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镍渣改质及其在磁性复合流体抛光中的应用

光学精密工程 2025年第1期33卷 84-95页

作者：王有良于璞垚尹新城张文娟兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学数字制造技术与应用教育部重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730000

为了提高镍渣的再利用性,基于镍渣中的磁性元素,提出一种将镍渣改质后应用于磁性复合流体(Magnetic Com-pound Fluid,MCF)精密抛光的方法,研究抛光过程中改质渣含量对MCF的抛光质量的关系。通过对镍渣进行熔融氧化、破碎、磁选获得具有... 详细信息

为了提高镍渣的再利用性,基于镍渣中的磁性元素,提出一种将镍渣改质后应用于磁性复合流体(Magnetic Com-pound Fluid,MCF)精密抛光的方法,研究抛光过程中改质渣含量对MCF的抛光质量的关系。通过对镍渣进行熔融氧化、破碎、磁选获得具有磁性的改质渣,分析其组分及磁性能。通过观察含有不同质量分数改质渣的MCF抛光液对聚甲基丙烯酸甲酯抛光后表面形貌特征,分析其对粗糙度Ra和材料去除率的影响规律;通过观察外加磁场下MCF抛光前后的形貌特征,探究改质渣对MCF抛光液磁簇成型的影响;通过测量不同抛光液的抛光作用力,分析MCF形貌与抛光作用力的内在联系。最后,通过观察含有改质渣的MCF抛光簇的微观形貌特征,结合MCF形貌、抛光力特征构建含改质渣的MCF抛光液的抛光机理。实验结果表明:改质渣的饱和磁化强度是镍渣的5.64倍;随着改质渣的质量分数的增加,MCF抛光性能下降;在改质渣含量为10%时,MCF抛光10 min后,工件表面粗糙度从0.502μm降低至0.010μm,表面粗糙度下降率Ra达到97.966%;相较于使用无改质渣的MCF抛光后的表面粗糙度下降率仅下降了0.482%;对比使用改质渣含量为15%的MCF抛光后的下降率则高出3.603%;材料去除率达到1.237×108μm3/min;随着改质渣含量的增加,抛光时磁性颗粒形成的链状结构曲度增加,抛光力下降,进而影响其抛光性能;结合抛光性能,剪切力,磁簇的微观结构,提出了含改质渣的MCF的抛光机理。镍渣改质后可应用于MCF抛光,当MCF抛光液中改质渣质量分数低于10%时,抛光性能优异。

关键词：磁性复合流体镍渣抛光表面粗糙度

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1060-H24纯铝无轴肩微型搅拌摩擦焊的数值模拟分析

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材料导报 2025年第5期39卷 217-222页

作者：张昌青马东东谷怀壮王栋刘恩荣张鹏省兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 西北有色金属研究院西安710016

使用ABAQUS有限元软件建立了顺序热力耦合数值模型,对常规与无轴肩两种搅拌工具下的微型搅拌摩擦焊焊接过程的温度场、应力及接头残余变形分布进行对比分析,并采用实验热电偶测温对热源模型的边界条件进行了校核。结果表明:两种搅拌工... 详细信息

使用ABAQUS有限元软件建立了顺序热力耦合数值模型,对常规与无轴肩两种搅拌工具下的微型搅拌摩擦焊焊接过程的温度场、应力及接头残余变形分布进行对比分析,并采用实验热电偶测温对热源模型的边界条件进行了校核。结果表明:两种搅拌工具下的焊接接头经历不同的加热和冷却焊接热循环,实测常规工具焊接接头的峰值温度约为362℃,而无轴肩工具焊接接头的峰值温度仅为143℃;焊件表面的残余应力均以焊缝中心对称分布,常规工具残余应力主要分布在轴肩区域,最大残余应力为116 MPa。无轴肩工具残余应力呈现以搅拌针为中心的尖峰分布,最大残余应力为34 MPa;残余应力反映了焊后变形,常规工具焊接的薄板沿焊缝方向向上凸起,最大挠度为2.817 mm。无轴肩工具焊接的薄板没有可视变形,最大挠度仅0.0081 mm。无轴肩微型搅拌摩擦焊热输入低,能有效减小薄壁焊件的残余变形,提高焊件的尺寸精度和装配质量。

关键词：微型搅拌摩擦焊有限元模拟温度场应力应变残余变形

再生纤维素基三明治结构复合薄膜的电磁屏蔽性能

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材料导报 2025年第2期39卷 239-244页

作者：张婷吴翠玲籍冰晗韩梦瑶杜雪岩兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050

电磁辐射污染在工业、民用及军事等领域日趋严重,高性能的电磁干扰(Electromagnetic interference,EMI)屏蔽材料成为当前研究热点。以再生纤维素(Regenerated cellulose,RC)为基体,石墨烯(Graphene,GE)为导电填料,纳米Fe_(3)O_(4)为磁... 详细信息

电磁辐射污染在工业、民用及军事等领域日趋严重,高性能的电磁干扰(Electromagnetic interference,EMI)屏蔽材料成为当前研究热点。以再生纤维素(Regenerated cellulose,RC)为基体,石墨烯(Graphene,GE)为导电填料,纳米Fe_(3)O_(4)为磁性填料,采用沉浸相转化法和压制成型法制备了三明治结构GE/RC-Fe_(3)O_(4)/RC-GE/RC复合薄膜。研究了GE含量和薄膜厚度对复合薄膜EMI屏蔽性能的影响,探讨了其屏蔽机制。结果表明,随着GE含量和薄膜厚度的增大,复合薄膜的电导率和EMI屏蔽性能逐渐提高。当GE含量为20%(质量分数,如无特殊说明,下同)、薄膜厚度为0.84 mm时,复合薄膜的EMI屏蔽效能(Shielding effectiveness,SE)达到24.7 dB。同时,GE的添加增强了复合薄膜的拉伸强度,其最大值为12.2 MPa。本研究为绿色纤维素基电磁屏蔽复合薄膜的构筑提供了借鉴。

关键词：再生纤维素三明治结构复合薄膜电磁屏蔽石墨烯纳米Fe_(3)O_(4)

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采用激光预置铜层钛钢接头成形与组织

焊接学报 2025年第3期46卷 18-26,88页

作者：朱明祁先刚张宗智石玗兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室兰州730050

钛钢复合板在爆炸成形过程中会产生局部未熔合等缺陷,目前采用电弧焊修复时精度、质量与自动化程度相对较低,主要难点集中在钢表面铜过渡层的高质量制备方面.为此提出采用半导体激光同轴送粉的方法精确成形铜过渡层,并在铜层表面TIG熔... 详细信息

钛钢复合板在爆炸成形过程中会产生局部未熔合等缺陷,目前采用电弧焊修复时精度、质量与自动化程度相对较低,主要难点集中在钢表面铜过渡层的高质量制备方面.为此提出采用半导体激光同轴送粉的方法精确成形铜过渡层,并在铜层表面TIG熔覆钛层实现复合板的局部修复,采用半导体激光熔覆试验系统,分析了激光功率、送粉速率、扫描速度对铜层熔覆成形参数及微观组织的影响,并在铜层表面继续TIG熔覆钛层,工艺优化后得到了成形良好的Ti-Cu-Fe接头并对接头进行了微观组织测试与性能评价.结果表明,采用半导体激光可以实现铜层熔覆厚度的精确控制,厚度范围为0.236~0.462 mm;从Cu-Fe接头能谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)可以发现,通过铜层厚度的控制,上表面区域的Fe元素含量明显减小,有利于减少脆硬的Fe-Ti金属间化合物生成;TIG堆焊钛层后,接头主要以CuTi2金属间化合物为主,接头平均抗剪强度为194MPa,接头断裂方式为脆性断裂.创新点:(1)通过半导体激光熔覆可以在钢基材表面实现铜熔覆层成形的精确控制(2)激光熔覆的Cu层厚度能满足TIG堆焊钛层对熔深的要求,接头以CuTi2金属间化合物为主,性能良好.

关键词：钛钢复合板 Cu过渡层激光熔覆同轴送粉熔覆成形工艺

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非晶合金污水处理研究现状

稀有金属 2025年第1期49卷 91-106页

作者：李春燕杨陇鹏翟文正李春玲李晓诚寇生中兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学温州泵阀工程研究院浙江温州325105 兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050

非晶合金具有高的原子化学活性、较低的氧化还原电位和优良的催化降解性能,目前已经在含染料、农药等有机污染物和含重金属、酸碱盐等无机污染物污水处理方面开展了广泛研究。非晶合金作为一种降解污水的新型催化剂,其降解机制因污水的... 详细信息

非晶合金具有高的原子化学活性、较低的氧化还原电位和优良的催化降解性能,目前已经在含染料、农药等有机污染物和含重金属、酸碱盐等无机污染物污水处理方面开展了广泛研究。非晶合金作为一种降解污水的新型催化剂,其降解机制因污水的种类和非晶合金体系的不同而存在很大的差异,降解机制和非晶合金的体系以及对非晶合金进行不同方法的预处理密切相关。选择适当的非晶合金成分和匹配恰当的材料改性手段,对不同的污水实现高效降解很有研究意义。本文就污水处理常规技术、非晶合金污水降解机制和国内外对非晶合金在污水处理等方面的相关研究进行总结归纳。针对不同非晶合金体系和不同处理方法后的非晶合金在污水处理方面的优点与缺点,以及未来复杂的污水成分,展望了非晶合金优良的催化降解潜力,旨在为非晶合金在污水处理方面提供有价值的参考,助力中国“双碳”战略目标的实现。

关键词：非晶合金催化降解污水处理

热处理对Fe-Al渗层组织结构及其熔融氯化盐腐蚀性能的影响

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表面技术 2025年第2期54卷 148-160页

作者：陈维铅喇培清许世鹏马超李亚明兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 酒泉职业技术学院甘肃省太阳能发电系统重点实验室甘肃酒泉735000

目的探索热扩散处理温度对Fe-Al渗层组织结构的影响,研究其在熔融氯化盐中的腐蚀性,为310S不锈钢在光热发电氯化盐储热领域的应用提供技术方案。方法使用77%Al_(2)O_(3)+20%Al+3%AlCl_(3)(质量分数)渗铝剂在310S钢表面制备Fe-Al涂层,并... 详细信息

目的探索热扩散处理温度对Fe-Al渗层组织结构的影响,研究其在熔融氯化盐中的腐蚀性,为310S不锈钢在光热发电氯化盐储热领域的应用提供技术方案。方法使用77%Al_(2)O_(3)+20%Al+3%AlCl_(3)(质量分数)渗铝剂在310S钢表面制备Fe-Al涂层,并通过750~950℃热扩散处理30 h,改善渗层的结构及物相组成;在800℃三元共晶熔融氯化盐浸泡30 h,评价不同热扩散处理温度对渗铝层耐腐蚀性的影响。采用XRD、SEM、EDS等分析腐蚀前后渗层微观结构、物相组成,以及截面形貌和元素分布。结果800℃保温15h在310S钢表面制备了140μm厚的渗铝层,通过热扩散处理发现,温度对渗层结构及物相组成具有较大的影响。800℃以下热扩散处理渗层结构及组成基本没有变化,外层主要以Fe2Al5相为主,过渡层为FeAl相,腐蚀后表面未形成连续的氧化层。850℃处理渗层截面中间层出现了大量不规则孔洞,腐蚀后表面形成厚度约为15μm的Al_(2)O_(3)层,对渗层起到了一定的保护作用,但氧化层与渗层界面结合不紧密,容易脱落。900℃热处理渗层物相均转化为FeAl相,与基体结合界面形成厚度约为30.4μm的互扩散区;腐蚀后渗层表面形成厚度约为32μm的Al_(2)O_(3)层,且无裂纹、孔洞,与渗层结合良好,耐腐蚀性能最佳。950℃处理渗层腐蚀后表面未形成氧化层,出现了54μm的沿晶腐蚀深度。结论310S钢表面渗铝层经900℃热扩散处理后,在熔融氯化盐腐蚀环境中形成了连续、致密的Al_(2)O_(3)层,展现出了良好的耐腐蚀性能。

关键词： 310S钢 Fe-Al渗层包埋渗铝热扩散处理氯化盐腐蚀

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浇注距离对同时混合受控扩散凝固Al-Si合金组织影响

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特种铸造及有色合金 2025年第2期45卷 293-298页

作者：李绍斯陈体军兰州理工大学有色金属先进加工与再利用省部共建国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室兰州730050

以纯Al为母合金1,Al-12Si为母合金2,在一定的质量比和温度下,采用受控扩散凝固(CDS)的方法得到目标合金Al-8Si。采用数值模拟和试验验证相结合的方法对混合熔体的流场、温度场、溶质场和形核率以及试验所得铸件的初生α-Al相尺寸、形状... 详细信息

以纯Al为母合金1,Al-12Si为母合金2,在一定的质量比和温度下,采用受控扩散凝固(CDS)的方法得到目标合金Al-8Si。采用数值模拟和试验验证相结合的方法对混合熔体的流场、温度场、溶质场和形核率以及试验所得铸件的初生α-Al相尺寸、形状进行分析。结果表明,浇注距离对两种母合金混合效果产生影响,在浇注距离过小或过大时,混合熔体的溶质场和温度场都不均匀,形核率较低,试验所得铸件的初生α-Al晶粒粗大且不规则。浇注距离为80 mm时,混合效果最好,温度场、溶质场最均匀且形核率最高,初生α-Al相的晶粒尺寸和形状因子分别为57.6μm和1.55。

关键词：受控扩散凝固(CDS) Al-Si合金浇注距离形核率初生α-Al

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Eu^(3+)/Tb^(3+)掺杂YAG-ZrO_(2)纤维增强铝基复合材料的应力-应变光谱响应

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复合材料学报 2025年第1期42卷 537-547页

作者：孙卫民张振鹏寇生中何玲杨小凤兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 甘肃稀土新材料股份有限公司白银730900

复合材料的失效通常来自于外加载荷的周期循环过程中应力的积累与释放,因此,应力应变监测在纤维增强铝基复合材料的寿命评估和失效预警等方面具有非常重要的影响,但是复合材料变形区的应力应变很难直观地表征,利用稀土的荧光性能对应力... 详细信息

复合材料的失效通常来自于外加载荷的周期循环过程中应力的积累与释放,因此,应力应变监测在纤维增强铝基复合材料的寿命评估和失效预警等方面具有非常重要的影响,但是复合材料变形区的应力应变很难直观地表征,利用稀土的荧光性能对应力-应变进行检测是一种可行的检测方法,其优点是稀土离子的荧光谱线丰富大多尖锐并且容易观测,而且大多对应力敏感性高。选取Eu^(3+)和Tb^(3+)作为发光中心,通过静电纺丝掺杂到YAG-ZrO_(2)复合纤维中,以下简称(YAG:Eu^(3+)-ZrO_(2))cf和(YAG:Tb^(3+)-ZrO_(2))cf。通过热压烧结将(YAG:Eu^(3+)/Tb^(3+)-ZrO_(2))cf和2024铝粉复合,得到(YAG:Eu^(3+)/Tb^(3+)-ZrO_(2))cf增强铝基复合材料。利用动态拉伸荧光传感对(YAG:Eu^(3+)/Tb^(3+)-ZrO_(2))cf增强铝基复合材料在动态拉伸下的发光特性进行了表征,并通过发射光谱重心波长随应力的变化研究内应力的发光传感机制。结果表明,随着拉应力的增加,Eu^(3+)的5D0→^(7)F_(1)跃迁表现出有规律的红移,Tb^(3+)的^(5)D_(4)→^(7)F_(5)跃迁表现出有规律的蓝移,并且Eu^(3+)表现出更高的传感精度。本文为基于Eu^(3+)和Tb^(3+)应力传感器材料的开发提供了思路。

关键词：铝基复合材料稀土离子应力发光应力-应变光谱响应

反向挤压双金属铝合金复合管材制备及其微观组织演化分析

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塑性工程学报 2025年第1期32卷 49-58页

作者：乔及森李一佳张晓波李琦伦兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050

采用反向挤压的方法制备出以2024铝合金为套筒、5A02和5A06分别为芯筒的复合管材,探讨了两种复合管材的力学性能和微观组织。结果显示该类双金属复合管材经固溶处理后表现出良好的强度和塑性。其中经过495℃/40 min固溶处理的2024/5A06... 详细信息

采用反向挤压的方法制备出以2024铝合金为套筒、5A02和5A06分别为芯筒的复合管材,探讨了两种复合管材的力学性能和微观组织。结果显示该类双金属复合管材经固溶处理后表现出良好的强度和塑性。其中经过495℃/40 min固溶处理的2024/5A06复合管材塑性显著增强,伸长率比挤压态单质2024合金提高63.1%,抗拉强度比挤压态单质2024合金提高19.9%。在相同工艺下,2024/5A02管材的伸长率和抗拉强度分别比挤压态单质2024合金提高了24.6%和9.2%。通过扫描电子显微镜分析发现,双金属合金之间形成了良好的冶金焊合界面,挤压过程中2024和5XXX合金微观组织均产生大小晶粒交错的双峰结构。

关键词： 2024/5XXX复合管材反向挤压冶金结合固溶强化微观结构演变