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时效处理对冷锻Co-Cr-W-Ni-Mo合金组织演变及强韧性影响

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稀有金属材料与工程 2024年第8期53卷 2223-2231页

作者：王中琳龚志华李权包汉生内蒙古科技大学材料与冶金学院钢铁研究总院特殊钢研究院

对冷锻Co-Cr-W-Ni-Mo合金进行了400～900℃时效处理，结合扫描电镜、透射电镜、XRD及化学相分析等手段研究了Co-Cr-W-Ni-Mo合金在时效过程中碳化物、亚结构、hcp相及层错演变，并分析了其变化对强韧性的影响。结果表明：合金经600℃时效... 详细信息

对冷锻Co-Cr-W-Ni-Mo合金进行了400～900℃时效处理，结合扫描电镜、透射电镜、XRD及化学相分析等手段研究了Co-Cr-W-Ni-Mo合金在时效过程中碳化物、亚结构、hcp相及层错演变，并分析了其变化对强韧性的影响。结果表明：合金经600℃时效2 h具有高的强度及硬度、同时保持较好的塑性及韧性，时效后析出M23C6及M6C两种碳化物，M23C6的析出温度范围为600～800℃，M6C开始明显析出的温度为700℃，碳化物的析出导致强度硬度升高，但900℃大量M6C呈网状沿晶界和变形带析出会同时降低强度及塑性。600℃时效时fcc相通过形成层错降低能量保持稳定性从而使层错密度增加而提高强度及塑性。hcp相在800℃时效后逆转变为fcc相使应变诱导马氏体转变强化效果消失，同时在此温度下发生再结晶导致冷变形组织消失使强度进一步下降，该合金的再结晶形核机制为凸出机制、亚晶界迁移及亚晶合并3种形核机制共同作用。

关键词：钴基高温合金时效处理力学性能亚结构层错

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工程认证背景下能源与动力工程实验教学改革

实验室研究与探索 2024年第5期43卷 211-214页

作者：叶竹杨澈杜涛孙文强东北大学冶金学院沈阳110819

为强化以学生为中心的教学改革,通过阶段性、导向性、系统性课程目标的设计,双碳产教融合教学内容的更新,以及微课、6S标准化改善实验教学环境的引入,以知识应用能力为考核重点的论文式报告考核,闭环的持续改进机制构建等方式对实验教... 详细信息

为强化以学生为中心的教学改革,通过阶段性、导向性、系统性课程目标的设计,双碳产教融合教学内容的更新,以及微课、6S标准化改善实验教学环境的引入,以知识应用能力为考核重点的论文式报告考核,闭环的持续改进机制构建等方式对实验教学过程进行全面改革,逐步培养学生掌握能源与动力实验研究的基本方法。通过学生独立开展实验研究方案制定、实施,培养数据分析处理及反馈的能力,提高了实验课程的教学价值。

关键词：人才培养产教融合微课课程评价

负载植酸的金属有机框架-聚苯并咪唑复合膜在高温质子交换膜燃料电池中的性能分析

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高分子通报 2024年第7期37卷 924-933页

作者：孙晗包金小潘高飞内蒙古科技大学材料与冶金学院包头014000

在聚苯并咪唑(PBI)中加入额外的质子导体是提高质子传导能力的有效策略。本文使用金属有机框架MIL-101(Cr)对植酸进行有效负载,并将其均匀分布在PBI膜中构建额外的质子传输途径。植酸在负载过程中并未破坏MIL-101(Cr)原有的晶体结构,所... 详细信息

在聚苯并咪唑(PBI)中加入额外的质子导体是提高质子传导能力的有效策略。本文使用金属有机框架MIL-101(Cr)对植酸进行有效负载,并将其均匀分布在PBI膜中构建额外的质子传输途径。植酸在负载过程中并未破坏MIL-101(Cr)原有的晶体结构,所制备的复合膜具有比原始PBI膜更高的磷酸(PA)掺杂水平、更好的热稳定性和更强酸保留能力。此外,负载植酸的MIL-101(Cr)颗粒限制了PBI链的移动,提高了膜的力学性能,在PBI膜内构建了额外的质子传导途径和高密度氢键网路,使复合膜的电导率进一步升高,在160℃无水条件下PA掺杂的复合膜电导率最高可达到0.0744 S·cm^(-1),而PA-PBI膜仅为0.0398S·cm^(-1)。本研究还测试了在无额外加湿、无背压、160℃时的单电池性能,所制备的复合膜最大输出功率密度为178 mW·cm^(-2),比PBI膜高38 mW·cm^(-2)。

关键词：质子交换膜燃料电池聚苯并咪唑金属有机框架电解质植酸

纳米Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)固溶体微观光谱特征及氧化还原性能研究

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1883-1888页

作者：孙世龙张国芳束俊郭瑞华李一鸣刘卓承许剑轶葛启录内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 钢铁研究总院功能材料所北京100081

采用水热法合成Fe^(3+)、Al^(3+)、Co^(2+)及La^(3+)共掺杂纳米Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)(x=0.00~0.05)固溶体,利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外吸收光谱(UV)、荧光光谱(PL)、拉曼光谱(Raman)以及与H2的程序升温还原反应(TPR)等方法对固溶体的微观结构、形貌、光谱特征和氧化还原活性进行系统表征及分析。XRD结果表明,Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)固溶体均呈CeO_(2)立方萤石结构,当掺杂量增加到x=0.04时,在36.6°处出现了微弱的Co_(3)O_(4)杂相,可以确定掺杂离子在CeO_(2)晶格中的固溶度x<0.04。样品的(111)衍射峰位向高角度偏移,表明掺杂离子引起晶格发生畸变。TEM及SEM结果显示样品为球形纳米颗粒,掺杂离子引起晶面间距变小。紫外吸收光谱表明,与纯CeO_(2)相比,掺杂样品的吸收边逐渐红移,在560~780 nm范围观察到掺杂离子的紫外吸收峰。掺杂引起样品能隙降低,从2.84 eV(纯CeO_(2))逐渐降低至2.10 eV(x=0.05)。其原因可归结为掺杂离子在CeO_(2)的价带和导带之间形成新的杂质能级,允许电子从价带跃迁到较低的杂质能级上,继而降低了跃迁能隙。由于掺杂离子引起晶格内部发生畸变以及氧空位比例增大,阻碍了电子的高能跃迁,也可引起能隙减小。荧光光谱证明,掺杂样品的发射峰强度明显降低。Raman光谱表明,掺杂引起F_(2g)峰位发生偏移,峰强减小,峰宽变大。同时,对应于氧空位峰的相对强度逐渐提高。荧光光谱及Raman光谱均证明掺杂离子引起固溶体晶格畸变程度增加,氧空位浓度提高。H_(2)-TPR测试表明,掺杂可以有效降低CeO_(2)的氧化还原反应温度,提高氧化还原活性,当x=0.03的样品表面还原温度最低,还原峰的面积最大,即氧化还原反应活性最佳,表明样品的氧化还原性能与晶粒尺寸、晶格缺陷及氧空位浓度密切相关。通过以上研究证明,四种离子共掺杂CeO_(2)能够有效修饰微观晶体结构,在较低掺杂浓度下即可显著改善样品的催化活性。

关键词：纳米Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)固溶体共掺杂氧空位氧化还原活性

时效时间对固溶态及冷变形态钴基合金显微组织和力学性能影响

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中国有色金属学报 2024年第1期34卷 184-195页

作者：王中琳龚志华李权包汉生内蒙古科技大学材料与冶金学院包头014010 钢铁研究总院特殊钢研究院北京100081

对固溶态及冷变形态的两种钴基合金L605、L605Mo进行600℃不同时间的时效处理,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及力学性能测试等方法研究时效时间对合金显微组织与力学性能的影响,并分析了冷变形及Mo元素对时效行为... 详细信息

对固溶态及冷变形态的两种钴基合金L605、L605Mo进行600℃不同时间的时效处理,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及力学性能测试等方法研究时效时间对合金显微组织与力学性能的影响,并分析了冷变形及Mo元素对时效行为的影响。结果表明:经过冷变形的合金经600℃时效后,强度、硬度提高,塑性韧性下降;而固溶态合金经时效后,力学性能变化不明显,其中,抗拉强度最高的合金为时效12 h的s25-13合金。时效初期碳化物析出及层错形成使合金强度提高,但随着时效时间的延长,冷变形形成的具有强化作用的变形带在时效过程中退化会使合金强度减小。M_(6)C含量随时效时间延长而不断增加,冷变形促进M_(23)C_(6)及M_(6)C析出使合金的时效强化效果更加显著。Mo能降低层错能,促进时效过程中M_(23)C_(6)、M_(6)C和层错的形成以及层错的交割,从而提高合金的强度。因此,添加Mo的合金经时效处理后强度、硬度均高于未添加Mo的合金。

关键词：钴基合金时效处理层错 Mo 冷变形

dπ-pπ共轭对分子电子输运性质影响的理论研究

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厦门大学学报（自然科学版） 2024年第1期63卷 34-42页

作者：余梦宵梁蕾孙铭骏武汉科技大学材料与冶金学院湖北武汉430081

[目的]探究Ⅳ主族的C、Si、Ge等原子与不同离域基团形成的dπ-pπ共轭对相应分子体系电子输运性质的影响.[方法]采用密度泛函理论结合非平衡格林函数(DFT-NEGF)方法探究了含Ⅳ主族元素(C、Si、Ge)的三类分子:四乙基烷烃分子(C_(9)H_(20)... 详细信息

[目的]探究Ⅳ主族的C、Si、Ge等原子与不同离域基团形成的dπ-pπ共轭对相应分子体系电子输运性质的影响.[方法]采用密度泛函理论结合非平衡格林函数(DFT-NEGF)方法探究了含Ⅳ主族元素(C、Si、Ge)的三类分子:四乙基烷烃分子(C_(9)H_(20)S_(2)、SiC_(8)H_(20)S_(2)、GeC_(8)H_(20)S_(2)),四乙炔基烷烃分子(C_(9)H_(4)S_(2)、SiC_(8)H_(4)S_(2)、GeC_(8)H_(4)S_(2)),四苯基烷烃分子(C_(25)H_(20)S_(2)、SiC_(24)H_(20)S_(2)、GeC_(24)H_(20)S_(2))的电子输运性质.[结果]在四乙基烷烃分子中,中心原子Ge由于具有更为扩展的d轨道与碳氢(C—H)σ键存在dπ-pπ轨道相互作用,四乙炔基烷烃分子中乙炔基与Si的d轨道也存在dπ-pπ共轭,而在四苯基烷烃分子中苯环基团间存在额外的π-π弱相互作用,其均有利于电子离域,增大单分子电导.[结论]该研究一定程度上建立了dπ-pπ共轭作用与分子电子输运性质之间的联系,可为含Ⅳ主族中心原子分子在单分子电子学器件中的应用提供参考.

关键词：密度泛函理论非平衡格林函数方法 Ⅳ主族元素单分子电导轨道成分分析

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耦合低温余热回收的热泵储电系统热力学性能研究

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储能科学与技术 2024年

作者：冯军胜严亚茹王璐赵亮董辉安徽建筑大学环境与能源工程学院东北大学冶金学院

为了有效回收钢铁行业低温余热资源，本文将低温烧结冷却烟气余热引入热泵储电（PTES）系统作为热源，分别构建基本型PTES（B-PTES）系统和回热型PTES（R-PTES）系统的热力学计算模型，并选取R365mfc为热泵（HP）循环工质，同时将R1233z... 详细信息

为了有效回收钢铁行业低温余热资源，本文将低温烧结冷却烟气余热引入热泵储电（PTES）系统作为热源，分别构建基本型PTES（B-PTES）系统和回热型PTES（R-PTES）系统的热力学计算模型，并选取R365mfc为热泵（HP）循环工质，同时将R1233zd（E）、R245ca、R236ea设定为有机朗肯循环（ORC）工质，研究不同ORC工质条件下HP冷凝温度、HP蒸发温度和ORC蒸发温度对B-PTES和R-PTES系统热力学性能的影响。研究结果表明，降低HP冷凝温度、提高HP蒸发温度和ORC蒸发温度均可以提高PTES系统的制热系数(COPnew)、功率效率(ηptp)。HP冷凝温度越高，HP蒸发温度和ORC蒸发温度越低，系统（火用）效率(ηex)越小。在系统热力学参数相同的情况下，R-PTES系统的COPnew、ηptp和ηex均大于B-PTES系统。综合考虑PTES系统的COPnew、ηptp和ηex，B-PTES系统采用R1233zd（E）作为ORC循环工质时系统性能最优，其次是R245ca和R236ea；R-PTES系统采用R245ca作为ORC循环工质时系统性能最优，其次是R1233zd（E）和R236ea。当ORC工质为R245ca时，HP冷凝温度每升高2℃，B-PTES和R-PTES系统的ηex分别平均减小0.5%和0.53%；HP蒸发温度每升高2℃，B-PTES和R-PTES系统的ηex分别平均增加0.2%和0.21%；而ORC蒸发温度每升高2℃，B-PTES和R-PTES系统的ηex分别平均增加0.55%和0.63%。在低温烧结烟气余热驱动的PTES系统中，应优先选择R-PTES系统，同时将R245ca作为ORC系统循环工质。

关键词：余热回收热泵储电有机朗肯循环回热结构热力学性能

基于有机朗肯循环的卡诺电池热储能系统性能分析

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储能科学与技术 2024年

作者：冯军胜严亚茹赵亮董辉安徽建筑大学环境与能源工程学院东北大学冶金学院

为了进一步提高钢铁行业低温余热利用率，本文将烧结环冷机出口低温烟气余热引入由热泵（HP）循环、蓄热系统和有机朗肯循环（ORC）组成的热泵储电（PTES）系统，并构建PTES系统热力循环过程的计算模型，研究不同ORC循环工质条件下HP冷... 详细信息

为了进一步提高钢铁行业低温余热利用率，本文将烧结环冷机出口低温烟气余热引入由热泵（HP）循环、蓄热系统和有机朗肯循环（ORC）组成的热泵储电（PTES）系统，并构建PTES系统热力循环过程的计算模型，研究不同ORC循环工质条件下HP冷凝温度、ORC蒸发温度和ORC过热度对PTES系统热力性能的影响。研究结果表明，降低HP冷凝温度和提高ORC蒸发温度均可以提高PTES系统的制热系数(COPnew)和功率效率(ηptp)。当ORC工质为Isobutane时，HP冷凝温度每增加2℃，系统COPnew和ηptp分别平均减小0.16和0.88%，而ORC蒸发温度每增加2℃，系统COPnew、ORC热效率(ηORC)和ηptp分别平均增加0.034、0.26%和0.68%。与ORC蒸发器相比，HP冷凝器内循环工质与储热介质的温度匹配对PTES系统热力性能的影响更为明显，但HP冷凝温度对ηORC的变化没有影响。当HP冷凝温度和ORC蒸发温度不变时，采用较小的ORC过热度能够有效提高PTES系统的热力性能。综合考虑PTES系统的COPnew、ηORC和ηptp，采用R245fa作为ORC循环工质时系统性能最好，其次是Isobutane和R236ea。在低温烧结烟气余热驱动的PTES系统中，应优先选择R245fa作为ORC系统的循环工质。

关键词：余热回收热泵储电热泵有机朗肯循环热力学性能

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粉煤灰制备沸石的技术及应用现状

材料导报 2024年第7期38卷 106-119页

作者：张鹏陈星月李素芹任志峰李怡宏赵爱春何奕波太原科技大学材料科学与工程学院太原030024 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

粉煤灰(CFA)是发电厂在燃煤过程中形成的固体废弃物,其大量堆积造成的环境污染以及可回收资源浪费问题亟需解决。在粉煤灰众多再利用方式中,制备高吸附性能的沸石是实现粉煤灰高附加值应用的有效途径之一。来源不同的粉煤灰理化性质差... 详细信息

粉煤灰(CFA)是发电厂在燃煤过程中形成的固体废弃物,其大量堆积造成的环境污染以及可回收资源浪费问题亟需解决。在粉煤灰众多再利用方式中,制备高吸附性能的沸石是实现粉煤灰高附加值应用的有效途径之一。来源不同的粉煤灰理化性质差异较大,因此,制备沸石材料之前需采取不同的方法对其进行活化预处理。本文概述了沸石合成工艺之间的关系及其优缺点,并进一步阐述了粉煤灰基沸石在废水处理、气体吸附分离以及土壤改良等方面的应用前景。从粉煤灰预处理、沸石合成方法、产物应用领域等三个方面对粉煤灰制备沸石的整体发展趋势进行了展望。

关键词：粉煤灰沸石预处理绿色合成重金属吸附修复