纳米增韧NiFe2O4陶瓷惰性阳极烧结行为与性能的研究

采用粉末冶金法制备NiFe₂O₄纳米粉增韧NiFe₂O₄陶瓷铝电解惰性阳极, 研究了NiFe₂O₄纳米粉添加量对NiFe₂O₄陶瓷惰性阳极烧结行为和材料性能的影响。通过线收缩和SEM对NiFe₂O₄陶瓷的烧结性能和显微结果进行分析。研究结果表明: 随着NiFe₂O₄纳米粉添加量的增加, 烧结收缩程度逐渐增大, 烧结致密化开始温度和烧结初期活化能逐渐降低, 添加量为40%时试样从900℃开始大幅度收缩, 烧结初期表观活化能下降到291.43 kJ/mol。NiFe₂O₄陶瓷惰性阳极的体积密度、抗弯强度和断裂韧性随NiFe₂O₄纳米粉添加量的增加均呈现先上升后下降的变化趋势, 气孔率和静态腐蚀率呈先下降后上升的趋势, 均在30%达到极值, 断裂韧性达到最大值3.12 MPa•m^1/2, 是未添加纳米粉试样的2.14倍。NiFe₂O₄纳米粉的添加能够明显增强晶界结合强度, 降低陶瓷材料气孔率, 从而提高断裂表面能实现增韧作用。     

Al2O3量对2219车铝板上等离子喷涂Ni层组织和摩擦性能的影响

将Ni与Al₂O₃微米颗粒实施混合,再将其通过等离子喷涂方法沉积到2219铝合金表面,控制合适的喷涂工艺参数得到Al₂O₃/Ni复合涂层,实验测试研究Al₂O₃量对涂层组织和摩擦性能的影响。研究结果表明:与原始粉末相比,对涂层XRD测试发现形成强度很高的Ni衍射峰,Al₂O₃相发生了峰强度减小。在涂层内形成了灰色的Ni组织区,Al与Al₂O₃则呈现黑色的状态。逐渐提高Al₂O₃加入量后,形成了更多的黑色组织。涂层获得了比2219基体更高的硬度,相对于基体组织提高了3倍以上,提高Al₂O₃加入量后涂层硬度获得提升。涂层内含有的Al₂O₃比例提高后,涂层发生了摩擦系数和磨损率降低。当Al₂O₃含量继续增加后,形成较多氧化物,表现为氧化磨损。随着Al₂O₃含量的增加,氧化磨损程度表现出增加变化。     

核壳结构SrFe12O19NiFe2O4复合纳米粉体的吸波性能

以Fe(NO₃)₃、 Ni(NO₃)₂和Sr(NO₃)₂为主要原料, 通过两步柠檬酸盐溶胶-凝胶法, 制备出核-壳结构SrFe₁₂O₁₉-NiFe₂O₄磁性纳米复合粉体。采用XRD、 TEM、 VSM及矢量网络分析仪对合成的粉体的结构、 形貌及吸波性能进行了分析研究。结果表明, 复合粉体的相结构与NiFe₂O₄含量有关, 当SrFe₁₂O₁₉与NiFe₂O₄的质量比为1∶2、 烧结温度为1050℃时, 复合纳米粉体的相与NiFe₂O₄接近, 核-壳结构SrFe₁₂O₁₉-NiFe₂O₄纳米复合粉体的饱和磁化强度(M_s)(51.4 emu/g)比单体SrFe₁₂O₁₉纳米粉体 (42.6 emu/g)的大; 但矫顽力(H_c) (336 Oe)比单体SrFe₁₂O₁₉纳米粉体的小, 在SrFe₁₂O₁₉ 与NiFe₂O₄的矫顽力5395～160 Oe之间。在频率为8～18 GHz范围内, 微波吸收逐渐增强, 当频率为12 GHz时, SrFe₁₂O₁₉-NiFe₂O₄纳米复合粉体的微波吸收达到最大值-9.7 dB, 是一种性能优良的吸波材料。      

NiFe2O4/TiO2纳米棒阵列薄膜光电化学性能和光催化性能研究

用水热法制备一维有序纳米棒状TiO₂薄膜(TiO₂ NRAs), 并采用浸渍沉积煅烧得到NiFe₂O₄/TiO₂ NRAs。借助SEM、TEM、XRD、Raman、XPS、UV-Vis等对样品的物相和形貌结构进行了表征, 结果表明: NiFe₂O₄纳米颗粒均匀沉积在金红石相TiO₂ NRAs表面, 使TiO₂光谱吸收范围拓展至可见光区。利用电化学工作站对其光电转换性能进行研究, 发现NiFe₂O₄改性后的TiO₂在可见光下光电流响应显著增大, 在电压-电流曲线和电流随时间开关灯变化中, NiFe₂O₄/TiO₂ NRAs的光电流密度分别是纯TiO₂ NRAs的12倍和8倍。NiFe₂O₄/TiO₂ NRAs可见光下降解偏二甲肼(UDMH)的效率是单纯TiO₂ NRAs降解率的3倍, 并对光催化降解机理进行了探讨。     

氨型碱性水化学对690TT腐蚀特性的影响

为探索氨型碱性水化学对传热管材料690TT腐蚀行为的影响,开展传热管材料690TT合金在B-Li-NH₄OH和NH₄OH两种水质下的腐蚀特性研究,分析690TT腐蚀产物释放特性,综合评价氨型碱性水质对690TT腐蚀特性的影响。研究结果表明,690TT材料与两种氨型碱性水质均具有较好的相容性。690TT在两种水质中均形成了致密的氧化膜,氧化膜由NiFe₂O₄尖晶石氧化物和少量的铁氧化物Fe₂O₃组成,相对而言690TT在NH₄OH型水质条件下的总腐蚀失重量、总腐蚀产物释放量略低于在B-Li-NH₄OH水质下,但690TT向水质释放的Ni元素总量与上述规律相反,这可能与Ni元素和氨形成络合物[Ni(NH₃)_m]²⁺有关,Ni元素释放量增加对反应堆一回路辐照场控制有不利影响。本研究结果可为氨型碱性水化学技术的设计和应用提供数据支撑。     

Q420NH钢表面锈层稳定化处理与保护性锈层形成分析

采用主要成分为NaHSO₃、FeSO₄、CuSO₄、NiSO₄和Na₂HPO₄的稳定化处理剂对Q420NH钢表面进行稳定化处理,通过干/湿交替循环腐蚀实验(CCT),并借助SEM、EDS和XRD等分析测试手段,对比研究了Q420NH钢稳定化处理与未稳定化处理后表面锈层的显微结构及形成机理。研究结果表明,在64周期的腐蚀实验中,稳定化处理试样的瞬时腐蚀速率高于未稳定化处理试样;稳定化处理试样锈层主要成分为α-FeOOH、γ-Fe OOH、β-Fe OOH和Fe₃O₄/γ-Fe₂O₃,在64周期时,稳定化处理试样锈层中α-FeOOH的含量为28%,较未处理试样增加了50%;稳定化处理的耐候钢试样锈层中,Cr、Ni元素在锈层与基体结合处及锈层内部均有明显富集,锈层的自腐蚀电位由未处理试样的-0.619 V提高到稳定化处理后的-0.530 V,锈层电阻由172Ω·cm2提高到3...     

纳米Y2O3含量对9Cr-ODS钢微观组织及力学性能的影响

采用机械合金化(MA)和热等静压(HIP)工艺制备了不同Y₂O₃含量的9Cr ODS钢。采用同步辐射小角X射线散射(SAXS)、高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线吸收精细结构(XAFS)光谱研究了Y₂O₃含量对9Cr ODS钢中形成的纳米氧化物的数量密度、结构和尺寸分布的影响。同时测定了不同Y₂O₃含量的9Cr ODS钢在室温和高温下的拉伸性能。结果表明,三种9Cr ODS钢中均形成了焦绿石结构Y₂Ti₂O₇,当Y₂O₃含量为0.3%(质量分数)时,Y-Ti-O纳米团簇的数密度最高,达到1.39×10²⁴m^-3。当Y₂O₃含量为0.7%(质量分数)时,Y₂Ti₂O₇或Y₂O...     

Ce含量对X100管线钢显微组织和耐腐蚀性能的影响

为了研究稀土元素Ce对X100管线钢显微组织和耐腐蚀性能的影响,利用蔡司显微镜、场发射电子显微镜及其配套的能谱仪和电化学工作站对不同Ce含量的4种试验钢0,1,2,3号(Ce质量分数分别为0,0.001 7%,0.002 8%,0.004 9%)进行测试。结果表明：随着Ce含量的增多,试验钢表面的晶粒尺寸减小,Al₂O₃夹杂被改性为CeAlO₃夹杂和Ce₂O₃夹杂。浸泡7 d后,4种试验钢的腐蚀电位均比较接近;浸泡30 d后3号试验钢的腐蚀电位较之前提高了8.94%,2号和1号试验钢的腐蚀电位分别较之前提高了6.34%和6.06%;浸泡45 d后,1号试验钢的腐蚀电位较7 d时降低了10.38%,其他3种试验钢的腐蚀电位变化不大。0号试验钢的容抗弧半径随浸泡时间的延长而逐渐减小,3号试验钢的容抗弧半径增大得最为明显。测试结果均表明,Ce含量的增加会提高试验钢的耐腐蚀性能。     

CO2驱油井环境下N80钢与3Cr13钢的电偶腐蚀行为

N80钢与3Cr13钢常作为油管和水力锚等的材料使用,在CO₂驱油井环境中不可避免偶接使用易产生电偶腐蚀。为此,通过开展CO₂环境下N80钢和3Cr13钢的腐蚀速率试验和电偶腐蚀试验,明确了CO₂含量、温度、压力和矿化度等因素作用下2种钢的电偶腐蚀规律。结果表明：CO₂驱油井中2种钢产生电偶腐蚀,3Cr13钢为阴极,且不受电偶腐蚀影响,N80钢为阳极,电偶腐蚀速率增大;且N80钢的电偶腐蚀速率随CO₂含量、温度、压力和矿化度的增大而增大;电偶腐蚀敏感因子随CO₂含量和压力增大而减小,当CO₂含量达到20.0%时电偶腐蚀敏感因子为负值,随温度升高先减小后增大,随矿化度增加而增大,电偶腐蚀速率最大可高于常规腐蚀69%。     

ZrO2 (Y2O3) 增韧的氮化硅烧结体的性能及相关系

在高温(1400℃) 超高压(4. 2GPa) 下制备Y₂O₃ 部分稳定的ZrO₂ 增韧的氮化硅烧结体, 通过XRD 及机械性能测试等方法分析ZrO₂ 的相结构, 研究氮化硅烧结体的增韧机理。结果表明, 烧结体中加入少量的铝粉, 可提高t2ZrO₂ 的相变能力, 达到利用部分稳定的ZrO₂ 增韧氮化硅烧结体的目的。稳定剂Y₂O₃ 在ZrO₂ 中含量小于2. 5mol% 时, t→m 相变量及断裂韧性随Y₂O₃ 含量增加而逐渐提高, 韧性提高来源于相变增韧和微裂纹增韧; Y₂O₃含量大于2. 5mol% 时, t 相接近100% , 韧性主要来源于相变增韧, 增韧效果随Y₂O₃ 含量增加而逐渐减弱。Y₂O₃ 作为良好的烧结助剂, 促进氮化硅烧结体在超高压下致密化, 烧结体的硬度随Y₂O₃ 含量增加逐渐提高。      

Fe/Al2O3复合材料的制备和性能

用石墨埋烧方法制备Fe/Al₂O₃复合材料,对其力学性能和微观结构进行了分析。结果表明:Fe/Al₂O₃复合材料的弯曲强度与断裂韧性均随Al₂O₃含量的升高先升高后降低,当Al₂O₃含量（质量分数）为70%时,其弯曲强度与断裂韧性分别达到602.49 MPa和9.33 MPa·m¹/2,其硬度随Al₂O₃含量先降低后升高。在烧结过程中在Fe颗粒周围形成一种成分为FeO与FeAl₂O₄的壳体,在壳体与Fe颗粒之间存在微裂纹缺陷。壳体的形成和壳体与金属颗粒间的微裂纹钝化了外部应力,从而提高了复合材料的韧性。     

Ti811合金表面激光熔覆Ti2Ni+TiC+Al2O3+CrxSy复合涂层的组织和性能

以TC4+Ni45+Al₂O₃+MoS₂+Y₂O₃混合粉末为熔覆材料,采用同轴送粉技术在Ti811合金表面进行激光熔覆制备复合涂层,使用SEM、EDS和XRD等手段分析了涂层的微观组织,测试了涂层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明,在激光熔覆过程中Ti811合金中的Ni和C分别与Ti发生反应,原位生成金属间化合物Ti₂Ni和硬质增强相TiC;MoS₂分解后S与Cr发生硫化反应生成了软质润滑相Cr_xS_y。网状形态的Ti₂Ni、近球状和枝晶形态的TiC以及点状的Al₂O₃,均匀分布在熔覆层中。硬质相强化和软质相润滑的共同作用,使激光熔覆层具有较高的显微硬度和较优良的耐磨性能。激光功率为900 W的熔覆层其平均显微硬度值达1303.5HV_0.5,其耐磨性能最佳。     

碳化与氯盐腐蚀作用下钢筋锈蚀物的微结构特征

通过XPS与XRD方法研究了碳化与氯盐腐蚀作用下砂浆内钢筋锈蚀物的组成和微结构特征,阐明了砂浆内钢筋的腐蚀机制。研究结果表明：从氯盐、碳化到氯盐与碳化复合作用,钢筋锈蚀物中Fe的峰值逐渐增强,Fe的氧化物含量增多,钢筋锈蚀越来越严重;在钢筋腐蚀过程中,钢筋表面的FeO和Fe₃O₄等较致密的钝化膜结构会转化为Fe³⁺,且Fe³⁺与水泥的水化产物Ca₂SiO₄形成Fe³⁺-Ca₂SiO₄复盐,随着钢筋腐蚀程度的加剧,Fe³⁺-Ca₂SiO₄复盐含量逐渐减少,而Fe³⁺转化为以Fe₂O₃为主的其他锈蚀物。     

La2O3对电火花沉积Fe基涂层组织和耐磨性能的影响

采用电火花沉积工艺在3Cr₂Mo钢表面制备Fe基和Fe/La₂O₃涂层,以考察La₂O₃对Fe基涂层组织及耐磨性能的影响。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究Fe基和Fe/La₂O₃涂层的显微组织、相结构、显微硬度及耐磨性能。结果表明：Fe基和Fe/La₂O₃涂层主要由γ-（Fe, Ni）固溶体和Cr₇C₃、CrB、Fe₃C等硬质相组成,La₂O₃的加入使Fe基涂层中生成新物相CrC、LaNi₄Si。Fe/La₂O₃涂层的组织结构为莲藕状互联的网状组织,且靠近涂层表面区域组织更加细小;La₂O₃使Fe基涂层中的夹杂物、裂纹、孔洞等缺陷大大减少,组织更加均...     

海上油气田油套管用材110Cr13S适用性研究

为评价110Cr13S油套管钢在海上油气田开发工程中的适用性,采用暴露腐蚀试验、原位电化学测试、应力腐蚀测试研究了110Cr13S钢在模拟深水油气田井下高温、高压、CO₂与H₂S共存腐蚀环境中的腐蚀行为。利用扫描电镜、能谱仪、电化学工作站、慢应变速率拉伸试验机测试了110Cr13S油套管钢在温度为129.5℃,H₂S分压为358 Pa以及CO₂分压为2.754 MPa条件下的腐蚀形貌、腐蚀产物成分、电化学行为及慢应变速率拉伸曲线。结果表明：在模拟深海油气田井况条件下,110Cr13S钢的平均腐蚀速率为0.004 4 mm/a,试样表面生成了结构致密完整的钝化膜,具有较好的耐蚀性和优异的抗硫化物应力腐蚀开裂性能,110Cr13S油套管钢适用于深水、高温、高压、CO₂与H₂S共存条件下的油气井开发油套管选材。     

稀土氧化物(La2O3或CeO2)对搅拌摩擦加工制备Ni/Al复合材料组织和性能的影响

采用搅拌摩擦加工（FSP）的方法制备Ni/Al复合材料,并在此基础上添加不同种类稀土氧化物（La₂O₃或CeO₂）,通过SEM、EDS、XRD、电子探针（EPMA）和室温拉伸试验研究稀土氧化物对FSP制备Ni/Al复合材料组织和性能的影响。结果表明：Ni/Al复合材料复合区有较明显的Ni粉团聚物存在,Ni-La₂O₃/Al、Ni-CeO₂/Al复合材料中Ni粉团聚物数量减少,尺寸减小。La₂O₃和CeO₂均对Al-Ni原位反应有较大影响,能够促进Al-Ni原位反应的进行,生成更多增强相。Ni-CeO₂/Al复合材料与Ni-La₂O₃/Al复合材料相比,复合区组织更加均匀,增强颗粒Al₃Ni含量更多。La₂O₃和CeO₂均能显著提高FSP制备Ni/Al原位复合材料的抗拉强度。Ni-La₂O₃/Al复合材料的抗拉强度达到221 MPa,Ni-CeO₂/Al复合材料的抗拉强度达到238 MPa,两者相比于Ni/Al的复合材料抗拉强度（166 MPa）分别提高了33.1%和43.4%。     

总压对L360NS钢在CO2/H2S/O2体系中腐蚀行为的影响

为明确总压对钢材在CO₂/H₂S/O₂体系中腐蚀行为的影响,采用高温高压反应釜、扫描电子显微镜及其附带的能谱仪、X射线衍射仪、3D光学轮廓仪等仪器,探究了不同总压对L360NS钢在CO₂/H₂S/O₂体系中腐蚀行为的影响。结果表明：总压在0.2～1.5 MPa范围内改变时,L360NS钢的均匀腐蚀速率随着总压的增大而升高。原因是总压增大导致溶液中气体含量增大,腐蚀反应动力学加快,加剧腐蚀。腐蚀产物膜底层为楔状和晶粒状产物掺混,表层为颗粒状,产物组成为FeCO₃、Fe₂O₃、FeS、FeS₂。总压增大,腐蚀坑数量增多,且出现横向、纵向扩展,局部腐蚀程度加深,这是由于腐蚀产物FeCO₃、Fe硫化物与Fe₂O₃等氧化物对基体的保护不均匀。     

CeO2加入含量对铁基合金涂层显微组织和摩擦学性能的影响

为改善12Cr1MoV钢表面的磨损性能，以铁合金粉和CeO₂粉的混合物为原料，采用激光熔覆技术在12Cr1MoV钢表面制备含CeO₂铁基合金涂层，研究原料中CeO₂质量分数(0～1.5%)对涂层的金相组织、物相组成、显微硬度、摩擦磨损性能、冲击磨料磨损性能的影响。结果表明：CeO₂的加入能够对涂层起到减少缺陷和细化晶粒的作用，当CeO₂质量分数为1.0%时，涂层组织致密、细化效果最明显、涂层组织最好。CeO₂的加入对涂层物相组成有明显影响，含CeO₂涂层由Fe(Cr)固溶体、CeNi₃和Cr₂₃C₆组成。随着CeO₂含量的增加，涂层硬度呈现先升高后降低的趋势，摩擦因数、摩擦磨损质量损失和冲击磨料磨损质量损失呈现先降低后增加的趋势；当CeO₂的质量分数为1.0%时，涂层的显微硬度最高，比未添加CeO₂涂层提...     

气相压力对CO2/H2O气液两相泡状流中20#钢初期腐蚀行为的影响

在气液两相流条件下,为研究CO₂压力对20#钢初期腐蚀行为的影响,采用气液两相流的动态腐蚀平台,通过失重法、SEM、EDS、XRD等系统研究了20#钢在不同CO₂压力下的腐蚀速率、腐蚀形貌及产物。结果表明：在不同腐蚀时间下,腐蚀速率均随CO₂压力的增大呈先减小后增大的趋势,在CO₂压力为0.1 MPa时出现最小值,同一CO₂压力下腐蚀速率偏差随着时间的延长明显降低,表面腐蚀产物的致密度随着CO₂压力的增加而提高,不同CO₂压力下管壁表面腐蚀后的形貌呈现两种不同的特征,即粗糙区和相对平滑区,两种特征区内均包括相对均匀产物与突起产物,均匀产物中C和O的含量均低于突起产物,两种产物中C和O的含量随CO₂压力的升高而升高,表面腐蚀产物的主要构成相为FeCO₃、γ-FeOOH、Fe₃O₄。     

磺酸化铁酸镍磁性石墨烯复合材料活化过硫酸盐降解水中2-氨基苯并噻唑的研究

采用微波法在水-离子液体表面活性剂的体系，制备了磺酸化铁酸镍磁性石墨烯(GS/NiFe₂O₄)复合材料，通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、X射线光电子能谱(XPS)、BET/BJH的方法分析材料的表观结构。使用GS/NiFe₂O₄活化过硫酸盐(PMS)降解水中的2-氨基苯并噻唑(ABT),并通过超高效液相色谱-串联质谱法对降解率进行定量分析。经条件优化得出，在pH=3、PMS浓度为4mmol/L,投加15mg GS/NiFe₂O₄的条件下，30min内可完全降解20mg/L的2-氨基苯并噻唑。考察了阴阳离子对ABT的降解过程影响：Cl^-对ABT的降解有促进作用，HCO^-₃具有抑制作用，而Cu²⁺具有双重作用。通过自由基猝灭实验发现SO^-₄·为主导自由基、·OH为辅。最后...