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关键词： 稀土镁合金   热挤压   退火   力学性能   体外降解  

摘要： 镁合金由于比强度高、密度低、节能环保和生物友好等优点受到国内外的广泛关注。然而,强度低、室温塑性差、不耐腐蚀等问题严重制约了其大规模应用。研究表明,微量稀土合金化是改善镁合金力学性能和抑制过快腐蚀行之有效的方法。已有的研究发现,重稀土元素Yb微量添加可以有效提升ZK系镁合金的综合力学性能并抑制局部剧烈腐蚀的发生。但是ZK系合金中还有Zn和Zr元素的综合影响,Yb对Mg基体单独作用的效果和调控机制尚不明确,为了澄清以上问题,本研究制备了3种不同Yb含量（x=0.5,1.0,2.0,wt.%）的Mg–x Yb二元合金,系统考察了Yb含量对Mg基体在热挤压及后续退火过程中主导变形机制、微观组织、力学性能和生物腐蚀行为的影响,得到如下主要结论:Yb添加可有效细化铸态柱状晶组织。研究表明,其柱状晶宽度随Yb添加量的提高从纯镁的～384μm分别减小到Mg–0.5 Yb、Mg–1.0 Yb和Mg–2.0 Yb合金的～296μm、～245μm和～209μm。然而,其柱状晶形态并未随Yb添加量的提升而发生显著改变。这是因为Yb单独添加引起的熔体成分过冷倾向非常有限,虽然可细化铸态组织,但不足促使其柱状晶形态等轴化。计算表明,即使在高Yb含量的Mg–2.0 Yb合金中,其生长抑制因子Q值仅为～5.1,显著低于ZK60–2.0 Yb合金的～56.1。因此,若希望获得等轴化的含Yb镁合金铸态组织需要在初始合金成分中引入Zr或Al等具有强过冷能力的组元。300℃热挤压发现,随Yb含量的增加合金动态再结晶进程（DRX）受到了明显的抑制,但平均晶粒尺寸却显著降低:纯镁和Mg–0.5 Yb挤压组织几乎完全再结晶,晶粒尺寸分别为～18.14μm和～9.97μm;而在1.0 Yb和2.0 Yb添加的镁合金中仍保留有大量的长条状未再结晶晶粒,晶粒尺寸分别为～3.35μm和～2.22μm。主导变形机制方面,IGMA和TEM双束衍射分析发现,随Yb含量的增加非基面滑移大量激活。特征滑移模式的启动也促使相应织构特征的演化:Mg–1.0 Yb合金中棱面滑移的大量激活形成了<01-10>平行于挤压方向（ED）的纤维织构;而在Mg–2.0 Yb合金中锥面滑移的启动以及基面/位错的动态回复促使镁晶粒c轴向ED方向偏转,形成<04-43>//ED的弱倾转织构。力学性能方面,在室温沿挤压棒的ED方向单向拉伸发现,Mg–2.0 Yb合金具有最高的屈服和抗拉强度,这主要得益于其显著的晶粒细化带来的晶界强化效果。而Mg–0.5 Yb合金的塑性最好,这可能得益于其较低的挤压后残余位错密度,结合微量Yb固溶带来的软化柱面滑移的有益效果,使得柱面滑移在后续拉伸中可有效协调应变,延缓断裂的发生。随后在400℃退火发现,晶粒的择优生长决定了Mg–Yb合金退火织构的演化特征。结果表明,含Yb的二元镁合金晶粒择优生长取向为<-12-1x>//ED,不同程度的c轴偏转与Yb的添加量有关。具体为:纯Mg和Mg–0.5 Yb合金的择优生长取向为<-12-10>,而Mg–1.0 Yb和Mg–2.0 Yb合金的退火织构基极向<0001>偏转,偏转程度随Yb含量的增加而增加,其择优生长取向分别为<-24-23>和<-12-13>。力学性能方面,当控制合金具有相似晶粒尺寸时,Mg–Yb二元合金的室温拉伸强度随Yb含量的增加而降低而塑性却显著提升。这是由于在晶界强化效果相当的情况下,高Yb含量的挤压合金中弥散分布的析出相被有效回溶,析出相的强化效果进一步削弱。同时,由于高含量Yb添加使基面织构显著弱化且向ED方向发生大角度偏转,基面滑移的Schmid因子显著提高,使后续单向拉伸时基面滑移更有效率的激活,应变硬化率曲线呈现出缓慢下降的第三阶段。因此,Mg–2.0 Yb合金的延展性达到了14.8%±1.2%,较挤压态提升了约208%。而Mg–0.5 Yb合金得益于增强的基面纤维织构<-12-10>//ED和Yb固溶的强化效果,使合金的强度显著提升而塑性略有降低。进一步通过电化学测试和恒温浸泡考察了Mg–Yb二元合金的体外降解行为。由Nyquist和Tafel曲线分析表明,挤压态合金中,Mg–1.0 Yb合金在SBF溶液中的电荷转移阻力最大,Mg–0.5 Yb次之,而Mg–2.0 Yb合金最低。三种合金体外腐蚀速率结果与电化学测试一致。挤压态Mg–0.5 Yb、Mg–1.0 Yb和Mg–2.0 Yb合金的Pi和_(（2）分别为:～10.30和～9.66 mm·year-1、～5.59和～3.54 mm·year-1、～14.42和～11.54 mm·year-1。微观组织表征发现,Mg–1.0 Yb合金表面均匀覆盖的致密腐蚀产物膜可有效抑制模拟体液中溶质离子向合金内部穿透造成局部腐蚀,这可能是挤压态Mg–1.0 Yb合金具

关键词： 河道淤泥   淤泥分类   絮凝   固化  

摘要： 近年来,我国淤泥的年疏浚量超过十亿立方米,并且80%集中在长江地区。但因河道淤泥具有含水率高、成分复杂、强度低等特性,导致淤泥处置困难,而以往的处置方法又不具有普遍适应性。因此,本文依托中建三局委托项目《施工现场淤泥无害化处理相关技术研究》,对取自长江不同地区的12种淤泥进行了表征,依据淤泥物理、化学特性对其科学分类。在此基础上,研究了淤泥絮凝-固化匹配特性,实现了淤泥的资源化和无害化利用。主要研究结果如下:(1)对有机质、液塑限、粒径分布、化学成分、物相组成等理化性质进行全面的测定,进行了系统地分析。以有机质含量、塑性指数为主要指标,将12种淤泥分成高塑性指数低有机质、中塑性指数中有机质、高有机质低塑性指数三类,并探讨了有机质含量和塑性指数对淤泥絮凝和固化的影响。(2)根据淤泥分类原则,选用三种典型淤泥进行絮凝适配试验。以沉降柱曲线、浊度、比过滤阻力、絮体含水率为指标,得出了与不同有机质含量淤泥相匹配的絮凝材料种类和掺量:对高有机质淤泥,选用阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM),最佳掺量为250 mg/L;对中有机质淤泥,选用聚合氯化铝(PAC),最佳掺量为200 mg/L;对低有机质淤泥,选用聚合硫酸铁(PFS),最佳掺量为100 mg/L。通过匹配后,高、中、低有机质淤泥的比过滤阻力分别下降46.8%、69.4%、65.4%,絮体含水率分别降低15.1%、35.9%、32.3%,相比原淤泥脱水效果改善明显。(3)通过Zeta电位对絮凝剂的匹配机理进行了研究,并建立了不同淤泥的絮凝模型。结果表明,高有机质含量淤泥具有高Zeta负电位,需采用分子量高的CPAM以增强吸附电中和作用和吸附架桥作用。在中、低有机质淤泥中,PAC和PFS会极大促进淤泥絮凝成团,而絮凝材料浓度过大时,絮体则难以聚集成团。(4)为赋予淤泥工程应用的潜在价值,研究了多种固化剂对淤泥固化效果的影响,以抗压强度、p H值、电导率为指标,得出了不同淤泥与固化剂的匹配规律:中有机质中塑性指数淤泥匹配水泥类固化剂,最佳掺量为15%,高塑性指数淤泥匹配石灰类固化剂,最佳掺量为10%。(5)高有机质淤泥匹配复合固化剂,且应根据有机质特性添加高锰酸钾。结果表明:复合固化剂能有效增大样品的抗压强度,且高锰酸钾能消解有机质,从而降低有机质对强度的不利影响。另外,絮凝剂能够对淤泥的固化具有一定的促进作用。

关键词： Mg-xRE合金   显微组织   阻热性能   热处理  

摘要： 航空航天、国防军工等领域中的部分装备器件需满足轻量化、强度高、耐热性能良好的要求,同时还需要具有良好的阻热性能。目前应用的高强耐热镁合金已满足前三点要求,但其自身的阻热性能一般,往往需要通过涂覆热障涂层来提高其阻热性能,而热障涂层不仅不满足轻量化的要求,且存在涂层的开裂、脱落以及成本高昂等问题。基于此,亟需开发具有优良本征阻热性能的镁合金。本文选取Gd、Tb、Dy和Yb四种稀土元素为合金添加元素,设计了 Mg-x(Gd、Tb、Dy)(x=0.5,1.4,2.3 at.%),Mg-xYb(x=0.1,0.5,0.9at.%)这四组二元合金。利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及激光闪射仪等设备,系统地研究了合金元素、固溶处理和时效处理对合金显微组织及阻热性能的影响规律,探究了合金的阻热机理,为高阻热镁合金的设计和开发提供了数据支撑和理论参考。Mg-xRE合金分别由α-Mg和对应的第二相(Mg5Gd、Mg3Tb、Mg3Dy和Mg2Yb)组成。随着稀土含量的添加,四组合金中溶质原子的固溶程度均随之上升,第二相体积分数均呈增多的趋势,且第二相基本都呈现从点状向半连续网状或块状的转变,因此增大了基体的晶格畸变程度,加强了电子和声子在运动中产生的散射作用,降低了电子和声子的平均自由程,致使合金的热阻率上升。相同含量下,铸态合金的热阻率总体上表现为:Mg-Dy>Mg-Tb>Mg-Gd>Mg-Yb。固溶处理后,四组合金中的第二相因分解均明显减少,稀土元素以原子形式扩散溶解于基体中,且随着稀土含量的增加,固溶进入基体的稀土原子增多,基体的晶格畸变程度逐渐增大。对于同含量的合金,固溶态合金热阻率大于铸态。不同稀土元素对合金阻热性能的影响不同,四种稀土元素的热阻效率表现为:Gd～Tb>Dy>Yb。时效处理后,Mg-2.3Gd与Mg-2.3Tb合金基体中均析出了椭球状的β'相,Mg-2.3Dy合金基体中仅析出少量的β'相,Mg-0.9Yb合金中的析出相为杆状的Mg2Yb相。合金的热阻率在时效处理后相比固溶态均有明显的下降,说明相的析出对合金阻热性能的促进作用要小于晶格畸变减轻所带来的抑制作用。与铸态和固溶态合金相比,Mg-2.3Dy合金热阻率表现为:固溶态>时效态>铸态,其他三组合金的热阻率表现为:固溶态>铸态>时效态。四组时效态合金的热阻率表现为:Mg-Dy>Mg-Tb>Mg-Gd>Mg-Yb。

关键词： LIBS成分探测   基质效应   二元合金相变   激光脉冲宽度   激光能量密度   烧蚀特性   非化学计量烧蚀  

摘要： 激光诱导等离子体光谱分析技术(LIBS)是一种基于激光与物质相互作用原理和等离子体光谱学的成分分析技术,已经在合金成分分析领域得到广泛应用。然而,光谱信号存在着对靶材基质的依赖性,合金的物相组成等样品特性都会影响光谱数据,导致人们很难构建统一的成分探测标准,这种现象称为基质效应。弄清基质效应的机理,对于提升LIBS分析的精确度有着极为重要的意义。为此,本文以二元合金相变造成的基质效应为研究对象,结合实验、理论分析、数值模拟的方法分析基质效应的机理,并探究激光脉冲宽度、能量密度对基质效应的影响,提出克服基质效应的方法。具体研究内容和成果如下:首先,本文搭建了LIBS成分检测系统,构建了3组样品的标定曲线和2组样品的谱线强度比,并分析了二元合金相变对LIBS检测标定曲线和谱线强度比的影响。发现相变会引起标定曲线的突变,在成分相同时,物相组成的变化会引起谱线强度比的变化。其次,本文研究了激光脉冲宽度对相变基质效应的影响,发现降低激光脉冲宽度可以有效克服基质效应。并采用数值模拟结合烧蚀特性探测和理论分析的方法解释了原因:在相同的能量密度输入下,相比于纳秒激光,在皮秒激光烧蚀条件下晶格达到的烧蚀温度更高,抑制了非化学计量烧蚀现象,消除了在低能量密度下由于物相组成不同带来的烧蚀特性差异,从而克服了基质效应。进一步,本文研究了激光能量密度对相变基质效应的影响,发现提高激光能量密度可以有效克服基质效应。并采用数值模拟结合烧蚀特性探测和理论分析的方法解释了原因:激光能量密度越高,样品所达到的烧蚀温度越高,难以烧蚀的物相也可以被充分烧蚀,所有样品烧蚀产生的等离子体云团中元素成分均与靶材相同,谱线强度比可以反映靶材中元素的浓度比,从而克服了物相组成不同所带来的基质效应。最后,本文总结分析了相变基质效应的机理。结论如下:由于不同的物相的稳定性不同,导致低能量密度下不同物相组成的合金样品烧蚀特性存在差异,稳定性低的物相组成的样品更容易被烧蚀,烧蚀产生的等离子体云团中元素成分与靶材中成分相同,谱线强度比可以反映靶材中元素的浓度比,而稳定性高的物相组成的样品更难被烧蚀,呈现出非化学计量烧蚀的特性,谱线强度比不能真实反映靶材中元素浓度比,从而导致标定曲线在相变点处发生突变。

关键词： 碳材料   比表面积   多孔  

摘要： 功能化的碳材料因其高的比表面积、良好的导电性能和热稳定性,广泛用于分离、吸附、电化学以及催化等领域。多孔炭材料作为载体在催化中应用广泛,氮元素的引入对炭材料结构影响很大,其电子密度和电导率均有所提高,并且表面具有一定的酸碱性,有助于提高炭担载的金属纳米粒子催化活性。本文从制备碳材料的类型出发,从活性炭、碳纤维、介孔碳、碳纳米管以及氮掺杂碳材料的构筑进行讨论,最后,对碳材料的应用前景进行了展望。

关键词： 阅读材料   题型分析   分类探析  

摘要： "阅读材料题"是近期出现在各地模拟考试的一种新题型,这类问题立意新颖,抽象程度高,在数学试卷中往往处在压轴题的位置,既能考查考生的阅读理解能力和数学语言转换能力,又能考查学生的探究能力,是一类渗透和考查学生的数学抽象、逻辑推理乃至数据分析、数学建模等数学核心素养的热点题型.

关键词： 球墨铸铁   缩孔   缩松   均衡凝固   工艺设计   DISA线  

摘要： 采用原有的浇注工艺生产的球墨铸铁卡箍铸件,在远离浇口端的热节处产生缩孔、缩松缺陷,废品率达30%。在均衡凝固理论的指导下,重新进行了均衡凝固浇注系统工艺设计,在DISA垂直造型线.上生产出了无冒口的质量优良的卡箍铸件,缩孔、缩松缺陷得以消除。

关键词： 虚假材料   信用体系   特定要求   供应商   文件材料   违法行为   执法监管   低风险  

摘要： 在采购活动中,一些供应商铤而走险伪造相关的文件材料,使自己满足项目特定要求,从而获得资格或是得分上的优势,这就构成了提供虚假材料谋取中标的情形。相比于其他违法方式,提供虚假材料易于操作、较为隐蔽且往往难以被核实,因此“鼓励”着供应商,使其更愿意采取此类“低风险的违法行为”来谋取中标,极大影响了采购工作的公平开展。当然,随着近年来信用体系在市场活动中发挥越来越重要的作用以及主管部门执法监管力度的加强,一定程度上遏制了此类违法行为的滋生。

关键词： Mo-RE合金   稀土金属   热力学数据库   相图  

摘要： 利用CALPHAD方法,选择和建立合理的热力学模型,并结合相平衡及热力学性质的相关信息,对Mo-RE(RE:Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Tb,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)各二元系相图进行了热力学优化与计算。其中,液相和端际固溶体相的Gibbs自由能采用亚正规溶体模型描述,气相的Gibbs自由能采用理想气体模型描述。计算结果与实验数据取得了良好的一致性,最终得到了一组自洽的合理描述Mo-RE二元系各相自由能的热力学参数,建立了Mo-RE二元合金相图的热力学数据库。该热力学数据库可以提供相平衡及热力学性质等多种信息,为外推计算三元以及更多组元体系的相平衡提供理论基础,并为相关体系的合金设计及制备提供重要的理论指导。