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道岔贝氏体钢轨轧后冷却过程的弯曲变形及微观组织演变规律

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机械工程学报 2024年第14期60卷 139-152页

作者：岑耀东陈林包喜荣李晓娜内蒙古科技大学材料与冶金学院包头014010

道岔钢轨由于具有非对称的横断面特征使其轧制、热处理、矫直等工艺非常复杂,生产难度极大。针对道岔贝氏体钢轨的平直度和残余应力兼顾问题,通过Gleeble-1500热模拟试验机测定了CCT曲线,采用扫描电镜(Scanningelectron microscope,SEM... 详细信息

道岔钢轨由于具有非对称的横断面特征使其轧制、热处理、矫直等工艺非常复杂,生产难度极大。针对道岔贝氏体钢轨的平直度和残余应力兼顾问题,通过Gleeble-1500热模拟试验机测定了CCT曲线,采用扫描电镜(Scanningelectron microscope,SEM)观察了不同冷速下的微观组织,利用有限元软件进行了相变前与相变区间控制冷却的模拟计算。结果表明,当未变形的奥氏体以0.05~1℃/s的冷速连续冷却时,随着冷速的增快,组织由粒状贝氏体逐步转变为马氏体。当变形处理的奥氏体以0.2~2℃/s的冷速连续冷却时,随着冷速的增快,组织由粒状贝氏体逐步转变为大量马氏体+少量板条贝氏体;相变区间控制冷却采用轨头表面中心冷至500℃,再由500℃冷却到300℃(钢轨表面冷速0.4℃/s),然后空冷至室温可得到的贝氏体量为35.6%,纵向最大拉应力、最大压应力及最终Y方向和Z方向的弯曲挠度均符合要求。相变前控制冷却采用轨头表面中心冷至500℃(轨头上表面及非工作侧和轨腰冷速3℃/s,轨头工作侧3.5℃/s),再由500℃空冷至室温后可得到99.3%贝氏体组织的同时,最终残余应力值及弯曲挠度均符合要求。通过控制冷却实现了减小弯曲变形度和降低矫后残余应力的目的。

关键词：道岔钢轨贝氏体控制冷却组织

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石墨烯钴膜修饰电极电化学法测定水体中的Hg(Ⅱ)

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分析试验室 2024年第8期43卷 1132-1138页

作者：白雪华张碧刘莹王若男罗利霞内蒙古科技大学包头医学院公共卫生学院包头014040

通过电化学沉积法制备了以石墨烯为基体负载钴粒子的复合物膜修饰电极,实现了对水环境中Hg(Ⅱ)的快速、准确检测。采用电化学阻抗谱(EIS)对修饰电极进行表征,采用循环伏安法(CV)研究了Hg(Ⅱ)在该修饰电极上的电化学行为。优化了石墨烯... 详细信息

通过电化学沉积法制备了以石墨烯为基体负载钴粒子的复合物膜修饰电极,实现了对水环境中Hg(Ⅱ)的快速、准确检测。采用电化学阻抗谱(EIS)对修饰电极进行表征,采用循环伏安法(CV)研究了Hg(Ⅱ)在该修饰电极上的电化学行为。优化了石墨烯浓度及其修饰量、CoCl_(2)浓度、缓冲液类型、沉积时间和沉积电位。在优化条件下,Hg(Ⅱ)在石墨烯钴膜修饰电极上具有很好的电流响应,与Hg(Ⅱ)浓度在4.99~498.53μmol/L范围内具有良好的线性关系,检出限为4.12μmol/L。抗干扰实验结果表明,该修饰电极对Hg(Ⅱ)的选择性较好。将该修饰电极用于自来水中Hg(Ⅱ)的检测,加标回收率为90.3%~102.6%,表明该修饰电极具有监测Hg(Ⅱ)的应用潜力。

关键词：电化学石墨烯氧化钴 Hg(Ⅱ)

纳米Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)固溶体微观光谱特征及氧化还原性能研究

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1883-1888页

作者：孙世龙张国芳束俊郭瑞华李一鸣刘卓承许剑轶葛启录内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 钢铁研究总院功能材料所北京100081

采用水热法合成Fe^(3+)、Al^(3+)、Co^(2+)及La^(3+)共掺杂纳米Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)(x=0.00~0.05)固溶体,利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外吸收光谱(UV)、荧光光谱(PL)、拉曼光谱(Raman)以及与H2的程序升温还原反应(TPR)等方法对固溶体的微观结构、形貌、光谱特征和氧化还原活性进行系统表征及分析。XRD结果表明,Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)固溶体均呈CeO_(2)立方萤石结构,当掺杂量增加到x=0.04时,在36.6°处出现了微弱的Co_(3)O_(4)杂相,可以确定掺杂离子在CeO_(2)晶格中的固溶度x<0.04。样品的(111)衍射峰位向高角度偏移,表明掺杂离子引起晶格发生畸变。TEM及SEM结果显示样品为球形纳米颗粒,掺杂离子引起晶面间距变小。紫外吸收光谱表明,与纯CeO_(2)相比,掺杂样品的吸收边逐渐红移,在560~780 nm范围观察到掺杂离子的紫外吸收峰。掺杂引起样品能隙降低,从2.84 eV(纯CeO_(2))逐渐降低至2.10 eV(x=0.05)。其原因可归结为掺杂离子在CeO_(2)的价带和导带之间形成新的杂质能级,允许电子从价带跃迁到较低的杂质能级上,继而降低了跃迁能隙。由于掺杂离子引起晶格内部发生畸变以及氧空位比例增大,阻碍了电子的高能跃迁,也可引起能隙减小。荧光光谱证明,掺杂样品的发射峰强度明显降低。Raman光谱表明,掺杂引起F_(2g)峰位发生偏移,峰强减小,峰宽变大。同时,对应于氧空位峰的相对强度逐渐提高。荧光光谱及Raman光谱均证明掺杂离子引起固溶体晶格畸变程度增加,氧空位浓度提高。H_(2)-TPR测试表明,掺杂可以有效降低CeO_(2)的氧化还原反应温度,提高氧化还原活性,当x=0.03的样品表面还原温度最低,还原峰的面积最大,即氧化还原反应活性最佳,表明样品的氧化还原性能与晶粒尺寸、晶格缺陷及氧空位浓度密切相关。通过以上研究证明,四种离子共掺杂CeO_(2)能够有效修饰微观晶体结构,在较低掺杂浓度下即可显著改善样品的催化活性。

关键词：纳米Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)固溶体共掺杂氧空位氧化还原活性

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微山稀土精矿钙与稀土的浸出及动力学研究

中国稀土学报 2024年第2期42卷 284-293,I0004页

作者：郑万波许延辉戈鑫鑫关卫华李裕马升峰包头稀土研究院白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室内蒙古包头014030 内蒙古大学化学化工学院内蒙古呼和浩特010021

微山稀土精矿主流冶炼工艺采用氧化焙烧-盐酸浸出-碱转优溶法提取矿物中的稀土,因"三废问题严重且生产成本较高,需加以改进以满足国家"双碳"战略的实施。本文以山东微山41.28%品位稀土精矿作为原料,提出使用盐酸优先浸出杂质钙,使稀土... 详细信息

微山稀土精矿主流冶炼工艺采用氧化焙烧-盐酸浸出-碱转优溶法提取矿物中的稀土,因"三废问题严重且生产成本较高,需加以改进以满足国家"双碳"战略的实施。本文以山东微山41.28%品位稀土精矿作为原料,提出使用盐酸优先浸出杂质钙,使稀土进一步富集的新工艺。通过不同条件对钙和稀土浸出影响的研究,得到较优的浸出条件:在浸出温度为90℃,起始酸度2mol·L^(-1),酸矿比为5mL·g^(-1)条件下,钙元素的浸出率可达到89.4%,稀土浸出率为12.13%。使用核收缩模型对酸浸过程中的钙与稀土的浸出动力学进行研究,结果表明:浸出过程中钙由化学反应和扩散混合控制,而稀土由内扩散控制。钙与稀土的浸出表观活化能分别为14.0628和6.1460kJ·mol^(-1)。

关键词：微山稀土精矿盐酸浸出氟碳铈矿钙动力学

B_(2)O_(3)对氧化焙烧过程赤铁矿连晶程度的影响

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钢铁 2024年第1期59卷 22-33页

作者：赵天乐张芳彭军王永斌常宏涛高伟民内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

在焙烧过程中加入B_(2)O_(3)有利于得到低熔点化合物,提高球团强度和降低还原膨胀,使球团的冶金性能得到提高,但B_(2)O_(3)对赤铁矿的结晶和连晶程度的影响机理还缺少较为深入的研究。因此,为探明B_(2)O_(3)对赤铁矿连晶程度和赋存规律... 详细信息

在焙烧过程中加入B_(2)O_(3)有利于得到低熔点化合物,提高球团强度和降低还原膨胀,使球团的冶金性能得到提高,但B_(2)O_(3)对赤铁矿的结晶和连晶程度的影响机理还缺少较为深入的研究。因此,为探明B_(2)O_(3)对赤铁矿连晶程度和赋存规律,通过在Fe_(3)O_(4)纯试剂中加入不同比例的B_(2)O_(3)纯试剂,经混合、压片和氧化焙烧后形成赤铁矿。模拟磁铁矿球团焙烧形成赤铁矿球团的过程,采用SEM-EDS、XRD、XPS等手段研究不同B_(2)O_(3)含量对焙烧压片中赤铁矿的连晶程度、晶体长大情况和微观结构的影响,结合拉曼光谱分析B_(2)O_(3)对赤铁矿晶体结构的影响,并对其微观结构、结晶度和晶粒尺寸进行了测定,最后针对不同B_(2)O_(3)含量对赤铁矿的连晶程度的影响进行了讨论和总结。研究结果表明,B_(2)O_(3)对氧化焙烧过程赤铁矿连晶程度有着先促进后抑制的作用,适量加入B_(2)O_(3)能够促进赤铁矿晶体长大和连晶程度的增长,当添加B_(2)O_(3)质量分数为6%、焙烧时间为40min时,赤铁矿的结晶程度最好,结晶度可达83.68%。XPS检测显示,随着B_(2)O_(3)含量的增加,赤铁矿中Fe^(3+)的比例逐渐升高,Fe^(3+)的比例最高可达92.53%。B_(2)O_(3)添加量进一步增加时,B_(2)O_(3)对渣相的流动性和渣相量的影响也进一步增加,渣相将赤铁矿晶粒浸润,抑制晶粒长大和晶粒间的连晶。通过拉曼光谱对赤铁矿晶体结构的检测结果显示,随着B_(2)O_(3)含量的增加,赤铁矿晶体的LO模式和Eu模式的峰强增加,这表明晶格缺陷引起的对称性破坏增加,晶体无序度更高,缺陷更高。

关键词： B_(2)O_(3) 氧化焙烧赤铁矿连晶程度晶格常数

基于不同形貌的氢氧化稀土聚乳酸复合材料的制备与性能研究

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中国稀土学报 2024年第1期42卷 80-89,I0003页

作者：范宝学韩德全田虎虎王慧贺妮于晓丽曹鸿璋包头稀土研究院白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室内蒙古包头014030 内蒙古大学化学化工学院内蒙古呼和浩特010021

首先通过水热法合成了Pr(OH)_(3),Nd(OH)_(3)晶须,层状Sm(OH)_(3),并利用X射线衍射和扫描电子显微镜对其进行表征。然后将制备的氢氧化稀土以不同的添加量通过熔融共混的方法加到聚乳酸(PLA)中,研究不同形貌的氢氧化稀土对聚乳酸力学性... 详细信息

首先通过水热法合成了Pr(OH)_(3),Nd(OH)_(3)晶须,层状Sm(OH)_(3),并利用X射线衍射和扫描电子显微镜对其进行表征。然后将制备的氢氧化稀土以不同的添加量通过熔融共混的方法加到聚乳酸(PLA)中,研究不同形貌的氢氧化稀土对聚乳酸力学性能的影响。研究结果表明:添加1.0%的氢氧化稀土的复合材料表现出优异的力学性能;其中,PLA/Pr(OH)_(3)和PLA/Nd(OH)_(3)复合材料的断裂伸长率从纯样条的5.8%分别提升到118.0%和82.7%;特别地,PLA/Sm(OH)_(3)复合材料的拉伸强度达到61.6 MPa,断裂伸长率提升到195.0%,在保持强度不下降的情况下,韧性显著提高。最后,通过对拉伸断裂面进行分析,Pr(OH)_(3),Nd(OH)_(3),Sm(OH)_(3)在PLA基体中均匀分散,纳米交联网络结构是其可能的增韧机制。

关键词：稀土氢氧化物聚乳酸熔融共混增韧

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钨基氮化铀微球弥散燃料制备工艺及性能研究

原子能科学技术 2024年第S1期58卷 96-103页

作者：刘文涛杜江平赵雨梦马春雨刘伟蔡振方中核反应堆辐照特种元件制备工艺重点实验室内蒙古包头014035 中核北方核燃料元件有限公司内蒙古包头014035

金属陶瓷(CERMET)弥散燃料是目前核热推进反应堆用燃料研发热点。氮化铀(UN)微球具有高铀密度、高热导率、高填充率等特点,钨基体具有高熔点、高热导率及低线性热膨胀系数等优点,将两者结合形成的钨基氮化铀微球弥散燃料是空间核动力的... 详细信息

金属陶瓷(CERMET)弥散燃料是目前核热推进反应堆用燃料研发热点。氮化铀(UN)微球具有高铀密度、高热导率、高填充率等特点,钨基体具有高熔点、高热导率及低线性热膨胀系数等优点,将两者结合形成的钨基氮化铀微球弥散燃料是空间核动力的理想候选材料。本文突破了碳热还原-氮化关键难点,成功制备了高纯UN微球,采用无压通氢烧结的工艺路线,实现了钨基UN弥散燃料芯块制备,研究了不同参数对UN微球和弥散燃料芯块性能的影响规律。结果表明,当碳化温度为1900℃、保温时间为8 h、氮化温度为1900℃、保温时间为3 h时,UN微球的纯度最高,达93.79%,相对密度为96%T.D.;以丙三醇为黏结剂、无水乙醇为稀释剂,对UN微球与基体钨粉进行湿混后直接装模压制,UN微球在钨基体中分布较均匀;使用氢气进行致密化烧结,在1900℃可获得95%T.D.以上致密度。对燃料芯块的性能测试表明,钨基UN芯块中的微球完整且分布均匀,微球中U、N原子比为1.04∶1,钨基体与UN微球界面粘附紧密,无分层;随着温度的升高,芯块的导热系数逐渐降低,100℃时的导热系数为182.6 W/(m·K)。

关键词：金属陶瓷燃料氮化铀微球钨基体碳热还原-氮化

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锤片式粉碎机工作参数优化试验研究

中国农机化学报 2024年第2期45卷 122-129页

作者：李春东刘洋曹丽英白永强汪飞张上旺内蒙古科技大学工程训练中心内蒙古包头014010 内蒙古科技大学机械工程学院内蒙古包头014010 内蒙古第一机械集团有限公司内蒙古包头014010

为解决锤片式粉碎机工作效率低、能耗高等问题,对其工作参数进行响应面优化设计。首先进行粉碎机最佳工作参数组合的优化试验,分析主轴速度、回料管直径、喂料速率、筛网孔径及物料含水率对生产率、电耗和粒度的影响规律。然后对试验数... 详细信息

为解决锤片式粉碎机工作效率低、能耗高等问题,对其工作参数进行响应面优化设计。首先进行粉碎机最佳工作参数组合的优化试验,分析主轴速度、回料管直径、喂料速率、筛网孔径及物料含水率对生产率、电耗和粒度的影响规律。然后对试验数据进行响应面设计分析,求解出最优组合并进行试验验证。试验结果表明,粉碎机的最优工作参数组合为:主轴转速2700 r/min、回料管直径57 mm、喂料速率0.25 kg/s、物料含水率10%和筛网孔径6 mm。对比单因素最优的评价指标,生产率提高4.36%,电耗下降3.23%,粒度减小23.21%。

关键词：锤片式粉碎机正交试验响应面分析饲料加工机械

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聚乙烯微塑料对盐渍化土壤微生物群落的影响

环境科学 2024年第5期45卷 3088-3097页

作者：王志超李哲李嘉辰屈忠义杨文焕李卫平内蒙古科技大学能源与环境学院包头014010 黄河流域内蒙古段生态保护与综合利用自治区协同创新中心包头014010

地膜覆盖保墒已成为盐渍化土壤种植中重要的农艺措施,而盐渍化与微塑料双重胁迫对土壤微生物的影响越来越受到重视.为探究聚乙烯微塑料对盐渍化土壤微生物群落的影响,通过室内模拟盐渍化土壤环境中微塑料污染的方法,探究不同类型(氯盐... 详细信息

地膜覆盖保墒已成为盐渍化土壤种植中重要的农艺措施,而盐渍化与微塑料双重胁迫对土壤微生物的影响越来越受到重视.为探究聚乙烯微塑料对盐渍化土壤微生物群落的影响,通过室内模拟盐渍化土壤环境中微塑料污染的方法,探究不同类型(氯盐类和硫酸盐类)和不同含量(弱、中、强)的盐渍化土壤赋存不同丰度聚乙烯(PE)微塑料(土样干重的1%和4%)条件下对土壤微生物群落的影响.结果表明,PE微塑料会降低盐渍化土壤微生物群落多样性和丰富度,且硫酸盐类盐渍土处理受到的影响更强烈.赋存PE微塑料后不同处理微生物组成基本一致,但其相对丰度会发生变化,硫酸盐类盐渍土处理中各菌群相对丰度的变化较氯盐类盐渍土处理更强;门水平上,变形菌门相对丰度与赋存PE微塑料丰度呈正相关,而拟杆菌门、放线菌门和酸杆菌门相对丰度与赋存PE微塑料丰度呈负相关;科水平上,黄杆菌科、食碱菌科、盐单胞菌科和鞘脂单胞菌科相对丰度随赋存PE微塑料丰度增大而增大.KEGG代谢通路预测显示,赋存PE微塑料会降低微生物新陈代谢和遗传信息等功能相对丰度,硫酸盐类盐渍土对新陈代谢功能的抑制作用强于氯盐类盐渍土,而对遗传信息功能的抑制效果弱于氯盐类盐渍土;新陈代谢功能二级通道中氨基酸代谢、碳水化合物代谢、能量代谢等功能受到抑制,推测新陈代谢功能的降低可能是由于上述二级代谢通路相对丰度降低引起的.试验结果可为微塑料和盐渍化双重污染条件下对土壤环境的影响研究提供理论依据.

关键词：聚乙烯微塑料(PE MPs) 盐渍化土壤微生物组成和多样性功能