是一种非常具有应用潜力的室温储氢材料。但其活化性能很差,需在670 K、高氢压下活化后才能吸氢。针对如何改善TiFe合金的活化性能,国内外研究者进行了大量的研究工作。本文综述了TiFe合金的国内外研究进展,介绍了TiFe合金的相结构、氢化物相结构,TiFe储氢合金的风电储能应用研究进展;从活化特点、表面偏析、活化条件等方面对TiFe合金储氢活化的机制进行了系统归纳;从过量添加合适的Ti、过渡金属元素和稀土元素的替代或添加、制备工艺及表面改性等方面,总结了改善其活化性能的方法以及活化性能改善的机制。通过降低合金表面的致密性以促进氢原子快速进入合金表面、增加相界面或引入晶体缺陷以提高氢原子的扩散能力等,多方面策略联用来改善合金的活化性能,是未来TiFe室温储氢合金实际应用的重点研究方向。     

TiFe储氢合金的电化学性能研究

研究了机械合金化（MA）、真空电弧熔炼、熔炼后短时间球磨、退火和辐射照对TiFe合金电化学性能的影响。短时间球磨可提高TiFe合金放电容量和倍率放电性能,高能辐照可以激活电极表面活性,促进活化;机械合金化可以降低电极极化,增加循环寿命;退火对TiFe合金的电化学性能不利,同时,对真空电弧熔炼TiFe合金在高温时的电化学性能作了初步研究。     

SiO_2包覆Fe-Ni15%合金纳米颗粒的制备及性能研究

采用电弧放电法,在55%Ar+25%H2+20%SiH_4的混合气氛中制备了SiO_2包覆Fe-Ni15%合金纳米颗粒,用X射线衍射仪、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、红外光谱、氧含量分析和振动样品磁强计研究了制备的SiO_2包覆的Fe-Ni15%合金纳米颗粒的相结构、形貌、粒度、表面组成、抗氧化性能和磁性。     

含铜Ni-Cr-Mo合金在沸腾HF酸中的腐蚀行为

采用腐蚀试验、电化学测试、俄歇能谱和X射线光电子能谱分析技术,评价了Cu对Ni-Cr-Mo耐蚀合金在沸腾温度下的50％H_2SO_4 42g/1Fe2(SO_4)_3、10％HCl酸和40％HF酸中耐蚀性的影响。发现加入适量的Cu显著地提高Ni-Cr-Mo合金在沸腾HF酸中的耐蚀性。腐蚀率由不合铜合金的30～50g/m~2·h降至0.3～0.6g/m~2·h。同时保留了无铜合金的原有耐蚀性能。电化学测试、表面膜分析和相分析结果表明,适量铜的良好作用不在于它使合金显微结构发生变化,而是由于在合金表面上形成富铜膜的结果。     

时效时间对表面机械研磨处理Cu-4.5Ti合金组织和硬度的影响

采用表面机械研磨法使Cu-4.5Ti合金表面形成纳米晶,利用X射线衍射分析,透射电子显微镜观察和显微硬度测量等手段研究时效时间对表面机械研磨处理Cu-4.5Ti合金组织和硬度的影响。结果表明:经过表面机械研磨处理后的Cu-4.5Ti合金发生了塑性变形,表层塑性变形明显,试样中出现了纳米晶结构,形成大量交割状态的机械孪晶;经过8 h时效处理后,试样中形成了更加致密的孪晶组织,并产生了更多孪晶区域。经表面机械研磨处理合金试样的显微硬度由表层向基体内部表现为先增大后减小的趋势,并最终达到稳定状态;经过8 h时效处理后试样到达峰值硬度,此时合金表层硬度增大至HV 213,并在离表层深度约50μm处获得HV 278的峰值硬度。     

铅离子对苯乙烯膦酸浮选锡石的活化作用

通过单矿物浮选试验揭示了Pb2+对苯乙烯膦酸（SPA）浮选锡石效果的影响规律,在此基础上,利用接触角测定、Zeta电位检测、红外光谱分析和浮选溶液化学研究了苯乙烯膦酸浮选锡石体系中Pb2+的活化作用机理.单矿物试验结果表明:在矿浆pH为2.0~8.0的区间内Pb2+对锡石的浮选具有明显的活化作用,矿浆pH为4.0时锡石的回收率最高,达到93.78%,与不存在Pb2+的情况相比提高了5.33%.Zeta电位检测、红外光谱分析和浮选溶液化学结果表明:苯乙烯膦酸主要化学吸附于锡石表面,使锡石表面的Zeta电位负移,Pb2+的作用促进了苯乙烯膦酸的吸附,进一步降低了锡石表面的Zeta电位;Pb2+可以与锡石表面的Sn4+发生置换,PbOH+能够与锡石表面的Sn-OH发生相互作用形成以Sn-O-Pb+形式存在的络合物,这些作用增加了锡石表面的活性位点数量,使得苯乙烯膦酸在锡石表面的吸附量增多,导致了锡石的活化.      

Ti-6Al-4V钛合金表面纳米化机制研究

借助X射线衍射仪、透射电镜及显微硬度仪等先进仪器,研究了经超音速微粒轰击( SFPB)形变热处理Ti-6Al-4V合金表面自身纳米化晶粒尺寸演化及纳米化机制.研究结果表明:超音速微粒轰击使Ti-6Al-4V合金表面获得了纳米组织,并发生显著的加工硬化,表面显微硬度比基体硬度提高了1倍多;随着SFPB处理时间的延长,纳米结构层厚度不断增加,晶粒尺寸逐步细化,当SFPB处理30 min后晶粒尺寸趋于稳定,在表层形成了晶粒尺寸约为20 nm具有随机取向的纳米等轴晶.Ti-6Al-4V合金表面自身纳米化是由于位错运动、孪晶的形成及交割共同作用的结果;在多方向载荷的重复作用下,在塑性变形区产生了大量的由位错线和高密度位错缠结分割的位错胞,并在位错寨集处产生应力集中,进而形成孪晶;孪晶自身相互交割和位错的滑移相互协调,形成了细小的孪晶和胞状组织;晶胞组织转变为细小多边形亚晶;当孪晶尺寸细化到亚纳米级时,位错的滑移起主导作用,最终通过位锗的湮灭和重组形成了具有随机取向的等轴状纳米晶粒.     

采用SECM分析7075铝合金的局部腐蚀行为

使用0.6 mol/LNaCl溶液腐蚀7075铝合金, 采用扫描电化学显微镜进行逼近曲线、面扫描测试, 用X射线衍射仪对合金的形貌进行分析, 用能谱仪分析腐蚀产物成分, 研究7075铝合金局部腐蚀电化学机理.结果显示:逼近曲线呈现正反馈, 探针的电流随着与合金基底距离的减小变大; 合金表面的活性点因为氯离子活化作用不断增加, 形成大范围的点蚀; 氯离子通过吸附在合金表面钝化层并与之反应, 破坏钝化层使得内部裸露, 内部的第2相电极电位更负, 和铝基体构成腐蚀微电池, 第2相的阳极腐蚀溶解降低合金的强度和抗腐蚀能力.      

晶粒细化对Zr-4合金均匀腐蚀性能的影响

通过超声喷丸处理在Zr-4合金表面获得细晶组织,400 ℃高压釜实验表明其耐蚀性能优于原始组织.采用场发射扫描电镜和X射线衍射,观察并计算了细晶组织的晶粒形貌与尺寸分布.采用金相显微镜、原子力显微镜和X射线衍射,分析了不同腐蚀时间的氧化膜形貌和结构的演变.结果表明,喷丸处理在细化晶粒的同时会增加样品表面微观缺陷,从而促进保护性氧化膜的形成,提高Zr-4均匀的耐腐蚀性能.     

TLM钛合金表面白蛋白涂层的制备及抗凝血性研究

为提高医用钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb的抗凝血性能,首先通过溶胶-凝胶法在其表面制备一层TiO2薄膜,再将该TiO2薄膜活化处理,最后通过静电自组装法将牛血清白蛋白固定在TiO2薄膜表面形成抗凝血涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和接触角测试仪研究了该抗凝血涂层的相结构、表面微观形貌和亲水性特征,并通过动态凝血时间法和血小板黏附实验对比研究了白蛋白修饰前后Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金的抗凝血性能。结果表明,经白蛋白表面修饰处理后,Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金的抗凝血性能得到了明显的改善。     

酸碱法对无烟煤深度脱灰的研究

通过对一越南无烟煤用KOH/NaOH进行混碱熔融、冷激热洗、HCl浸洗等步骤的处理,研究了此过程中碱煤比、酸浓度、酸浸时间以及煤粒度等因素对脱灰效果的影响,并结合粉末X射线衍射和吸碘值的测定,分析其组成及吸附性能的变化。     

铁粉表面硫化处理制备高密度Fe-Cu-C合金

突破常规铁基粉末合金的制备工艺,设计出一种制备高密度Fe-Cu-C合金的新工艺.通过对铁粉表面进行硫化处理,Fe与S反应合成FeS,均匀包覆在Fe粉颗粒表面,形成一层FeS润滑薄膜,有利于降低压制摩擦力.通过X射线衍射、扫描电镜、和场发射扫描电镜分析研究材料的物相、元素分布和显微组织.研究结果表明:包覆在铁粉颗粒表面的FeS薄膜,有利于提高压坯密度,活化烧结.当S质量分数为0.5%时,硫化处理的Fe-2Cu-0.8C合金的力学性能优异,压坯密度7.31 g·cm-3,硬度78.6 HRB,抗拉强度485 MPa;当S质量分数达到0.8%时,多余的FeS占压制体积分数,导致试样的压坯密度降低,力学性能降低.      

DZ125合金涡轮叶片表面点状缺陷分析

利用扫描电镜(SEM)及其附带的X射线能谱仪分析了DZ125合金叶片表面"墨点"缺陷分布区域和类型,发现夹杂物主要分布在叶背上,且缺陷由三种类型的氧化物构成:第一种为HfO_2,第二种为Al_2O_3,第三种为SiO_2。产生墨点缺陷的原因有二:一是DZ125合金中含有的活泼元素Hf在高温下与型壳材料发生反应;二是型砂中碱金属氧化物超标。     

Ce掺杂Cu_2O复合物的制备及光催化性能研究

以CuSO_4为原料,Ce(NO_3)_3为改性剂,水合肼为还原剂,制备了铈改性Cu_2O复合物,用X射线衍射、X射线光电子能谱、傅里叶红外光谱、紫外-可见吸收光谱仪、荧光光谱对其结构进行了表征。以亚甲基蓝为目标化合物,评价了其可见光催化活性。结果表明,在40 W日光灯的照射下,20 mg/L亚甲基蓝溶液的3.5 h降解率达到86.6%,其降解规律符合一级动力学方程。     

激光冲击强化对Ti-6Al-4V合金表面完整性及疲劳性能的影响

研究了激光冲击强化处理对Ti-6Al-4V合金表面完整性及疲劳性能的影响。采用表面粗糙度仪、显微硬度计和X射线衍射残余应力仪分别对激光冲击强化前后Ti-6Al-4V合金表面完整性进行了表征。在PQ-6旋转弯曲疲劳试验机上测试了经激光冲击强化处理的Ti-6Al-4V合金107周次条件下的疲劳极限,用扫描电镜分析了疲劳断口形貌,探讨激光冲击强化机制。结果表明,激光功率密度越大,表面粗糙度越小,表面残余压应力和表面硬度值越大,残余压应力层和硬化层深度越深;与原始试样相比,激光冲击强化试样的疲劳极限提高了33.3%,原因是激光冲击强化可以显著降低合金表面的粗糙度,改善合金的表面完整性,产生深层的残余压应力场和表面硬化层,将疲劳裂纹源由表层转移到次表层,有效地抑制了疲劳裂纹的萌生和扩展,从而提升合金的疲劳抗力。     

超声滚压处理7B85合金的显微组织和力学性能

采用不同压下量（0、0.1、0.2、0.3、0.4 mm）对7B85合金进行超声滚压处理，利用光学显微镜、表面粗糙度测量仪、显微维氏硬度计、拉伸实验、扫描电镜、X射线衍射和电子背散射衍射对经过超声滚压处理的7B85合金的微观组织和力学性能进行研究。结果表明，当下压量为0.2 mm时，超声表面滚压处理后7B85合金的表面粗糙度、显微硬度以及抗拉强度达到较优值。滚压处理后合金的断口形貌呈现出大量较深的韧窝，其主要以韧性断裂形式为主。同时，超声表面滚压处理后合金中大部分η析出相溶解到铝基体中，其表层晶粒的平均晶粒尺寸约为（25.22 ± 6.46）nm。滚压后合金力学性能的提高主要归因于合金表面细晶强化和应力强化的共同作用。      

用机械活化与化学活化方法制备 W-Cu 合金

为了改进制备工艺和提高W－Cu合金的性能,对原材料粉末做了机械活化和化学活化处理,通过成形和烧结制备了W－Cu合金,考察了经机械活化和化学活化后粉末的变化,观察了烧结合金的组织、测试了合金的密度等性能。结果表明,机械活化可以使粉末颗粒变细,至亚微米乃至纳米级、比表面增大、缺陷增多,并使铜在钨中具有一定溶解度。化学活化可以在粉末颗粒表面形成微量合金元素的较均匀分布,并通过反应形成高活性层。二者都能使粉末的活性提高,对经活化处理的粉末施以烧结可以获得较高密度和性能的W－Cu合金。     

硫酸铜活化辉锑矿的机理研究

本文用X光电子能谱(XPS)、吸附量测定和ζ电位测定,系统地研究了在广泛的pH值条件下硫酸铜对辉锑矿的活化作用。结果表明:硫酸铜在辉锑矿表面发生离子交换反应,生成的最终活化产物是Cu_2S,但在酸性、中性和弱碱性三个区域,其活化机理略有不同。     

均匀化处理对6063铝合金挤压型材表面渣粒的影响

采用扫描电镜、金相显微镜和X射线衍射等手段分析不同处理态的合金组织,研究了均匀化处理对6063铝合金型材表面渣粒缺陷的影响,结果表明:铸态合金由富集于晶界呈连续网状的非平衡共晶相与过饱和α-Al固溶体组成;非平衡共晶相由Mg₂Si与β-Al₅FeSi相组成;在均匀化退火过程中发生非平衡共晶相的溶解,针状的β-Al₅FeSi相向颗粒状α-Al₈FeSi相的转变.铸态合金挤出的型材表面有大量渣粒,570 ℃下随均匀化退火处理保温时间的延长,非平衡共晶相逐渐消失,挤压型材表面渣粒数量不断减少. 570 ℃保温6 h退火处理是6063合金铸锭较适宜的均匀化处理工艺.