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金刚石与磨料磨具工程 2024年第1期44卷 101-108页

作者：薛明普肖文李宗唐王占奎苏建修河南科技学院机电学院河南新乡453003

针对碳化硅(SiC)基片在抛光过程中效率低、费用高、环境污染大等问题,提出了一种在干式状态下对SiC基片进行摩擦化学机械抛光的方法(dry tribochemical mechanical polishing,DTCMP)。探究不同工艺参数(磨料种类、磨粒粒径、磨粒含量、... 详细信息

针对碳化硅(SiC)基片在抛光过程中效率低、费用高、环境污染大等问题,提出了一种在干式状态下对SiC基片进行摩擦化学机械抛光的方法(dry tribochemical mechanical polishing,DTCMP)。探究不同工艺参数(磨料种类、磨粒粒径、磨粒含量、抛光盘转速、抛光载荷、固相氧化剂含量)对单晶SiC基片抛光效率和表面质量的影响规律。研究结果表明:金刚石磨粒更适合SiC的摩擦化学机械抛光;当磨粒粒径为W1,磨粒质量为4 g,抛光盘转速为70r/min,抛光载荷为20.685 k Pa,固相氧化剂过碳酸钠添加量为10g时,其为最优工艺参数。采用最优工艺参数对表面粗糙度约为20nm的单晶6H-SiC基片进行干式抛光加工,最终获得表面粗糙度R_(a)为3.214 nm。DTCMP方法抛光SiC基片比水基抛光法热量损失少,所产生的界面温度更高,反应所需的活化能更低,可以实现SiC基片的绿色、高效和高质量抛光。

关键词： SiC基片干式摩擦化学机械抛光材料去除率表面粗糙度

Corrosion Behaviors of Nitride Coatings on Titanium Alloy in NaCl-Induced Hot Corrosion

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Acta Metallurgica Sinica(English Letters) 2021年第10期34卷 1434-1446页

作者： Mingming Zhang Yipeng Feng Yahui Wang Yunsong Niu Li Xin Yongfeng Li jianxiu su Shenglong Zhu Fuhui Wang School of Mechanical and Electrical Engineering Henan Institute of Science and TechnologyXinxiang 453003China Corrosion and Protection Division Shenyang National Laboratory for Materials ScienceInstitute of Metal ResearchShenyang 110016China Corrosion and Protection Division Shenyang National Laboratory for Materials ScienceNortheastern UniversityShenyang 110819China

TiN and TiAlN coatings were deposited by arc ion plating on titanium alloys to study their hot corrosion resistance when they were exposed to NaCl at 600℃.The microstructure and corrosion behaviors of nitride coatings were studied using scanning electron microscope,X-ray diffraction,electro-probe microanalyzer and X-ray photoelectron *** results showed that nitride coatings with the different compositions and the ones with the same composition but different thicknesses presented different hot corrosion *** and thin TiAlN coatings showed poor corrosion *** internal oxidation attacked the alloy *** corrosion products were mainly consisted of non-protective TiO2 and sodium *** contrast,the thick TiAlN coating presented outstanding corrosion *** sodium salt,the corrosion products were composed of protective Al_(2)O_(3).The increasing thickness of TiAlN significantly enhanced the hot corrosion *** corrosion mechanisms of alloy,TiN and TiAlN coatings were discussed in detail.

关键词： Titanium alloy Nitride Coating Hot corrosion resistance

煤炭地下气化渗透反应墙构建材料的吸附和渗流特性研究

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矿业科学学报 2024年第2期9卷 167-177页

作者：王凡徐冰谌伦建邢宝林苏发强河南省煤炭绿色转化重点实验室河南理工大学化学化工学院河南焦作454003 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003

煤炭地下气化(UCG)带来的地下水污染风险是限制其推广发展的主要问题之一。渗透反应墙(PRB)修复技术是地下水原位修复的主要研究热点,而PRB材料特性是影响其正常运行的关键。本文首先探究了砂、有机膨润土、活性炭对UCG特征有机污染物... 详细信息

煤炭地下气化(UCG)带来的地下水污染风险是限制其推广发展的主要问题之一。渗透反应墙(PRB)修复技术是地下水原位修复的主要研究热点,而PRB材料特性是影响其正常运行的关键。本文首先探究了砂、有机膨润土、活性炭对UCG特征有机污染物苯酚的吸附特性,在此基础上,采用自建的渗流实验系统研究了砂、有机膨润土、活性炭及其混合物的吸附和渗透特性对净化污染水的综合影响效果。结果表明:(1)有机膨润土对溶液中苯酚的吸附速率较快,可在10 min之内达到吸附平衡,但吸附容量较小(1.98 mg/g);活性炭对溶液中苯酚的吸附速率较慢,但吸附容量较大(2.22 mg/g)。(2)有机膨润土对苯酚的等温吸附可用Freundlich模型描述,模型参数k_(F)=0.040,n=1.207;活性炭对苯酚的等温吸附可用Langmuir模型描述,模型参数S_(max)=2.44 mg/g,k_(L)=0.125 L/mg。(3)砂和活性炭的渗透系数分别为1.006×10^(-3) m/s和4.761×10^(-2) m/s,砂与活性炭或有机膨润土混合可有效调节混合材料的渗透性,当砂与有机膨润土质量比由1∶1增大到3∶1时,其混合材料的渗透系数由2.624×10^(-6)增大至3.468×10^(-5) m/s;而砂与活性炭质量比由1∶1增大到3∶1时,其混合材料的渗透系数由1.379×10^(-3)减小至1.301×10^(-4) m/s。

关键词：煤炭地下气化污染地下水渗透反应墙渗流等温吸附

Material removal rate of 6H-SiC crystal substrate CMP using an alumina(Al_2O_3) abrasive

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Journal of Semiconductors 2012年第10期33卷 142-148页

作者：苏建修杜家熙马利杰张竹青康仁科 Henan Institute of Science and Technology Henan University of Technology Key Laboratory for Precision and Non-Traditional Machining Technology of Ministry of Education Dalian University of Technology

The influences of the polishing slurry composition,such as the pH value,the abrasive size and its concentration,the dispersant and the oxidants,the rotational velocity of the polishing platen and the carrier and the polishing pressure,on the material removal rate of SiC crystal substrate（0001） Si and a（0001） C surface have been studied based on the alumina abrasive in chemical mechanical polishing（CMP）.The results proposed by our research here will provide a reference for developing the slurry,optimizing the process parameters,and investigating the material removal mechanism in the CMP of SiC crystal substrate.

关键词： SiC crystal substrate alumina abrasive chemical mechanical polishing material removal rate polishing slurry

UCG污染物苯酚在PRB中穿透行为及数值反演

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洁净煤技术 2024年第5期30卷 155-161页

作者：王凡徐冰谌伦建李从强邢宝林苏发强河南理工大学化学化工学院河南省煤炭绿色转化重点实验室河南焦作454003 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003

煤炭地下气化(UCG)是集煤炭开发、转化为一体的煤炭清洁利用技术,但地下水污染风险已成为限制其推广应用的主要瓶颈之一。以有井式UCG为背景,以苯酚溶液为模拟UCG污染水,分别以砂、砂与有机膨润土和砂与活性炭混合材料构建模拟渗透反应... 详细信息

煤炭地下气化(UCG)是集煤炭开发、转化为一体的煤炭清洁利用技术,但地下水污染风险已成为限制其推广应用的主要瓶颈之一。以有井式UCG为背景,以苯酚溶液为模拟UCG污染水,分别以砂、砂与有机膨润土和砂与活性炭混合材料构建模拟渗透反应墙(PRB)试验系统,利用有限元法和Python科学计算库NumPy及SciPy构建数值反演程序,研究苯酚在PRB中穿透现象。发现:①对充填砂和有机膨润土的PRB,随砂和有机膨润土质量比增加,扩散系数D和渗流速度q增大,弥散度λ和延迟因子R减小;对充填砂和活性炭的PRB,随砂和活性炭质量比增加,扩散系数D、渗流速度q和延迟因子R减小,弥散度λ增大。②混合材料质量比决定其孔隙率和吸附性能,对阻滞净化苯酚影响大。对砂和有机膨润土配制PRB墙体材料,质量比增大,PRB墙体孔隙率增大,苯酚初检时间缩短;对砂和活性炭配制PRB墙体材料,质量比增大,PRB墙体孔隙率减小,苯酚初检时间先增后减。③PRB对苯酚的吸附净化效果与机理:砂与有机膨润土构成墙体材料,其质量比存在阈值(本试验条件阈值2∶1),质量比小于该阈值时PRB对苯酚净化效果好,大于该阈值时净化效果急剧下降;砂与活性炭构成的墙体材料,其质量比小于2∶1时溶液渗流速度占主导作用,质量比大于2∶1时活性炭吸附性能占主导作用。

关键词：煤炭地下气化地下水污染渗透反应墙数值反演有限元

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不同振动方式下的钛合金超声振动铣削表面完整性研究

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振动与冲击 2021年第4期40卷 164-170页

作者：武民马利杰王占奎苏建修河南科技学院机电学院河南新乡453000

钛合金在机械工程领域应用广泛,其加工表面完整性对钛合金工件的耐磨性、疲劳强度、使用寿命有着非常重要的影响。通过对工件施加不同振动方向的超声振动,开展了不同振动方向下的TC4钛合金超声振动侧铣平面试验,分析了不同振动方式的运... 详细信息

钛合金在机械工程领域应用广泛,其加工表面完整性对钛合金工件的耐磨性、疲劳强度、使用寿命有着非常重要的影响。通过对工件施加不同振动方向的超声振动,开展了不同振动方向下的TC4钛合金超声振动侧铣平面试验,分析了不同振动方式的运动学轨迹特征,研究了振动方式、切削参数对钛合金加工表面完整性的影响规律。结果表明:法向振动铣削后的表面形貌变形程度、表面粗糙度均大于切向振动和轴向振动;随振幅的增大,法向振动铣削和切向振动铣削表面粗糙度呈上升趋势,轴向振动铣削呈下降趋势;法向振动铣削的表面显微硬度大于轴向振动铣削与切向振动铣削,当振幅大于3.5μm时随着振幅的增加三者都呈现出减小的趋势。法向振动铣削的表面残余应力均大于轴向振动铣削和切向振动铣削,振幅为3.5μm时的残余应力均大于振幅为5.4μm时的残余应力。与普通铣削相比,超声振动铣削能够提高加工表面的显微硬度和残余压应力,对于改善工件的耐磨性和抗疲劳性具有重要的作用。

关键词：超声振动铣削钛合金振动方式加工表面表面完整性

Effects of high temperature on the microstructure and mechanical behavior of hard coal

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International Journal of Mining Science and Technology 2020年第5期30卷 643-650页

作者： Chengdong su Jiadong Qiu Qiuhong Wu Lei Weng School of Energy Science and Engineering Collaborative Innovation Center of Coal Work SafetyHenan Polytechnic UniversityJiaozuo 454003China Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring(Central South University) Ministry of EducationChangsha 410083China Work Safety Key Lab on Prevention and Control of Gas and Roof Disasters for Southern Coal Mines Hunan Provincial Key Laboratory of Safe MiningXiangtan 411201China School of Civil Engineering Wuhan UniversityWuhan 430072China

Coal is a common porous sedimentary rock whose microstructure and mechanical behavior are often affected by high *** order to deeply investigate the effect of high temperature on the structure and mechanical properties of coal,six groups of coal samples with different heating temperatures were *** testing methods,including ultrasonic test,scanning electron microscopy,nuclear magnetic resonance and uniaxial compression test,were used in this *** results showed that the physical and chemical change processes of coal samples under high temperature can be divided into two stages:the stage of drying and degassing and the stage of pyrolysis of the coal *** the increase of heating temperature,the total porosity of coal samples increases,while the integrity and the deformation resistance of coal samples *** addition,the elastic modulus and uniaxial compressive strength of the coal sample decrease with the increase of heating *** Poisson’s ratio decreases firstly and then increases with the increase of heating temperature.

关键词： High temperature Coal Microstructure Mechanical behavior Nuclear magnetic resonance

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永定庄矿瓦斯抽放工艺参数优化设计与应用

煤炭与化工 2023年第3期46卷 115-118页

作者：苏建秀晋能控股煤业集团永定庄煤业有限责任公司山西大同037003

以永定庄矿81306工作面为研究背景,针对回采过程中存在的局部区域瓦斯浓度超限问题,通过对高位钻孔瓦斯抽放工艺研究,应用Fluent软件对工作面瓦斯运移情况建立仿真模型,并在工作面进行实地测试研究。结果证明,高位钻孔瓦斯抽放技术的应... 详细信息

以永定庄矿81306工作面为研究背景,针对回采过程中存在的局部区域瓦斯浓度超限问题,通过对高位钻孔瓦斯抽放工艺研究,应用Fluent软件对工作面瓦斯运移情况建立仿真模型,并在工作面进行实地测试研究。结果证明,高位钻孔瓦斯抽放技术的应用,使瓦斯抽放纯量均值达4.06 m^(3)/min,抽放浓度均值达15.9%,瓦斯抽放率达55.7%,有效降低瓦斯高浓度区域的气体浓度,提升矿井作业安全系数。

关键词：瓦斯抽放高位钻孔工艺参数

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煤炭地下气化注气方式与能量回收效率

煤炭学报 2024年第3期49卷 1636-1646页

作者：苏发强代孟佳何小龙杨君楠李郊源李雯余伊河河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003 西安科技大学省部共建西部富油煤绿色低碳开发国家重点实验室陕西西安710054

研究不同注气方式煤炭地下气化(UCG)能量回收情况,有利于发展更高效的UCG工艺。设计并实施了固定和移动注气点UCG模型实验,基于化学计量学和碳平衡法计算了气化煤耗总量及速率,对比分析了2种注气工艺对煤气组成和热值的影响。在此基础上... 详细信息

研究不同注气方式煤炭地下气化(UCG)能量回收情况,有利于发展更高效的UCG工艺。设计并实施了固定和移动注气点UCG模型实验,基于化学计量学和碳平衡法计算了气化煤耗总量及速率,对比分析了2种注气工艺对煤气组成和热值的影响。在此基础上,分析了不同注气方式下煤气产量和有效气体组成的变化,评价了2种注气工艺实验的能量回收效率。结果表明,固定注气点实验中提高O_(2)净注入流量可改善煤气热值衰减的现象,但随着气化空腔的扩大,提高O_(2)净注入流量对气化反应的促进作用逐渐降低;分3次提高O_(2)净注入流量,煤气热值分别提高2.01、1.27和1.10 MJ/Nm^(3),气化效率(煤气的热值与碳的燃烧热之比)分别提高14.64%、9.45%和7.73%。移动注气点位置,可实现煤气热值和气化效率的短时间快速回升,分4次移动注气点位置,每次移动距离为300 mm,煤气热值分别提高2.95、3.32、3.37和2.54 MJ/Nm^(3),气化效率分别提高17.99%、21.04%、27.88%和13.92%。2种注气工艺实验分别气化了72.49 kg和91.47kg的煤,平均煤耗速率分别为0.97和1.27 kg/h,气化效率和煤耗速率呈同步突变,这一现象在改变气化剂注入条件和移动注气点位置后更为明显,表明气化效率与煤耗速率具有一定关系。相比固定注气点实验,移动注气点位置可有效改善气化效果,相同的气化剂注入条件下,有效气体组分和气化效率分别提高12.5%和23.23%。

关键词：煤炭地下气化能量回收固定注气点移动注气点气化效率