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热分解温度对Ti/MnO_(x)-Co_(3)O_(4)涂层阳极的析氧电催化性能影响

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稀有金属 2024年第4期48卷 467-476页

作者：田林李传斌赵鸿滨袁学韬尹延西中国有研科技集团有限公司高品质有色金属绿色特种冶金国家工程研究中心北京100088 有研资源环境技术研究院(北京)有限公司北京100088 北京有色金属研究总院北京100088 战略性有色金属绿色制造技术北京市工程研究中心北京100088 中国有研科技集团有限公司智能传感功能材料国家重点实验室北京100088

钛基尺寸稳定阳极(DSA)具有尺寸稳定、低污染、电催化性能优异等特点,受到广泛关注。钛基贵金属涂层阳极引发了氯碱工业的技术革命,但高昂的价格限制了其大规模应用。过渡金属氧化物普遍具有成本低、毒性小、催化性能好等优点,有望取代... 详细信息

钛基尺寸稳定阳极(DSA)具有尺寸稳定、低污染、电催化性能优异等特点,受到广泛关注。钛基贵金属涂层阳极引发了氯碱工业的技术革命,但高昂的价格限制了其大规模应用。过渡金属氧化物普遍具有成本低、毒性小、催化性能好等优点,有望取代现有的溶液电解阳极材料。Ti/MnO_(x)涂层阳极虽然显示出良好的析氧催化(OER)性能,但与贵金属涂层阳极相比仍有差距。Co_(3)O_(4)具有成本低、催化性能好等优点,通过掺杂钴可提高Ti/MnO_(x)涂层阳极的析氧催化性能。采用热分解法在不同温度条件下制备了掺钴钛基锰氧化物(Ti/MnO_(x)-Co_(3)O_(4))涂层阳极。通过X射线光电子能谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、线性伏安法(LSV)、循环伏安法(CV)和交流阻抗(EIS)测试等方法分析了涂层的物相组成、表面形貌、化学状态、分子结构和析氧电催化性能等。结果表明:随着分解温度的上升,Ti/MnO_(x)Co_(3)O_(4)涂层中的MnO_(2)逐渐向Mn2O_(3)转变;涂层阳极的电催化活性呈现先增强后降低的趋势,350℃下制备的阳极电催化活性最强,伏安电荷可达228.83 C·cm^(-2),析氧反应过电位低至0.344 V。随着温度的升高,阳极中Mn^(4+)/(Mn^(3+)+Mn^(4+))的比例先增加后降低,在350℃时Mn^(3+)占比最大,且具有更多吸附氧(Oa),这是该制备温度下涂层阳极具有最强的析氧电催化活性的主要原因。

关键词： MnO_(x) Co_(3)O_(4) 电催化性能涂层

热处理对选区激光熔化制备Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金微观组织和力学性能的影响

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稀有金属 2024年第3期48卷 325-335页

作者：翟梓棫潘炜梁博刘彦涛张永忠中国有研科技集团有限公司国家有色金属复合材料工程技术研究中心北京101407 有研金属复材技术有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088

利用选区激光熔化(SLM)成形技术制备了Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金,测试了不同热处理工艺下材料的显微硬度和拉伸性能,得到力学性能最佳的热处理工艺为300℃/5 h,并利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了热处理对合金组织性能的影响。结果表明... 详细信息

利用选区激光熔化(SLM)成形技术制备了Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金,测试了不同热处理工艺下材料的显微硬度和拉伸性能,得到力学性能最佳的热处理工艺为300℃/5 h,并利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了热处理对合金组织性能的影响。结果表明:沉积态微观组织由沿沉积高度方向交替生长的柱状晶与等轴晶及细小第二相粒子组成,少量纳米级Al_(3)Sc和Al_(6)Mn粒子分布于晶内。经过热处理后,初生Al_(3)Sc和Al_(6)Mn粒子长大,晶粒尺寸发生轻微的粗化现象。热处理态试样抗拉强度为(556±2.3)MPa,较沉积态试样提高21%;断后伸长率为14.2%±1.2%,较沉积态试样没有明显变化,这主要由于热处理后的大量纳米或微纳米级第二相弥散析出所产生的沉淀强化导致,弥散的第二相同时分布于晶界和晶粒内部。在SLM成形过程中产生的热应力会导致沉积态晶粒内部产生位错,位错会导致沉积态试样的应力-应变曲线在塑性变形阶段出现明显的波动现象,热处理后消除了位错,波动现象消失。热处理降低了合金的残余应力和位错密度,保证了合金的良好塑性。

关键词：选区激光熔化(SLM) 热处理 Al-Mn-Mg-Sc-Zr 微观组织力学性能

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磁黄铁矿及共伴生有价金属生物浸出研究进展

中南大学学报(自然科学版) 2024年

作者：付政刘学温建康高文成武彪中国有研科技集团有限公司高品质有色金属绿色特种冶金国家工程研究中心有研资源环境技术研究院(北京)有限公司有研工程技术研究院有限公司北京有色金属研究总院战略性有色金属绿色制造技术北京市工程研究中心

为了更好地解决磁黄铁矿及其共伴生有价金属的高效绿色回收利用的问题，本文对磁黄铁矿及共伴生有价金属的生物浸出研究进展进行了总结。首先，分析了磁黄铁矿的化学可浸性；其次，介绍了磁黄铁矿生物浸出过程及机理；最后，总结了菌种... 详细信息

为了更好地解决磁黄铁矿及其共伴生有价金属的高效绿色回收利用的问题，本文对磁黄铁矿及共伴生有价金属的生物浸出研究进展进行了总结。首先，分析了磁黄铁矿的化学可浸性；其次，介绍了磁黄铁矿生物浸出过程及机理；最后，总结了菌种类型及选育驯化、接种量、pH、矿浆浓度以及矿石的预处理等对生物浸出工艺的影响，分析了磁黄铁矿中镍和金等共伴生金属的回收工艺。研究结果表明：磁黄铁矿在酸性条件下的氧化主要在于表面富硫层的循环反应；磁黄铁矿的生物浸出主要有间接作用、间接接触作用和直接接触作用3种机理，浸出反应的本质为铁硫的氧化，原电池效应、细菌产生的胞外聚合物(EPS)和铁矾及硫钝化层对生物浸出也有着重要的影响；不同菌种对磁黄铁矿的浸出效果不同，适当提高细菌接种量和降低矿浆浓度，保持较低的p H值，对选用菌种的驯化以及使用硫酸对脉石进行预处理，能够提高磁黄铁矿生物浸出的效果；磁黄铁矿的生物浸出对其伴生的镍、钴和金等有价金属具有良好的浸出效果，浸出率均可达80%以上。未来对磁黄铁矿生物浸出的研究重点在于钝化层的调控机制，通过各种调控手段抑制或控制表面钝化层的生成；同时进行生物浸出液中铁含量的平衡调控及铁的资源化、高值化利用，并逐步将实验室研究应用于工业生产。

关键词：磁黄铁矿生物浸出浸出机理共伴生有价金属资源利用

退火处理对高压扭转ZXJ310镁合金体外降解性能的影响

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稀有金属 2024年第5期48卷 609-617页

作者：张家振马鸣龙李永军孙昭乾史文鹏郝雪龙张奎中国有研科技集团有限公司有色金属材料制备加工国家重点实验室北京101407 有研工程技术研究院有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京1000883 国标(北京)检验认证有限公司国家有色金属及电子材料分析测试中心北京101407

利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)、腐蚀失重实验以及电化学工作站研究了退火处理对高压扭转变形(HPT)ZXJ310合金的微观组织和体外降解性能的影响。结果表明:高压扭转态ZXJ310镁合金在150℃退火时,随着退火... 详细信息

利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)、腐蚀失重实验以及电化学工作站研究了退火处理对高压扭转变形(HPT)ZXJ310合金的微观组织和体外降解性能的影响。结果表明:高压扭转态ZXJ310镁合金在150℃退火时,随着退火时间延长(0~4 h),合金的平均晶粒尺寸由高压扭转态的98.3 nm,分别增长至169.8,217.6,220.2和259.5 nm。通过TEM观察可知,ZXJ310镁合金中的位错密度明显降低;电化学测试显示:随着退火时间延长,腐蚀电位明显增加,ZXJ310镁合金Nyquist图谱中的容抗弧半径逐渐增加,退火4 h后高压扭转ZXJ310镁合金的电化学腐蚀速率可以降低至0.32 mm·y^(-1);ZXJ310镁合金在模拟体液中的浸泡失重试验结果也表现出同样的趋势,3~4 h退火后的ZXJ310镁合金的耐蚀性显著提升;对ZXJ310镁合金的腐蚀产物分析可知,退火处理显著改善合金在模拟体液(SBF)溶液中的浸泡腐蚀行为,增加腐蚀产物膜层的致密性和稳定性,但不会对合金腐蚀产物的类型产生影响。不同状态下ZXJ310镁合金在相同浸泡条件下产生的腐蚀产物种类没有区别,浸泡120 h后均能产生含羟基磷灰石的Ca-P化合物。

关键词： ZXJ310镁合金高压扭转(HPT) 退火处理体外降解

金刚石/铜-硼复合材料界面结构及其对热导率和力学性能的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第1期34卷 246-254页

作者：谢忠南郭宏肖伟张习敏黄树晖孙明美解浩峰有研科技集团有限公司有色金属结构材料制备加工国家重点实验室北京100088 有研工程技术研究院有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088

通过控制硼含量制备不同界面结构的金刚石/铜复合材料,研究复合材料的界面显微组织及其对热性能和力学性能的影响。结果表明,界面处形成微米级B4C齿状结构,该结构为界面结合提供冶金结合和机械啮合的双重作用。金刚石/铜-硼复合材料获... 详细信息

通过控制硼含量制备不同界面结构的金刚石/铜复合材料,研究复合材料的界面显微组织及其对热性能和力学性能的影响。结果表明,界面处形成微米级B4C齿状结构,该结构为界面结合提供冶金结合和机械啮合的双重作用。金刚石/铜-硼复合材料获得最高为695 W/(m·K)的热导率和535 MPa的弯曲强度。金刚石与B4C之间形成具有金刚石(111)//B4C (104)取向关系的半共格界面。微纳米级齿状结构可提高界面声子传输效率和界面结合强度。

关键词：金属基复合材料金刚石/铜复合材料热导率界面结构

优化红外热像法快速准确测定工业纯钛疲劳极限

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稀有金属 2024年第4期48卷 602-608页

作者：曹东东李璞吴磊纪红史冰绡马通达有研工程技术研究院有限公司北京101407 中国有研科技集团有限公司国家有色金属及电子材料分析测试中心北京100088 国标(北京)检验认证有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088

采用红外热像法实时监测疲劳实验过程中工业纯钛TA1试样表面的温度变化,运用固有耗散理论对热像数据进行分析。提出以弹性极限作为热像数据分界限进行Luong法线性拟合的新方法,在唯一测定温升拐点的基础上快速准确预测了疲劳极限。力学... 详细信息

采用红外热像法实时监测疲劳实验过程中工业纯钛TA1试样表面的温度变化,运用固有耗散理论对热像数据进行分析。提出以弹性极限作为热像数据分界限进行Luong法线性拟合的新方法,在唯一测定温升拐点的基础上快速准确预测了疲劳极限。力学拉伸实验测定试样弹性极限为313 MPa,以此为数据分界限进行线性拟合获得的疲劳极限结果为323 MPa,与传统升降法(309 MPa)相对偏差仅为4.5%。通过定位跟踪方法观察了疲劳循环应力加载过程中微观组织演化,发现经300 MPa及以下应力加载后,试样表面呈单一α相组织特征,晶粒形态、尺寸、分布未见明显变化;经350 MPa应力加载后,个别晶粒内可见少量滑移带,滑移带长直且相互平行。试样在循环加载应力达到疲劳极限时微观组织结构从可逆滞弹性形变转变为永久塑性形变,由此导致固有耗散由滞弹性机制转变为塑性机制,在试样表面温度变化上表现为温升拐点的出现。

关键词：钛合金红外热像法疲劳极限快速测定方法

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氧含量对纯钛动态变形行为的影响

稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1517-1522页

作者：王博雅骆雨萌刘睿宋晓云于洋叶文君惠松骁中国有研科技集团有限公司有色金属材料制备加工国家重点实验室北京100088 有研工程技术研究院有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088 有研(广东)新材料技术研究院广东佛山528051

通过准原位EBSD和SEM观察研究了纯钛、Ti-0.2%O和Ti-0.4%O(质量分数)多晶体在高应变速率下的变形行为。结果表明:在5%应变的动态压缩变形下,纯钛中的孪生行为非常活跃,多数晶粒内的孪生系被激活,且半数晶粒中出现多种孪生变体;而滑移迹... 详细信息

通过准原位EBSD和SEM观察研究了纯钛、Ti-0.2%O和Ti-0.4%O(质量分数)多晶体在高应变速率下的变形行为。结果表明:在5%应变的动态压缩变形下,纯钛中的孪生行为非常活跃,多数晶粒内的孪生系被激活,且半数晶粒中出现多种孪生变体;而滑移迹线分析表明,仅有50%的晶粒内开动了滑移系。随着氧含量的增加,孪生晶粒比例及孪晶面积占比均呈下降趋势,同时发生多滑移与交滑移。XRD分析表明,溶质氧原子导致晶格畸变,提高了α-Ti的c/a,有利于位错滑移。活跃的位错滑移行为抑制了孪晶的形成,并且氧原子钉扎位错也会阻碍孪晶界的扩展,导致孪生行为不再活跃。此外,氧含量每增加0.2%(质量分数),纯钛的动态屈服强度就能增加约390 MPa。这种固溶强化现象主要源于晶格畸变,也受到被钉扎位错及多滑移和交滑移产生的割阶影响。

关键词：纯钛氧含量变形机制准原位高应变速率

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硅片近边缘形态的研究进展

稀有金属 2024年第2期48卷 254-261页

作者：摆易寒周旗钢宁永铎王新张果虎有研科技集团有限公司集成电路关键材料国家工程研究中心北京100088 有研半导体硅材料股份公司北京100088 北京有色金属研究总院北京100088 山东省硅单晶半导体材料与技术重点实验室山东德州253000

关于硅片近边缘形态已有的研究主要集中在评价方法、工艺改进以及加工装置上。国际半导体产业协会(SEMI)标准量化评价硅片近边缘形态,约定了有关硅片近边缘卷曲度(ROA)、近边缘曲率、近边缘局部平整度、近边缘不完整区域局部平整度的评... 详细信息

关于硅片近边缘形态已有的研究主要集中在评价方法、工艺改进以及加工装置上。国际半导体产业协会(SEMI)标准量化评价硅片近边缘形态,约定了有关硅片近边缘卷曲度(ROA)、近边缘曲率、近边缘局部平整度、近边缘不完整区域局部平整度的评价方法,可以依据不同的应用场景选择适合的评价方法来判断近边缘形态。对于硅片近边缘形态的测量手段,可以分为近边缘卷曲(ERO)和近边缘微粗糙度两个方面。探究了抛光工艺和抛光前道制程对硅片近边缘形态的影响:抛光工艺会影响硅片近边缘局部平整度和硅片ROA,通过控制抛光压力、抛光时间和转速等工艺参数以及抛光垫和抛光浆料等工艺耗材可以改善硅片近边缘局部平整度;对于300 mm硅片,通过对抛光垫的改良和创新,设计出双层抛光垫以及3层抛光垫,可以缓解硅片近边缘塌陷。对于200 mm硅片,通过匹配腐蚀工艺和双面研磨工艺有益于改进局部平整度。近边缘形态相关专利主要通过改进工艺流程、引入单面磨削、改变硅片形状来改善硅片近边缘形态。

关键词：近边缘卷曲(ERO) 近边缘曲率近边缘局部平整度键合

高牌号无取向硅钢生产流程中织构控制研究现状

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材料导报 2024年第13期38卷 199-207页

作者：褚绍阳干勇仇圣桃项利田玉石石超钢铁研究总院连铸技术国家工程研究中心北京100081 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

在节能减排的背景之下,水电、风电和核电等清洁能源行业得到了快速发展。高牌号无取向硅钢是上述发电机组应用最普遍的铁芯材料。因此,开发低铁损和高磁感的高牌号无取向硅钢是清洁能源产业高质量发展的前提条件。织构是影响高牌号无取... 详细信息

在节能减排的背景之下,水电、风电和核电等清洁能源行业得到了快速发展。高牌号无取向硅钢是上述发电机组应用最普遍的铁芯材料。因此,开发低铁损和高磁感的高牌号无取向硅钢是清洁能源产业高质量发展的前提条件。织构是影响高牌号无取向硅钢磁感和铁损的主要因素之一,受到生产工艺的影响。然而,高牌号无取向硅钢工艺流程长,影响织构控制的工艺因素众多。为了满足高牌号无取向硅钢在低铁损时实现高磁感,在产品加工时应尽量避免对磁性能不利的{111}织构的形成,促进对其有利的{100}和{110}织构形成。本文首先介绍了高牌号无取向硅钢的工艺流程,对比了国内外钢铁企业产品的磁性能(P_(15/50)和B_(50))。其次,阐述了高牌号无取向硅钢在炼钢、热轧、常化、冷轧和成品退火过程中促进有利织构形成的影响因素。最后,归纳出能促进高牌号无取向硅钢有利织构形成的生产工艺,并对织构控制的发展方向提出了建议。

关键词：高牌号无取向硅钢生产工艺织构控制磁感

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