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冶金设备用铜及其合金表面处理技术的发展现状

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工程科学学报 2024年第3期46卷 470-479页

作者：王方方张鸿旭廖依敏徐润生张虎北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院北京100089 北京航空航天大学宁波创新研究院宁波315000 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100089

目前,表面技术在冶金设备上的应用已有较大量尝试,铜及铜合金的表面处理技术研究报道也较多,但系统梳理铜合金关键冶金部件失效形式和铜合金的表面处理技术研究现状的相关报道还较少.本文综述了连铸结晶器、高炉风口小套、转炉氧枪头三... 详细信息

目前,表面技术在冶金设备上的应用已有较大量尝试,铜及铜合金的表面处理技术研究报道也较多,但系统梳理铜合金关键冶金部件失效形式和铜合金的表面处理技术研究现状的相关报道还较少.本文综述了连铸结晶器、高炉风口小套、转炉氧枪头三种关键冶金部件面临的表面失效形式以及电镀、热喷涂与冷喷涂、表面熔覆、激光处理和合金共渗等几种表面处理技术在铜合金表面改性领域的研究发展现状,对比分析了几种表面处理技术的优缺点,并对高熵合金材料在铜合金表面强化领域的应用潜力进行了展望.开发新的涂层材料、优化镀膜工艺以及复合表面处理技术,如将激光表面处理与表面涂层技术复合,是实现表面处理技术在冶金设备用铜合金部件长寿化领域应用的可能方向.

关键词：冶金设备铜合金表面处理技术激光技术气相沉积技术

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TP2紫铜在工业环境中腐蚀行为的研究

中国腐蚀与防护学报 2024年第1期44卷 71-81页

作者：何逸郑传波戚浩宇刘珍光江苏科技大学冶金工程学院苏州215000 江苏科技大学材料科学与工程学院镇江212000

通过结合表征测试、腐蚀失重测试以及电化学测试方法,并模拟TP2紫铜在工业生产中的环境,以分析材料在工业环境中的腐蚀行为。结果表明,与乙酸气氛相比,TP2铜在含有甲酸的腐蚀性气氛的作用下表现出更严重的腐蚀倾向,并且有机酸浓度的增... 详细信息

通过结合表征测试、腐蚀失重测试以及电化学测试方法,并模拟TP2紫铜在工业生产中的环境,以分析材料在工业环境中的腐蚀行为。结果表明,与乙酸气氛相比,TP2铜在含有甲酸的腐蚀性气氛的作用下表现出更严重的腐蚀倾向,并且有机酸浓度的增加使材料的腐蚀更加严重。此外,有机酸大气和SO_(2)污染物的结合对TP2紫铜表面造成了更严重的破坏,SO_(2)污染物含量的增加也使情况变得更为严重。与乙酸气氛和SO_(2)污染物的组合相比,甲酸气氛和SO_(2)污染物的组合对TP2紫铜表面表现出严重而复杂的腐蚀行为。

关键词： TP2紫铜有机酸 SO2污染物电化学行为

山竹皮吸附剂对铜离子的吸附行为及其燃烧特性研究

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矿冶工程 2024年第1期44卷 116-120页

作者：林玮朱庆黄凯北京科技大学新材料技术研究院北京100083 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

以山竹果皮渣为原料,经过异丙醇脱色、碱性试剂活化制备出吸附材料,用于吸附溶液中的铜离子。实验结果表明,pH值升高有利于山竹皮吸附剂吸附铜离子,最大吸附容量达1.5 molCu^(2+)/kg,且30 min内可达到吸附平衡。负载铜离子数量对吸附剂... 详细信息

以山竹果皮渣为原料,经过异丙醇脱色、碱性试剂活化制备出吸附材料,用于吸附溶液中的铜离子。实验结果表明,pH值升高有利于山竹皮吸附剂吸附铜离子,最大吸附容量达1.5 molCu^(2+)/kg,且30 min内可达到吸附平衡。负载铜离子数量对吸附剂燃烧热分解的特征温度有显著影响,铜离子浓度低于2 mmol/L时,负载的铜离子数量增加,其开始热分解以及剧烈燃烧分解的温度点显著降低;铜离子浓度高于2 mmol/L后,其热分解温度特征值不再发生明显变化。铜离子在燃烧过程中扮演催化剂的作用,能有效促进燃烧反应。

关键词：生物质吸附剂重金属废水处理山竹皮吸附铜热分解温度燃烧点催化反应

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焦炭气孔的非均匀劣化特征及其评价方法研究

冶金能源 2024年第4期 3-8+42页

作者：翁石林刘起航李尚晋杨泽邦袁文浓西安建筑科技大学冶金工程学院

作为多孔固体，焦炭从表面到内部呈现出典型的非均匀劣化特征，对高炉内焦炭层的空隙度有十分重要的影响。文中从多孔焦炭溶损过程的传质反应基本原理出发，分析了焦炭气孔非均匀演化的特征，并在前期研究基础上进一步完善了焦炭基质反... 详细信息

作为多孔固体，焦炭从表面到内部呈现出典型的非均匀劣化特征，对高炉内焦炭层的空隙度有十分重要的影响。文中从多孔焦炭溶损过程的传质反应基本原理出发，分析了焦炭气孔非均匀演化的特征，并在前期研究基础上进一步完善了焦炭基质反应速率kv和气孔扩散系数Deff的测定分析方法，给出更加准确易测的参数■来表征焦炭气孔的非均匀劣化特性，为完善焦炭质量评价体系提供帮助。结果表明：焦炭内部存在从纳米级到毫米级大小差异极大的气孔，有很强的非均匀性，不同孔径的气孔遵守不同的扩散规律和方程，应分别考虑计算，进而综合评估焦炭的孔扩散特性。随着失碳反应的进展，焦炭中的孔隙逐渐膨胀或合并为中孔和大孔，气孔扩散系数逐渐增大，劣化的瞬时非均匀性减小。焦炭■越小，劣化后的粒度均匀性更好，对高炉透气透液性越有利。

关键词：焦炭溶损反应劣化均匀性粒度

AlMg_(4.5)MnZr合金热变形行为及热加工图研究

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塑性工程学报 2024年第5期31卷 106-112页

作者：李亚彪余伟梁家豪程志诚孟云胡水平北京科技大学高效轧制与智能制造国家工程研究中心北京100083 北京科技大学国家板带生产先进装备工程技术研究中心北京100083

在Gleeble-3500热模拟试验机上进行了热模拟压缩试验,对AlMg_(4.5)MnZr合金在变形温度300~500℃、应变速率0.01~10 s^(-1)、变形量60%条件下进行了高温流变行为和组织演化分析,建立了AlMg_(4.5)MnZr合金的热变形本构方程和热加工图,并... 详细信息

在Gleeble-3500热模拟试验机上进行了热模拟压缩试验,对AlMg_(4.5)MnZr合金在变形温度300~500℃、应变速率0.01~10 s^(-1)、变形量60%条件下进行了高温流变行为和组织演化分析,建立了AlMg_(4.5)MnZr合金的热变形本构方程和热加工图,并采用电子背散射衍射技术对热加工后AlMg_(4.5)MnZr合金的微观组织进行了验证分析。结果表明,该合金具有正的应变速率敏感性,在一定范围内,变形温度越高、应变速率越小,合金的动态再结晶特征越明显;运用建立的Arrhenius本构方程对该合金不同变形条件下的流变应力值进行了预测,预测值与实验测试值吻合较好;AlMg_(4.5)MnZr合金的热加工图中仅存在1个失稳区,可加工区间较大,其中最佳加工区域参数为:变形温度440~500℃,应变速率0.01~0.1 s^(-1)。

关键词：流变应力本构关系热加工图动态再结晶

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一种新型高强奥氏体低密度钢的强塑性机理

金属学报 2024年

作者：李夫顺刘志鹏丁灿灿胡斌罗海文北京科技大学冶金与生态工程学院

高强低密度钢能在保证结构安全性的前提下降低重量，减少CO2排放，因此在汽车等交通运输工业中占有重要的地位。本工作设计并制备出一种密度为6.50 g/cm3的含Cr奥氏体钢。经35%压下率冷轧+时效(35CR-T)和75%压下率冷轧+退火+时效(75CR-A... 详细信息

高强低密度钢能在保证结构安全性的前提下降低重量，减少CO2排放，因此在汽车等交通运输工业中占有重要的地位。本工作设计并制备出一种密度为6.50 g/cm3的含Cr奥氏体钢。经35%压下率冷轧+时效(35CR-T)和75%压下率冷轧+退火+时效(75CR-AT) 2种工艺路径所得到的样品均表现出优异的综合力学性能，其比屈服强度和总延伸率分别达到211.5 MPa g-1cm3、15.6%和210.0 MPa g-1cm3、21.5%。其中，35CR-T的显微组织由具有高密度位错的奥氏体和粗大的κ-碳化物组成；75CR-AT的显微组织由细小的再结晶奥氏体和更多更细小的晶内κ-碳化物组成。因此，前者位错强化贡献值更高，而后者晶界强化和析出强化增量更高，这导致2种样品屈服强度相当。75CR-AT中再结晶奥氏体变形时依次形成平面滑移位错、Taylor晶格、高密度位错墙和微带等位错亚结构，而35CR-T中奥氏体内的微带结构限制了其变形时位错增殖和位错亚结构的形成，因此后者的塑性较前者差。

关键词：奥氏体低密度钢 Cr合金化 κ-碳化物位错亚结构力学性能

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氯化挥发法提取电炉冶炼镍铁渣中镁

有色金属科学与工程 2024年

作者：马红周曾劲阳王耀宁党煜博张兴施瑞盟西安建筑科技大学冶金工程学院

针对电炉冶炼红土镍矿产生的镍铁渣中镁含量高导致渣无法大宗利用及造成镁资源浪费的问题，提出碳共存条件下用氯化钙氯化挥发渣中氧化镁的技术思路。研究了氯化温度、保温时间、碳及氯化钙添加量等对渣中镁挥发率的影响。研究结果表明... 详细信息

针对电炉冶炼红土镍矿产生的镍铁渣中镁含量高导致渣无法大宗利用及造成镁资源浪费的问题，提出碳共存条件下用氯化钙氯化挥发渣中氧化镁的技术思路。研究了氯化温度、保温时间、碳及氯化钙添加量等对渣中镁挥发率的影响。研究结果表明：在n(C)/n(Mg)=1.25、n(CaCl2)/n(Mg)=1、1 300℃保温120 min，镍铁渣中镁的挥发率可以达到67.22%，氯化后渣中氧化镁含量降低至8.21%。碳共存条件下CaCl2氯化渣中镁的过程是：O2和渣中酸性氧化物使CaCl2分解产出Cl2，Cl2与氧化镁反应生成氯化镁，碳的作用是降低Cl2与氧化镁反应时的反应温度。随着氯化过程的进行，渣中主要物相由Mg2SiO4转变为CaMgSi2O6，渣的熔化性温度由最初的1 400℃降低至1 300℃。

关键词：红土镍矿镍铁渣氯化钙碳镁氯化挥发

基于循环荷载损伤定量控制的岩石CWFS改进模型研究

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岩石力学与工程学报 2024年第4期43卷 781-796页

作者：苗胜军刘泽京梁明纯赵子岐北京科技大学城市地下空间工程北京市重点实验室北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

黏聚力强度弱化–摩擦力强度强化(CWFS)模型形式简洁且参数物理意义明确,但模型准确度和适用性欠佳。开展花岗岩(致密结晶硬岩)和粉砂岩(多孔弱胶结岩)的三轴分级循环加卸载损伤控制试验,对传统CWFS模型进行黏聚力和内摩擦角方程、剪胀... 详细信息

黏聚力强度弱化–摩擦力强度强化(CWFS)模型形式简洁且参数物理意义明确,但模型准确度和适用性欠佳。开展花岗岩(致密结晶硬岩)和粉砂岩(多孔弱胶结岩)的三轴分级循环加卸载损伤控制试验,对传统CWFS模型进行黏聚力和内摩擦角方程、剪胀角方程、横纵应变比方程3个方面的改进。首先,优化模型应力水平定量表征点并统一塑性参数以准确获取模型参数定量结果;而后,适应岩石试验黏聚力弱化和摩擦力先强化后弱化的特征结果,引入强化和弱化控制系数,构建非线性黏聚力和内摩擦角方程;最后,对应屈服阶段的非线性剪胀和屈服前弹性阶段的显著非线性横向变形,分别建立非线性剪胀角方程和横纵应变比方程。适用性验证结果表明,改进后的CWFS模型可准确适用于试验花岗岩和粉砂岩,亦可准确适用于北山花岗岩和砂岩,能够合理地描述岩石全应力–应变过程中的应变软化、剪胀扩容和弹塑性应变演化规律,较传统CWFS模型准确度和适用性均有显著提高。

关键词：岩石力学 CWFS模型黏聚力强度摩擦力强度非线性剪胀横纵应变比

基于裂隙演化微分动力学机制的岩石损伤本构模型

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第2期55卷 677-689页

作者：邓乃夫乔兰刘建张庆龙李庆文北京科技大学城市地下空间工程北京市重点实验室北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

为研究天然岩石内部不同形态裂隙的演化行为与岩石累计损伤程度之间的关系,运用唯象理论将岩石分为完整岩石微元体、闭合裂隙微元体和开口裂隙微元体3组分。基于生物群落生长逻辑建立岩石的裂隙演化微分动力学方程,并利用半解析方式求... 详细信息

为研究天然岩石内部不同形态裂隙的演化行为与岩石累计损伤程度之间的关系,运用唯象理论将岩石分为完整岩石微元体、闭合裂隙微元体和开口裂隙微元体3组分。基于生物群落生长逻辑建立岩石的裂隙演化微分动力学方程,并利用半解析方式求解岩石闭合裂隙与开口裂隙在受压状态下的演化表达式,实现压缩过程中岩石不同微元体之间转化关系的量化。其中开口裂隙演化曲线呈先下降后上升趋势,反映初始开口裂隙在压密阶段前后的变化规律,符合压密阶段非线性的应力-应变曲线关系。随后,以岩石裂隙演化解析表达式定义岩石压缩破坏的全局损伤变量,精准量化岩石在初始阶段、压密阶段、弹塑性阶段以及峰后阶段的全过程损伤程度,并提出基于上述裂隙演化机制和全局损伤变量的损伤本构模型。最后,基于微分方程理论推导、强度准则以及多目标优化等多种手段确定损伤本构模型参数,完成对岩石三组分初始比例以及3种裂隙转化因子的稳定求解,进而实现岩石压缩过程中的应力应变曲线仿真。研究结果表明:在煤岩及炭质泥岩的实例分析中,所建立的损伤本构模型能够较好表征不同岩石在不同围压下的应力应变特征及裂隙扩展规律,模型仿真结果与试验结果基本吻合。

关键词：损伤本构模型裂隙演化微分动力学方程损伤力学多目标优化