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贝氏体钢时效处理富Cu团簇析出特点及其第一性原理计算

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材料导报 2024年第14期38卷 232-238页

作者：杨劼任慧平王海燕高雪云刘宗昌内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

研究低碳贝氏体钢(15Cr12CuSiMoMn)时效处理过程中富Cu团簇的析出演变特点,并基于第一性原理计算,采用特殊准随机结构(Special quasirandom structures,SQS)、Solid-State Nudged Elastic Band(SSNEB)方法构建Fe-Cu二元体系的无序固溶体结构模型,模拟计算相变能量路径,分析并表征析出相析出演变规律与模拟计算之间的相互联系。结果表明,实验钢在指定温度(500℃)进行时效热处理,时效处理各阶段实验钢中弥散析出约2.6~53 nm的富Cu团簇,以共格、非共格状态存在于基体中,经模拟计算,BCC-Cu向9R-Cu转变过程中需在开始阶段克服8.9 meV的能垒,之后从9R-Cu向孪晶FCC-Cu+9R-Cu结构转变过程中需要克服4.9 meV的能垒,非稳态BCC富Cu团簇与稳定态的FCC Cu之间具有0.14 eV/atom的形成能差,当Cu含量超过21.6%(原子分数)后,富Cu团簇从BCC结构不断向稳定的纯FCC-Cu结构演变。从能量角度分析了富Cu团簇析出倾向,解释了富Cu团簇的析出惯序,有利于优化贝氏体组织,为含Cu贝氏体沉淀钢的深入研究及相关领域的开发拓展提供理论参考依据。

关键词： 15Cr12CuSiMoMn钢富Cu团簇时效处理结构转变

露天煤矿环境下基于LiDAR/IMU的紧耦合SLAM算法研究

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煤炭科学技术 2024年第3期52卷 236-244页

作者：马宝良崔丽珍李敏超张清宇内蒙古科技大学信息工程学院内蒙古包头014010

随着人工智能和无人驾驶等相关学科的快速发展,煤矿装备的智能化和无人化成为了新的趋势。智能设备的应用将大幅提高煤矿作业的生产力以及人员安全性。露天煤矿地形复杂,与城市环境相比无明显的几何特征,具有分段相似性,利用现有以激光... 详细信息

随着人工智能和无人驾驶等相关学科的快速发展,煤矿装备的智能化和无人化成为了新的趋势。智能设备的应用将大幅提高煤矿作业的生产力以及人员安全性。露天煤矿地形复杂,与城市环境相比无明显的几何特征,具有分段相似性,利用现有以激光雷达为主的同时定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)方案在该环境下易出现定位漂移和建图误差较大等现象。针对上述问题,提出了一种基于激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)和惯导(Inertial Measurement Unit,IMU)紧耦合的SLAM算法,该算法使用LiDAR和IMU两种传感器作为数据输入,对数据进行预处理,前端利用迭代扩展卡尔曼滤波器将预处理后的LiDAR特征点与IMU数据相融合,并使用后向传播来矫正雷达运动畸变,后端利用雷达相对位姿因子将LiDAR帧间配准结果作为约束因子与回环因子共同完成全局因子图优化。利用开源数据集和露天煤矿实地数据集验证了算法的鲁棒性和精确性。试验结果表明在城市结构化环境中文中所提算法与当前激光SLAM算法精度保持一致,而针对长达两千多米的露天煤矿实地环境,所提算法较FAST-LIO2、LIO-SAM紧耦合算法在定位精度上分别提高了46.00%和23.15%,且具有更高的鲁棒性。

关键词：露天煤矿同时定位与地图构建激光雷达惯性导航因子图

6-DAS/DMIC对Q235钢在甲醇甲酸介质中的缓蚀协同作用

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表面技术 2024年第6期53卷 111-122,143页

作者：何伟刘金彦王佳刘倩内蒙古科技大学化学与化工学院内蒙古包头014000

目的研究6-脱氢枞酰胺基己酸钠和1-十二烷基-3-甲基咪唑氯盐作为复配缓蚀剂对Q235钢在甲醇甲酸腐蚀溶液的协同缓蚀作用。方法通过静态失重法、电化学极化测试和电化学阻抗法,结合SEM、EDX、AFM等一系列表面表征技术验证了复配缓蚀剂的... 详细信息

目的研究6-脱氢枞酰胺基己酸钠和1-十二烷基-3-甲基咪唑氯盐作为复配缓蚀剂对Q235钢在甲醇甲酸腐蚀溶液的协同缓蚀作用。方法通过静态失重法、电化学极化测试和电化学阻抗法,结合SEM、EDX、AFM等一系列表面表征技术验证了复配缓蚀剂的性能与行为,同时利用软件模拟计算缓蚀剂分子的轨道排布与分子动力学,揭示分子结构与缓蚀性能间的联系。结果该复配缓蚀剂能够抑制Q235钢在甲醇甲酸介质中的腐蚀过程,降低腐蚀速率。缓蚀效率随复配比的提高而增大。在复配比为6-DAS∶DMIC=1∶8时,失重法测得缓蚀效率最高达到93.98%;通过电化学法获得的缓蚀效率最高达到92.32%,并且通过电位的移动证明其为控制阳极过程的混合型缓蚀剂。表征技术表明,该复配缓蚀剂能有效吸附并在钢表面形成一层缓蚀分子膜层,其可以隔绝腐蚀介质与金属的接触,保护基底金属免受介质的腐蚀。结论该复配缓蚀剂能够有效降低腐蚀介质对Q235钢的侵蚀作用,实验数据与表征技术相互吻合,证明了该复配缓蚀剂是一种优良的有机缓蚀剂。研究结果为后续开发更高效的绿色缓蚀剂提供了思路和方法。

关键词：缓蚀剂 Q235钢腐蚀防护分子吸附协同作用

喷雾热解法直接制备微泡中空结构铈锆固溶体的研究

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中国稀土学报 2024年第3期42卷 559-567页

作者：王振峰赵爽伍永福黄娟刘中兴马守营内蒙古科技大学稀土工程技术学院内蒙古包头014010 轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室内蒙古包头014010 内蒙古科技大学能源与环境学院内蒙古包头014010 内蒙古科技大学轻稀土清洁提取与应用内蒙古自治区工程研究中心内蒙古包头014010

利用喷雾热解工艺,以氧氯化锆、稀土萃取分离液氯化铈为原料,柠檬酸为助剂,制备了含碳铈锆复合氧化物前驱体,经二次焙烧后成功制备出低氯且具有中空结构、比表面积为22.8~36.3 m^(2)·g^(-1)的铈锆复合氧化物。对制备出的样品用X射线衍... 详细信息

利用喷雾热解工艺,以氧氯化锆、稀土萃取分离液氯化铈为原料,柠檬酸为助剂,制备了含碳铈锆复合氧化物前驱体,经二次焙烧后成功制备出低氯且具有中空结构、比表面积为22.8~36.3 m^(2)·g^(-1)的铈锆复合氧化物。对制备出的样品用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)和比表面积分析(BET)进行了表征。FESEM分析结果显示样品的厚度随着柠檬酸摩尔比的增加逐渐变薄。BET分析结果显示样品的比表面积在铈锆-柠檬酸的摩尔比中存在最大值,在摩尔比为1∶1.5时比表面积达到最大值,为36.3 m^(2)·g^(-1)左右,制备的微泡中空结构颗粒尺寸在1.1~11.3μm之间,可为稀土萃取分离液直接制备稀土材料的短流程绿色制备工艺提供参考。

关键词：铈锆固溶体喷雾热解微泡中空结构

内蒙古沿黄河流域七盟市碳排放影响因素与情景分析

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环境工程技术学报 2024年第3期14卷 778-787页

作者：于晓燕沈碧霞吴雨彤高雅娴魏光普内蒙古科技大学内蒙古科技大学产业信息化与产业创新研究中心

“双碳”目标下,内蒙古沿黄河流域七盟市经济高质量发展是实现该地区高质量发展的关键途径。为探讨碳排放影响因素并预测碳排放峰值,选取内蒙古沿黄河流域七盟市2005—2022年面板数据,运用岭回归和扩展STIRPAT模型探究人口规模、城镇化... 详细信息

“双碳”目标下,内蒙古沿黄河流域七盟市经济高质量发展是实现该地区高质量发展的关键途径。为探讨碳排放影响因素并预测碳排放峰值,选取内蒙古沿黄河流域七盟市2005—2022年面板数据,运用岭回归和扩展STIRPAT模型探究人口规模、城镇化率和人均GDP等6个因素以及各因素间的交互作用对七盟市碳排放的影响,并基于情景分析法预测七盟市2023—2035年碳排放变化趋势和达峰量。结果表明:2005—2022年七盟市碳排放量总体呈现波动上升趋势;人口规模、城镇化率、人均GDP的增加导致碳排放量增加,而能源强度和碳排放强度的降低可以有效减缓碳排放量增加;城镇化率和人均GDP的交互作用会导致七盟市碳排放量增加,而人口规模和人均GDP的交互作用、能源强度和产业结构的交互作用能有效抑制该地区碳排放量增加;6种不同预测情景下七盟市的碳排放量变化趋势差异较大,高碳情景和基准情景模拟下2030年碳排放量均未达到峰值,而其他4种情景碳排放量均在2030年出现峰值,且此4种情景模拟下碳减排的效果依次为全面低碳情景>能源强度降低情景>碳排放强度降低情景>产业结构优化情景。因此,全面实现产业结构优化、清洁能源开发和绿色工业技术突破性发展是内蒙古沿黄河流域七盟市实现经济与节能减排协同发展目标的最优策略。

关键词：黄河流域碳排放情景分析法 STIRPAT模型

Ca^(2+)影响辛基异羟肟酸浮选独居石的FTIR、XPS研究

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光谱学与光谱分析 2024年第10期44卷 2959-2967页

作者：刘荣祥杨占峰李解曹钊李强李计川内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 包头稀土研究院内蒙古包头014060 内蒙古科技大学稀土产业学院内蒙古包头014010

独居石浮选体系中往往有方解石、萤石、白云石等大量的伴生矿,而这些伴生矿在独居石矿中会解离出大量的Ca^(2+),而Ca^(2+)往往会影响矿浆浮选环境。为此,通过Ca^(2+)的溶液化学计算、独居石浮选试验,以及浮选条件下作用的独居石表面红... 详细信息

独居石浮选体系中往往有方解石、萤石、白云石等大量的伴生矿,而这些伴生矿在独居石矿中会解离出大量的Ca^(2+),而Ca^(2+)往往会影响矿浆浮选环境。为此,通过Ca^(2+)的溶液化学计算、独居石浮选试验,以及浮选条件下作用的独居石表面红外光谱分析(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS),分析研究Ca^(2+)的影响。Ca^(2+)的溶液化学计算显示,在水溶液中,随着pH值的升高,Ca^(2+)分别以离子态、羟基络合物和氢氧化合物的形式存在,当pH值在7~8之间,优势组分为Ca^(2+)和Ca(OH)^(+)。独居石浮选结果表明,不添加Ca^(2+)时,捕收剂OHA不能充分的浮选独居石,回收率为75.37%;而在pH为8±0.5,加入3×10^(-4)mol·L^(-1)的Ca^(2+)剂量,可显著的提高OHA对独居石的浮选性能,回收率达到96.48%。由溶液化学计算可知,Ca(OH)+是活化独居石的优势组分;Ca^(2+)剂量大于3×10^(-4)mol·L^(-1)时浮选回收率下降幅度较大,说明Ca^(2+)剂量的进一步增加,反而抑制独居石浮选,只有一定剂量的Ca^(2+)有效的促进独居石浮选,这可能归因于Ca^(2+)剂量消耗了OHA的浓度,进而影响独居石的浮选。红外光谱分析表明,在Ca^(2+)的作用下,光谱中出现两个关键性的新峰,其一为1454 cm^(-1)处的N—O—H弯曲振动峰,其二为880 cm^(-1)处的O—N拉伸振动峰,而在2974和2928 cm^(-1)的有机峰—CH_(3)和—CH_(2)—峰明显增强,这些基团的出现表明发生了化学吸附且吸附强度大于纯独居石吸附OHA的效果。XPS分析表明,仅使用OHA吸附独居石,独居石表面的N元素相对含量较低,为0.61%,而Ca^(2+)处理后的独居石,OHA吸附独居石时,独居石表面的N元素相对含量较高,达到2.36,由此可以得出,Ca^(2+)会促进OHA吸附到独居石表面。从分峰拟合中可以看出,添加Ca^(2+)在独居石的解理面上氧原子与Ca(OH)^(+)反应形成O—Ca—OH基团,可以作为吸附OHA的新吸附位点,同时独居石的铈原子与OHA上的两个氧原子形成五元螯合物也作吸附位点,得出独居石表面可以有两个吸附位点,独居石表面的Ca和Ce原子的活性位点都能吸附OHA,有利于OHA在独居石表面吸附,形成更均匀更致密的OHA疏水吸附层,这就是Ca^(2+)在OHA浮选独居石的性能得到改善的原因。这项研究有助于丰富矿浆中金属离子的活化理论,也证实了有效的矿物浮选分离不仅仅依赖于捕收剂-矿物相互作用的强度,而在很大程度上依赖于浮选溶液的化学性质。利用或者控制表面反应是开发一种更高效、更经济的浮选工艺的主要技术手段。

关键词：独居石浮选辛基异羟肟酸钙离子红外光谱分峰拟合

自然重力沉降分离低稀土含量熔渣中富稀土相研究

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稀土 2024年第1期45卷 95-106页

作者：郅程姜银举辛文彬邓永春张婧内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 内蒙古科技大学轻稀土清洁提取与应用内蒙古自治区工程研究中心内蒙古包头014010

为回收低稀土含量熔渣中稀土资源,本文尝试了一种自然重力沉降分离其中富稀土相的方法。对低稀土含量熔渣完成富稀土相的结晶析出后,通过添加稀渣剂,降低上部液相粘度,实现稀土结晶相的重力沉降。结果表明,渣系成分不同,适宜富稀土相沉... 详细信息

为回收低稀土含量熔渣中稀土资源,本文尝试了一种自然重力沉降分离其中富稀土相的方法。对低稀土含量熔渣完成富稀土相的结晶析出后,通过添加稀渣剂,降低上部液相粘度,实现稀土结晶相的重力沉降。结果表明,渣系成分不同,适宜富稀土相沉降的保温温度及沉降效果均不同。对于含P_(2)O_(5)渣系,较适宜的保温温度范围为1300℃~1350℃,其底部沉降层中La_(2)O_(3)含量可达35.21%~37.12%(质量分数),富集倍数为2.24~2.49,其中析出相沉降率最高达91%;对于含CaF_(2)渣系,相比于1350℃时,保温温度降为1200℃可增强沉降效果,但总体而言含CaF2渣系的沉降效果不如只含P_(2)O_(5)渣系。随着稀渣剂B_(2)O_(3)含量由0增加至3%,沉降效果逐渐增加;添加3%B_(2)O_(3)时熔渣底部沉降层中La_(2)O_(3)含量为37.12%,富集倍数高达2.24。

关键词：重力沉降富稀土相分离 B_(2)O_(3)

Sc_(2)O_(3)和Y_(2)O_(3)复合掺杂ZrO_(2)热障涂层陶瓷材料的组织结构与力学性能

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材料工程 2024年第6期52卷 139-146页

作者：王志刚刘仍谦谢敏张永和王炫力宋希文常振东刘德林牟仁德内蒙古科技大学材料科学与工程学院内蒙古包头014010 轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室(内蒙古科技大学) 内蒙古包头014010 中国航发北京航空材料研究院北京100095

质量分数为7±1%氧化钇部分稳定氧化锆(7YSZ)是广泛应用的热障涂层陶瓷材料。然而,其在1200℃以上长期服役存在相稳定性差、烧结加剧和力学性能下降等弊端。因此,本工作提出新型Sc_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)协同掺杂ZrO_(2)热障涂层陶瓷材料... 详细信息

质量分数为7±1%氧化钇部分稳定氧化锆(7YSZ)是广泛应用的热障涂层陶瓷材料。然而,其在1200℃以上长期服役存在相稳定性差、烧结加剧和力学性能下降等弊端。因此,本工作提出新型Sc_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)协同掺杂ZrO_(2)热障涂层陶瓷材料,采用固相合成法制备了摩尔分数为7.5%Sc_(2)O_(3)-x%Y_(2)O_(3)-(92.5-x)%ZrO_(2)(x=0,0.1,0.2,0.3)陶瓷。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)等手段,重点探究Y_(2)O_(3)掺杂含量对高温固相合成陶瓷材料的微观组织结构演变行为以及维氏硬度、断裂韧性、弹性模量和三点抗弯强度等力学性能的影响规律。结果表明:Sc_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合掺杂ZrO_(2)陶瓷材料经1450℃×3.5 h高温烧结的致密度大于97%,主要由四方相结构组成,该材料的维氏硬度、弹性模量、断裂韧性和三点抗弯强度与传统8YSZ相当,分别为13~14 GPa,211~214 GPa,6.5~7.0 MPa·m^(1/2),520~850 MPa之间;断裂机制主要为穿晶断裂和沿晶断裂的混合方式,其中以穿晶断裂为主导。Sc_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合掺杂ZrO_(2)陶瓷可作为一种潜在的高温热障涂层陶瓷材料。

关键词：热障涂层稀土掺杂氧化锆氧化钪微观组织力学性能

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内蒙古光伏开发空间适宜性及减排效益研究

干旱区地理 2024年第4期47卷 684-694页

作者：徐伟刘振领内蒙古科技大学土木工程学院内蒙古包头014000

内蒙古自治区作为中国重要的光伏发电基地,近年来盲目建设光伏电站的问题日益突出,掌握区域光伏开发的适宜性、发电潜力和减排效益对光伏产业的健康发展具有重要意义。为了探讨内蒙古自治区光伏开发适宜性与减排效益,综合利用气象、自... 详细信息

内蒙古自治区作为中国重要的光伏发电基地,近年来盲目建设光伏电站的问题日益突出,掌握区域光伏开发的适宜性、发电潜力和减排效益对光伏产业的健康发展具有重要意义。为了探讨内蒙古自治区光伏开发适宜性与减排效益,综合利用气象、自然地理和经济社会数据,通过构建“气象-地形-位置-植被”光伏开发适宜性综合评价指标体系,利用层次分析法确定评价指标的权重,借助地理信息系统工具对内蒙古自治区光伏开发适宜性进行空间显性评价,进而定量评估在不同开发强度下的光伏发电潜力与减排效益,并对各盟市光伏发电潜力与电力需求进行对比分析。结果表明:(1)内蒙古自治区西部的光伏开发适宜性大于中部和东部,各类适宜区主要分布在西部的阿拉善盟和巴彦淖尔市,光伏开发特别适宜、较适宜和适宜区域的面积占内蒙古自治区总面积的23.66%。(2)内蒙古自治区光伏发电潜力巨大,特别适宜的区域开发12.57%即可满足内蒙古自治区2021年用电量。(3)内蒙古自治区光伏发电潜力与电力需求分布有着较强的空间异质性,空间格局特征显著。(4)内蒙古自治区光伏发电的节能减排效果显著,与传统燃煤火力发电相比,若特别适宜区全部开发,年碳减排量约2.947×10^(9)t,是2021年内蒙古自治区碳排放总量的4.46倍,占我国2021年碳排放总量的21.20%。研究结果为内蒙古自治区光伏电站选址和光伏产业的健康发展提供科学参考和指导建议。

关键词：地理信息系统光伏发电适宜性评价发电潜力减排效益内蒙古