CoCrFeNiMn系高熵合金热力学研究

热力学性质在高熵合金设计中起着重要作用,利用可靠的热力学模型进行理论计算来获取合金关键热力学数据已成为一种重要而有效的途径。利用现有二元热力学数据和改进的分子相互作用模型(M-MIVM)对CoCrFeNiMn系高熵合金固溶体的混合吉布斯自由能、混合焓、混合熵、过量吉布斯自由能、过量熵进行预测,同时考虑原子尺寸差异,从热力学角度评估该高熵合金形成的可能性、相稳定性和结构稳定成分。研究结果表明：CoCrFeNiMn体系满足高熵合金的热力学判据,易于形成五元高熵合金;在低Fe、高Ni和高Mn的条件下,该合金体系的混合自由能更负,结构越稳定,Co_0.15Cr_0.15Fe_0.1Ni_0.3Mn_0.3是一个较优的合金成分设计方案;在高温条件下,该合金体系的混合自由能显著下降,合金稳定性增强。研究可为CoCrFeNiMn系高熵合金设计提供较为可靠的热力学数据和理论指导。     

微量钪对低Cu/Mg 比Al-Cu-Mg-Li 合金微观组织及性能的影响

通过时效硬化曲线的测量、室温拉伸实验以及时效组织的电镜观察, 研究了微量钪对低Cu/Mg 比Al-Cu-Mg-Li 合金时效行为、显微组织和力学性能的影响。实验结果表明, 微量钪的添加能显著增强该合金的时效硬化和强化效果, 但延长了合金达到时效峰值所需的时间。微观组织分析结果表明, 微量钪的添加影响了合金的时效析出过程, 在不含钪的Al-4.0Mg-1.5Cu-1.0Li-0.12Zr合金中, 时效析出相为沿位错大量析出、分布不均匀的S 相和少量的δ′相(Al₃Li)及Al₃Zr 粒子;而在含钪的合金中主要析出相为弥散细小的Al₃Li/ Al₃(Sc, Zr)复合相与δ′相。     

熔盐电解制备Al-Sc-Zr合金

在Na_3AlF_6-4%MgF_2-2%CaF_2-Sc_2O_3-ZrO_2熔盐体系中,电解制备Al-Sc-Zr合金,考察氧化物添加量及电解时间对合金元素含量的影响,利用光学显微镜、Image J图像分析软件,研究钪锆含量对合金晶粒尺寸的影响。结果表明,通过控制电解条件,制备出钪含量0.186%~0.526%,锆含量0.116%~0.556%的Al-Sc-Zr合金。合金晶粒尺寸随合金中钪锆含量比值w(Sc)/w(Zr)的增大而减小。扫描电镜及能谱分析发现合金中初生相为Al_3(Sc,Zr)粒子,粒子中的钪和锆原子数与合金中钪和锆的含量有关,不同钪和锆原子比例的Al3(Sc,Zr)粒子对合金组织细化效果不同。     

钪的资源及回收提取技术发展现状

钪属于稀土元素,钪及其化合物性质优异,在照明、合金、陶瓷材料等许多行业应用广泛。我国钪资源十分丰富,储量居世界第一位。但是钪多与其他矿物伴生,少见独立矿物,提取困难,价格昂贵,我国在钪的提取和深加工方面的研究仍较为薄弱,与俄罗斯差距较大。文章总结了钪的资源概况及其用途,根据含钪物料性质的不同分三种类型综述了不同含钪物料中钪的提取方法和实例。根据提钪工艺的现状和进展提出选冶联合是今后提钪工艺发展的方向;湿法冶金工艺要寻找高效助浸剂,提高浸出效率,降低药剂消耗;要寻找更多的钪资源和提钪方法;在提钪的同时综合回收其他有价元素;延长产业链,努力发展钪的深加工,提高产品附加值。      

Na3AlF6熔盐中电解制备Al-Sc-Zr合金及其晶粒尺寸分析

在Na3AlF6-4%MgF2-2?F2-Sc2O3-ZrO2熔盐体系中,电解制备Al-Sc-Zr合金。考察氧化物添加量及电解时间对合金元素含量的影响。并利用光学显微镜、Image J图像分析软件,研究钪锆含量对合金晶粒尺寸的影响。结果表明,通过控制电解条件,制备出钪含量0.186%~0.526%,锆含量0.116%~0.556%的Al-Sc-Zr合金。合金晶粒尺寸随合金中钪锆含量比值(wSc/wZr)的增大而减小。通过扫描电镜及能谱分析发现铝钪锆合金中的初生相为Al3(Sc,Zr)粒子,粒子中的Sc、Zr原子数与合金中的钪、锆含量有关,不同Sc、Zr原子比例的Al3(Sc,Zr)粒子对合金组织细化效果不同。     

我国钪矿资源概况及产业发展建议

从产业链角度出发,详细阐述上游钪矿资源特征,特别是近几年有关钪矿找矿的突破,确认红土型矿床是未来重要的钪矿床类型,应引起相关部门和企业的足够重视。目前,制约钪产业快速发展的关键因素是钪的来源有限,供应量不足,导致其价格昂贵,因此行内企业应开发高效的提钪方法,优化回收工艺,降低生产成本,积极开展从红土中提钪的技术,保证钪的稳定供给。在钪产能逐年增大的同时,钪的下游企业在大力发展钪产业的三大支柱铝钪合金、固体燃料电池和钪钠灯,尤其是铝钪合金在民用产品领域的应用的同时,要积极开发其他的应用领域。值得注意的是,在突出经济效益的同时,应注重发展绿色经济、循环经济,加强资源回收利用和环境保护。     

钪对高压泵用2A12铝合金组织与性能的影响

通过金相、能谱分析以及拉伸试验和硬度测试等方法,研究稀土元素钪的添加对高压泵用2A12铝合金组织与性能的影响。结果表明,在高压泵用2A12铝合金中加入钪后,合金的微观组织及再结晶晶粒明显细化,合金的铸态及热处理态强度、硬度及断裂伸长率均有一定幅度的提高,当钪含量为0.4%时,对合金组织及力学性能的改善效果最佳。     

全球钪资源供需分析及其对策建议

全球钪资源丰富,储量约200万t,主要分布在中国、俄罗斯、澳大利亚。我国钪储量约65万t,占全球1/3。目前,国际钪产品产量约15 t,其中我国约占2/3,俄罗斯和哈萨克斯坦约为1/3;钪产品的主要消费国是美国、欧盟、日本和中国,主要应用于铝钪合金材料、固体氧化物燃料电池(SOFC)、钪钠卤(HID)灯、超轻形状记忆镁钪合金和快速储存器等。由于钪生产工艺复杂、生产率低、成本高等因素造成钪产品国际供应不足,价格高昂,在一定程度了制约了其优异性能的广泛应用。我国钪资源丰富,具有提取生产优势,对这种战略性矿产资源,提出勘查开发对策和建议。     

全球钪资源供需分析及对策建议

全球钪资源丰富,储量约200万t,主要分布在中国、俄罗斯、澳大利亚。我国钪储量约65万t,占全球1/3。目前,全球钪产品产量约15t/a,其中我国约占2/3,俄罗斯和哈萨克斯坦约占1/3;钪产品的主要消费地区是美国、欧盟、日本和中国,主要用于铝钪合金材料、固体氧化物燃料电池(SOFC)、钪钠卤(HID)灯、超轻形状记忆镁钪合金和快速储存器等。钪生产工艺复杂、生产率低、成本高等因素造成钪产品国际供应不足,价格高昂,在一定程度上制约了其优异性能的广泛应用。我国钪资源丰富,具有提取生产优势,对这种战略性矿产资源,提出勘查开发对策和建议。     

某选铜尾矿的浸钪试验研究

针对某含钪选铜尾矿,进行了直接酸浸和选矿预富集再酸浸提钪两种方案的对比研究 。结果表明,两种方案均能实现铜尾矿中钪的酸浸回收,且浸出条件相当。在浓硫酸加入量60%,萤石加入量10%,温度90℃,液固比3.0~4.0:1,浸出时间8h的最佳条件下,尾矿直接酸浸的钪浸出率达90.36%,选矿预富集获得钪精矿再酸浸的钪浸出率达到91.23%。经济计算表明,后者每生产1kg氧化钪的成本要低于前者0.22万元。     

水杨羟肟酸在独居石矿物表面的吸附特性研究

研究独居石与捕收剂水杨羟肟酸的作用过程,考察了p H值、药剂浓度、时间等因素对矿物可浮性及水杨羟肟酸离子在矿物表面吸附热力学及动力学的影响。结果表明,独居石在中性和弱碱性条件下上浮率超过90%;水杨羟肟酸离子在独居石表面的吸附符合Langmuir模型,吸附过程吉布斯自由能变化-28.5 k J/mol,理论饱和吸附量为1.94×10~(-5)mol/g,吸附平衡常数为1.11×10~5L/mol。吸附过程平均吸附能19.5 k J/mol,说明水杨羟肟酸离子在独居石表面的吸附为化学吸附,吸附过程符合准二级动力学模型,速率常数5.3×10~4 g/(min·mol),捕收剂离子在矿物界面表膜中的扩散过程是浮选过程的控制步骤。     

氨基膦酸树脂吸附镝的研究①

研究了氨基膦酸树脂对镝(Ⅲ)的吸附性能及其机理。在pH4.5～5.7的HAc-NaAc体系中该树脂对镝有较好的吸附性能;静态吸附饱和容量为每g树脂238mg;用2mol     

TG─DSC法研究煤、焦的燃烧

以煤阶从泥煤到无烟煤７个脱灰原煤及两个烟煤、一个腐泥煤制成的半焦作为燃烧试样，利用同步ＴＧ─ＤＳＣ技术研究其燃烧特性，用一级反应动力学方程：１ｎ（ｄＨＴ／ｄｔ）－１ｎ（Ｓ－ＳＴ）＝－Ｅ／（ＲＴ）＋１ｎ（Ａ／Ｋ）处理所得实验数据。结果表明：煤、焦的燃烧反应是由３个或４个一级反应串联组成，除第一阶段外，其余各段的活化能均随反应程度的加深而增大。结合失重百分数求解了加权平均活化能Ｅｍ值，此值随碳含量的增加而增大，其变化范围为５０～１４０ｋＪ／ｍｏｌ。     

红土镍矿-硫酸铵焙烧熟料铁溶出动力学

以红土镍矿-硫酸铵混合焙烧后所得熟料为研究对象,采用水溶出的方法提取铁,系统地研究溶出温度、液固比、溶出时间、搅拌强度对铁溶出率的影响,并对铁的溶出动力学进行探讨。结果表明:在溶出温度60 ℃、溶出时间60 min、液固比2.5 GA6FA 1、搅拌强度400 r·min-1的条件下溶出时,铁的溶出率可达到99%以上;动力学分析表明,铁的溶出反应受外扩散控制,根据阿伦尼乌斯经验方程计算得到反应的表观活化能为E=7.23 kJ·mol-1,得到溶出过程动力学方程为1-（1-α）2/3=0.208 5 exp（-7 234/RT）t。      

大竹坝—回军坝向斜牛蹄塘组页岩吸附性研究

大竹坝—回军坝向斜位于四川盆地与秦岭造山带之间构造耦合部位的米仓山—汉南古隆起中心。为了研究该区域牛蹄塘组页岩吸附性特征,通过TOC含量、Ro、矿物XRD、孔隙结构等参数分析,结合不同温度下的等温吸附实验研究,利用三元Langmuir模型结合热力学吸附原理,计算了研究区样品的吸附热力学参数,分析了影响页岩吸附性的主控因素。样品等量吸附热介于5.3～22.2 kJ/mol,标准吸附熵为-48.8～-98.8 J/(mol·K),受研究区热演化程度较高影响,研究区牛蹄塘组页岩吸附热力学参数表现出一定Ⅱ型和Ⅲ型有机质特征。孔隙比表面积在孔隙直径低于2 nm的范围内分布有2个高峰,为甲烷吸附提供了主要吸附位。吸附压力达到2.8 MPa前后,页岩吸附性主控因素显著不同,吸附压力低于2.8 MPa时,有机质吸附主导着页岩的甲烷吸附,而当吸附压力大于2.8 MPa以后,黏土矿物和有机质共同决定着页岩的甲烷吸附量。     

添加剂对煤粉燃烧过程活化能变化规律的影响

采用热重法研究不同添加剂对煤粉燃烧性能的影响,通过积分法计算加入添加剂煤样的燃烧反应活化能,考察DTA曲线中燃烧放热峰的变化规律。结果表明,向煤中加入2%的MnO2,CaO和CeO2,燃烧放热温度由535 ℃降至480~490 ℃,活化能由98 kJ/mol降至70~80 kJ/mol;而加入等量的K2CO3,燃烧放热温度降至460~470 ℃,活化能降至50~60 kJ/mol。燃烧反应活化能E与燃烧放热峰对应温度T的变化趋势相一致,两者遵循玻尔兹曼方程E=106.22-323.37/\[1+exp(T/35.45-11.42)]。     

含硫量对硫化矿粉尘云最小点火能的影响

为探究含硫量对硫化矿粉尘云最小点火能的影响,将A、B、C 3组不同含硫量的硫化矿粉尘云于20 L爆炸球中测定最小点火能。所得实验数据用点火概率(是否着火)表示最小点火能的方法,得出各组硫化矿粉尘云着火概率随点火能变化的分布曲线。通过实验得出各组硫化矿粉尘云最小点火能为:A500组3~4 k J、B500组6~8 k J、C500组>12 k J;A300组2~3 k J、B300组4~6 k J、C300组>12 k J;A200组2~3 k J、B200组6~8 k J、C200组>12 k J。结果表明:含硫量越高最小点火能越低,亦即爆炸危险性越大。     

Online fault recognition of electric power cable in coal mine based on the minimum risk neural network

Firstly, the concepts of the traveling wave entropy and the feature function of traveling wave entropy were defined. Then the statistic characters of the traveling wave entropy feature function, mean value and variance were analyzed after the zero-order component of the traveling wave of online cable was selected to serve as the observed object. Finally, the new recognition algorithm of minimum risk neural network was presented. The simulation experiments show that the recognitions of the early fault states can be completed correctly by using the proposed recognition algorithm. The classes of cable faults include in 1-phase ground faults, and the 2-phase short circuit faults or ground faults, and the 3-phase short circuit faults or ground faults, open circuit. The fault resistance range is 1×10⁻¹∼1×10⁹ Ω. Supported by the Science and Technology Foundation of Shaanxi Province in China (2003K06G19)     

硼泥酸浸提镁过程的动力学研究

硫酸浸出是硼泥综合利用过程中的一个关键步骤,硼泥酸浸提镁动力学的研究对于高效提取硼泥中的镁具有重要的理论意义。本文对硫酸浸出硼泥的过程进行了研究,系统考察了搅拌速度、浸出时间、液固比、硫酸质量分数、浸出温度对氧化镁浸出率影响。结果表明浸出时间、液固比、硫酸质量分数、浸出温度对氧化镁的浸出率有显著影响,搅拌速度对氧化镁浸出率影响不大。利用收缩未反应核模型分析了硼泥酸浸提镁过程动力学,硼泥酸浸提镁动力学受表面化学反应控制,反应频率因子是3.4×106/s,反应表观活化能是52.7kJ/mol。     

不同粒级煤胶体对汞的吸附热力学

采集煤样并提取煤胶体,通过分批实验研究其对汞的吸附热力学特性。结果表明:温度和粒径都能显著影响煤胶体对汞的吸附作用,随温度的升高、粒径的减小,煤胶体对汞的吸附量均增大。煤胶体对汞的吸附过程可用吸附-分配复合模型较好的描述,这说明汞在煤胶体上的吸附并不是单一的表面吸附或分配作用,而是这两种吸附作用的叠加。其中,0~2,2~5μm的煤胶体对汞的吸附以表面吸附为主,而汞在5~10μm的煤胶体上的吸附则主要是分配作用。另外,温度越高、煤胶体的粒径越小,分配作用在煤胶体对汞的吸附中的贡献越小,表面吸附的贡献越大。吸附反应的ΔG~0为负值,ΔH在24.5~86.1 k J/mol,ΔS为正值,说明煤胶体对汞的吸附可自发进行,为吸热反应,吸附过程中系统的混乱度增加。汞在0~2μm煤胶体上以化学吸附为主,而在2~5和5~10μm的煤胶体上则主要为物理吸附。