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锂离子电池正极材料用CA6匣钵的改性研究

耐火材料 2025年

作者：姚丽君王官煜尹致远王志鹏温天朋东北大学冶金学院

锂离子电池正极材料用匣钵材料易被含锂正极材料腐蚀，进而导致匣钵材料损毁，降低其使用寿命。为改善锂电池正极材料用匣钵材料的服役性能，提出以La2O3掺杂改性后的CA6为锂离子电池正极材料烧成用匣钵材料，研究La2O3掺杂对CA6材料体... 详细信息

锂离子电池正极材料用匣钵材料易被含锂正极材料腐蚀，进而导致匣钵材料损毁，降低其使用寿命。为改善锂电池正极材料用匣钵材料的服役性能，提出以La2O3掺杂改性后的CA6为锂离子电池正极材料烧成用匣钵材料，研究La2O3掺杂对CA6材料体积密度、显气孔率等性能以及物相组成、微观结构演变特征，并考察LiMn2O4正极材料在CA6匣钵表面的侵蚀行为和机制。结果表明：La3+以间隙型缺陷的形式进入晶格，同时形成氧空位缺陷。La3+间隙缺陷和氧空位缺陷的引入使晶体结构由板条状向六方柱状等轴态发展，致密化程度和力学性能提高。当La2O3掺杂量为4.0 %（w）时，体积密度升高至3.14 g·cm-3，显气孔率降低至12.0%。由于La2O3改性后的CA6其致密度的提升，其作为匣钵材料时可减少Li离子向材料内部渗透，使材料具备良好的抗侵蚀性能。

关键词：匣钵材料 CA 掺杂改性锂电池正极材料抗侵蚀性

MgO与MgO-MgAl2O4耐火材料同低碳铝脱氧钢的反应行为

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材料与冶金学报 2025年

作者：李天赐李阳孙萌马帅王禹程姜周华东北大学冶金学院

本文在实验室条件下，研究了MgO和MgO-MgAl2O4耐火材料在不同冶炼时间下同钢液的反应行为及其对镁铝尖晶石夹杂物的影响。研究发现：在相同的铝脱氧制度下，两种耐火材料的侵蚀行为以及相关联的镁铝尖晶石夹杂物的形成行为表现出一定的... 详细信息

本文在实验室条件下，研究了MgO和MgO-MgAl2O4耐火材料在不同冶炼时间下同钢液的反应行为及其对镁铝尖晶石夹杂物的影响。研究发现：在相同的铝脱氧制度下，两种耐火材料的侵蚀行为以及相关联的镁铝尖晶石夹杂物的形成行为表现出一定的差异，MgO-MgAl2O4坩埚在同钢液接触的边界处会存在镁铝尖晶石增多的现象，相比之下，MgO坩埚实验组中，Al持续向坩埚深处扩散，形成分散存在的镁铝尖晶石，其反应区域相比于MgO-MgAl2O4坩埚更加广泛。反应行为的差异进一步导致了钢中镁铝尖晶石夹杂物形成行为的不同，表现为MgO坩埚实验组中镁铝尖晶石夹杂物形成更快，夹杂物中氧化镁的活度更高，相同冶炼时间下，单位面积的镁铝尖晶石数量更多，夹杂物尺寸更大。

关键词：低碳铝脱氧钢镁铝尖晶石夹杂物耐火材料微观形貌耐侵蚀

六流连铸中间包流动、传热及应力行为数值模拟

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连铸 2025年第01期 36-47页

作者：薛秉睿郑淑国朱苗勇东北大学冶金学院

结合国内某钢厂的30 t六流矩形坯连铸中间包建立全结构物理模型进行流-固-热耦合数值模拟，研究了中间包内流场、温度场及应力分布行为，基于考虑热效应的von Mises应力评估了耐火材料的破坏情况；建立抑湍器-多孔挡墙一体式控流元件破... 详细信息

结合国内某钢厂的30 t六流矩形坯连铸中间包建立全结构物理模型进行流-固-热耦合数值模拟，研究了中间包内流场、温度场及应力分布行为，基于考虑热效应的von Mises应力评估了耐火材料的破坏情况；建立抑湍器-多孔挡墙一体式控流元件破坏模型，并对比分析了该控流元件破坏前后中间包内的流动及传热行为。结果表明，该六流中间包内各流体域、固体域的体积平均温度差别较大，工作层与渣层、空气层接触的壁面最大温差分别可达312、578 K,壁面应力分别达到了40～52、52～73 MPa,高于与钢液接触壁面的应力(32～40 MPa)。一体式控流元件中，易破坏区域主要为3个部位：抑湍器、挡墙导流孔、多孔挡墙角部与侧壁及底部连接处，应力均达到了35～52 MPa。一体式控流元件破坏后，1、2号出口的响应时间分别降低了26、17 s,活塞区体积分数下降了25.5%,死区体积分数上升了9.4%,各流一致性明显变差，3号出口外侧角部钢液最低温度下降14 K。现场工业试验表明，本文数值模拟得到的一体式控流元件破坏形貌与实际破坏情况吻合性较好。

关键词：多流中间包全结构物理模型流固热耦合温度场热应力

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管式空气电阻炉换热性能的数值模拟

材料与冶金学报 2025年第1期24卷 7-14,47页

作者：陈浩凯秦勤孟云鹏于庆波东北大学冶金学院沈阳110819

为满足金属与合金热处理过程中对高温高压纯净空气的需求,设计了一款管式空气电阻炉,采用Fluent软件对管内空气的对流传热过程进行数值模拟,研究了空气入口总压、加热功率、空气入口温度和入口质量流量对电阻炉换热性能的影响.结果表明... 详细信息

为满足金属与合金热处理过程中对高温高压纯净空气的需求,设计了一款管式空气电阻炉,采用Fluent软件对管内空气的对流传热过程进行数值模拟,研究了空气入口总压、加热功率、空气入口温度和入口质量流量对电阻炉换热性能的影响.结果表明:当空气入口总压为600~800 kPa时,电阻炉换热性能未受到明显影响;当加热功率升高时,电阻炉出口温度升高,其综合换热性能下降;当空气入口温度降低时,流体与管壁的温差变大,综合换热性能有所提高;当入口质量流量从1 kg/s增至5 kg/s时,流体Re增大,综合换热因子从108.3升至558.9,综合换热性能得到显著提高.该研究结果可为管式空气电阻炉的工业应用提供理论参考和运行依据.

关键词：空气加热电阻炉温度变化换热性能

底吹直流电弧炉熔池流动与混匀特性的数值模拟

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材料与冶金学报 2025年第1期24卷 31-38,69页

作者：李桃王楠张春明陈敏东北大学冶金学院沈阳110819

针对某钢厂40 t直流电弧炉底吹过程建立了数学模型,并采用欧拉-欧拉模型耦合组分输运模型,对不同底吹条件下的电弧炉熔池流动和混合特性进行数值模拟研究,考察了底吹喷孔位置和底吹气体流量对熔池内钢液流场、示踪剂扩散行为及混匀时间... 详细信息

针对某钢厂40 t直流电弧炉底吹过程建立了数学模型,并采用欧拉-欧拉模型耦合组分输运模型,对不同底吹条件下的电弧炉熔池流动和混合特性进行数值模拟研究,考察了底吹喷孔位置和底吹气体流量对熔池内钢液流场、示踪剂扩散行为及混匀时间的影响.结果表明:在电弧炉底吹搅拌过程中,底吹喷孔的布置方式对示踪剂扩散行为的影响较大,且随着底吹气体流量的增大,混匀时间不断缩短;当底吹喷孔位置为0.7R、底吹气体流量为0.9 m^(3)/min时,熔池内钢水流动良好,混匀时间最短,底吹搅拌效果最佳.

关键词：直流电弧炉底吹搅拌流动特性混匀时间

Mn/TiO_(2)催化剂的制备及其氨氧化性能

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材料与冶金学报 2025年第1期24卷 89-93,102页

作者：吕珊于庆波王安邦孙佳潘博东北大学冶金学院沈阳110819

为了去除选择性催化还原脱硝过程中产生的逃逸氨,采用溶胶凝胶法和浸渍法分别制备出Mn/TiO_(2)催化剂,并使用该催化剂将NH3氧化成氮气和水,而后分析了催化剂的制备方法、Mn负载量及焙烧温度在其催化氧化氨时对氨转化率的影响,并利用BET,... 详细信息

为了去除选择性催化还原脱硝过程中产生的逃逸氨,采用溶胶凝胶法和浸渍法分别制备出Mn/TiO_(2)催化剂,并使用该催化剂将NH3氧化成氮气和水,而后分析了催化剂的制备方法、Mn负载量及焙烧温度在其催化氧化氨时对氨转化率的影响,并利用BET,XRD等表征手段探究了氨转化率改变的原因.结果表明:以溶胶凝胶法制备催化剂的氨转化率明显高于以浸渍法制备催化剂的氨转化率,这是因为采用溶胶凝胶法制备的催化剂表面光滑,负载物质分布均匀;随着催化剂活性组分Mn负载量及焙烧温度的增加,氨转化率呈先升高后降低的趋势;当催化剂Mn负载量为0.2、焙烧温度为400℃时,催化剂的比表面积最大,氨转化率可达到97%.

关键词：逃逸氨选择性催化氧化氨转化率

球磨与纳米氧化铝添加对3YSZ粉体及其陶瓷性质的影响

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材料与冶金学报 2025年第1期24卷 82-88页

作者：尹言强刘涛韩磊东北大学冶金学院沈阳110819

采用加热水解法,制备出摩尔分数为3%的氧化钇稳定氧化锆(3YSZ)粉体试样,而后对其依次进行1000℃煅烧、球磨粉碎、添加0.3%(质量分数)纳米氧化铝的处理,利用SEM,XRD,BET和连续单轴压制等表征手段,分析了经过不同处理的3YSZ粉体试样微观... 详细信息

采用加热水解法,制备出摩尔分数为3%的氧化钇稳定氧化锆(3YSZ)粉体试样,而后对其依次进行1000℃煅烧、球磨粉碎、添加0.3%(质量分数)纳米氧化铝的处理,利用SEM,XRD,BET和连续单轴压制等表征手段,分析了经过不同处理的3YSZ粉体试样微观形貌及密度-压强半对数曲线的变化,并探究了添加纳米氧化铝对3YSZ粉体试样的烧结活性,以及其陶瓷耐压强度、抗水热劣化性能的影响.结果表明:球磨处理能够有效消除煅烧后3YSZ粉体中的硬团聚体,与未球磨粉体相比,经球磨处理的3YSZ陶瓷耐压强度由434 MPa增至670 MPa;烧结助剂纳米氧化铝的添加使3YSZ粉体烧结致密化温度降至1350℃,陶瓷耐压强度增至1119 MPa,且经45 h低温劣化加速实验,3 YSZ陶瓷仍未发生T→M的相变现象.

关键词：氧化锆团聚低温劣化烧结

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甲基磺酸铅连续电积精铅研究

有色金属（冶炼部分） 2025年第1期 7-15页

作者：张壮谢锋王伟祖壮志东北大学冶金学院沈阳110819

开发了以甲基磺酸铅为电解质的连续旋转电积精铅工艺及装备。通过系统考察电流密度、刮取时间、极间距、蠕动泵流速、甲基磺酸浓度、复溶、Pb^(2+)浓度和温度等因素对电积过程电流效率、平均槽电压及能耗的影响规律,得到了连续电积精铅... 详细信息

开发了以甲基磺酸铅为电解质的连续旋转电积精铅工艺及装备。通过系统考察电流密度、刮取时间、极间距、蠕动泵流速、甲基磺酸浓度、复溶、Pb^(2+)浓度和温度等因素对电积过程电流效率、平均槽电压及能耗的影响规律,得到了连续电积精铅的优化条件,验证了新型连续电积精铅装备的应用可行性和有效性。结果表明,在电流密度200 A/m^(2)、刮取时间2 h、极距40 mm、蠕动泵流速300 mL/min、甲基磺酸浓度1 mol/L、Pb^(2+)浓度1 mol/L、温度40℃的条件下,可以获得纯度为99.996%、结构紧密且较易刮取的精铅产品,电解过程的电流效率大于97%,平均能耗为659.74 kWh/t。

关键词：甲基磺酸铅连续旋转电积精铅

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喷雾热解制备氧化铈过程的数值模拟

中国有色金属学报 2025年第1期35卷 209-221页

作者：吕超张录录周佟张廷安吕国志东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室东北大学冶金学院

喷雾热解技术具有工艺简单、成本低、生产效率高等诸多优点，已广泛应用在催化剂材料、薄膜材料制备以及超细粉体制备等领域。本文采用DPM-ED模型模拟喷雾热解法制备氧化铈（CeO2），考察了不同热解温度（550、650、750和850℃）对产物C... 详细信息

喷雾热解技术具有工艺简单、成本低、生产效率高等诸多优点，已广泛应用在催化剂材料、薄膜材料制备以及超细粉体制备等领域。本文采用DPM-ED模型模拟喷雾热解法制备氧化铈（CeO2），考察了不同热解温度（550、650、750和850℃）对产物CeO2分布、喷雾贯穿距以及液滴直径的影响，还考察了不同气速（1.0、1.2、1.4和1.6 m/s）对产物CeO2分布以及温度场的影响。结果表明：温度越高，产物CeO2质量分数越大，喷雾贯穿距越小，液滴直径减小得越快；不同气速导致产物颗粒在反应器内滞留或沉积量不同，同时流场内温度梯度分布很不均匀。模拟结果可为今后喷雾热解制备CeO2工艺的改进和优化提供理论依据。

关键词：喷雾热解液滴群氧化铈离散相数值模拟