锡基合金体系组元活度及气-液平衡的模型预测

采用正规溶液模型、亚正规溶液模型以及简化的分子相互作用体积模型(Simplifiedmolecularinteraction volume model, SMIVM)预测Pb-Sn、Sb-Sn、Bi-Sn合金组元的活度,并计算模型的预测偏差。结果表明:SMIVM的平均标准偏差最小,分别为0.0050和0.0046,表明采用SMIVM预测锡基合金组元的活度是可靠的。在此基础上,采用SMIVM,结合真空冶金及气液平衡理论,建立二元合金体系的气-液平衡(Vapor-liquid equilibrium, VLE)预测模型。采用该模型计算上述锡基合金的VLE数据,并绘制VLE相图(包括T-x(y)和p-x(y)相图),最后采用VLE实验数据检验其可靠性。结果表明:采用该方法预测锡基合金体系的气-液相平衡具有较高的可靠性。依据气-液平衡相图,分析真空蒸馏分离锡基合金的实验条件以及不同蒸馏条件下的产物成分,可为真空蒸馏设备的改进及蒸馏过程优化提供理论依据。     

金银合金真空分离的理论研究（英文）

为准确预测金银合金真空蒸馏过程中产品成分与温度和压力的关系,并为工业生产参数的设计提供便捷和有效的指导,根据分子相互作用体积模型(MIVM),计算不同温度下金银合金的分离系数(β)和气-液平衡成分。结合气液相平衡(VLE)理论,绘制金银合金真空蒸馏的温度-成分、压力-成分相图。同时,对金、银三相点和金、银蒸气冷凝温度进行计算。理论研究结果表明：随着蒸馏温度的升高,分离系数减小,金在气相中的含量增加;低温对分离金银具有积极效果;在压强1～10 Pa范围内,金、银冷凝温度相差约450 K。     

铅锡合金的真空蒸馏深度脱铅(英文)

采用分子相互作用体积模型计算在777℃时不同Pb含量铅锡合金的活度系数,结果与实验值符合较好。对800～1300℃全成分范围内铅锡合金的活度系数进行预测,为铅锡金真空蒸馏分离提供必要的热力学参数。对两种不同铅含量的铅锡合金进行小型和工业实验,将锡中的铅含量降至0.01%以下。设计全成分范围的铅锡合金真空蒸馏处理流程,对铅含量10%～90%的铅锡合金经真空蒸馏处理后可得到纯度为99.5%的粗铅和铅含量在0.01%以下的精锡。     

分子相互作用体积模型在真空蒸馏分离铅-锡-锑三元合金中的应用

基于分子相互作用体积模型(MIVM),计算Pb?Sn?Sb三元合金体系的活度,并使用活度系数计算真空蒸馏过程中Pb?Sn?Sb三元合金体系的气液相平衡。结果表明：随着蒸馏温度和液相中锡含量的增加,气相中锡含量也不断增加;然而,在1100°C液相中锡含量为97%(质量分数)时,气相中锡含量仅为0.45%,分离效果较好。在真空(10 Pa)条件下,在1100~1300°C蒸馏温度范围内进行真空蒸馏分离Pb?Sn?Sb三元合金实验。结果表明：在1100°C时,当液相中锡含量为97%时,气相中锡含量为0.54%。最后对比分析了实验结果和预测值,分析表明实验结果和预测值吻合较好。     

分子相互作用体积模型在真空蒸馏分离Pb-Sb、Pb-Ag和Sb-Cu合金中的应用

基于分子相互作用体积模型(MIVM),使用牛顿迭代方法结合无限稀活度系数实验数据γ∞计算对势能相互作用参数Bij和Bji;然后使用参数Bij和Bji计算Pb-Sb、Pb-Ag及Sb-Cu二元合金体系的活度α和活度系数γ,并与实验值进行比较分析;最后计算Pb-Sb、Pb-Ag及Sb-Cu二元合金体系的气液相平衡组成。气液相平衡组成计算结果表明:活度计算值和实验值吻合较好;Pb-Ag和Sb-Cu体系中的组元均能通过真空蒸馏实现良好分离,而Pb-Sb体系中的组元不能通过一次真空蒸馏实现完全分离。分子相互作用体积模型用于预测二元合金体系的活度及真空蒸馏分离效果具有很高的可靠性,为真空蒸馏分离二元合金提供良好的理论依据。     

真空蒸馏Zn-Ni二元合金气−液相平衡研究

在系统压力5～10 Pa、蒸馏温度1173～1423 K条件下,开展Zn-Ni二元合金真空蒸馏实验研究.结果表明:液相中Ni含量(质量分数)由18.21％增至96.05％时,气相中的Zn含量由0增至99.9966％,并且通过实验获得真空蒸馏中Zn-Ni二元合金的气?液平衡(Vapor-liquid equilibriu...     

真空区域熔炼法制备高纯铝过程中杂质的分布（英文）

提出一种真空区域熔炼法制备高纯铝的新工艺。通过确定平衡分配系数,研究杂质的轴向偏析。理论分析和实验结果表明,平衡分配系数k₀<1的杂质(Cu、Si和Fe)在铝锭尾部累积,而Ti (k₀>1)在铝锭首端累积。当熔区以1.5 mm/min的速度移动并进行15次区域熔炼后,杂质的去除率和铝的纯度最高。在铝锭中部,即距铝样首端140 mm处,铜、铁和硅的去除率均高于90%,钛的去除率高于75%,铝纯度高于99.999%。铝样品的纯度符合99.999%(5N)工业用高纯铝标准的要求。     

Ag-Sn-Zr三元系的热力学模拟和凝固显微组织（英文）

采用关键实验和热力学模拟研究Ag–Sn–Zr三元系的相平衡。通过制备22个平衡合金,采用X射线衍射、扫描电子显微镜和能量色散X射线能谱测定Ag–Sn–Zr体系500、700和900℃的等温截面。通过制备8个铸态合金,研究合金的凝固行为。测定Zr、Sn和Ag在Ag–Sn、Ag–Zr和Sn–Zr体系中二元化合物的溶解度,未发现三元化合物存在。基于3个边际二元系的热力学描述及获得的相平衡数据,采用CALPHAD方法对Ag–Sn–Zr体系进行热力学优化,得到一套自洽的热力学参数。计算的等温截面与实验数据吻合较好。计算和构筑Ag–Sn–Zr体系在整个成分范围内的液相面投影图和希尔反应图,模拟Gulliver-Scheil非平衡条件下铸态合金的凝固行为。模拟结果与实验数据相一致。     

真空硅热法制备Mg-Li合金（英文）

对真空硅热法制备Mg-Li合金进行实验研究,采用X射线衍射仪对产物和残渣进行物相分析,利用扫描电子显微镜观察产物的冷凝形貌。XRD分析表明,产物的主要成分为Mg,反应的主渣相为Ca2SiO4。SEM分析表明,产物微观上相继呈片状、短棒状和絮状。同时研究了在未添加萤石时硅铁添加量、还原温度、成型压力和保温时间对Mg-Li合金制备的影响。在还原温度1250℃、硅铁添加量110%、成型压力15 MPa和保温时间150 min的条件下,镁锂还原率分别为81.38%和99.58%。     

铸造Cu-La-Zn合金的强化及导热行为（英文）

开发一种适合于压铸的高导热Cu-La-Zn合金,该合金的导热系数高达200～300W/(m·K),约为普通黄铜的两倍。分别定量研究铸态二元Cu-La (2.0%～4.5%La,质量分数)和三元Cu-2La-x Zn (0～3.0%Zn,质量分数)合金中Cu6La金属间化合物和Zn固溶原子对强化和导热行为的影响。结果表明：每增加1%(质量分数)的La或Zn,合金导热系数下降约34W/(m·K)。Cu-2La-x Zn合金中α-Cu基体的晶格常数随Zn固溶原子的增加由3.6163?增加到3.6239?;在Zn原子的固溶强化作用下,α-Cu基体的硬度由1.495 GPa呈抛物线增加至1.597 GPa。根据基于显微组织的Maxwell-Eucken模型计算结果,确定Cu6La的导热系数约为35.37W/(m·K);而每增加1%Zn(摩尔分数)的固溶原子,α-Cu基体的导热系数下降51.38 W/(m·K)。     

夹层辅助激光焊接镁/钢异种金属的显微组织与性能（英文）

采用镁合金在上、钢板在下且添加中间夹层辅助的激光焊接技术,对AZ31B镁合金和DP590双相钢平板试件进行焊接,基于热力学性能和本征力学性质的计算来选择夹层元素,分析添加夹层前后镁/钢接头显微组织和性能的变化。结果表明：添加Sn和Al夹层,接头最大载荷分别为730和590 N,与没有添加夹层相比,分别提高2.04倍和1.46倍;添加Al夹层,接头界面生成脆性较大的Mg₁₇Al₁₂化合物,其限制了镁/钢接头性能提升;而添加Sn夹层,界面生成脆性相对较低的Mg₂Sn化合物以及延性Fe₃Sn化合物,这是添加Sn夹层镁/钢接头性能高于添加Al夹层的重要原因。     

Cu－Ce－M（M＝Sn，Zn，Pb）溶液体系的热力学性质

利用Ｃ－ＣＯ控制反应２［Ｃｅ］＋３ＣＯ＝ｃｅ２Ｏ３＋３Ｃ的平衡氧位、使多孔石墨坩埚中［Ｃｅ］达到等活度的原理，结合解病态方程组的共轭斜量法，求解出１２００Ｃ铜液中Ｃｅ与Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂ的活度相互作用系数，得到了反应３［０］＋［ｃｅ］＝Ｃｅ２Ｏ３的平衡常数和铜液中Ｃｅ２Ｏ３的吉氏标准生成自由能。     

挤压态低合金化Mg-0.5Bi-0.5Y-0.2Zn合金的腐蚀行为及力学性能（英文）

研发一种新型低合金化Mg-Bi-Y-Zn合金系,该合金系在673 K的挤压温度下成功成型。通过扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、电化学试验和拉伸试验研究挤压态合金的腐蚀行为和拉伸性能。挤压后,合金表现出几乎完全的动态再结晶组织和典型的挤压织构,在晶粒内可以观察到一些亚微米级析出相。在SBF溶液中,合金的腐蚀模式由最初的点蚀为主转变为中间过程的丝状腐蚀为主;最后经长时间浸泡后,腐蚀模式转变为丝状腐蚀和局部晶粒脱落。挤压态Mg-0.5Bi-0.5Y-0.2Zn合金的屈服强度为237 MPa,极限抗拉强度为304 MPa,伸长率为31%,平均腐蚀速率为0.14 mm/a。由此可见,该合金表现出良好的拉伸性能和耐腐蚀性能匹配度,这主要归因于其均匀的晶粒结构和亚微米级析出相。因此本文所研发的Mg-0.5Bi-0.5Y-0.2Zn合金具有在生物医药领域的广阔应用前景。     

硫酸镍铵复盐结晶法分离回收铜电解液中的镍（英文）

研究采用硫酸镍铵复盐结晶从铜电解液中分离回收镍的方法。研究发现,在相同温度的溶液中,硫酸铜的溶解度小于硫酸镍的溶解度,而硫酸铜铵的溶解度大于硫酸镍铵的溶解度。因此,加入(NH₄)₂SO₄可使铜电解液中的镍选择性结晶析出。按(NH₄)₂SO₄/NiSO₄摩尔比≤0.8加入(NH₄)₂SO₄,在-15℃冷冻结晶10 h,可使其中的镍以Ni(NH₄)₂(SO₄)₂·6H₂O的形式结晶析出。将所得结晶物热解,再将热解产物加水溶解,最后将溶解液浓缩结晶得到合格的NiSO₄·6H₂O产品。复盐结晶法是一种清洁环保、经济高效的从铜电解液中分离回收镍的方法。     

金属熔体中的液-液结构转变现象及其对凝固的影响（英文）

液态合金结构和性质的研究一直是凝聚态物理和金属材料科学领域的重要研究方向之一。液态合金并非理想的均质液体,在温度和压力等作用下会发生不连续转变。液-液结构转变广泛存在于金属和合金中,并且对最终凝固组织和性能有着很大的影响。系统阐释金属熔体中液-液结构转变现象,总结液-液结构转变对最终凝固组织和宏观性能的影响等方面的主要研究进展。结果表明,利用熔体液-液结构转变可以有效调控金属及合金的组织,改善其宏观性能。     

选择性还原分离和回收酸性浸出液中的碲和铋（英文）

提出一种用Na₂SO₃和Fe粉选择性分离和回收碲铋矿酸性浸出液中碲、铋的简单、高效方法。采用SEM-EDS、XRD、XPS和ICP-OES等手段研究碲、铋的选择性还原机理。过剩系数为16的Na₂SO₃在80℃和10 min条件下可还原99.83%的Te,粗碲品位达93.78%。此外,搅拌促进Na₂SO₃溶解,从而加速Te还原。过剩系数为7.5的Fe在60℃和40 min条件下可置换99.39%的Bi,粗铋品位达92.35%。采用循环浸出碲铋矿的方法可提高浸出液中Te(Ⅳ)和Bi(Ⅲ)的浓度并降低Fe(Ⅲ)的浓度,减少Na₂SO₃的消耗。     

分段慢压射速度对AZ91D镁合金真空压铸件组织的影响（英文）

在AZ91D镁合金真空压铸过程中使用2种分段慢压射速度(两段和三段)。在充型之前型腔内真空压力变化情况通过真空传感器进行监测。压铸件组织通过光学显微镜和图像分析软件进行分析。结果表明,采用三段慢压射速度时充型时刻型腔真空压力明显降低,导致所得压铸件中气孔含量很低。通过恰当选用分段慢压射速度,在充型之前金属液在压室中的停留时间可缩短,在慢压射过程后期阶段金属液在压室中的流动也将受到抑制,这些因素可导致所得压铸件中压室预结晶组织含量较低。     

从铜合金渣中选择性回收锡及其热处理合成SnO2（英文）

采用选择性溶解方法对铜合金废渣中的锡进行富集和分离。使用HNO3溶液溶解铜合金废渣,渣中的锡不会溶解从而使其从中得到分离。通过离心分离生成的H2SnO3沉淀相,然后经过干燥加热生成SnO2粉末。对SnO2粉末的相组成、表面形貌和化学成分进行分析。     

超声空化作用下高温合金废料中战略金属的浸出机理（英文）

为提高高温合金废料中战略金属的回收效率,提出一种超声辅助浸出工艺。在超声辅助浸出过程中,浸出时间为60 min时,高温合金废料中Re、Ni、Co、Al、Cr和W的浸出率分别为92.3%、95.2%、98.5%、98.7%、97.5%和27.2%,明显优于常规浸出工艺中浸出时间为120 min时的浸出效率。高温合金废料中战略金属浸出效率的提高可归因于超声空化作用下产生的物理和化学协同作用。超声空化的物理作用可以阻止高温合金废料表面溶解层的形成,促进浸出液与高温合金废料接触,从而提高高温合金废料中战略金属的浸出率;而超声空化的化学作用可以促进HCl-H₂O₂体系中羟基自由基的产生,从而增强浸出体系的电位,促进体系中Re向ReO₄^-的氧化反应过程。     

铁掺杂NiAl-28Cr-6Mo共晶合金的显微组织和力学性能（英文）

研究掺杂了0.1%Fe、0.2%Fe和0.5%Fe(摩尔分数)的电弧熔炼Ni Al-28Cr-6Mo共晶合金在室温和高温条件的显微组织和力学性能。合金的均匀化热处理在Ar气气氛中于1300℃条件下进行。采用金相分析技术、硬度测试、X射线衍射分析技术及压缩试验对合金样品进行表征。结果表明,铸态和均匀态合金均呈较细的晶内共晶结构和较粗的晶间共晶结构。Fe含量的增加导致共晶层粗化及共晶数量减少。在室温条件下所有实验合金均具有很高的压缩应力和应变。Fe的添加对室温条件下合金的强度和延展性的影响较小;然而,Fe的添加使合金的高温强度增加。高温条件下,X射线衍射峰向低Bragg角方向移动,这表明Fe的添加使合金的晶格常数增大。