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TiSiN/NiTiAlCrcoN纳米多层涂层结构与抗空蚀性能研究

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TiSiN/NiTiAlCrCoN纳米多层涂层结构与抗空蚀性能研究

作者：刘懿锋北方工业大学

学位级别：硕士

汽轮机、大型船舶螺旋桨叶片在运行时,常因空蚀现象而失效,严重影响了叶片的使用寿命。因此研制性能优异、价格低廉的抗空蚀涂层是解决叶片空蚀问题的有效方法之一。高熵合金氮化物具有优异的耐腐蚀性、耐空蚀性,研究其微观结构、抗空... 详细信息

汽轮机、大型船舶螺旋桨叶片在运行时,常因空蚀现象而失效,严重影响了叶片的使用寿命。因此研制性能优异、价格低廉的抗空蚀涂层是解决叶片空蚀问题的有效方法之一。高熵合金氮化物具有优异的耐腐蚀性、耐空蚀性,研究其微观结构、抗空蚀性能和空蚀机理,为抗空蚀涂层的设计提供理论依据。本文采用多靶磁控溅射的方式制备了不同氮氩气流量比例的NiTiAlCrN涂层、不同元素组分的NiTiAlCrN、NiTiAlCrcoN、NiTiAlCrco Mo N的涂层、不同co含量的NiTiAlCrcoN涂层和不同调制周期的Ti Si N/NiTiAlCrcoN纳米多层涂层。采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪等分析涂层微观结构,利用纳米压痕仪、划痕仪、超声空蚀实验机表征涂层性能,探究高熵合金氮化物涂层的抗空蚀性能。主要研究内容如下:(1)通过改变氮气与氩气的流量比例,研究氮氩气流量比对NiTiAlCrN涂层微观结构、抗空蚀性能影响。当氮气与氩气的通入流量之比为1:2和3:2时,在(111)、(200)晶面处择优取向。通入流量之比为1:1时,在(111)晶面处择优取向。(111)晶面随着氮气通入量的增加衍射角向小角度方向偏移,流量比为1:1时NiTiAlCrN涂层的抗空蚀性能最好,力学性能最好,结晶程度最高。(2)通过改变靶材组分,探究元素组分对涂层微观结构和抗空蚀性能的影响。涂层在(111)和(200)晶面择优取向,co、Mo元素的加入使(200)晶面衍射角向小角度方向偏移,co元素的加入使(111)衍射峰明显减弱。NiTiAlCrcoN涂层的抗空蚀性能最好,结晶状态最好,韧性和结合力最佳。(3)通过改变靶材中co元素摩尔比,研究co含量对NiTiAlCrcoN涂层微观结构和抗空蚀性能的影响规律。不同co含量的涂层在(200)晶面择优取向,(200)晶面随着co含量的增加衍射角向小角度方向偏移,等摩尔比的涂层在微观结构和力学性能上具有特殊性。co摩尔比例为1.4的涂层抗空蚀性能最好,缺陷最少。(4)通过改变NiTiAlCrco靶材沉积时间,研究调制周期对纳米多层涂层微观结构和抗空蚀性能的影响。不同调制周期的多层涂层在(200)晶面择优取向,随着调制周期的增加,(200)晶面衍射角先右移再左移,调制周期为11nm时衍射角最大,晶面间距最小。调制周期为11nm时,力学性能最佳,涂层的抗空蚀性能最好,缺陷最少。

关键词：高熵合金氮化物抗空蚀性能氮氩流量比 co含量调制周期

锂/钠离子电池镍锰基层状氧化物正极材料的制备及储能研究

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锂/钠离子电池镍锰基层状氧化物正极材料的制备及储能研究

作者：刘常贺北京化工大学

学位级别：硕士

高镍三元层状氧化物是锂离子电池（LIBs）最具竞争力的正极材料之一,但是钴资源的短缺,使得高镍三元材料在发展过程中受到限制。因此,开发设计低钴或者无钴的三元层状氧化物对高镍材料的发展尤为重要。P2型钠离子电池层状氧化物正极材... 详细信息

高镍三元层状氧化物是锂离子电池（LIBs）最具竞争力的正极材料之一,但是钴资源的短缺,使得高镍三元材料在发展过程中受到限制。因此,开发设计低钴或者无钴的三元层状氧化物对高镍材料的发展尤为重要。P2型钠离子电池层状氧化物正极材料具有容量大、易于合成以及价格优势的特点,是目前最具有未来前景的正极材料之一。二元层状锰基材料在循环过程中Mn的Jahn-Teller效应引发的Mn O八面体产生的晶格畸变,使其具有迟缓的钠离子扩散动力学和较差的晶体结构稳定性和继而导致倍率性能弱和容量保持率低,限制了其商业化的进程。本论文通过改变钴锰的含量,设计了系列不同钴锰含量的样品,探究了钴锰含量变化对于材料的晶体结构和电化学性能的影响规律。本文还通过W掺杂改性P2-NaNiMnWO正极材料,研究了W掺杂对材料结构和储能性能的影响规律。取得研究成果如下:（1）采用共沉淀方法合成了LiNicoMnO（x=0,0.025,0.05,0.075,0.1）前驱体,之后与锂源混合进行煅烧得到正极材料,对钴含量变化对材料性能的影响进行了研究。LiNicoMnO有着良好的层状结构,I（003）/I（104）值为1.4915,NiNi的值较好。（2）LiNicoMnO表现出了优异的倍率性能(1 A g下,放电比容量为97 m Ah g)以及非常良好的循环稳定性(1 A g下经过300次恒电流充放电循环后,容量保持率为60%),电荷转移阻抗(R)相对较低,LNCMO-1有6.93×10 cm s的扩散动力学系数,表明一定量的钴有利于Li的扩散。（3）采用高温固相法合成了NaNiMnWO（x=0,0.02,0.06,0.1）一系列样品,并探究了W对材料的电化学性能和结构稳定性的影响规律。掺W后的材料有着更宽的层间距,并且W的引入降低了材料中Mn的含量,有效的抑制了材料的Jahn-Teller效应。（4）NaNiMnWO表现出了优异的倍率性能(2 A g下,放电比容量为73.3 m Ah g)以及非常良好的循环稳定性(1 A g下经过500次循环后,容量保持率为69.2%),NaNiMnWO扩散动力学系数为8.52×10 cm s,W的掺杂降低了材料的电荷转移阻抗(R)。NaNiMnWO正极和硬碳（HC）负极构成的全电池表现出155Wh kg的能量密度。过渡金属W掺杂被证实了是改进P2型钠离子电池正极材料的一种有效方法。

关键词：锂离子电池钠离子电池正极材料 co含量 W掺杂 P型层状氧化物

cox(CrNi)100-x多主元合金的力学性能与原子尺度变形机制研究

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Cox(CrNi)100-x多主元合金的力学性能与原子尺度变形机制研究

作者：张楠中南大学

学位级别：硕士

高熵和中熵合金通常也被称为多主元合金。通过合理的成分设计,多主元合金可表现出优于传统合金的服役性能,展现出巨大的应用前景。其中,co Cr Ni多主元体系中的等原子比合金在室温及低温(77 K)下均表现出较高的强度和塑性。为了进一步... 详细信息

高熵和中熵合金通常也被称为多主元合金。通过合理的成分设计,多主元合金可表现出优于传统合金的服役性能,展现出巨大的应用前景。其中,co Cr Ni多主元体系中的等原子比合金在室温及低温(77 K)下均表现出较高的强度和塑性。为了进一步提高其室温强度,以满足未来对超高性能合金的需求,本文基于非等原子比的设计理念,从变形机制出发进行合金成分调控,设计了一系列不同成分的co Cr Ni多主元合金,并结合分子动力学模拟与实验分析,系统研究了该合金体系的成分、变形机制和力学性能三者之间的潜在关联。首先,从单晶分子动力学模拟的角度研究了co含量对co(Cr Ni)(x=23,33.4,50,70 at.%)多主元合金压缩力学行为和变形机制的影响。随着co含量的增加,含Cr原子对的数量减少,位错均匀形核的平均应力提高,导致合金单晶压缩模拟的屈服应力和弹性模量逐渐提高。位错滑移机制普遍存在于该合金体系的单晶压缩变形过程中,但随着co含量的增加,其主导变形机制由形成层错逐渐向变形孪生转变。然后,鉴于单晶模拟缺少晶界的作用,且加载条件为50 K下的单轴压缩,其预测的变形机制可能与室温实验结果存在较大差异,本文进一步采用与实际更为契合的多晶分子动力学模拟研究了co(Cr Ni)(x=23,33.4,50,70 at.%)多主元合金的室温拉伸变形行为和原子尺度变形机制。随着co含量的增加,合金晶界原子的平均势能降低,晶界处位错形核与发射的难度提高,因此多晶拉伸模拟的屈服应力逐渐提高。当co含量从23 at.%提高到50 at.%时,合金多晶拉伸模拟过程中的主导变形机制由变形孪生逐渐转变为变形诱导的面心立方(FCC)到密排六方(HCP)结构转变。当co含量进一步提高至70 at.%时,合金中的HCP相在多晶拉伸模拟过程中发生了明显的HCP-FCC逆转变。最后,为了获得室温力学性能优异的非等原子比co Cr Ni多主元合金材料并联合实验与多晶模拟进一步揭示合金的变形行为,本文通过实验制备、热机械处理、组织性能表征等手段,研究了co(Cr Ni)(x=23,33.4,50,70 at.%)多主元合金的室温拉伸力学行为和变形机制。实验研究发现,co含量的提高引起co(Cr Ni)(x=23,33.4,50,70 at.%)多主元合金的晶格畸变程度减弱,晶格摩擦阻力降低,从而导致屈服强度逐渐降低。随着co含量从23 at.%提高到50 at.%,合金室温变形由激发变形孪晶主导逐渐转变为FCC-HCP相变主导,使得极限抗拉强度和均匀延伸率逐渐提高。而当co含量进一步提高至70 at.%时,合金中大量的初始HCP相引发了脆性断裂,导致其极限抗拉强度和均匀延伸率显著降低。在所研究的多主元合金变体中,coCrNi合金的室温综合力学性能最为优异,在变形孪生和变形诱导FCC-HCP相变的共同作用下,其极限抗拉强度和均匀延伸率相比于等原子比co Cr Ni多主元合金进一步提高。图44幅,表9个,参考文献126篇。

关键词：多主元合金 co含量变形机制分子动力学模拟变形微观组织

陈化时间对CuO/ZnO/CeO_2/ZrO_2甲醇水蒸气重整制氢催化剂性能的影响(英文)

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燃料化学学报 2013年第7期41卷 883-888页

作者：张磊潘立卫倪长军孙天军王树东胡永康王安杰赵生生大连理工大学精细化工国家重点实验室辽宁大连116024 辽宁石油化工大学化学化工与环境学部辽宁抚顺113001 中国科学院大连化学物理研究所辽宁大连116023

采用共沉淀法制备了CuO/ZnO/CeO2/ZrO2甲醇水蒸气重整催化剂,探讨了陈化时间对催化剂性能的影响。结果发现,延长陈化时间能增加催化剂的表面铜原子数和改善催化剂的还原性能,但与此同时也降低了催化剂的储放氧性能。延长陈化时间,CuO/Zn... 详细信息

采用共沉淀法制备了CuO/ZnO/CeO2/ZrO2甲醇水蒸气重整催化剂,探讨了陈化时间对催化剂性能的影响。结果发现,延长陈化时间能增加催化剂的表面铜原子数和改善催化剂的还原性能,但与此同时也降低了催化剂的储放氧性能。延长陈化时间,CuO/ZnO/CeO2/ZrO2催化剂的氢产率随表面铜原子数的增加而成线性增长。另一方面,重整尾气中的co含量也随着储放氧能力的下降而增加。综合考虑产氢率和重整尾气中co含量,最佳陈化时间为2h,此时,CuO/ZnO/CeO2/ZrO2催化剂表现出了最佳性能。

关键词：甲醇水蒸气重整老化时间 H2 CuO ZnO CeO2-ZrO2 co含量

硬质合金基体对涂层刀具高速切削镍基高温合金切削性能的影响

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粉末冶金材料科学与工程 2012年第4期17卷 437-443页

作者：金狂浩陈康华祝昌军王云志刘敏王社权中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 株洲钻石切削刀具股份有限公司株洲412000

采用热常数仪和高温维氏硬度计对co含量(质量分数)分别为6%和10%的硬质合金进行热学性能与高温力学性能检测,然后用以这2种硬质合金为基体的涂层刀片对镍基高温合金GH4133进行高速车削,采用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)对车削后刀片的磨损... 详细信息

采用热常数仪和高温维氏硬度计对co含量(质量分数)分别为6%和10%的硬质合金进行热学性能与高温力学性能检测,然后用以这2种硬质合金为基体的涂层刀片对镍基高温合金GH4133进行高速车削,采用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)对车削后刀片的磨损区域进行观察和成分分析,研究刀片基体的co含量对刀具切削性能的影响。研究结果表明,硬质合金中的co含量由10%降低到6%时,热导率由62.78(W.m)/K升高到84.57(W.m)/K,与此同时同一温度下的高温维氏硬度提高10%左右;YBG202刀片(基体中co含量为10%)的切削刃与后刀面的磨损均较迅速,而YBG102(基体中的co含量为6%)刀片后刀面的磨损相对均匀,磨损速率低;基体中的co含量由10%降低到6%时,刀片的切削寿命提高约3倍。故高速连续切削镍基高温合金时应当尽量选用低co硬质合金作为刀片的基体。

关键词： co含量硬质合金刀具高温合金高速车削磨损

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600MW级电站锅炉燃用烟煤氧量控制策略

电力设备管理 2023年第18期 210-212页

作者：姜庆东赵海晓王军民陈天翔刘浩然浙江大唐乌沙山发电有限责任公司

本文透过复杂、抽象的电站锅炉热效率公式,总结一种简单、有效的氧量控制策略,用于指导电站运行人员调整锅炉燃烧的经济性。只需对参数做出有效的调整,即可令锅炉燃烧始终保持在最经济状态。

关键词：氧量 co含量经济氧量热效率控制策略

东方百万机组锅炉管壁温度分布规律研究与应用

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热能动力工程 2019年第11期34卷 131-139,145页

作者：王小华赵鹏刘瑞鹏梅振锋西安热工研究院有限公司苏州分公司

为解决东方百万千瓦机组锅炉管壁超温的问题,以东方超超临界百万机组锅炉为研究对象,分别进行了1 000 MW和500 MW负荷的运行试验,研究了管壁温度分布规律及燃烧器拉杆位置和燃尽风配风方式对管壁温度分布的影响特性。结果表明,燃烧器(... 详细信息

为解决东方百万千瓦机组锅炉管壁超温的问题,以东方超超临界百万机组锅炉为研究对象,分别进行了1 000 MW和500 MW负荷的运行试验,研究了管壁温度分布规律及燃烧器拉杆位置和燃尽风配风方式对管壁温度分布的影响特性。结果表明,燃烧器(燃尽风)拉杆采取U型配风方式时,将会导致中间区域受热面管壁温度高,管壁温度呈现出"倒U型"的分布规律;开大中间区域燃烧器(燃尽风)拉杆位置,有助于缓解管壁超温。根据该研究成果,解决了某机组高温再热器管壁超温导致再热蒸汽不足的问题,额定负荷下,再热蒸汽温度由优化前的603.4℃提高至优化后的616.9℃;同时,解决了另一机组低负荷下屏式过热器管壁超温的问题,500 MW负荷、AEF磨煤机组合运行方式下,屏式过热器管壁最高点温度值由616.3℃降低至600.5℃,大大提高了管材的安全裕量。

关键词：超超临界机组直流锅炉前后墙对冲管壁温度超温 co含量优化配风

温度和氧气分压对FCC再生器中一氧化碳浓度的影响

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石油炼制与化工 2005年第8期36卷 18-22页

作者：吴治国张久顺汪燮卿石油化工科学研究院北京100083

在小型固定流化床烧焦实验数据的基础上,建立了co累积速率模型,探讨了影响烟气中co含量的内在因素。结果表明,在常压、650℃的条件下,氧气分压对碳燃烧速率的级数为0.91,对co燃烧速率的级数为0.56,再生器中氧气分压对烟气中co含量的影... 详细信息

在小型固定流化床烧焦实验数据的基础上,建立了co累积速率模型,探讨了影响烟气中co含量的内在因素。结果表明,在常压、650℃的条件下,氧气分压对碳燃烧速率的级数为0.91,对co燃烧速率的级数为0.56,再生器中氧气分压对烟气中co含量的影响比对烧焦速率的影响更敏感。在530℃烧焦时,烟气中co含量出现极值;温度高于530℃时,随着温度的增加,烟气中co含量减少。当待生剂上碳转化率达到50%时,烟气中co含量最大。

关键词：催化裂化再生器烟道气一氧化碳温度氧含量一氧化碳浓度氧气分压 FCC co含量

Fe改性工业Cu/Zn/Al催化剂上甲醇水蒸气重整反应制氢的研究

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燃料化学学报 2001年第Z1期29卷 137-139页

作者：赵红霞李永红杨成王秀芝任杰孙予罕中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室山西太原030001

在Fe改性工业Cu/Zn/Al催化剂上进行了甲醇水蒸气重整反应的研究。在常压下考察了Fe含量的变化、反应温度、进料空速对反应的影响规律。反应结果表明 ,Fe的存在可以促进水煤气变换反应 ,显著降低产物中的co含量。

关键词：甲醇重整 Cu/Zn/Al 水煤气变换 co含量