NaCl-KCl-NdCl3-AlCl3熔盐体系电解制备Nd-Al合金及机理

在700℃的NaCl-KCl体系中,采用循环伏安法、方波伏安法和开路计时电位法等电化学测试方法研究了钨电极上Nd(Ⅲ)的电化学行为以及与Al(Ⅲ)共沉积的电化学过程。结果表明:在低扫描速率(0.1～0.5V·s~(-1))下,NaCl-KCl-NdCl_3熔盐中Nd(Ⅲ)的还原是一步交换3个电子的准可逆过程,该还原过程由扩散步骤控制,扩散系数约为1.2×10~(-5) cm~2·s~(-1)。将AlCl_3引入NaCl-KCl-NdCl_3熔体后,循环伏安、方波伏安以及开路计时电位测试结果表明,电解过程中形成了3种Nd-Al金属间化合物(Nd_3Al_(11)、NdAl_3和NdAl_2),其形成机理为Nd在预先沉积的Al上发生欠电位沉积。通过电动势法,计算了700℃时Nd-Al金属间化合物的热力学参数,如两相共存下Nd的活度和相对偏摩尔吉布斯自由能以及Nd-Al金属间化合物的标准吉布斯自由能。在-2.3 V下进行恒电位电解5 h制备了Nd-Al合金,所得合金由Nd_3Al_(11)、NdAl_3、NdAl_2和Al4种物相组成。     

La2O3含量对Al2O3/Cu基复合材料组织与性能的影响

以La₂O₃粉、Al粉、CuO粉为反应物原料、纯铜为基体,采用原位合成技术和近熔点铸造法制备颗粒增强Cu基复合材料,研究La₂O₃对Al-CuO体系制备的Cu基复合材料组织及性能的影响。结果表明：添加La₂O₃可获得纳米Al₂O₃颗粒,且弥散分布于Cu基体中,制备的材料组织更加细小、均匀,其材料的电导率及摩擦磨损性能明显提高。当添加0.6%wtLa₂O₃,复合材料的电导率达到90.2%IACS,磨损量达到最小,相比未添加La₂O₃,其导电率提高10.1%,磨损量减小36.6%。     

纳米Y2O3对高Nb-TiAl合金高温蠕变性能的影响

在不同温度、不同应力条件下对高Nb-TiAl合金进行蠕变测试,结合扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等分析手段探究纳米Y₂O₃对Ti-45Al-6Nb-2.5V合金高温蠕变性能的影响。铸态高Nb-TiAl合金组织为α₂/γ层片结构,纳米Y₂O₃的添加可显著细化合金组织并改善合金的高温拉伸性能。蠕变结果分析得出,添加0.15at.%纳米Y₂O₃会显著改善Ti-45Al-6Nb-2.5V合金的抗蠕变性能,在800℃/300MPa条件下,合金稳态蠕变速率由2.389×10^_-7s^_-1降至1.500×10^_-7s^_-1;在850℃/250MPa条件下,合金的蠕变寿命由14.10h延长至61.50h。添加纳米Y₂O₃提高合金蠕变抗力的机制是Y₂O₃与基体具有较高的结合强度,可以有效阻碍位错运动,减弱孔洞萌生的倾向。经分析,两种合金在800℃/300MPa下的蠕变行为主要受位错攀移与孪晶控制,蠕变损伤断裂机理为孔洞萌生与裂纹扩展。     

介质对GH3625合金高温腐蚀中氧化膜的影响机制

本文采用XRD、SEM、EDS、增重法测量和热力学计算等手段研究了铸态GH3625合金在900 ℃下不同腐蚀介质中(Air、75 wt.% Na₂SO₄+25 wt.% NaCl和2% SO₂+H₂O+Air)腐蚀120 h后的高温腐蚀行为,探讨了不同腐蚀介质下氧化膜的形成及破坏机制。研究表明,GH3625合金在不同介质中腐蚀后,从合金最表层到合金内部结构均分为疏松氧化层、致密氧化层、贫Cr区和合金基体,其氧化层主要由NiO、Cr₂O₃和NiCr₂O₄组成。同时,合金在熔盐和高温酸性气氛中腐蚀后的贫Cr区深度(约14 μm和11μm)均大于在空气中氧化后贫Cr区深度(约8 μm),腐蚀介质对合金表层氧化膜的破坏程度从大到小依次为熔盐介质、高温酸性气氛介质、空气介质。合金的腐蚀主要是不同介质下合金表层氧化膜的形成与溶解的相互竞争,当GH3625合金在熔盐介质中腐蚀时,腐蚀机制主要是氧化膜与Cl^_-反应生成气相Cl₂和与Na₂O反应生成铬酸盐Na₂CrO₄;而当GH3625合金在酸性气氛介质中腐蚀时,腐蚀机制主要是Cr、Ni元素与SO₂、O₂的连续硫化和氧化反应。     

GH3625合金在75%Na2SO4-25%NaCl环境中热腐蚀行为研究

将GH3625合金置于750℃下,75%Na₂SO₄-25%NaCl熔盐环境中以研究GH3625合金的热腐蚀行为,使用扫描电镜、能谱仪以及X射线衍射仪等设备对腐蚀后合金表面形貌、元素分布以及物相鉴定等进行研究分析。研究结果表明：组织为奥氏体等轴晶的GH3625合金腐蚀增重曲线呈现“两级”增重规律。合金在熔盐中腐蚀后,由腐蚀层最外层到合金基体结构依此为尖晶状NiO和片层状NiCr₂O₄、存在少许缺陷但相对致密的Cr₂O₃氧化层、带有孔洞的“蜂窝”状Ni₂S₃硫化层、基体贫Cr层以及合金基体。GH3625合金在750℃下,75%Na₂SO₄-25%NaCl熔盐环境中造成氧化膜失效的主要腐蚀反应为Cr₂O₃与Cl^-以及Na₂O的反应,反应生成CrO₂Cl_2<...     

Pd/ZrO2-Al2O3催化剂中载体制备对CH4转化活性的影响

为推动ZrO2-Al2O3在天然气汽车尾气净化催化剂中的实际应用,并阐明其制备条件对负载催化剂转化活性的影响机制,文章以ZrO2-Al2O3复合氧化物为载体,采用等体积浸渍法制备了Pd/ZrO2-Al2O3催化剂,并在连续流动固定床反应器上研究了ZrO2-Al2O3复合氧化物的制备对催化剂低温CH4氧化活性的影响。结果表明：制备方法中,相比于浸渍法和胶溶法,沉淀法更能提高催化剂活性;锆源、铝源优选中,以Zr(NO3)4为锆源、拟薄水铝石为铝源时能获得较高的催化活性;组分配比中,以w (ZrO2): w (Al2O3)=10:90的催化活性最高。XRD、低温N2吸附、CO脉冲吸附的结构表征表明,ZrO2-Al2O3复合氧化物的大的比表面积、孔容、孔径是促进贵金属Pd分散,提升催化剂低温CH4转化活性的关键因素。     

Al2O3包覆LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4正极材料的制备及其电化学性能

以Al(NO3)3?9H2O为包覆原料,通过燃烧法制备得到LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4@Al2O3正极材料。通过X射线衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电镜(TEM)等表征手段对材料的结构和形貌进行分析,并通过恒电流充放电、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等测试分析材料的电化学性能。结果表明,Al2O3包覆没有改变LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4的尖晶石型结构,包覆层厚度约10.6nm。LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4@Al2O3正极材料电化学性能得到了明显改善,1 C和10 C倍率下初始放电比容量分别为119.9 mAh?g-1和106.3 mAh?g-1,充放电循环500次后容量保持率分别为88.4%和78.2%,而未包覆的LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4在1 C和10 C倍率下初始放电比容量分别为121.2 mAh?g-1和104.0 mAh?g-1,500次循环后容量保持率分别为84.1%和67.6%。LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4@Al2O3活化能为32.92 kJ?mol-1,而未包覆材料的活化能为36.24 kJ?mol-1,包覆有效降低了材料Li+扩散所需克服的能垒,提高了材料的电化学性能。     

定向凝固Mg2Si1-xSnx合金功率因子优化和热电性能研究

通过高温度梯度定向凝固方法制备了高质量的Mg2Si1-xSnx晶体,对1.5at%Bi掺杂条件下不同Sn含量的合金进行了热电性能测试和电子传输性能的第一性原理计算。x=0.625时,由于达到能带收敛条件,Seebeck系数和功率因子均达到最大值,测试结果分别为-247μVK-1和5.7mWm-1K-2,与计算预测结果一致,与纳米级晶粒的块体材料相比,功率因子提升了25%。在T=700K处计算预测的最大ZT值为1.3,而实验测试值为1.16,而且在中温区的550K到800K之间预测和实验测试的ZT值均可以保持在0.9以上。通过优化功率因子的方法可以有效提高Mg2Si1-xSnx晶体的热电性能,而且可以避免热电器件在高温环境长时间服役时,由于晶粒长大而导致的性能降低。     

LaMgAl11O19涂层的CMAS侵蚀行为研究

为了研究服役过程中38CaO-5MgO-8AlO1.5-49SiO_2(CMAS)对镁基六铝酸镧(LaMgAl_(11)O_(19))的高温侵蚀行为,利用大气等离子喷涂技术制备了LaMgAl_(11)O_(19)涂层。通过SEM、EDS和XRD表征了1050、1250℃下LaMgAl_(11)O_(19)涂层被CMAS侵蚀后的微观组织和相结构。结果表明,LaMgAl_(11)O_(19)涂层中在1250℃被侵蚀24 h后的腐蚀产物是CaAl_2Si_2O_8和MgAl_2O_4。此外,通过研究侵蚀层厚度与侵蚀温度、侵蚀时间的关系,计算得到了在1050～1250℃温度下,CMAS侵蚀LaMgAl_(11)O_(19)涂层的反应活化能为94.1 kJ/mol。     

微弧氧化Mg-3Al-1Zn镁合金应力腐蚀和腐蚀疲劳行为研究

本文主要对微弧氧化Mg-3Al-1Zn镁合金在空气和3.5 wt.%硫酸钠溶液两种环境下的应力腐蚀和腐蚀疲劳行为进行研究,并讨论其相互关系。微弧氧化处理后,Mg-3Al-1Zn镁合金的耐蚀性能得到明显改善。与Mg-3Al-1Zn镁合金基体相比,在空气中,微弧氧化后合金的应力腐蚀和腐蚀疲劳强度均下降了大约10 MPa。在3.5 wt.%硫酸钠溶液环境中,微弧氧化后合金的腐蚀疲劳性能仍然是恶化的,但是应力腐蚀强度却得到了显著改善,从58.24 MPa提高至202.08 MPa。这表明材料的力学性能（应力腐蚀和腐蚀疲劳）并不是与其腐蚀性能完全保持线性关系的。微弧氧化处理后镁合金在空气中的应力腐蚀断口为韧性断裂,在硫酸钠溶液环境中为解理断裂。而其腐蚀疲劳断口不论是在空气中还是在腐蚀环境中均为解理断裂。这主要是由于腐蚀环境和变换循环载荷的影响,两者共同作用将会加速裂纹扩展。这表明,周围环境和加载类型对材料断裂机理有重要影响。     

NbCr2/ Nb合金高温力学行为

在800～1200℃的变形温度,0.001～0.1 s~(-1)的应变速率条件下对通过机械合金化+热压工艺制备的成分为Nb-22.5Cr的NbCr_2/Nb合金进行了高温压缩试验,研究了合金的高温力学行为,并通过透射电子显微镜观察分析了合金的变形机制。结果表明:NbCr_2/Nb合金的峰值强度随着变形温度的升高,应变速率的降低而下降。基体Nb的变形机制主要为位错的滑移;而NbCr_2的变形机制是通过层错、孪晶、不全位错等方式进行。     

GH4169合金的高温变形行为

通过高温拉伸实验对GH4169合金的加工硬化特性进行了研究,采用扫描电镜观察其断口处的组织形貌,分析了δ相对GH4169合金塑性变形的影响。结果表明,GH4169合金加工硬化规律基本遵循Hollomon公式;合金在不同热处理制度(固溶处理、时效2 h、时效5 h、时效32 h)下的应变硬化指数n分别为0.274、0.391、0.423和0.468;δ相的析出提高了合金的抗拉强度和屈服极限,而塑性表现为先上升后下降。     

Effects of NaCl and SO2 on the initial atmospheric corrosion of zinc

The influence of NaCl deposition on the corrosion of zinc in atmospheres with and without SO₂ was studied via quartz crystal microbalance. Regularity of the initial corrosion of zinc under these conditions was analyzed. The results show that NaCl can accelerate the corrosion of zinc. Mass gain of zinc increases with the exposure time, which can be correlated by using exponential decay function. The relationship between mass gain and amount of NaCl deposition is well linear at any time in air containing 1 ppm SO₂, but follows quadratic function in air without SO₂. More amount of NaCl deposition will slow down the corrosion to some extent after exposure for certain time in the presence of SO₂. The combined effect of NaCl and SO₂ on the corrosion of zinc is greater than that caused by each single component. Fourier transform infrared spectroscopy and X-ray diffraction were used to characterize the corrosion products of zinc. In the absence of SO₂, simonkolleite, Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O and zincite, ZnO are the dominant corrosion products, while zinc hydroxysulfate (Zn₄SO₄(OH)₆·3H₂O), zinc chloride sulfate hydroxide hydrate (Zn₁₂(SO₄)₃Cl₃·(OH)₁₅·5H₂O) and simonkolleite dominate in the presence of SO₂. Brief discussion on the mechanisms of atmospheric corrosion under these conditions was introduced.     

原位拉伸法研究GH3625合金退火孪晶界稳定性及断裂行为

孪晶界作为低能稳定界面易在低层错能金属中被调控而成为近年来研究的热点.固溶态GH3625合金组织中含有大量退火孪晶组织.本实验采用室温原位拉伸结合扫描电子显微镜(SEM)观察和能谱(EDS)分析的方法研究了固溶态GH3625合金中孪晶组织演变及断裂行为.结果 表明,GH3625合金在原位拉伸变形过程中,孪晶组织内部主要...     

Laves相NbCr2/Nb两相合金高温流动应力行为及本构关系建立

采用Gleeble-3500型热模拟试验机对机械合金化+热压工艺制备的Laves相NbCr_2/Nb两相合金进行等温恒应变速率压缩实验,研究合金在800～1200℃,0.001～0.1s~(-1)条件下的流动应力行为,并分别基于双曲正弦函数型Arrhenius方程和逐步回归法建立合金的本构关系。结果表明,Laves相NbCr_2/Nb两相合金的韧脆转变温度在950～1000℃之间。当温度≤950℃时,合金尚未达到屈服就已发生断裂;当温度≥1000℃时,合金呈现出较好的塑性变形能力。合金流动应力随变形温度增加和应变速率降低而降低。合金在1050～1200℃、0.001 s~(-1)和1150～1200℃、0.01 s~(-1)条件下呈现流动稳态型特征;在1000℃、0.001 s~(-1),1000～1100℃、0.01 s~(-1)和1000～1200℃、0.1 s~(-1)条件下呈现流动软化型特征。基于双曲正弦函数型Arrhenius方程建立的峰值流动应力本构关系和应变补偿本构关系的平均绝对相对误差AARE分别为9.89%和13.859%;基于逐步回归法建立的全实验条件下的本构关系、流动应力稳态型曲线本构关系和流动应力软化型曲线本构关系的平均绝对相对误差AARE分别为8.63%、5.28%和6.83%。所建立的几种本构关系,可为Laves相NbCr_2/Nb两相合金的锻造工艺制定、锻造设备吨位选择以及锻造过程有限元数值模拟提供理论依据和基础数据。     

Improving the Na2SO4-induced corrosion resistance of Ti3AlC2 by pre-oxidation in air

Ti₃AlC₂ suffers severe Na₂SO₄-induced corrosion attacks at temperatures higher than 800 °C in air. A convenient and efficient pre-oxidation method is proposed to enhance the corrosion resistance of Ti₃AlC₂. The corrosion weight-changes of the pre-oxidized samples were decreased by about four orders of magnitude compared with those of the untreated specimens. The mechanism on improvement of corrosion resistance was investigated by means of thermogravimetric analysis, X-ray diffraction and scanning electron microscopy/energy-dispersive spectroscopy. A continuous and adherent α-Al₂O₃ scale was prepared by high-temperature pre-oxidation treatment in air. The preformed dense Al₂O₃ scale has good compatibility with the Ti₃AlC₂ substrate, and consequently, can act as an efficient barrier against corrosion. Long-time corrosion tests demonstrate that the Al₂O₃ scale conserves after corrosion attack and is capable of long-term stability.     

Ce(SO4)2浓度对电喷镀Ni-W-Ce合金镀层性能影响

为了研究Ce(SO4)2浓度与合金镀层表面性能的关系,采用喷射电沉积法制备了一系列Ni-W-Ce合金镀层工件。用扫描电镜(SEM)观察了镀层的表面结构,并用能谱仪(EDS)检测镀层中的元素组成。XRD分析表明,镀层存在晶格畸变。LEXT4100激光共焦显微镜观察磨损痕迹,发现磨损机理发生了变化。结果表明,添加Ce(SO4)2改善了涂层的表面微观形貌,当浓度为0.5g/L时,涂层的表面质量最佳。同时,显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性随浓度的增加呈现先好后坏的规律。当Ce(SO4)2浓度为0.5g/L时,显微硬度达到峰值519.69HV0.1。此时,镀层耐磨性最好,其耐磨性表征参数均取得最小值。且镀层的耐蚀性也最好,腐蚀电位为-0.5537V,电弧电抗半径最小。     

Influence of pre-oxidation on the hot corrosion of Ti3SiC2 in the mixture of Na2SO4-NaCl melts

Polycrystalline Ti₃SiC₂ suffered from serious hot corrosion attack in the mixture of 75wt.%Na₂SO₄ + 25wt.%NaCl melts at 850 °C. In order to improve the hot corrosion resistance of this material, pre-oxidation treatment was conducted at 1200 °C in air for 2 h. A duplex oxide scale with an outer layer of TiO₂ and an inner layer of a mixture of TiO₂ and SiO₂ was formed during the pre-oxidation. Because the outer oxide layer of the pre-oxidation treated specimens could inhibit hot corrosion process, they exhibited good hot corrosion resistance in the mixture of 75wt.%Na₂SO₄ + 25wt.%NaCl melts at 850 °C for 50 h. However, during the hot corrosion the outer layer of TiO₂ would degrade gradually. Once the outer layer damaged, the hot corrosion rate increased sharply, the corrosion behavior was similar to Ti₃SiC₂ corroded under the same conditions. The microstructure and phase compositions of the hot corrosion samples were investigated by SEM/EDS and XRD.     

元素S对镍基合金G3在高温高压H2S/CO2气氛中腐蚀行为的影响

利用美国Cortest公司高温高压反应釜模拟H2S/CO2及元素S共存环境,在流动高矿化度饱和H2S/CO2介质中进行试验,然后利用SEM、EDS及XPS等表面分析技术,探讨元素S对镍基合金G3高温高压H2S/CO2腐蚀行为的影响。结果表明:在元素S含量为0、1及10 g/L时,镍基合金G3的平均腐蚀速率变化不大,钝化膜厚度约为11 nm,其结构呈双极性,外层以Cr、Ni的氢氧化物、氧化物为主,内层以Cr、Ni的氧化物为主;当元素S含量增大到100 g/L时,腐蚀速率急剧增大,钝化膜厚度也迅速增大到约90 nm,且结构转变为外层以Cr、Ni的硫化物为主,内层以Cr、Ni的氧化物为主;钝化膜结构的转变可能是导致镍基合金G3耐蚀性能降低的最主要原因。