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Fe掺杂Ti-Si系多孔膜材料的制备及表征

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热加工工艺 2024年

作者：苏毅刘忠军雷娟焦燕妮敖庆波西安石油大学材料科学与工程学院西北有色金属研究院金属多孔材料国家重点实验室

以Fe粉、Ti粉、Si粉为原料，结合模压和真空烧结工艺，制备了以多孔钛为基体、Fe掺杂Ti-Si金属间化合物为多孔膜层的复合多孔材料。通过SEM、XRD、XPS和孔径分析仪等表征手段，系统地研究了Fe掺杂量对多孔膜层微观结构、物相组成和孔隙... 详细信息

以Fe粉、Ti粉、Si粉为原料，结合模压和真空烧结工艺，制备了以多孔钛为基体、Fe掺杂Ti-Si金属间化合物为多孔膜层的复合多孔材料。通过SEM、XRD、XPS和孔径分析仪等表征手段，系统地研究了Fe掺杂量对多孔膜层微观结构、物相组成和孔隙性能的影响规律。结果表明：所制备的Fe掺杂Ti-Si多孔膜层除主相Ti5Si3以外，还有少量新相TiFeSi和TiFeSi2生成；同时，随着Fe掺杂量的增加，多孔膜层表面Ti5Si3含量逐渐降低，而新相TiFeSi和TiFeSi2含量逐渐增加。最后，随着Fe掺杂量的增加，多孔膜层生成的Ti5Si3颗粒尺寸逐渐变大，膜层致密度逐渐增加，导致所制备材料的相对透气系数和最大冒泡孔径逐渐降低。

关键词：多孔膜 Ti Si 孔结构 Fe掺杂相对透气系数

砂岩型铀矿形成的新模式:来自深部有机流体的成矿作用

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地学前缘 2024年第1期31卷 368-383页

作者：刘池洋张龙黄雷吴柏林王建强张东东谭成仟马艳萍赵建社西北大学大陆动力学国家重点实验室地质学系陕西西安710069 西安石油大学地球科学与工程学院陕西西安710065 西北大学化学与材料科学学院陕西西安710069

已有的铀成矿模式大多认为,砂岩型铀矿是浅表层含氧水从盆地周邻蚀源区析出携带的外源铀汇入盆地而成矿。本研究发现,鄂尔多斯盆地北部伊盟隆起东部砂岩型铀矿矿集区的地质演化、地貌特征和铀成矿与此成矿模式相悖。其中令人困惑的关键... 详细信息

已有的铀成矿模式大多认为,砂岩型铀矿是浅表层含氧水从盆地周邻蚀源区析出携带的外源铀汇入盆地而成矿。本研究发现,鄂尔多斯盆地北部伊盟隆起东部砂岩型铀矿矿集区的地质演化、地貌特征和铀成矿与此成矿模式相悖。其中令人困惑的关键问题是铀成矿物质的来源。对研究区的代表性矿物铀石(形成于强还原环境)及其共生的矿物进行多种地球化学测试分析发现:铀矿区存在淡水低温和中高盐度热液两类截然不同的铀矿化环境;铀成矿年龄主体小于80 Ma。结合盆地煤系气源岩富铀、天然气耗散量巨大和在伊盟隆起发现大面积分布的多种与成熟煤型气耗散有关的蚀变产物和凝析油苗,综合相关模拟实验和测试分析,提出了铀源来自深部的铀成矿新模式:来自盆地中部深层富铀煤系地层中的溶气热流体,在向伊盟隆起东部高部位运移耗散过程中,萃取并携带母岩和沿途围岩富铀地层中的铀元素运移到浅层,随温压降低亮晶方解石与铀石相伴沉淀完成了热液成矿过程,被析出的大规模有机天然气则在浅表层低温成矿同时为铀矿的保存创造了还原环境。此铀成矿新模式拓展了盆地勘探铀矿的思路和领域,提升了多种能源矿产相互作用的成矿效应和综合评价预测的科学性。

关键词：铀成矿新模式深部铀源天然气耗散热流体成矿鄂尔多斯盆地北部伊盟铀成矿区

温度对超高强度套管钻井钢拉伸性能及断裂机理影响

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金属材料与冶金工程 2024年第2期52卷 6-11,16页

作者：陈进许天旱西安石油大学材料科学与工程学院陕西西安710065 西安石油大学新能源学院陕西西安710065

本文主要通过使用万能试验机、低温试验箱、JSM-6390型扫描电子显微镜,研究了温度对超高强度套管钻井钢拉伸性能的影响,并对其断裂机理进行了分析。结果表明:随着温度增加,套管钻井钢的强度随温度的降低而升高,且与温度具有显著的线性关... 详细信息

本文主要通过使用万能试验机、低温试验箱、JSM-6390型扫描电子显微镜,研究了温度对超高强度套管钻井钢拉伸性能的影响,并对其断裂机理进行了分析。结果表明:随着温度增加,套管钻井钢的强度随温度的降低而升高,且与温度具有显著的线性关系,而断面收缩率和总伸长率随着温度的降低没有呈现出显著的降低趋势,表明该钢具有较好的低温特性;同时,随着温度的降低,超高强度套管钻井钢的宏观断口放射区特征总体呈减弱趋势,剪切区比例越来越小,且断面高峰和低谷差值呈增加趋势,纤维区微观形貌的韧窝呈浅化趋势,这是由于材料强度提高,塑性变形能力变差所致。

关键词：套管钻井钢拉伸性能低温性能断裂机制

石墨烯与FeO超疏水复合膜的制备与性能研究

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化工新型材料 2024年

作者：丁继军韦程溪张鑫西安石油大学理学院

采用水浴法和真空抽滤等方法，在棉布表面成功制备了具有微纳米级粗糙结构的Fe3O4/石墨烯/SA复合膜，与原始棉布相比，复合膜表现出从超亲水到超疏水的显著变化，水接触角达到156.1°。此外，复合膜在不同pH环境下表现出稳定的超疏水性... 详细信息

采用水浴法和真空抽滤等方法，在棉布表面成功制备了具有微纳米级粗糙结构的Fe3O4/石墨烯/SA复合膜，与原始棉布相比，复合膜表现出从超亲水到超疏水的显著变化，水接触角达到156.1°。此外，复合膜在不同pH环境下表现出稳定的超疏水性，对多种油水混合物的分离效率均高于98.4%。并且分离效率和通量在10个循环内没有表现出显著的波动，仍然保持在98%以上。

关键词： Fe O /石墨烯复合膜超疏水性油水分离稳定性

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MXenes基光催化剂的进展、挑战和展望

物理化学学报 2024年第8期40卷 8-17页

作者：蔡宇珊肖方兴福州大学材料科学与工程学院福州350108

随着科学技术的不断进步,传统的能源资源如石油和煤炭正面临大规模耗竭的问题,同时也释放出大量的温室气体,导致能源短缺和极端气候变化,这已成为威胁人类生存和发展的紧迫挑战。在这一背景下,光催化技术备受关注,因为它可以将太阳能有... 详细信息

随着科学技术的不断进步,传统的能源资源如石油和煤炭正面临大规模耗竭的问题,同时也释放出大量的温室气体,导致能源短缺和极端气候变化,这已成为威胁人类生存和发展的紧迫挑战。在这一背景下,光催化技术备受关注,因为它可以将太阳能有效地转化为化学能,被认为是解决能源和环境问题的新兴途径。要实现高效的光催化反应,选择合适的催化剂至关重要。然而,常用的光催化剂,如二氧化钛(TiO_(2))、硫化镉(CdS)、氮化碳(g-C_(3)N_(4))等存在着一系列问题,包括光生电荷复合率高、光能利用效率低、稳定性差、电荷转移速度慢等,这些缺陷限制了光催化效率的提高。为应对这些挑战,二维(2D)材料MXenes备受关注。MXenes具有独特的结构柔韧性、多样性的元素组成、优越的导电性、卓越的载流子迁移性能以及丰富的催化活性位点,这些特性有助于加速界面电荷转移并抑制光生电荷复合,因此被广泛应用于光催化反应中,充当了催化剂的角色。本文综合总结了制备高质量MXenes的各种方法,包括水溶液刻蚀、无水刻蚀以及其他物理辅助方法。同时,还讨论了构建MXenes复合光催化体系的多种策略,例如原位生长合成、原位氧化合成和静电自组装等。此外,文中还回顾了MXene与其他材料如TiO_(2)、CdS、g-C_(3)N_(4)、WO_(3)、BiOBr等在光催化制氢、二氧化碳还原、环境修复、氮固定、杀菌等领域的研究进展。最后,鉴于MXene本身存在的局限性以及产业化需求,文章还展望了MXene基复合材料在光催化领域的未来发展前景和面临的挑战。总的来说,本文为MXenes在光催化太阳能转化中的应用提供了详实而丰富的信息。

关键词： MXenes 二维材料电荷转移光催化氧化还原界面结构

Q690D多道次GMAW接头的组织和力学性能

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热加工工艺 2024年第3期53卷 53-56,61页

作者：刘五兵王世清李方坡西安石油大学材料科学与工程学院陕西西安710065 中国石油集团石油管工程技术研究院陕西西安710077

在无预热和焊后热处理的条件下,采用熔化极气体保护焊(GMAW)和CHW-80C1实芯焊丝对20 mm厚Q690D热机械轧制钢板进行多道次焊接试验,分析该钢焊接接头的组织转变特征和冲击性能。结果表明,采用CHW-80C1焊丝可获得成型优良的焊接接头;Q690... 详细信息

在无预热和焊后热处理的条件下,采用熔化极气体保护焊(GMAW)和CHW-80C1实芯焊丝对20 mm厚Q690D热机械轧制钢板进行多道次焊接试验,分析该钢焊接接头的组织转变特征和冲击性能。结果表明,采用CHW-80C1焊丝可获得成型优良的焊接接头;Q690D各道次的焊缝组织相似,均由粒状贝氏体和少量的针状铁素体、先共析铁素体组成;热影响区由粒状贝氏体、针状铁素体、先共析铁素体及M-A组元组成。焊缝与细晶热影响区的冲击吸收功相对于母材的有一定幅度的下降,焊缝与细晶热影响区的断裂类型均为韧性断裂。

关键词： Q690D钢熔化极气体保护焊(GMAW) 显微组织冲击韧性断口

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地震动作用下输油管道内流体动压力时变仿真

油气储运 2024年

作者：翁光远翟瑶郑杰赵可杰西安石油大学机械工程学院

[目的]输油管道受地震动影响会产生显著的位移变化，揭示地震动作用下输油管道中流体动压力随输送介质液面高度、管径等影响因素的时变机理及沿管道长度方向的分布特点尤为重要。[方法]以跨度为6 m的简支跨越管道和原油介质组成的管道-... 详细信息

[目的]输油管道受地震动影响会产生显著的位移变化，揭示地震动作用下输油管道中流体动压力随输送介质液面高度、管径等影响因素的时变机理及沿管道长度方向的分布特点尤为重要。[方法]以跨度为6 m的简支跨越管道和原油介质组成的管道-流体耦合系统为研究对象，建立了5种模拟地震诱发动压力的有限元计算模型，分别设置了模型的初始条件、地震波加载条件以及原油液面的边界条件，提取不同管道外径（987 mm、1 067 mm、1 147 mm）及不同液面高度（0.25 r、0.5 r、0.75 r，r为管道内径）下管内流体的动压力30 s时程反应，得到了管道同一截面动压力随时间的分布云图、沿管道长度方向的动压力分布曲线及关键节点的时程曲线。[结果]管道内流体开始流动后的动压力在第10 s达到稳定状态；输入地震动时程参数后，动压力在管道长度方向的分布不均匀，跨中区域变化最显著，管道同一截面上不同节点动压力峰值最大相差约4.5倍；原油介质的液面高度对地震动引起的动压力有较大影响，同样条件下地震动引起的动压力随液面高度增大而减小；内径为1 118 mm的管道内原油由于流动引起的动压力最小，但在地震动作用下，动压力变化最为显著。[结论]研究成果可为地震动作用下输油管道中流体动压力测试及输油管道抗震设计提供理论依据。

关键词：输油管道流固耦合地震动作用流体介质动压力

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钛合金球形封头热冲压成形有限元分析

西安石油大学学报(自然科学版) 2024年

作者：周三平牛少宏西安石油大学机械工程学院

针对钛合金球形封头热冲压过程中的局部减薄缺陷,利用有限元模拟平台DEFORM-3D对钛合金球形封头热冲压过程进行了有限元数值模拟,分析了不同出炉温度下等效应力应变随时间的演变过程、机理及产生减薄的因素等。结果表明:成形后封头的等... 详细信息

针对钛合金球形封头热冲压过程中的局部减薄缺陷,利用有限元模拟平台DEFORM-3D对钛合金球形封头热冲压过程进行了有限元数值模拟,分析了不同出炉温度下等效应力应变随时间的演变过程、机理及产生减薄的因素等。结果表明:成形后封头的等效应力随温度的升高而降低,边缘处等效应力高出其余位置很多,边缘处与中心处之间位置的等效应力最低。等效应变按从中心到边缘的顺序依次经历由加速增大到恒定不变的转变过程,越靠近边缘的位置,转变时间越晚、恒定值越高,从中心到边缘处等效应变逐次增大。中心位置的减薄量最大,中心到边缘之间的位置减薄量次之,边缘处增厚;温度对中心部位的减薄量影响较大,1 000℃时减薄量最小,对其余位置的减薄量影响不大。摩擦系数对厚度影响可以忽略。研究结果对提高钛合金球形封头热冲压成形质量有重要的指导意义。

关键词：球形封头钛合金热冲压有限元分析 DEFORM-3D

Yb^(3+)/Nd^(3+)掺杂对Sr_(9)Ga(PO_(4))_(7)∶Cr^(3+)发光性能的影响

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发光学报 2024年第5期45卷 736-744页

作者：谢鑫葛万银张倩杨茂浩吴晨歌何鹏殷宏磊陕西科技大学材料科学与工程学院陕西西安710021

近红外荧光粉由于其独特的物理特性和广阔的应用前景吸引了人们极大的研究兴趣。本文通过高温固相反应法合成Sr_(9)Ga(PO_(4))_(7)∶0.8Cr^(3+)近红外荧光粉,使用460 nm蓝光激发样品的发射波长位于833 nm,半峰宽为117 nm。随后引入稀土... 详细信息

近红外荧光粉由于其独特的物理特性和广阔的应用前景吸引了人们极大的研究兴趣。本文通过高温固相反应法合成Sr_(9)Ga(PO_(4))_(7)∶0.8Cr^(3+)近红外荧光粉,使用460 nm蓝光激发样品的发射波长位于833 nm,半峰宽为117 nm。随后引入稀土离子合成Sr_(9)Ga(PO_(4))_(7)∶0.8Cr^(3+),Yb^(3+)和Sr_(9)Ga(PO_(4))_(7)∶0.8Cr^(3+),Nd^(3+)近红外荧光粉。相比Sr_(9)Ga(PO_(4))_(7)∶0.8Cr^(3+),460 nm蓝光激发的Sr_(9)Ga(PO_(4))_(7)∶0.8Cr^(3+),Yb^(3+)同时出现Cr^(3+)和Yb^(3+)特征发射峰,经过光谱分析和荧光寿命变化证明Cr^(3+)-Yb^(3+)存在能量传递通道,最高使Cr^(3+)-Yb^(3+)能量传递效率达80.2%,得益于Yb^(3+)卓越的热稳定性促使整体荧光光谱热稳定性提高约3.7倍。设计合成的Sr_(9)Ga(PO_(4))_7∶0.8Cr^(3+),Nd^(3+)样品调制出833,876,1 060 nm的多峰发射,显著拓宽了近红外光谱范围。最终,讨论了荧光粉在温度传感和无损检测领域的应用,证明该系列荧光粉具有广阔的应用前景。

关键词： Sr_(9)Ga(PO_(4))_(7)∶0.8Cr^(3+) 近红外荧光粉 Yb^(3+) Nd^(3+)