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磷石膏制备免烧人造骨料及其性能

建筑材料学报 2024年第4期27卷 375-380页

作者：马文青李子木李灿华章蓝月李明晖安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243002

以磷石膏为原材料,利用碱激发技术制备人造骨料,并研究不同配合比对人造骨料性能的影响.结果表明:当水添加量为10%、水玻璃添加量(以Na_2O含量计)为3%、成型压力为63 MPa、养护时间为28 d、水泥掺量为30%时,人造骨料的抗压强度达到25.16... 详细信息

以磷石膏为原材料,利用碱激发技术制备人造骨料,并研究不同配合比对人造骨料性能的影响.结果表明:当水添加量为10%、水玻璃添加量(以Na_2O含量计)为3%、成型压力为63 MPa、养护时间为28 d、水泥掺量为30%时,人造骨料的抗压强度达到25.16 MPa,吸水率为15.21%,堆积密度为1 156.4 kg/m~3;骨料中的钙矾石等水化产物增强了人造骨料的强度.

关键词：磷石膏碱激发技术人造骨料性能

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多尺度实验测试评价高强钢氢脆的研究进展

材料导报 2024年第10期38卷 209-219页

作者：周华生曹燕章小峰吴迪赵鑫磊邢梅林方敏江雅安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243002

氢脆是高强钢中普遍存在的现象,也是其研发过程中必须攻克的难题。为了深入理解高强钢的氢脆与其缺陷之间的关系,发展了许多测试评价方法,如宏观尺度的慢应变速率拉伸、线性增加应力、恒载荷拉伸这类力学实验以及检测氢含量的热脱附光... 详细信息

氢脆是高强钢中普遍存在的现象,也是其研发过程中必须攻克的难题。为了深入理解高强钢的氢脆与其缺陷之间的关系,发展了许多测试评价方法,如宏观尺度的慢应变速率拉伸、线性增加应力、恒载荷拉伸这类力学实验以及检测氢含量的热脱附光谱法和电化学氢渗透法,根据高强钢的塑性损失、最大断裂应力、断裂时间、应力强度因子、氢的俘获能和扩散速率等参数直接进行氢脆敏感性的评价。但宏观尺度的实验无法深入地研究高强钢发生氢脆的机理,通过介观、微观尺度的实验和表征手段,如压痕法、纳米压痕法、微悬臂梁弯曲实验、原子探针技术、氢微印技术、扫描开尔文探针显微镜等,从局部测试高强钢性能变化和准确检测氢被俘获的位置,能够在解释氢脆机理和认识氢与高强钢中缺陷之间相互作用的问题上提供更加准确的依据。本文介绍、对比了上述这些实验方法并调研了多尺度实验测试评价高强钢氢脆的研究进展,总结了高强钢氢脆研究现状和主流的测试评价方法,为深入探索高强钢氢脆提供了思路。

关键词：高强钢氢脆多尺度缺陷多尺度实验

AlLi-LDH中Al-O八面体环吸附锂的机制

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第4期34卷 1321-1332页

作者：田勇攀王成成张帆徐亮赵卓童碧海安徽工业大学冶金工程学院马鞍山243032

采用共沉淀法合成铝锂层状双氢氧化物(AlLi-LDH)并进行提锂试验。AlLi-LDH的空间群为P32或C2/m,微观形貌呈直径为5~10μm的规则球形。AlLi-LDH吸附Li^(+)后,空间群转化为P32。当Li^(+)浓度为95.4 mg/L时,1 h后锂吸附量为8.98 mg/g;吸附4... 详细信息

采用共沉淀法合成铝锂层状双氢氧化物(AlLi-LDH)并进行提锂试验。AlLi-LDH的空间群为P32或C2/m,微观形貌呈直径为5~10μm的规则球形。AlLi-LDH吸附Li^(+)后,空间群转化为P32。当Li^(+)浓度为95.4 mg/L时,1 h后锂吸附量为8.98 mg/g;吸附48 h后,吸附量增加到16.50 mg/g;根据二级吸附模型预测Li^(+)吸附总量为17.57 mg/g。当Mg^(2+)/Li^(+)的质量比为1067时,Mg^(2+)/Li^(+)分离系数为29536。空间群为P32时,Li-O的相互作用强度变弱,且相互作用属于静电效应。具有P32空间基团的AlLi-LDH更容易吸附和解吸Li^(+)。

关键词：共沉淀铝锂层状双氢氧化物空间群吸附锂

冶金渣气系统中Marangoni-热毛细对流的数值模拟

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第7期55卷 2801-2812页

作者：王计敏陈喜汪彬彬吴玉喜安徽工业大学冶金工程与资源综合利用安徽省重点实验室安徽马鞍山243002 安徽工业大学能源与环境学院安徽马鞍山243002

高品质钢材制造与钢铁在高温熔池冶炼过程中渣/金/气界面流动传热等物理机制息息相关。考虑熔池向外界散热和渣气相界面变形,耦合熔渣表面张力随温度变化,建立高温矩形浅熔池内渣气流动传热模型,运用CLSVOF方法考察冶金渣气系统的界面Ma... 详细信息

高品质钢材制造与钢铁在高温熔池冶炼过程中渣/金/气界面流动传热等物理机制息息相关。考虑熔池向外界散热和渣气相界面变形,耦合熔渣表面张力随温度变化,建立高温矩形浅熔池内渣气流动传热模型,运用CLSVOF方法考察冶金渣气系统的界面Marangoni效应。研究结果表明:熔池内热毛细对流远强于Marangoni对流,热毛细对流显著影响冶金渣气系统的温度场分布和流场结构,贡献率约占96%。随着水平壁面温差增加,Marangoni-热毛细对流增强,相界面变形加剧,熔渣温度均匀性提高约0.018%/K,但是相界面附近壁面耐火材料腐蚀情况更加严重。

关键词：冶金渣气系统 Marangoni-热毛细对流水平壁面温差 CLSVOF 数值模拟界面变形表面散热

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钢渣基盾粉/橡胶复合材料的性能及机理

材料工程 2024年第5期52卷 188-194页

作者：张浩胡道庆程峥明赵令李海丽张贵文安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243032 安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243032 冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室(安徽工业大学) 安徽马鞍山243002 首钢京唐钢铁联合有限责任公司河北唐山063200 江苏华安橡胶科技有限公司江苏宿迁223600

基于利用超细立磨与钢渣制备钢渣基盾粉(简称盾粉)的研究成果,以橡胶工业配方制备盾粉/橡胶复合材料。测试矿物成分、化学成分、粒度分布、结构组成、微观结构和热稳定性,从微观层面阐述盾粉用于橡胶工业配方的相关机理。结果表明:当盾... 详细信息

基于利用超细立磨与钢渣制备钢渣基盾粉(简称盾粉)的研究成果,以橡胶工业配方制备盾粉/橡胶复合材料。测试矿物成分、化学成分、粒度分布、结构组成、微观结构和热稳定性,从微观层面阐述盾粉用于橡胶工业配方的相关机理。结果表明:当盾粉替代炭黑比例为5%~10%(质量分数,下同)时,盾粉与橡胶基体的相容性较好,盾粉/橡胶复合材料拉伸强度为16.16~17.06 MPa,高于15 MPa,拉伸伸长率为619.8%~668.21%,高于350%,磨耗量为130~196 mm^(3),小于200 mm^(3),均满足国标要求;当盾粉替代炭黑比例为5%时,盾粉/橡胶复合材料的硫化时间缩短、硫化速率指数提高。盾粉/橡胶复合材料燃烧时,一方面盾粉中SiO2与硫自由基、Fe、Zn、Al发生反应形成Si-Mg阻燃体系、Si-Al阻燃体系与Si-Fe消烟体系;另一方面盾粉与橡胶体系产生关联作用组成致密的炭层,阻止部分热量的传递与火焰的蔓延。

关键词：盾粉橡胶光谱学分析复合材料性能

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钢渣–花生壳复合活性炭制备及其甲醛脱除行为

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硅酸盐学报 2024年第7期52卷 2286-2295页

作者：杜晓燕王倩韩伟胜于先坤张浩安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243032 冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室(安徽工业大学) 安徽马鞍山243002 中钢集团马鞍山矿山研究院股份有限公司安徽马鞍山243000 安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243032

为探索钢渣高附加值利用新途径,采用微波加热–磷酸活化法复合制备了钢渣–花生壳复合活性炭(SPAC),考察其室温条件下低质量浓度甲醛(HCHO)脱除行为,并对最佳样品的表面化学性质和微观结构进行了描述和分析。结果表明:当微波功率为550 ... 详细信息

为探索钢渣高附加值利用新途径,采用微波加热–磷酸活化法复合制备了钢渣–花生壳复合活性炭(SPAC),考察其室温条件下低质量浓度甲醛(HCHO)脱除行为,并对最佳样品的表面化学性质和微观结构进行了描述和分析。结果表明:当微波功率为550 W、浸渍比为1.25:1.00、钢渣超微粉掺量(质量分数)为15%时,所制备的钢渣–花生壳复合活性炭对甲醛气体脱除率最高,即93.2%。钢渣–花生壳复合活性炭的脱除率与甲醛初始质量浓度呈负相关、而与脱除量呈正相关,其脱除动力学行为更加符合准二级动力学模型,化学因素是控制脱除反应速率的重要因素;脱除平衡特征更加符合Freundlich模型,属于优惠脱除,化学键力起到重要作用。钢渣–花生壳复合活性炭一方面具有优良的多孔结构及较大比表面积,对低质量浓度甲醛起到聚集作用;另一方面含有的铁元素(Fe^(2+)、Fe^(3+)价态)与锰元素(Mn^(2+)价态)协同作用,实现对甲醛进一步吸附富集的同时,发生催化氧化脱除甲醛。该研究不仅为钢渣基功能材料的探索研究提供参考,而且为室温低浓度甲醛高效脱除提供理论支撑。

关键词：钢渣花生壳活性炭甲醛脱除

ECAP对极冷超高强度7055铝合金组织和性能的影响

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热加工工艺 2024年

作者：郭文静安徽工业大学冶金学院

为了研究大塑性变形技术中的等通道转角挤压技术（ECAP）对极冷超高强度7055铝合金组织与性能的影响，对7055铝合金加热至480℃后进行ECAP热挤压试验，再采用OM、EBSD、TEM等技术手段对其组织特征和性能进行检测与分析。结果表明，7055... 详细信息

为了研究大塑性变形技术中的等通道转角挤压技术（ECAP）对极冷超高强度7055铝合金组织与性能的影响，对7055铝合金加热至480℃后进行ECAP热挤压试验，再采用OM、EBSD、TEM等技术手段对其组织特征和性能进行检测与分析。结果表明，7055铝合金的平均晶粒尺寸明显减少，大角度晶界所占比例有所降低，但仍大于等于66%，比例依然很高；且ECAP在基体中引入大量位错，促进了析出相的形核，增强了合金的析出强化效果；同时，合金的硬度也有一定的提升。采用ECAP工艺可对一定体积的材料施加较大的剪切变形而有效地细化晶粒，改善材料的微观组织，从而提高材料强度和韧性等综合力学性能。

关键词：等通道转角挤压技术(ECAP) 7055铝合金微观组织力学性能

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硝酸体系电解精炼制备高纯铜

过程工程学报 2024年第08期 955-963页

作者：李梦阳徐亮葛涛何瑞韩晓雨杨成赵卓安徽工业大学冶金工程学院安徽工业大学低碳研究院

高纯铜具有优良的延展性、导热性、导电性及较为稳定的化学性质，在半导体材料、光电子等领域应用广泛。本研究采用硝酸体系作为电解质，以4N金属铜为原料，一步电解精炼制备纯度为5N的高纯铜，系统研究了H2O2添加量、电流密度、电解液p... 详细信息

高纯铜具有优良的延展性、导热性、导电性及较为稳定的化学性质，在半导体材料、光电子等领域应用广泛。本研究采用硝酸体系作为电解质，以4N金属铜为原料，一步电解精炼制备纯度为5N的高纯铜，系统研究了H2O2添加量、电流密度、电解液pH、Cu2+浓度等因素对电解过程的影响。结果表明，硝酸体系电解精炼制备高纯铜的最佳工艺条件为Cu2+浓度为80 g/L、pH=1.0、H2O2加入量为0.10 mL/100 mL、电流密度为200 A/m2。在该条件下进行电解精炼，阴极沉积的高纯铜表面光滑平整，电流效率达到97%以上。对最佳条件下获得的阴极产物进行ICP-MS检测，其中S,Ni,Se,As,Sb,Pb,Bi等常见杂质元素含量均符合5N高纯铜的国家标准。

关键词：高纯铜电解精炼硝酸体系电流效率阴极沉积

LF精炼渣加入量对Fe-Cr基陶瓷复合材料耐磨性能的影响

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过程工程学报 2024年第6期24卷 716-725页

作者：董国春吴浩林浩然陶素芬陈龙安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243002

LF精炼渣作为固体废弃物,大量堆放污染环境,渣中含有合金元素,通过Al可以将渣中合金元素置换出来,对LF精炼渣进行二次利用。为解决燃烧合成反应体系热量高造成反应原料蒸发、Fe-Cr基陶瓷复合材料致密度低等问题,通过添加LF精炼渣和CaF2... 详细信息

LF精炼渣作为固体废弃物,大量堆放污染环境,渣中含有合金元素,通过Al可以将渣中合金元素置换出来,对LF精炼渣进行二次利用。为解决燃烧合成反应体系热量高造成反应原料蒸发、Fe-Cr基陶瓷复合材料致密度低等问题,通过添加LF精炼渣和CaF2作为冷却剂吸收反应放热,降低反应体系温度、减少原料蒸发。但是,冷却剂加入量过多,体系温度下降过快会导致熔体熔化钢板的能力下降,出现耐磨层与钢板无法冶金结合的情况。因此,本研究设计添加2,4,6,8,10 g的LF精炼渣和2.39,2.50,2.60,2.71,2.81 g的CaF2,利用燃烧合成反应在钢板上制备Fe-Cr基陶瓷复合材料,并对燃烧合成产物耐磨层和钢板的焊接面积及耐磨层的致密度、硬度、耐磨性能进行研究,进而探究合适的LF精炼渣添加量。结果表明,LF精炼渣加入量为8 g时,耐磨层的致密度最高并且耐磨层的单位面积磨损量最少;LF精炼渣加入量为10 g时,耐磨层的硬度最高、钢板和耐磨层的焊接面积最大。材料的耐磨性能受致密度和硬度影响,当硬度差异较小时,耐磨层的耐磨性能随着致密度提高而提高;当致密度差异较小时,耐磨层的耐磨性能随着硬度提高而提高。综上所述,为了获得高耐磨性能的同时保证Fe-Cr基陶瓷复合材料其他性能的均匀性,最佳的LF精炼渣加入量为8 g。

关键词：燃烧合成 LF精炼渣复合材料耐磨性能