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自支撑二维Ti_(3)C_(2)T_(x)(MXene)薄膜电化学性能

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工程科学学报 2021年第6期43卷 808-815页

作者：武伟王恩会杨涛侯新梅北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083

采用LiF‒HCl混合溶液刻蚀法刻蚀Ti3AlC2得到Ti_(3)C_(2)T_(x)(MXene)胶体溶液,通过真空抽滤法抽滤MXene胶体溶液得到柔性MXene薄膜.使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)等方法表征MXene的... 详细信息

采用LiF‒HCl混合溶液刻蚀法刻蚀Ti3AlC2得到Ti_(3)C_(2)T_(x)(MXene)胶体溶液,通过真空抽滤法抽滤MXene胶体溶液得到柔性MXene薄膜.使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)等方法表征MXene的物相、形貌及化学元素,并采用循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗法等电化学测试手段研究MXene薄膜电极的电化学性能.研究显示:当电解液为H2SO4,MXene薄膜的厚度为6.6μm时,在5 mV·s^(−1)扫速下质量比电容达到228 F·g^(−1);同时随着扫速从5 mV·s^(−1)提升至100 mV·s^(−1)时,电容保持率为51%,是40.2μm厚度MXene薄膜电极的3倍.该研究展示酸性电解液和较薄的薄膜厚度有利于提高MXene材料基超级电容器的性能.

关键词： MXene 二维材料薄膜电化学性能电解液厚度

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非氧化物陶瓷氧化动力学的研究现状与进展

工程科学学报 2022年第4期44卷 654-663页

作者：王恩会杨亚锟侯新梅北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083

非氧化物陶瓷作为一种性能优异的高温结构材料,广泛应用于冶金、化工等高温行业.在实际应用过程中氧化和应力耦合的服役环境加速了非氧化物陶瓷高温性能失效最终降低服役寿命,甚至引发安全事故.因此研究非氧化物陶瓷在复杂服役环境下尤... 详细信息

非氧化物陶瓷作为一种性能优异的高温结构材料,广泛应用于冶金、化工等高温行业.在实际应用过程中氧化和应力耦合的服役环境加速了非氧化物陶瓷高温性能失效最终降低服役寿命,甚至引发安全事故.因此研究非氧化物陶瓷在复杂服役环境下尤其应力条件下的氧化进程尤为重要,建立此条件下的氧化动力学模型是掌握材料实际服役行为规律的有效手段.本文对比了非氧化物陶瓷分别在无应力和应力条件下的氧化机理和相应动力学模型,通过对不同模型的应用对比分析,从量化角度明确了应力对非氧化物陶瓷氧化过程的影响,在此基础上初步建立了考虑应力的非氧化物陶瓷氧化动力学模型,为进一步揭示非氧化物陶瓷在复杂条件下的服役行为提供科学模型,为提高材料服役寿命提供有效理论指导.

关键词：非氧化物陶瓷氧化扩散应力动力学模型

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等温温度对超细贝氏体钢组织演变规律的影响

工程科学学报 2016年第12期38卷 1741-1746页

作者：武会宾巨彪车英建北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083

通过热膨胀试验研究实验钢的等温转变动力学,采用盐浴等温淬火工艺制备超细贝氏体组织,利用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪定量分析工艺参数对微观组织结构的影响.结果显示:实验钢室温组织由大量超细板条状贝氏体铁素体和板条间分布... 详细信息

通过热膨胀试验研究实验钢的等温转变动力学,采用盐浴等温淬火工艺制备超细贝氏体组织,利用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪定量分析工艺参数对微观组织结构的影响.结果显示:实验钢室温组织由大量超细板条状贝氏体铁素体和板条间分布的薄膜状奥氏体的复相组织构成,210℃等温淬火得到的贝氏体板条间距细化到约60 nm,硬度约为HBW610;实验钢的最终组织特征取决于发生贝氏体转变的等温温度和等温时间,等温温度越低时贝氏体转变完成需要的等温时间越长.

关键词：钢热处理等温淬火贝氏体组织演变定量分析

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不同冷轧压下率对因瓦合金组织与性能的影响

金属热处理 2024年第2期49卷 120-127页

作者：何承渝蔡晨谷宇李静媛北京科技大学材料科学与工程学院北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 太原钢铁(集团)有限公司先进不锈钢材料国家重点实验室山西太原030003

通过背散射电子衍射(EBSD)、XRD、拉伸试验、硬度测试、热膨胀测试、磁性能测试等研究了20%~90%不同冷轧压下率对因瓦合金显微组织、力学性能、热膨胀性能、饱和磁化强度和织构演变的影响。结果表明,随着冷轧压下率的增加,固溶态等轴晶... 详细信息

通过背散射电子衍射(EBSD)、XRD、拉伸试验、硬度测试、热膨胀测试、磁性能测试等研究了20%~90%不同冷轧压下率对因瓦合金显微组织、力学性能、热膨胀性能、饱和磁化强度和织构演变的影响。结果表明,随着冷轧压下率的增加,固溶态等轴晶粒通过位错滑移发生变形,合金被逐渐压扁拉长形成了特定的取向,导致合金的强度和硬度提高,而塑性快速下降,90%压下率时合金抗拉强度为777 MPa,而伸长率则只有5%。当冷轧压下率未超过80%时,合金的在20~100℃的平均线膨胀系数和饱和磁化强度呈现先减小后增大趋势,在60%压下率时取得最小值。合金中{110}黄铜织构,{112}S型织构强度随变形程度的提高而增大,当冷轧压下率达到80%时合金中形成了强烈的织构。

关键词：因瓦合金冷轧压下率微观组织热膨胀系数磁性能织构

BioMGE——一个用于采集和分析生物医用材料和多组学数据的数据库

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工程科学学报 2024年第2期46卷 279-289页

作者：龚海燕张晓彤张司臣李铭鸿赵赫王婧宇王秀梅陈阳北京科技大学计算机与通信工程学院北京市高精尖中心北京100083 北京科技大学新材料技术研究院北京100083 北京科技大学顺德创新学院佛山528399 北京中医药大学东直门医院骨科三科北京100700 北京中医药大学中医学院北京100029 清华大学材料科学与工程学院新型陶瓷及其精细加工国家重点实验室先进材料教育部重点实验室北京100084 中国医学科学院基础医学研究所生物化学与分子生物学系重大疾病共性机制研究全国重点实验室北京100005

随着机器学习技术的发展,生物医用材料的科学研究也逐渐走向数据驱动,利用生物测序技术来测试生物医用材料的生物功能,需要对生物医用材料进行进一步优化.因此,一个开放、共享的基础设施来存储来自不同研究领域的异构科学数据是多学科... 详细信息

随着机器学习技术的发展,生物医用材料的科学研究也逐渐走向数据驱动,利用生物测序技术来测试生物医用材料的生物功能,需要对生物医用材料进行进一步优化.因此,一个开放、共享的基础设施来存储来自不同研究领域的异构科学数据是多学科交叉联合分析的基石.本文介绍了BioMGE,一个基于灵活的自定义平台NMDMS(国家材料数据管理与服务平台)实现的数据库建设案例,用于收集生物医用材料和多组学测序数据.NMDMS的动态容器框架允许用户定义个性化的数据提交模式,存储来自生物医用材料和多组学研究领域的数据.自2019年以来,BioMGE已收集了1547100个生物医用材料和多组学数据集.BioMGE提供了数据导出接口,方便用户直接导出数据以进行数据分析.以组学数据可视化为例,提供BioMGE-viewer模块以实现对生物染色质结构数据从一维到三维的数据可视化.该数据库可为其他跨领域研究的数据共享提供了新的思路和平台.

关键词：生物医用材料多组学动态容器数据库异构数据存储可视化

Fe-36%Ni因瓦合金粗大柱状晶的高温氧化行为研究

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热加工工艺 2024年

作者：何承渝蔡晨谷宇李静媛北京科技大学材料科学与工程学院北京材料基因工程高精尖创新中心太原钢铁(集团)有限公司先进不锈钢材料国家重点试验室

采用恒温氧化增重法，研究了Fe-36%Ni粗大柱状晶在1000℃和1100℃保温不同时间的高温氧化行为。利用激光共聚焦显微镜（LSCM）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等手段对氧化层结构、元素分布和物相组成进行了分析。结果表明：... 详细信息

采用恒温氧化增重法，研究了Fe-36%Ni粗大柱状晶在1000℃和1100℃保温不同时间的高温氧化行为。利用激光共聚焦显微镜（LSCM）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等手段对氧化层结构、元素分布和物相组成进行了分析。结果表明：Fe-36%Ni因瓦合金在1000℃和1100℃的氧化动力学曲线均符合抛物线规律。在1000℃和1100℃的氧化层结构分为外氧化层、晶内氧化层和晶间氧化层3部分，其中外氧化层以Fe和O元素为主，晶内氧化层中Fe元素较基体含量降低而Ni元素升高，岛状区域富集氧元素，而其余位置Ni元素富集。1100℃时外氧化层又分为三部分，最外层为Fe2O3。因瓦合金在1100℃氧化1 h的氧化增重以及氧化层厚度都超过了在1000℃氧化5 h的情况，因此需要合理制定加热制度。

关键词： Fe-36%Ni因瓦合金高温氧化氧化层结构氧化动力学

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烧结点火工艺数值模拟优化和工业试验

烧结球团 2024年第1期49卷 48-55页

作者：田祥正王延江佘雪峰李晓海王俊杰王静松北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室北京100083 德龙钢铁有限公司烧结厂河北邢台054009 德龙钢铁有限公司河北省热轧板带钢技术创新中心河北邢台054009

为提高表层烧结矿质量,改善烧结过程,降低点火能耗,本文通过数值模拟和工业试验相结合的方法,优化烧结点火工艺。采用Fluent软件模拟烧结点火过程,探究不同预热温度的高炉煤气和助燃空气以及不同含氧量助燃空气对点火温度的影响规律;并... 详细信息

为提高表层烧结矿质量,改善烧结过程,降低点火能耗,本文通过数值模拟和工业试验相结合的方法,优化烧结点火工艺。采用Fluent软件模拟烧结点火过程,探究不同预热温度的高炉煤气和助燃空气以及不同含氧量助燃空气对点火温度的影响规律;并基于数值模拟结果,分别开展针对双预热温度、富氧浓度、低负压点火的烧结工业试验。结果表明:实施双预热点火后,当预热温度为240℃时,点火温度提高到1192℃,烧结矿转鼓强度提升到76.60%,成品率提高到84.44%;实施富氧点火后,当助燃空气中含氧量提升到25%时,点火温度提高140℃,煤气单耗降低1.25 m^(3)/t,烟气量降低2882 m^(3)/h,转鼓强度提高到78.44%,返矿率降低到14.21%;实施低负压点火后,当点火负压为8.25 kPa时,点火煤气单耗下降1.07 m^(3)/t,转鼓强度提高1.16%,返矿率降低3.72%。

关键词：烧结点火双预热富氧低负压

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含有上贝氏体的ER8车轮钢的裂纹扩展行为

工程科学学报 2020年第6期42卷 747-754页

作者：李迁赵爱民郭军裴伟刘素鹏北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083

研究不同含量的上贝氏体对ER8车轮钢裂纹扩展行为的影响.利用激光共聚焦显微镜(LSCM)和扫描电镜(SEM)对ER8车轮钢的显微组织和裂纹扩展路径进行了研究.实验结果表明:ER8车轮钢中的组织除了有铁素体和珠光体,还存在上贝氏体;裂纹穿过上... 详细信息

研究不同含量的上贝氏体对ER8车轮钢裂纹扩展行为的影响.利用激光共聚焦显微镜(LSCM)和扫描电镜(SEM)对ER8车轮钢的显微组织和裂纹扩展路径进行了研究.实验结果表明:ER8车轮钢中的组织除了有铁素体和珠光体,还存在上贝氏体;裂纹穿过上贝氏体和珠光体扩展,最终停止在珠光体区域;与珠光体组织相比,裂纹在上贝氏体中的扩展路径更曲折.利用扫描电镜(SEM)对ER8车轮钢的裂纹扩展变形进行原位观察.实验结果表明:含有80%上贝氏体的ER8车轮钢拉伸时,组织变形过程主要以铁素体和上贝氏体为主,裂纹在上贝氏体和珠光体中连续扩展,伴随着珠光体的变形;而含有50%上贝氏体的ER8车轮钢拉伸时,组织变形过程主要以铁素体和珠光体为主,并且上贝氏体对铁素体和珠光体的变形起到阻碍作用.上贝氏体能够有效地阻止裂纹扩展,在偏转裂纹路径和延缓裂纹扩展方面起着重要作用;并且对铁素体和珠光体的变形起到阻碍作用.

关键词： ER8车轮钢上贝氏体裂纹原位拉伸塑性变形

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不锈钢中夹杂物三维形貌及其热力学计算

工程科学学报 2020年第S1期42卷 14-20页

作者：张一民孙彦辉白雪峰卓超北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083

采用无水电解法提取不锈钢中存在的典型夹杂物,通过扫描电子显微镜观察夹杂物三维形貌,并根据元素组成对夹杂物进行分类和形貌分析,对具有相同化学成分但不同三维形貌的夹杂物进行了表征和归纳.利用FactSage 7.0热力学软件,对不同夹杂... 详细信息

采用无水电解法提取不锈钢中存在的典型夹杂物,通过扫描电子显微镜观察夹杂物三维形貌,并根据元素组成对夹杂物进行分类和形貌分析,对具有相同化学成分但不同三维形貌的夹杂物进行了表征和归纳.利用FactSage 7.0热力学软件,对不同夹杂物的平衡状态进行了计算,研究了温度和钢液成分对于夹杂物平衡的影响,并得到相应的平衡相图.结果表明,无水电解可以有效地将不锈钢中夹杂物完整地提取出来,避免了金相法带来的误差,可以更加清晰的观测夹杂物的三维形貌;经扫描电子显微镜观察和测量,较大的氧化铝夹杂物表面较为容易出现钛元素的富集区域,且大部分夹杂物形貌主要为球状和表面较为光滑的多面体状,直径一般不大于5μm.通过热力学计算得到,钢中夹杂物的生成与钢中元素质量分数密切相关,在1873 K时,Mg、Ti、Si元素质量分数的不同会导致生成不同的夹杂物.

关键词：不锈钢夹杂物三维形貌无水电解法热力学