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铈在ThMn_(12)型低稀土永磁合金中的研究进展

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中国稀土学报 2024年第2期42卷 195-203,I0001页

作者：程星宇弭弘尧冯运莉华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210

相较于价格昂贵的Nd,Sm等稀土元素,Ce在稀土永磁合金的制备中,由于其储量极其丰富、价格低廉,因此被称为“自由稀土”,已显示出更大的应用潜力。ThMn_(12)型低稀土永磁合金具有较高的居里温度、较大的饱和磁化强度和磁晶各向异性场,符... 详细信息

相较于价格昂贵的Nd,Sm等稀土元素,Ce在稀土永磁合金的制备中,由于其储量极其丰富、价格低廉,因此被称为“自由稀土”,已显示出更大的应用潜力。ThMn_(12)型低稀土永磁合金具有较高的居里温度、较大的饱和磁化强度和磁晶各向异性场,符合风力发电、电动汽车等领域对高性能永磁体的要求。从降低成本,保留性能的角度,整理了Ce部分掺杂的RFe_(12)化合物(R以Nd,Sm,Zr为主)的研究进展,包括掺杂含量及磁性能等。其次对近年来纯铈基Ce(Fe,M)_(12)化合物的研究进展做了总结与讨论,包括常用模拟计算方法、一元Ce的γ→α相变、Ce的价态、有潜力的Ce(Fe,M)_(12)化合物以及其中的间隙原子效应等,最后对发展新型高性能永磁体做了问题总结与展望。

关键词： Ce 降低成本元素取代 Ce(Fe,M)_(12)化合物模拟计算

混合光谱曲线的Fast ICA盲源解混及影响因子研究

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1312-1320页

作者：戴佳乐汪金花李孟倩韩秀丽缪若梵华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210

混合物高光谱分析是矿物无损检测的关键技术。文中将混合物350~2500 nm区间光谱反射率变化看作时域变化的一维序列信号,将混合物光谱分离转变为时域信号的盲源分离问题。为了分析混合光谱解混速度和准确度的影响因子,采用Fast ICA数学... 详细信息

混合物高光谱分析是矿物无损检测的关键技术。文中将混合物350~2500 nm区间光谱反射率变化看作时域变化的一维序列信号,将混合物光谱分离转变为时域信号的盲源分离问题。为了分析混合光谱解混速度和准确度的影响因子,采用Fast ICA数学模型对混合物实测高光谱反射曲线进行了盲源解混试验,从解混过程的白化方式、初始权阵,源光谱高斯性3个方面分析了光谱解混的结果,为混合物光谱检测的后期分析提供了研究基础。选取化学纯氧化铜和氧化亚铜混合物、碱式碳酸铜和氢氧化铜混合物为试验对象,采用解混性能指数PI、光谱均方根误差和光谱角距离作为评价指标,开展了源光谱高斯性与g函数、ZCA和PCA白化方式、及单位权、随机权、指定权3种初始权对解混光谱结果影响的对比实验。实验结果表明:Fast ICA算法在未知混合矿物高光谱先验信息的基础上,能够有效分离出混合物组分源光谱,样本分离精度PI值均小于0.18,光谱盲源解混的效果显著。解混后光谱曲线与源光谱曲线在特征趋势上保持一致,具有相同的吸收位置和特征峰,但是存在一定尺度的差异。另外,源光谱的高斯性与解混g函数的选取会直接影响解混结果,亚高斯区间曲线分离精度优于超高斯部分。依据高斯性进行分段解混结果的吸收特征会更加突出,与源光谱反射率数值差异也随之增大;光谱预处理的白化方式会对解混结果精度产生微小影响,经过ZCA白化后解混结果的分离精度、光谱的准确度均略高于PCA白化;在Fast ICA模型3种初始权解混结果对比发现,以初次迭代结果计算的指定权进行迭代解混时,其分离精度、解混准确度及解混时间均为最佳,解混过程更易收敛。结果表明,根据全波段高斯性来选取g函数解混效果最优,分离指数PI小于0.14,光谱角距离在0.1左右,ZCA白化比PCA白化对解混光谱的影响更小,ZCA白化后的两组混合物解混的分离指数在0.1左右,而PCA白化的分离指数PI均高于0.13,当指定权作初始权时有助于提高牛顿迭代中收敛速度,使解混光谱更接近组分已知光谱,指定权的解混时间低于0.2 s,其他两种定权方式均在0.3 s以上。

关键词：混合光谱解混 Fast ICA盲源解混高斯性白化初始权

光沉积Pt复合石墨相氮化碳实现高效光催化产氢

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复合材料学报 2024年第1期41卷 219-226页

作者：牛凤延何齐升武世然郭晨曦雷伟岩沈毅华北理工大学材料科学与工程学院唐山063210 华北理工大学矿业与工程学院唐山063210

贵金属作为助催化剂,可以提高石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))光催化产氢的性能,引起了人们的广泛关注。但是,由于贵金属的不可再生性和高价格,“更少的贵金属,更好的性能”始终是目标。为了实现这一目标,通过光沉积还原法成功制备了一系列... 详细信息

贵金属作为助催化剂,可以提高石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))光催化产氢的性能,引起了人们的广泛关注。但是,由于贵金属的不可再生性和高价格,“更少的贵金属,更好的性能”始终是目标。为了实现这一目标,通过光沉积还原法成功制备了一系列不同铂负载量氮化碳复合材料(Pt/CN),并用于光催化产H_(2)。结果表明:不同Pt负载量的Pt/CN复合材料都表现出优异的光催化产氢性能。并发现当Pt的负载量为0.5wt%时,Pt/CN复合材料具有最优异的光催化产氢活性,产氢量为409.2μmol/g,是纯CN(17.8μmol/g)的23倍,同时证实了Pt和CN二者之间形成了肖特基势垒,使导带的电子快速迁移到Pt上,降低了CN的电子-空穴复合速率。并且Pt作为光催化分解水的活性位点,促进水中的绝大部分氢质子快速吸附到Pt位点,得到电子被还原为H_(2),实现了高效光催化产氢。

关键词：石墨相氮化碳光催化产氢铂光沉积复合比

米花型银-氮化钛薄膜SERS基底的制备及罗丹明6G的检测研究

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红外与激光工程 2024年第2期53卷 159-167页

作者：邸志刚高建鑫贾春荣周昊李金鑫刘花菊魏恒勇华北理工大学电气工程学院河北唐山063210 华北理工大学材料科学与工程学院河北唐山063210

罗丹明6G的痕量检测需要具有较高的灵敏度,为提高SERS基底的增强因子从而提高检测灵敏度,设计了米花型SERS基底,采用有限元法对其拉曼增强效果进行仿真,模拟不同中心球半径r、米花花瓣轴a、b、c以及中心球与花瓣间距d条件下电场强度的变... 详细信息

罗丹明6G的痕量检测需要具有较高的灵敏度,为提高SERS基底的增强因子从而提高检测灵敏度,设计了米花型SERS基底,采用有限元法对其拉曼增强效果进行仿真,模拟不同中心球半径r、米花花瓣轴a、b、c以及中心球与花瓣间距d条件下电场强度的变化,得出最佳结构参数,并计算其SERS增强因子。随后利用电化学沉积法制备该基底,并探究电压值以及柠檬酸三钠和AgNO_(3)的浓度配比对基底结构和性能的影响,从而制备出与理想物理模型形态最接近的米花型银/氮化钛薄膜基底。然后用其对罗丹明6G(R6G)进行痕量检测,探究该基底的拉曼增强效果以及稳定性。实验结果表明,当沉积电压为2V,柠檬酸三钠与AgNO_(3)浓度配比为1∶1 (2 mmol/L∶2 mmol/L)时,得到的米花型TiN-Ag复合SERS基底与理想化模型仿真形态最接近。经过计算得到该基底的增强因子可达10^(15),对罗丹明6G的检测限可达10^(-13)mol/L。实验结果证明设计的基底灵敏度高、稳定性强,可对食品非法添加剂的痕量检测提供技术支撑。

关键词：表面增强拉曼光谱米花型结构氮化钛薄膜痕量检测罗丹明6G

热变形可生物降解镁基合金的微观组织特征和力学性能研究进展

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稀有金属材料与工程 2024年第5期53卷 1310-1320页

作者：张源杨煜卓刘芸刘薇田亚强陈连生华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 华北理工大学现代冶金技术教育部重点实验室河北唐山063210

镁合金凭借与人骨相近的弹性模量、体内自发的可降解性及优异的生物相容性,在生物医用领域表现出巨大的发展潜力。然而,镁合金室温塑性成形差及绝对抗拉强度/屈服强度低,限制了其广泛应用。热变形作为一种有效改善镁合金力学性能的方式... 详细信息

镁合金凭借与人骨相近的弹性模量、体内自发的可降解性及优异的生物相容性,在生物医用领域表现出巨大的发展潜力。然而,镁合金室温塑性成形差及绝对抗拉强度/屈服强度低,限制了其广泛应用。热变形作为一种有效改善镁合金力学性能的方式,具有细化晶粒及破坏连续大尺寸第二相等特征,通过引入高密度位错进而显著提高材料强度和塑性。因此,从热变形医用镁合金组织演变特征出发,以变形方式为分类依据,综述了近年来医用镁合金热变形的研究动态。概述了轧制、锻造、挤压、高压扭转等4种典型热变形工艺的差异性特征。在此基础上,阐述了不同热变形工艺下医用镁合金的晶粒细化机制,动态再结晶过程和位错增殖对力学性能的影响规律。进一步归纳了热变形医用镁合金微观组织结构及力学性能的本质关联。

关键词：医用镁合金热变形第二相晶粒细化力学性能

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基于改进型进气口结构的循环烟罩数值模拟

中国冶金 2024年

作者：杨亚朋李杰郝鑫涛杨爱民张遵乾华北理工大学冶金与能源学院华北理工大学理学院

中国钢铁行业能源消耗巨大，为解决烧结过程中能源消耗高、污染排放量大等问题，对某钢铁企业的196 m2烧结机烟气循环系统进行研究，建立三维物理模型，将其作为整个计算域进行模拟仿真。模拟发现在现有生产条件下无任何导流装置的烟气... 详细信息

中国钢铁行业能源消耗巨大，为解决烧结过程中能源消耗高、污染排放量大等问题，对某钢铁企业的196 m2烧结机烟气循环系统进行研究，建立三维物理模型，将其作为整个计算域进行模拟仿真。模拟发现在现有生产条件下无任何导流装置的烟气循环罩内，来流烟气速度过大且其聚于一点、进而向外扩散的方式会导致烟罩内产生大量的低速回流区，不利于烟气的均匀分布。通过改进烟气循环罩结构，引入浸入式水口理念并与烧结烟气循环罩有机结合，以实现烟气的分流和均匀分布。结果表明，相较于原烟气循环罩结构，改进进气口结构后，中心来流偏斜度减小了85%，进入烧结料层的最高流速为3.1381 m/s；烧结料层水平截面的速度方差为0.36，相比于原结构分别降低了84.1%；改进后的结构消除了烟气偏斜和料面速度过大的问题，烟气循环罩内烟气分布均匀，改进型进气口结构与烧结烟气循环罩协同作用，使得烟气和料层能够更有效的交互，进而得到更高的烧结效率和更少的废气排放。

关键词：烧结结构优化烟气循环罩浸入式水口数值模拟

ZIF-8泡腾辅助分散固相萃取结合高效液相色谱-串联质谱法测定人尿液中苯二氮卓类药物

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分析测试学报 2024年第5期43卷 682-689页

作者：赵志栋夏磊赵俊暕崔传金封成玲王曼曼华北理工大学公共卫生学院河北唐山063210 华北理工大学电气工程学院河北唐山063210 华北理工大学附属医院河北唐山063000

发展了基于沸石咪唑酯骨架材料-8(ZIF-8)的泡腾辅助分散固相萃取(ET-DSPE)技术,结合高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)对人尿液中艾司唑仑、阿普唑仑、地西泮、三唑仑和劳拉西泮5种苯二氮卓类药物(BZDs)进行分析。采用傅里叶变换红... 详细信息

发展了基于沸石咪唑酯骨架材料-8(ZIF-8)的泡腾辅助分散固相萃取(ET-DSPE)技术,结合高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)对人尿液中艾司唑仑、阿普唑仑、地西泮、三唑仑和劳拉西泮5种苯二氮卓类药物(BZDs)进行分析。采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和全自动比表面积及孔隙分析仪对ZIF-8进行表征,并考察了ZIF-8和Na_(2)CO_(3)用量、吸附时间、溶液pH值及离子强度、尿液稀释比例、洗脱溶剂、洗脱体积和时间对BZDs萃取效率的影响。在最佳条件下,艾司唑仑在0.002~100 ng/mL,其余4种BZDs在0.001~100 ng/mL范围内线性关系良好(r≥0.999),检出限和定量下限分别为0.0003~0.0006 ng/mL和0.001~0.002 ng/mL,3个加标水平下的回收率为81.6%~108%,日内和日间相对标准偏差分别为1.4%~5.6%和1.4%~9.9%。该方法不仅能够直接处理原始尿液,无需稀释和去蛋白操作,而且通过泡腾辅助分散,对BZDs的富集倍数达40.8~54.0倍,实现了尿液中5种BZDs的准确、简便和灵敏分析。

关键词：尿液苯二氮卓类药物泡腾辅助分散固相萃取高效液相色谱-串联质谱法

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钢铁工业CO_(2)捕集技术分析

化学通报 2024年第3期87卷 325-330页

作者：李海英薛海瑞刘吉凯王乔华北理工大学冶金与能源学院唐山063000

针对钢铁工业烟气成分复杂、排放量大且处理难的问题,分析各碳捕集技术特点、发展现状以及未来趋势。目前,吸收法是最成熟、最适合的碳捕集方法,在工业上已出现商业化应用。新型碳捕集技术在碳捕集方面有很大潜力,但大多都处于实验室规... 详细信息

针对钢铁工业烟气成分复杂、排放量大且处理难的问题,分析各碳捕集技术特点、发展现状以及未来趋势。目前,吸收法是最成熟、最适合的碳捕集方法,在工业上已出现商业化应用。新型碳捕集技术在碳捕集方面有很大潜力,但大多都处于实验室规模的开发,未来这方面是一项巨大挑战。以膜接触器为代表的复合捕集技术突破单一捕集技术瓶颈,已应用在燃煤工业上。在实际应用中,要根据钢铁各工序烟气特点及浓度差异选择不同的捕集方法。未来钢铁工业碳捕集技术仍需进一步研究。

关键词：二氧化碳碳捕集复合捕集技术钢铁烟气

球磨工艺对医用Ti–Mg复合材料力学性能的影响

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粉末冶金技术 2024年第2期42卷 192-199页

作者：夏朋昭许莹蔡艳青赵思坛宋攀华北理工大学冶金与能源学院唐山063210 华北理工大学材料科学与工程学院唐山063210

采用球磨+冷压制坯+微波加热烧结工艺制备Ti–15Mg复合材料,研究球磨工艺对Ti–15Mg混合粉末性能以及烧结后复合材料力学性能的影响。结果表明:以200 r·min^(-1)球磨转速球磨8~10 h,随着球磨时间延长,混合粉末的平均粒径明显变小,粉末... 详细信息

采用球磨+冷压制坯+微波加热烧结工艺制备Ti–15Mg复合材料,研究球磨工艺对Ti–15Mg混合粉末性能以及烧结后复合材料力学性能的影响。结果表明:以200 r·min^(-1)球磨转速球磨8~10 h,随着球磨时间延长,混合粉末的平均粒径明显变小,粉末粒度分布逐渐集中在10~45μm区间,粉末的球形度增加。在长时间球磨过程中,软质镁颗粒受到强烈撞击、研磨,引起表面破碎,钛颗粒出现了体积破碎和表面破碎,最终导致软质镁颗粒包裹脆性钛颗粒。球磨8 h后,混合粉末未出现明显的氧化,混合粉末中钛、镁粉末分布较为均匀,复合材料的力学性能较为优良,符合作为医用材料的力学性能要求。在低球磨转速下,球磨转速的提高不会导致粉末性能和烧结后复合材料性能出现明显变化。最佳球磨工艺参数为球磨时间8 h、球磨速度200 r·min^(-1),过程控制剂为正己烷。

关键词：机械球磨医用金属材料 Ti–Mg复合材料力学性能