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Ir3Nb弹塑性变形机制和Ir/Ir3Nb界面性质的第一性原理研究

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Ir3Nb弹塑性变形机制和Ir/Ir3Nb界面性质的第一性原理研究

作者：王保文云南大学

学位级别：硕士

铱(Ir)基高温合金作为一种新型高温合金,具有高熔点、高密度、高强度以及良好的化学稳定性、热稳定性和耐腐蚀性等性能。研究表明,铱基合金的优异性能与基体相和强化相本身性质以及其特殊的fcc/L12两相微观结构有关。然而由于铱基合金... 详细信息

铱(Ir)基高温合金作为一种新型高温合金,具有高熔点、高密度、高强度以及良好的化学稳定性、热稳定性和耐腐蚀性等性能。研究表明,铱基合金的优异性能与基体相和强化相本身性质以及其特殊的fcc/L12两相微观结构有关。然而由于铱基合金表现出较为明显的脆性,这导致其室温加工性能较差,对其应用非常不利。目前,人们对铱基体的致脆机理和增韧方法开展了大量实验和理论研究,但对L12强化相和fcc/L12相界面的相关讨论有限。研究L12强化相的弹塑性变形机制和fcc/L12界面性质对阐明铱基超合金的塑性变形机制和铱基超合金的发展具有十分重要的意义。基于此,本文选取铱基合金中性能较好的铱铌(IrNb)合金体系为研究体系,利用第一性原理计算方法研究Ir3Nb强化相在高温高压下的力学行为和塑性变形机制,并研究了过渡金属元素Ti,V,Zr,Hf,Ta对Ir3Nb位错分解机制和Ir/Ir3Nb相界面结合强度的影响,以期探明Ir3Nb脆性的物理起源,并为新型铱铌合金设计提供理论依据。本文主要成果和结论如下:(1)建立Ir3Nb晶胞模型,计算研究了高温高压对其结构稳定性、力学、热力学以及电学性质的影响。Born稳定性判据、声子谱和晶格动力学计算的结果显示,Ir3Nb的L12结构具有极强的稳定性。力学模量计算结果表明,Ir3Nb力学性质随压强升高而增大,随温度升高而减小,而热力学性质则呈现出相反趋势。由Pugh’s ratio和泊松比可知,Ir3Nb表现出本征脆性。各向异性指数和三维力学模量图说明Ir3Nb具有明显的弹性各向异性。通过电子结构分析发现,Ir-Nb键主要由Ir-5d和Nb-4d轨道电子组成,并且表现出较强的共价性,从而导致了 Ir3Nb的脆性和弹性各向异性。(2)搭建超胞模型研究了 Ir3Nb的塑性变形机制,以及过渡金属元素对Ir3Nb的位错分解机制的影响。分析广义层错能曲线发现,Ir3Nb中超晶格位错a应分解为两个a/2不全位错并夹带一个反向畴界,a/2不全位错再次分解为两个a/6Schockley不全位错夹带一个复杂层错CSF。孪生计算结果表明,反孪生比伪孪生更容易形成。过渡金属元素V和Ti能降低Ir3Nb的复杂层错能,而Zr,Hf,Ta则会使其升高。电子结构分析指出,V和Ti弱化了体系中化学键的共价性,而Zr、Hf和Ta增强了化学键的共价性。(3)搭建Ir/Ir3Nb界面模型研究了过渡金属元素在界面处的占位行为和对界面结合强度的影响。结果表明,替换原子都倾向于占据距界面最近的Ir相中的(001)面上的顶点位置。同时,所有元素在占据该点时都对界面结合强度有增强效果。通过电子结构计算,发现合金化元素在该位置时能够与最近邻界面上的Nb原子形成弱化学键,从而提高界面结合强度。

关键词： Ir3Nb 弹性性质层错能 Ir/Ir3Nb界面第一性原理计算

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高校非学历继续教育融入课程思政的路径探析

佳木斯职业学院学报 2023年第9期39卷 157-159页

作者：王保文闽江学院福建福州350100

随着高校非学历继续教育人数日益增加,非学历继续教育已成为社会各行各业人才培训培养的重要途径。但随之而来的是对于高校非学历继续教育学生的思想政治教育也亟须进一步加强。文章通过阐述高校非学历继续教育融入课程思政的价值意蕴... 详细信息

随着高校非学历继续教育人数日益增加,非学历继续教育已成为社会各行各业人才培训培养的重要途径。但随之而来的是对于高校非学历继续教育学生的思想政治教育也亟须进一步加强。文章通过阐述高校非学历继续教育融入课程思政的价值意蕴、存在的现实困境,进一步探析高校非学历继续教育融入课程思政的路径,以期帮助非学历继续教育学生全面健康发展,成长为政治素质高、专业技能过硬且能适应多元化社会发展需求的高素质人才。

关键词：高校非学历继续教育课程思政路径

废弃蛋壳源高性能钙基吸收剂的制备及其碳捕集性能

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化工进展 2022年第3期41卷 1289-1297页

作者：王保文姜涛许炳辉梁彦琛郭超凡李旭刚周志永华北水利水电大学电力学院河南郑州450045 国家电力投资集团有限公司安徽分公司安徽合肥230601

基于食品工业废弃蛋壳,本文利用不同有机酸反应制取乙酸钙、柠檬酸钙及葡萄糖酸钙共三种蛋壳源有机钙。在高温固定床反应器及热重分析仪上研究了不同前体所制成钙基吸收剂的碳循环捕集性能及碳酸化特性。进一步通过XRD分析了不同钙基吸... 详细信息

基于食品工业废弃蛋壳,本文利用不同有机酸反应制取乙酸钙、柠檬酸钙及葡萄糖酸钙共三种蛋壳源有机钙。在高温固定床反应器及热重分析仪上研究了不同前体所制成钙基吸收剂的碳循环捕集性能及碳酸化特性。进一步通过XRD分析了不同钙基吸收剂的物相组成,通过N2吸附仪及SEM分析了循环前后钙基吸收剂结构特性及微观形貌的变化。结果表明,在三种蛋壳源有机钙中,葡萄糖酸钙所制成的钙基吸收剂具有较高的反应活性和相对最佳的碳捕集性能,首次碳酸化转化率高达85.33%,其钙基吸收剂相比其他吸收剂晶粒更小,20~100nm孔径范围内的孔隙较为发达,具有相对较强的抗烧结能力。经过20次循环实验发现,随着循环次数的增加,几种钙基吸收剂小颗粒均团聚烧结成大颗粒,造成孔隙结构缺失,孔隙率降低,影响其后续碳捕集性能。

关键词：碳捕集钙循环蛋壳源有机钙碳循环捕集性能结构演化

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蛋壳源有机钙复合材料循环储能特性研究

洁净煤技术 2023年

作者：王梦家王保文李炜光林德顺屈鑫鑫姚丹毅姜涛华北水利水电大学能源与动力工程学院华润电力登封有限公司

CaCO3/CaO资源丰富、价格低廉、储/释能容量大，是一种具有发展潜力的热化学储能材料，但多次循环后其储能容量快速衰减。基于废弃鸡蛋壳，提纯及净化处理，分别采用醋酸、柠檬酸和葡萄糖酸三种有机酸与提纯蛋壳制备相应的醋酸钙(DCA)... 详细信息

CaCO3/CaO资源丰富、价格低廉、储/释能容量大，是一种具有发展潜力的热化学储能材料，但多次循环后其储能容量快速衰减。基于废弃鸡蛋壳，提纯及净化处理，分别采用醋酸、柠檬酸和葡萄糖酸三种有机酸与提纯蛋壳制备相应的醋酸钙(DCA)、柠檬酸钙(DCCi)及葡萄糖酸钙(DCG)，对其储能特性和释热效率及多次循环储能时结构特性和形貌特征的演化加以详细的研究，发现DCG煅烧形成的DCG-CaO有着最高的储能容量和放热效率但其循环稳定性较差；为了提高DCG-CaO抗烧结性能和循环放热性能，采用溶胶-凝胶燃烧合成法(SGCS)掺杂不同质量比的Al2O3，对其循环释能特性研究显示，DCG-CaO/Al2O3质量比9:1时循环储能容量和放热效率相对于无Al2O3负载的DCG-CaO有显著提高，但随着循环次数的增加，稍有降低且Al2O3与CaO交互作用也会损失部分CaO的储能容量。因此，基于9:1质量比的DCG-CaO/Al2O3并进一步引入热容量更高的MgO，分别采用DCG的湿混合法及其与相应硝酸盐的多步SGCS法制得DCG-CaO/MgO/Al2O3复合吸收剂，发现三步法制得的CaO复合吸收剂储能容量和放热效率分别稳定在2.59 kJ/g和90.55%，不仅具有更突出的储能容量和循环稳定性且避免了CaO与A2O3的交互作用，具有极大的应用潜力和发展前景。

关键词： CaCO /CaO 废弃蛋壳 CaO/MgO/Al O 循环储能/释能特性

CeO/CuFeO氧载体CH化学链重整耦合CO热催化还原研究

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化工学报 2022年

作者：王保文张港刘同庆李炜光王梦家林德顺马晶晶华北水利水电大学能源与动力工程学院宁夏大学省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室

CH化学链重整耦合CO热催化还原，既能灵活调控所制备合成气的H/CO比，又能实现两种温室气体的高值化利用，具有极大的应用前景。采用溶胶-凝胶燃烧合成法制备不同质量掺杂比的CeO/CuFeO氧载体，在自制多功能固定床反应器中，系统考察了... 详细信息

CH化学链重整耦合CO热催化还原，既能灵活调控所制备合成气的H/CO比，又能实现两种温室气体的高值化利用，具有极大的应用前景。采用溶胶-凝胶燃烧合成法制备不同质量掺杂比的CeO/CuFeO氧载体，在自制多功能固定床反应器中，系统考察了改性氧载体与CH部分氧化以及还原氧载体对CO的热催化还原性能，并通过连续氧化还原实验发现，与单一氧化物组分相比，CeO掺杂强化的CuFeO复合氧载体对CH和CO具有更高的反应活性。其中30% CeO掺杂量的混合氧载体具有最高的CH转化率，且在多次氧化还原循环反应中保持较高且稳定的CO转化率，表明其良好的反应性能和循环稳定性。

关键词：甲烷二氧化碳化学链重整热催化还原合成气 CeO /CuFe O 氧载体

贵州六枝煤与CuFeMnO复合氧载体化学链燃烧时硫演化特性研究

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洁净煤技术 2023年

作者：李炜光丁宁林德顺王梦家屈鑫鑫姚丹毅郝帅王保文华北水利水电大学能源与动力工程学院河北建投储能技术有限公司

煤中黄铁矿硫含量较高，直接用于煤化学链燃烧，迁移复杂、造成诸多不利影响，需予以重点关注。选取贵州六枝煤(LZ)，对其进行酸洗脱灰及定向去除黄铁矿硫后、再添加定量黄铁矿模型化合物作为燃料(LZ-DP+FeS2)，自制CuFeMnO4复合氧载体... 详细信息

煤中黄铁矿硫含量较高，直接用于煤化学链燃烧，迁移复杂、造成诸多不利影响，需予以重点关注。选取贵州六枝煤(LZ)，对其进行酸洗脱灰及定向去除黄铁矿硫后、再添加定量黄铁矿模型化合物作为燃料(LZ-DP+FeS2)，自制CuFeMnO4复合氧载体，在双温管式炉中，对二者在不同温度下反应时氧的传递、硫的演化及交互作用加以系统研究。结果显示，Mn的掺杂有效增强CuFeMnO4中Fe3+的还原、氧的传递及其反应活性；LZ-DP+FeS2煤单独热解时其中黄铁矿硫演化复杂并产生H2S、SO2、COS和CS2等不同气相硫组分，而加入定量CuFeMnO4时先后分解释放O2并传递其中晶格氧，使各类气相硫在高温下被充分氧化形成更多的SO2。多次循环实验显示，CuFeMnO4在保持良好再生能力的同时，定向固硫能力增强，在煤化学链燃烧中具有极大的应用潜力。

关键词：六枝煤化学链燃烧 CuFeMnO 氧载体黄铁矿硫演化

制备、应用溶胶-凝胶燃烧合成法制备的CaO/CaZrO_3吸收剂在苛刻煅烧条件下的CO_2循环捕获(英文)

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Chinese Journal of Chemical Engineering 2014年第9期22卷 991-999页

作者：王保文宋小勇王宗华郑楚光 College of Electric Power North China University of Water Resources and Electric Power State Key Laboratory of Coal Combustion Huazhong University of Science and Technology Henan Institute of Metallurgy Corporation

Calcium looping method has been considered as one of the efficient options to capture CO2 in the combustion flue gas. CaO-based sorbent is the basis for application of calcium looping and should be subjected to the severe calcination condition so as to obtain the concentrated CO2 stream. In this research, CaO/CaZrO3 sorbents were synthesized using the sol–gel combustion synthesis(SGCS) method with urea as fuel. The cyclic reaction performance of the synthesized sorbents was evaluated on a lab-scaled reactor system through calcination at950 °C in a pure CO2 atmosphere and carbonation at 650 °C in the 15%(by volume) CO2. The mass ratio of CaO to CaZrO3 as 8:2(designated as Ca8Zr2) was screened as the best option among all the synthesized CaO sorbents for its high CO2 capture capacity and carbonation conversion at the initial cycle. And then a gradual decay in the CO2 capture capacity was observed at the following 10 successive cycles, but hereafter stabilized throughout the later cycles. Furthermore, structural evolution of the carbonated Ca8Zr2 over the looping cycles was *** increasing looping cycles, the pore peak and mean grain size of the carbonated Ca8Zr2 sorbent shifted to the bigger direction but both the surface area(SA) ratio Φ and surface fractal dimension Dsdecreased. Finally,morphological transformation of the carbonated Ca8Zr2 was observed. Agglomeration and edge rounding of the newly formed CaCO3 grains were found as aggravated at the cyclic carbonation stage. As a result, carbonation of Ca8Zr2 with CO2was observed only confined to the external active CaO by the fast formation of the CaCO3 shell outside, which occluded the further carbonation of the unreacted CaO inside. Therefore, enough attention should be paid to the carbonation stage and more effective activation measures should be explored to ensure the unreacted active CaO fully carbonated over the extended looping cycles.

关键词：二氧化碳气体燃烧合成法溶胶-凝胶合成制备捕获能力焙烧条件循环法吸收剂

惰性载体Al_2O_3对Fe_2O_3及CuO氧载体煤化学链燃烧的影响

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中国电机工程学报 2011年第32期31卷 53-61页

作者：王保文赵海波郑瑛柳朝晖郑楚光晏蓉煤燃烧国家重点实验室(华中科技大学) 湖北省武汉市430074 南洋理工大学环境科学研究院新加坡637723

氧载体是煤化学链燃烧技术的基础,惰性载体则是其中的必要组成部分,起着重要的作用。以Al2O3作为典型惰性载体,采用热重分析仪、红外频谱仪、场发射扫描电镜和能谱分析仪以及X衍射仪,对六盘水贫煤与Fe2O3、CuO基氧载体的反应进行了详细... 详细信息

氧载体是煤化学链燃烧技术的基础,惰性载体则是其中的必要组成部分,起着重要的作用。以Al2O3作为典型惰性载体,采用热重分析仪、红外频谱仪、场发射扫描电镜和能谱分析仪以及X衍射仪,对六盘水贫煤与Fe2O3、CuO基氧载体的反应进行了详细的研究。研究发现,Al2O3的引入,使得Fe2O3、CuO基氧载体表面积增大、孔径分布更为优化,而且对氧载体与六盘水贫煤一次热解产物的反应是有利的,能够促进氧载体中更多晶格氧的传递,Fe2O3基氧载体中有更多的Fe2O3还原为低于Fe3O4价态的氧化物,而CuO基氧载体中CuO除了还原为Cu、Cu2O外,其中的CuAl2O4也有一定的反应活性,被还原为CuAlO2。与LPS煤反应时,Fe2O3深度还原产物与部分Al2O3及煤中的SiO2反应生成Fe3Al2(SiO4)3,而CuO则与Al2O3及六盘水贫煤反应生成了(Cu0.215Mg1.785)(Al4Si5O18)复合物。

关键词：煤 CO2捕获化学链燃烧 Fe2O3、CuO氧载体惰性载体Al2O3

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干法制备木纤维基真空绝热板及其性能优化

干法制备木纤维基真空绝热板及其性能优化

作者：王保文福建农林大学

学位级别：硕士

随着科技的不断进步,保温隔热材料的应用越来越广泛,不仅在冷藏冷链、航空航天等领域,而且在传统的建筑保温领域和家电领域的使用也日渐扩大。真空绝热板(Vacuum Insulation Panel,VIP),是近年来迅速发展起来的新一代高性能保温材料,是... 详细信息

随着科技的不断进步,保温隔热材料的应用越来越广泛,不仅在冷藏冷链、航空航天等领域,而且在传统的建筑保温领域和家电领域的使用也日渐扩大。真空绝热板(Vacuum Insulation Panel,VIP),是近年来迅速发展起来的新一代高性能保温材料,是基于绝热结构和真空隔热机理设计而成,具有极低的导热系数,保温效果是传统保温材料的3倍。VIP的隔热性能主要取决于芯材,但传统VIP芯材(如气相SiO、聚氨酯泡沫和玻璃纤维等)由于成本过高、制备工艺复杂和易对环境造成污染等缺点,使得VIP难以得到广泛使用。为此,本文以中密度纤维板用木纤维为原料,采用干法成型技术将其制成芯材,重点研究制备工艺参数和原材料的成分与配比对VIP隔热性能的影响,系统地分析了VIP的导热机理,旨在开发一种高性能、低成本、绿色环保的木纤维基VIP。本文研究结果如下:(1)通过研究分析了主要制备工艺参数对木纤维VIP导热系数的影响,得出较优制备工艺,结果表明:当木纤维芯材的容重为200 kg/m,抽真空保压时间为30 min,干燥温度为140℃时,芯材成型性较好,所制备的VIP具有较佳的隔热性能,常温条件下导热系数为9.6mW/(m·K);当环境温度升至55℃时,VIP导热系数为14.0 mW/(m·K);耐久性测试结果表明,在25℃和80℃温度条件下放置时间30天后,VIP导热系数分别升至10.2 mW/(m·K)和22.3 mW/(m·K)。(2)针对木纤维VIP导热系数相对较高,使用寿命相对较短的缺点,添加气相SiO对木纤维VIP的隔热性能进行优化,结果表明:当气相SiO质量分数为30%,所制备的气相SiO/木纤维VIP的导热系数较单纯的木纤维VIP降低了25%,仅为7.2 mW/(m·K);其耐久性也有明显上升,在25℃和80℃温度条件下放置时间30天后,VIP导热系数分别升至7.3 mW/(m·K)和12.7 mW/(m·K)。与未添加气相SiO的木纤维VIP相比,隔热性能更佳,使用寿命更长。(3)通过添加炭黑对气相SiO/木纤维VIP隔热性能做进一步的优化,当炭黑质量分数为5%,木纤维质量分数为65%,气相SiO质量分数为30%时,VIP导热系数进一步降低,可达6.8 mW/(m·K),并且当环境温度升至55℃时,VIP导热系数仅为7.9 mW/(m·K);其耐久性也进一步提高,在25℃和80℃温度条件下放置时间30天后,VIP导热系数分别升至6.85 mW/(m·K)和9.8 mW/(m·K)。(4)结合木纤维基芯材孔隙结构和透射率的变化,系统地计算了木纤维基VIP的气相热传导系数、辐射热传导系数和固相热传导系数,结果表明:真空条件下,木纤维VIP的导热系数主要由固相热传导系数和辐射热传导系数构成,分别为7.3 mW/(m·K)和2.3 mW/(m·K),气相热传导系数几乎忽略不计;添加气相SiO和炭黑能够有效降低木纤维VIP固相热传导系数和辐射热传导系数,当炭黑质量分数为5%,木纤维质量分数为65%,气相SiO质量分数为30%时,VIP的固相热传导系数为6.4 mW/(m·K),辐射热传导系数为0.4 mW/(m·K)。

关键词：木纤维芯材气相SiO2 炭黑真空绝热板导热系数