Isothermal crystallization kinetics and subsequent melting behavior of β‐nucleated isotactic polypropylene/graphene oxide composites with different ordered structure

The effects of ordered structure on isothermal crystallization kinetics and subsequent melting behavior of β‐nucleated isotactic polypropylene/graphene oxide (iPP/GO) composites were studied using differential scanning calorimetry. The ordered structure status was controlled by tuning the fusion temperature (T_f). The results showed that depending on the variation of crystallization rate, the whole T_f range could be divided into three regions: Region I (T_f > 179 °C), Region II (170 °C ≤ T_f ≤ 179 °C) and Region III (T_f < 170 °C). As T_f decreased from Region I to Region III, the crystallization rate would increase substantially at two transition points, due to the variation of the ordered structure status. Calculation of Avrami exponent n indicated that the ordered structure induced the formation of two‐dimensional growing crystallites rather than three‐dimensional growing crystallites. Moreover, in the case of isothermal crystallization, the ordered structure effect (OSE) can also greatly increase the relative content of β‐phase (β_c). In Region II, OSE took place, resulting in evident increase of β_c, achieving 92.4% at maximum. The variation of the isothermal crystallization temperature (T_iso) had little influence on the T_f range (Region II) of the OSE. The higher T_f in Region II was more favorable for the formation of higher β_c. The ordered structure was favorable for the improvement of the nucleating efficiency of β‐nucleating agent (β‐NE), and was more effective for the improvement of lower β‐NE. © 2018 Society of Chemical Industry     

Non‐isothermal crystallization kinetics of Al2O3‐YAG amorphous ceramic coating deposited via plasma spraying

Crystallization kinetics of the newly developed Al₂O₃‐Y₃Al₅O₁₂ (YAG) amorphous ceramic coating fabricated by atmospheric plasma spraying (APS) were investigated via differential scanning calorimetry (DSC) under non‐isothermal conditions. The phase compositions and microstructure of the as‐sprayed coating were characterized by X‐ray diffraction (XRD) and Scanning electron microscopy (SEM). The glass transition temperature T_g, the onset temperature of crystallization T_c and the peak temperature of crystallization T_p presented heating rate dependence. The related kinetic parameters of activation energies (E_g, E_c, E_p) and Avrami exponents (n) were quantified using various methods including Kissinger, Augis–Bennett, Ozawa and Matusita–Sakka, etc., to understand the phase transition mechanism and crystallization process in depth. A series of parameters including devitrification interval ΔT, thermal stability (T_c, E_c), nucleation resistance E_c/RT_g and fragility index F were quantified in order to evaluate the nucleation mechanism, crystallization behavior and thermal stability of Al₂O₃‐YAG amorphous ceramic coating. Excellent thermal stability was witnessed in the studied coating. Furthermore, the YAG crystalline phases can be reasonably controlled and independently precipitated from the amorphous matrix via proper annealing.     

三维角联锁复合材料弯曲性能的热老化特征

研究了三维角联锁碳纤维复合材料未老化及90℃、110℃、180℃老化16 d的弯曲力学性能。对比三维角联锁复合材料弯曲-挠度曲线、破坏形态及SEM纤维特征,分析老化温度对复合材料弯曲性能的影响。通过环氧树脂DSC分析、红外光谱分析说明老化温度对树脂热学性质、后固化现象及分子结构变化的影响。结果表明:环氧树脂老化过程存在后固化和热降解两种竞争机制,90℃老化16 d的复合材料后固化作用突出,与未老化复合材料相比其弯曲强度增大;110℃老化16 d的复合材料热降解作用占优势,材料起始破坏弯曲强度略有下降;上述两者弯曲模量基本不变,而180℃老化16 d的复合材料热降解剧烈,树脂与纤维之间严重脱粘,材料弯曲强度明显下降,弯曲模量减小。     

LY-C2-12D催化剂的工业应用

等温反应器的运行空速条件远远高于绝热反应器,需要催化剂具有更高的活性,但这样会加速催化剂的结焦,影响选择性及催化剂寿命。中国石油大庆石化公司联合中国石油石油化工研究院兰州中心针对等温反应器的特点,制备了LY-C2-12D催化剂,通过应用改进,平均乙烯选择性为70%,连续运行时间超过6个月,运行稳定性和绿油生成量得到明显改善,经济效益显著。     

微型流化床内松木屑和煤泥等温混合热解特性

采用微型流化床反应器对松木屑和煤泥的等温混合热解气体释放行为进行实验研究。探讨不同温度和掺混比例对CH₄、CO、CO₂与H₂释放特性的影响,并通过模型配合法求解其动力学参数,研究松木屑和煤泥混合热解过程的相互作用。通过FT-IR检测发现煤泥的主要成分为含有C-O和C==O键的芳香化合物,松木屑则以带-OH键的长链脂肪烃为主。在等温稳定反应阶段,松木屑热解气体生成速率高于煤泥,随着生物质掺入比例的不断提高,混合原料气体生成反应速率亦呈现不同程度的增加。利用模型积分法求解了松木屑、煤泥及其混合物热解气体生成动力学参数,并通过实验值和计算值对比筛选出了最概然机理函数。通过活化能对比发现,混合热解对4种气体组分生成具有不同的影响作用,其中CO实验活化能明显低于计算值,表现为二者协同作用利于CO的生成释放;对H₂而言,在75%混合比例条件下,混合反应导致其生成活化能呈现协同负效应,使得活化能实验值明显高于计算值;相较而言,CH₄在混合热解过程影响相对较弱,并呈现小幅度的协同负效应,而CO₂的生成特性则受混合比例的影响较为明显。     

超音速微粒轰击对热障涂层高温氧化行为的影响(英文)

在传统的热障涂层(TBCs)制备工艺的基础上,在制备热障涂层陶瓷层前,采用超音速微粒轰击技术(SFPB)改变粘结层的表面状态。采用 X 射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)和微区 Cr3+荧光光谱研究粘结层的表面结构及其 1000 °C时的高温氧化相变。粘结层表面位错密度大幅度增加,形成了大量的原子扩散通道;在高温氧化初期,粘结层中 Al 原子扩散速度的增快保证了优先形成一层稳定的α-Al2O3相;在高温氧化瞬态阶段,大量 Cr3+通过 SFPB 产生的扩散通道,形成过渡相(Al0.9Cr0.1)2O3,该过渡相间接促进了γ→θ→α相变。在高温氧化初期,热障涂层 TGO 中的残余应力先急剧增大然后减小;与高温氧化26 h 的 0.93 GPa 相比,高温氧化 310 h 的残余应力降低至 0.63 GPa。在热障涂层的 TGO 层中获得了单一、连续、致密的具有抗高温氧化能力的主相α-Al2O3,这利于进一步延长其使用寿命。     

β凝固TiAl合金的包套锻造及组织优化

采用Gleeble-1500D热力模拟机对Ti-43Al-5(Nb,Mo,B)(at.%)合金在不同温度和变形速率下的位移-载荷曲线进行实验研究,根据热模拟结果制定该合金的包套锻造工艺,成功实现了包套锻造,同时对合金的锻后组织及热处理组织进行分析。结果显示,该合金在热压缩过程中,载荷先快速升高,随后保持稳定,最后继续上升;在温度1150℃,以0.1/s的变形速率对合金铸锭进行一次包套锻造至工程变形量50%,获得了质量良好的合金锻坯。合金的锻后组织由大量弯曲、破碎的层片,细小的再结晶晶粒及少量残留β相和平直层片组成。经l180℃/5h热处理后,弯曲、破碎的层片通过静态再结晶和组织球化形成细小均匀的等轴晶粒,残留β相也基本消除,组织均匀性大幅提高。     

Re对Ni_3Al-Mo基合金的1150℃氧化性能的影响(英文)

研究3种Ni3Al-Mo基合金在1150℃时的静态氧化行为。采用XRD、SEM和EPMA对氧化后试样的表面、截面形貌以及元素在氧化膜的分布进行研究。结果表明:氧化膜主要分为3层,最外层为NiO层,中间层由NiO、NiAl2O4及少量NiMoO4组成,最内层主要由富Al的NiAl2O4、Al2O3组成。Re元素主要分布在中间层,在氧化过程中起到"扩散障"作用,降低Al、Mo元素向外扩散的速率,促使在内层形成富铝氧化膜层以降低氧化速率,提高合金的抗氧化能力。     

高碳帘线钢的冷却相变行为

利用热模拟机Gleeble-3800测定了高碳帘线钢的动态CCT和TTT曲线,研究了冷却速度和等温转变温度对组织性能的影响。结果表明,连续冷却时,形成晶界渗碳体的临界冷速为1.5℃/s,形成马氏体组织的临界冷速为11℃/s。等温转变时,珠光体转变的温度区间为600～700℃,当温度为625℃时,转变时间最短。等温温度升高,相变时间延长,等温温度降低则会形成贝氏体等异常组织。实际采用斯太尔摩控冷时,将吐丝温度控制为900℃,开启前5台风机,风量分别为100%/100%/80%/50%/30%,保证相变冷速在5～7℃/s,且在相变前尽快通过网状碳化物形成的区间,可以得到组织性能满足技术要求的高强帘线钢。     

18CrNiMo7-6齿轮钢的热变形行为及组织演变规律

利用Gleeble-3500热模拟试验机对18CrNiMo7-6齿轮钢进行了等温单道次压缩试验,研究了变形温度为900～1150℃,应变速率为0.01～5 s^-1,应变为0.76的条件下材料的热变形行为;并且通过光学显微镜对热变形后的微观组织进行了分析。建立了唯象型Arrhenius本构方程,预测的峰值应力与试验数据具有很好的一致性。高温热变形过程是加工硬化与动态回复以及动态再结晶的竞争过程,在热变形的过程中会形成变形晶粒、再结晶晶粒、等轴晶和晶粒长大等4种类型的微观组织。当应变速率为0.01 s^-1时,动态再结晶程度与变形温度成正比,当变形温度超过1050℃时,变形能转变成晶粒长大的驱动能,使得晶粒粗大;当应变温度一定(1050℃)时,随着应变速率的增大,动态再结晶发生不完全,导致晶粒组织出现细化、畸变、不完全再结晶共存的现象。变形程度越大,晶粒越细小。