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[硕士论文] 曾庆勤
机械工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:铅是传统铜基轴承材料中常用来添加的减摩软质相,但是由于铅的毒害性使得铜基轴承材料的无铅化研究势在必行。本文以FeS作为自润滑相替代铅添加到铜基材料中,为解决FeS和铜基材料界面结合质量差以及易团聚问题,首先采用机械合金化高能球磨方法制备了FeS/Cu铜基合金粉末,然后采用粉末冶金的方法制备无铅FeS/Cu铜基轴承材料,并开展了不同粉末制备工艺下材料力学性能和摩擦学性能研究。
  研究表明,机械合金化能够有效提高烧结材料中FeS与铜基体的界面结合质量,同时提高了FeS分布的均匀程度。由于粉末形貌的变化和加工硬化,使得材料压制质量降低;FeS在材料中的弥散分布也割裂了基体的连续性,这两者使得材料的力学性能有所下降。将球磨后的粉末与适量未球磨的粉末混合能解决材料性能有所下降问题。随粉末球磨时间和材料中FeS含量的增加,材料的力学性能呈现下降的趋势。
  摩擦磨损过程中,FeS在材料摩擦副表面聚集形成润滑膜,并且一部分转移到对偶件形成转移膜,起到了较好的减摩作用。机械合金化制备的材料形成的润滑膜和转移膜更加完整,减摩抗粘着作用更好。适当延长球磨时间,FeS在基体材料中的分布更均匀弥散,减摩抗粘着效果也更好,摩擦副摩擦系数更小;但球磨时间过长,材料力学性能下降,耐磨性降低;FeS含量、试验条件都对FeS/Cu铜基轴承材料摩擦磨损性能有明显影响,本文条件下,FeS含量在4~6%,粉末球磨5h,载荷150N时,材料的摩擦磨损性能较好。
[硕士论文] 于世伟
机械工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:与传统粉末压制方式相比,粉末高速压制技术有利于显著提高成型压坯的密度大小及其均匀性,因而得到了学术界和工业界的广泛关注。区别于传统准静态加载方式,高速压制属于瞬时冲击过程,粉末状态在极短时间内急剧变化,因而亟待对其致密化过程和影响因素进行深入分析。
  本文首先利用重锤式高速压机,展开了不同装粉量和冲击高度下的压制实验,发现成型坯件的平均密度随单位质量能量的提高而不断增加,最后趋于稳定。同时压制密度大小随冲击峰值压力的变化关系,仍然较好地符合经典川北公夫和黄培云压制方程。在分析粉末受力特征时发现,侧压系数和传力比在冲击过程中均表现为首先降低、中间平稳、最后上升的变化规律;而粉末与模具内壁的摩擦系数则表现为首先上升、中间平稳、最后下降的变化规律。并且,冲击速度对传力比和摩擦系数具有较大影响。
  另一方面,利用Drucker-Prager Cap粉末模型及显式动力学有限元方法,实现了对粉末高速压制过程的模拟,得到了密度随时间和空间的变化分布规律。并结合正交试验和方差分析,首先研究了粉末成型密度随工艺参数的变化规律,发现平均密度大小随单位质量能量的变化趋势与实验规律十分吻合,但并不随边壁润滑条件、高径比和初始松装密度显著变化。进一步研究密度均匀性变化规律时,却发现边壁摩擦系数、高径比和单位质量能量对密度均匀性均有较大影响。
  综上,本文对粉末高速压制过程中的受力特征、压坯密度大小及其均匀性的变化规律进行了深入研究,有利于解释粉末高速压制致密化机理,并为提高成型产品的质量提供指导依据。
[博士论文] 谭欣荣
材料物理与化学 郑州大学 2017(学位年度)
摘要:高熵合金由于其高硬度、高强度、良好的耐腐蚀性能等诸多优点,成为目前材料研究的热点。目前研究的高熵合金大多都采用较大密度的过渡族金属元素制备,虽然具备良好的力学性能和耐腐蚀性能,但所制备的高熵合金密度较大,不适合用于一些需要低密度材料的行业和领域。针对这一问题,本文选用了轻质的Al、Ti、V、Zr元素和腐蚀抗力较好的Nb元素,并采用真空热压烧结法制备了Al2NbTixV2Zry系列轻质高熵合金。系统地研究了球磨工艺、烧结工艺以及合金成分对合金的微观组织、力学性能、耐腐蚀性能和抗高温氧化性能的影响,取得如下创新性研究成果:
  1)理论分析与试验相结合,制备出了密度(5.05-5.23 g/cm3)较Ti64合金稍高的Al2NbTi3V2Zr非等摩尔比轻质高熵合金。发现低能球磨(LE)合金随着烧结温度的升高,发主相生了简单立方向体心立方的转变,Zr-Al基金属间化合物(α相)逐渐减少,富Ti的HCP相逐渐消失,但出现了新的Ti-Zr-Al基的金属间化合物(β相)。高能球磨(HE)不但细化和活化了高熵合金粉末,而且稳定和细化了烧结后的Al2NbTi3V2Zr轻质高熵合金微观组织。所有烧结后的高能球磨合金均由细晶体心立方主相和球状的、弥散分布的α和β金属间化合物组成。
  2)高能球磨明显改善了烧结后的Al2NbTi3V2Zr轻质高熵合金的力学性能。1250℃烧结的合金同时具有最高的硬度、最高的抗压强度和延伸率以及比强度,分别达到了781HV、2623MPa、20.9%和503N·m/kg。与低能球磨后烧结的合金和Ti64合金相比,高能球磨后的合金不仅具有较高的比强度(比Ti64合金高出90%),同时具有最好的综合力学性能。合金的硬度、压缩强度和烧结温度的关系与合金中基体相的Zr含量、主相相变(简单立方转变为BCC结构)、晶粒尺寸以及第二相的生成密切相关。
  3)通过优化合金中的Ti和Zr元素的含量,进一步改善了合金的微观组织和力学性能。成分优化的Al2NbTi3V2Zr04合金组织简单,比强度和综合力学性能超过Ti64合金及目前已知的大多数高熵合金。
  4)找出了球磨工艺和Ti、Zr含量对Al2NbTixV2Zry系列高熵合金的腐蚀规律及机制。发现低能球磨后烧结的合金在10wt.%硝酸溶液中表现为局部腐蚀,耐腐蚀性能与其第二相含量相关;高能球磨后烧结的合金表现为全面腐蚀,主要因为晶粒细小导致腐蚀时合金表面生成了钝化膜,耐腐蚀性能与其晶粒尺寸相关。高能球磨后烧结的耐腐蚀性能明显优于低能球磨后烧结的合金和Ti64合金和大部分高熵合金。其在10wt.%HNO3溶液中年腐蚀速率仅为3.9×10-3mm/yr,比Ti64合金低约3个数量级。
  5)找出了球磨工艺和Ti、Zr含量对Al2NbTixV2Zr系列高熵合金的高温氧化规律及机制。发现所有制备的高熵合金中富Zr的α相中Zr元素与O元素的混合焓较大,高温下氧化严重,容易生成不致密的氧化物,因此高熵合金的氧化抗力与α相含量有关。Al2NbTixV2Zry系列合金的高温氧化抗力与现有高熵合金接近,但稍低于Ti64合金。
[硕士论文] 魏清伟
生物化学与分子生物学 兰州理工大学 2017(学位年度)
摘要:嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,A.ferrooxidans)是生物浸矿应用中最为重要的微生物之一,A.ferrooxidans对多种重金属都具有很高的耐受能力。通过研究其重金属抗性机制,对深入了解微生物细胞维持体内重金属平衡的机理非常重要。
  目前,A.ferrooxidans铜、镉代谢机理的遗传学研究报道还比较少。A.ferrooxidans中许多与金属抗性相关基因的研究大多集中于生物信息学预测,缺乏相应的实验数据支持,因而我们在A.ferrooxidans全基因组注释信息中挑选了三个与金属抗性相关的基因,分析了其氨基酸序列信息,同时分别构建了这些基因的过表达菌株,为探究这些基因的具体生物学功能提供实验数据支持。研究工作主要有以下几个方面:
  1、本实验室从甘肃省兰州市七里河区阿干镇煤矿收集酸性矿坑废水分离纯化得到一株A.ferrooxidans L1,革兰氏阴性菌,短杆状;该菌株以Fe2+为能源物质,且具有较高的硫氧化活性,其生长曲线特征显示延滞期较长,约43h,稳定期约14h;生长70h后进入衰亡期;通过驯化试验,该菌株对不同重金属离子显示出不同的耐受能力:在相同培养条件下,Cu2+、Cd2+对A.ferrooxidans L1生长的抑制作用大小为Cu2+>Cd2+,最高耐受浓度分别是0.04mol/L和0.08mol/L。
  2、运用生物信息学在线分析软件对基因编码的氨基酸序列的理化性质、结构特征、功能结构域、系统发育以及可能参与的代谢通路等进行了预测。推测AFE-1948、AFE-1862、AFE-RS11495这三种蛋白均分布在胞外或细胞膜上,参与金属离子的吸附转运等机制。
  3、为探究A.ferrooxidans中AFE-1948、AFE-1862、AFE-RS11495的功能特性,以本实验室分离鉴定的A.ferrooxidans L1为材料,采用PCR扩增技术克隆了afe-1948、afe-1862、afe-RS11495基因。将其转化E.coli BL21(DE3),通过SDS-PAGE分析,确定其在大肠杆菌中的最佳表达条件。
  4、为了进一步地了解这三个基因的功能,采用过表达分析的方法考察了其转入受体菌之后的抗性的变化。结果表明:在不同浓度Cu2+、Cd2+胁迫下,E.coli BL21导入目的基因后,相对于对照组,菌体的生物量明显下降,说明其抗性下降,但是其胞内目的蛋白的含量却有所增加,推测是由于导入目的基因后胞内重金属的含量明显上升导致的。
[硕士论文] 张锦阳
机械工程 广东工业大学 2017(学位年度)
摘要:硼化物由于其优异的力学性能和独特的导热、导电、催化性能等而被广泛应用于切削加工、矿物开采、耐磨涂层和航天材料等领域,尤其是过渡金属二硼化物的特殊应用。近几年,以过渡金属铼(Re),锇(Os)以及铱(Ir)等为代表的二硼化物因其表现出的超硬性而被广泛研究。过渡金属硼化物作为一种新型的超硬材料,虽然短时间内不可能替代金刚石,但预计在不久的将来,将会有着广泛的应用。
  本论文以锇粉和硼粉为原料,运用机械合金化法在常温常压条件下制备出了具有六方结构的二硼化锇(h-OsB2)粉末,对所合成的锇硼化物的形成过程、反应机理、热稳定以及合成效率进行了研究,探索了机械合金化过程中Os-B化学计量比、球料比、WC磨球尺寸对硼化锇系粉末合成的影响。另外,还通过机械和金化法合成了新型三元系Os1-xRuxB2复合材料,探索了不同含量的Ru对Os1-xRuxB2结构的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)分别对所合成的粉末的晶体结构、形貌和化学组成进行了表征。通过实验得到以下相关结论:
  1.在球料比恒定为3的情况下,当Os-B摩尔比为1:2时,最终球磨产物几乎是纯的 Os2B3相;而当 Os-B摩尔比为1:3时,最终产物为 ReB2型六方结构的 OsB2相,其中含有少量的RuB2型正交结构的OsB2相。热处理结果表明,所合成的Os2B3粉末在流动的Ar气加热到800℃是热稳定的,而对OsB2粉末进行低于600℃的热处理时,不会发生从六方结构到正交结构的部分相变。
  2.在Os-B摩尔比恒定为3:1的条件下,当球料比为3:1时,球磨80h的产物为OsB1.1、Os2B3和OsB2三种相的共存态;而当球料比增加至4:1时,球磨32h后反应不能再继续,OsB1.1几乎完全转化为ReB2型六方结构的OsB2相,最终反应产物几乎是由纯的OsB2组成(其中含有极少量正交结构的OsB2)。
  3.在Os-B摩尔比为1:3,球料比为4:1的条件下,分别用直径分别为11.2mm、9.5mm、6.35mm的WC研磨球以及三种球的混合球对原料粉末进行球磨,最终球磨产物的主相均为所需的ReB2型六方结构的OsB2相,但其合成效率不同。磨球直径越小,合成ReB2型六方结构OsB2的效率越高,磨球直径为11.2mm和9.5mm的实验组球磨20h后反应不再继续,而磨球直径为6.35mm的实验组球磨16h后反应不在继续,合成 OsB2的速率明显高于大直径磨球的实验组。然而,当把三组不同球按一定比例混合进行球磨时,其合成速率最高,球磨12h后反应已不再继续。
  4.在合成Os1-xRuxB2粉末时,实验发现加入Ru的含量对最终产物Os1-xRuxB2的结构有影响。当x=0,0.2,1,1.5时,最终产物Os1-xRuxB2的主相为六方结构,其中含有极其少量正交结构的Os1-xRuxB2;而当x增加至2,3时,Os1-xRuxB2由六方结构转化为正交结构,且随着x的继续增大结构不再发生变化。
[硕士论文] 吴利翔
机械工程 广东工业大学 2017(学位年度)
摘要:氮化硅(Si3N4)陶瓷具有高强度、高韧性、耐腐蚀、耐磨损、抗氧化和良好的抗热震抗性能,是非常重要的结构陶瓷材料,在发动机零部件、轴承及刀具等方面获得了广泛的应用。目前,以低成本 Si粉为原料,将低温氮化和高温烧结相结合,利用反应结合重烧结制备Si3N4(SRBSN)陶瓷受到了较多关注,该方法可以降低原料和加工成本,获得形状复杂的部件,但是缓慢的低温Si粉氮化过程部分抵消了成本优势。因此,本论文拟通过引入氮化催化剂(ZrO2、Eu2O3和TiO2),加速Si粉氮化过程,并结合高温烧结,开展反应结合重烧结Si3N4陶瓷的快速制备研究。
  首先,以Si粉为原料、以Eu2O3和ZrO2分别作为氮化催化剂、以MgO-Y2O3为烧结助剂,在无压烧结条件下进行反应结合重烧结 Si3N4陶瓷快速制备研究,并与以商业Si3N4粉为原料直接制备的Si3N4陶瓷进行性能对比。结果表明,以Eu2O3或ZrO2为催化剂,均可以实现Si粉快速氮化,经1400℃保温2h已完全氮化;经无压高温烧结后,以Eu2O3催化剂的SRBSN陶瓷未能实现致密化,然而以ZrO2为催化剂的SRBSN陶瓷实现了全致密化,致密度达到99.5%。
  以Eu2O3作为氮化催化剂,通过氮化结合无压烧结未能获得致密的Si3N4陶瓷,为了改善致密化,首次提出将低温氮化和热压烧结相结合,开展以Eu2O3为催化剂的反应结合重烧结 Si3N4陶瓷快速制备研究,并分析 Eu2O3含量(5wt%、10wt%、15wt%)对陶瓷性能的影响。结果表明,以 Eu2O3为催化剂时,通过引入热压烧结来取代无压烧结,可以显著SRBSN陶瓷的致密化,致密度达到98.3%。
  TiO2、ZrO2和HfO2均属于第四副族(ⅣB)氧化物,可能具有类似的性能。因此,分别选用 TiO2和 HfO2作为氮化催化剂,开展 Si粉氮化行为研究。发现 HfO2对Si粉氮化没影响,不能促进氮化,然而TiO2可以促进Si粉快速氮化。以TiO2为催化剂,结合 Al2O3-Y2O3烧结助剂,在气压烧结条件下进行反应结合重烧结 Si3N4陶瓷的快速制备研究。结果显示,以 TiO2为催化剂时,添加 Al2O3-Y2O3烧结助剂可能实现反应结合重烧结Si3N4陶瓷的致密化,致密度为98.4%。
  本实验以ZrO2为催化剂制备的致密SRBSN陶瓷的硬度、断裂韧性和热导率分别为16.5 GPa、7.0 MPa·m1/2和66.5 W·m-1·K-1,与以 Si3N4粉为原料直接制备的Si3N4陶瓷性能相当。优化 Eu2O3催化剂的量为5 wt%时,反应结合重烧结制备的Si3N4陶瓷的硬度、抗弯强度、断裂韧性和热导率分别为17.8 GPa、697.0 MPa、7.3 MPa·m1/2和73.6 W·m-1·K-1。最终,以新开发的TiO2催化剂制备致密Si3N4陶瓷的硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为14.9 GPa、398.0 MPa、4.2MPa·m1/2。
[硕士论文] 农彬艺
材料加工工程 广西大学 2017(学位年度)
摘要:石墨烯具备优秀的力学性能与导电性能,如果将其添加到铝基体中并有效发挥其性能,则可以大幅度的提高铝基体的力学性能与导电性能,对于推动电力、汽车甚至航天等行业的发展都具有极其重大的深远意义。目前为止,关于石墨烯增强铝基复合材料方面的文献还相对甚少,因此有必要研究石墨烯对铝基复合材料的影响。
  本文采用粉末冶金制备出石墨烯增强的纯铝复合材料和铝合金复合材料,采用正交试验的方法确定了复合材料的最佳烧结工艺以及最优的石墨烯添加量,进一步研究了采用最佳制备工艺合成的不同石墨烯含量的铝合金复合材料,研究其拉伸等力学性能,以及导电性能随石墨烯含量变化的影响规律并分析其影响机理,同时还研究了去应力退火工艺对铝合金复合材料的影响。研究结果分析如下:
  石墨烯/纯铝复合材料的抗弯强度和硬度都随石墨烯含量的增加先降后增,其电导率则随石墨烯含量的增多先降后增之后又有微小幅度的降低。
  当石墨烯添加量为0.4wt%,烧结温度在585℃下保温4h时所制备的铝合金复合材料的性能最佳。
  石墨烯增强铝合金复合材料的密度和抗弯强度都是随着石墨烯含量的增加先增加后减小,在石墨烯含量为0.4%时达到最大值,Si和Mg可提高铝基体与石墨烯之间的润湿性,改善界面的结合效果,提高基体的致密性。
  随着石墨烯含量的增加,铝合金复合材料的抗拉强度与延伸率、硬度和电导率都是先增后减;0.4%的复合材料抗拉强度、硬度和电导率最大,抗拉强度为282.52MPa,比铝基体提高了38.92%。0.2%的复合材料的延伸率为1.79%,为最大值。
  石墨烯含量增加,拉伸断口形貌中的撕裂棱和韧窝数量增多,撕裂棱变小变细,韧窝也变小变得越来越深,复合材料的塑性逐渐提高;石墨烯含量为0.2%的复合材料其断口形貌的韧窝是最多且最深的,撕裂棱也是最多最细的,此时的塑性是最好的。石墨烯含量继续增多,断口形貌中的韧窝开始变大变浅,撕裂棱也跟着变得粗大起来,当石墨烯含量达到0.6%时,甚至显现出一定程度的脆性断裂的特征。
  除延伸率外,铝合金复合材料退火后的性能均比退火前有一定程度的提高,但石墨烯对性能的影响趋势不变。
[硕士论文] 王双跃
凝聚态物理 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:铜有着非常好的导电导热性和优良的延展性,但是铜在高温下易变形而且易磨损的特点限制了它的应用。材料复合化是增强铜基体强度非常好的方法。增强基体的关键是如何限制铜晶粒内部的位错滑移。霍尔-佩奇关系公式表明晶粒的减小和强度增加的关系,本文采用铜纳米粉做为原材料,用石墨烯做为增强体。石墨烯作为一种二维材料有着非常高的拉伸强度和弹性模量,石墨烯是目前已知强度最高和电阻率最低的材料,其本征强度为130GPa,杨氏模量达到了1TPa,而且其载流子迁移率为15,000cm2V-1S-1,这使得它成为非常理想的增强体。石墨烯的高导电导热性,优异的力学性能让石墨烯成了提高铜基体综合性能潜在的候选增强体,但是目前报道的相关文献大部分用还原氧化石墨烯作为增强体,众所周知,还原氧化石墨烯由于含有大量的官能团,其本身的力学强度和电学性能大大低于原始石墨烯,因此作为增强体得到的复合材料性能大打折扣。另一个面临的问题石墨烯在金属基体中不易分散,由于石墨烯非常容易团聚,如何较好地分散石墨烯成为提升基体性能的关键。
  基于目前文献报道的相关结果和所面临的问题,本文采用化学气相沉积(CVD)方法在铜粉上直接生长高质量的石墨烯,并用拉曼光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对石墨烯/铜粉复合材料和腐蚀掉铜粉后的石墨烯进行表征。最后我们采用粉末冶金方法将生长石墨烯后的铜粉进行高压烧结,得到石墨烯/铜块体复合材料,并测试了复合材料的维式硬度、电阻率、耐摩擦磨损性能和耐腐蚀性能。具体得出以下结论:
  (1)我们采用氧化镁做为隔离剂,在1050℃下在铜粉表面生长了石墨烯,拉曼光谱显示石墨烯为多层高质量的石墨烯。SEM图像和元素分析表明石墨烯可以有效地保护纯铜表面不被氧化,这是由于石墨烯具有离子非渗透性。TEM显示石墨烯为5层以上,这是第一次在纯铜上生长如此厚度均匀的石墨烯,我们认为这是由于石墨烯生长自限制在几百纳米尺度,C原子及甲烷裂解的中间产物可以源源不断地接触到纯铜表面生长石墨烯。
  (2)测得铜/石墨烯复合材料的维式硬度为2.53GPa,为纯铜样品的2.5倍,导电性与纯铜没有明显区别。我们认为这是由于石墨烯超高的剪切模量阻止了铜位错滑移。高质量的石墨烯具有良好的导电性,作为增强体并没有减弱铜基体的电导率。
  (3)以合金钢为摩擦副,测得复合材料的摩擦系数和磨损率分别为0.2,2.8×10-5mm3/N.m纯铜的摩擦系数为0.35,379.4×10-5mm3/N.m。复合材料较纯铜相比,摩擦系数和磨损率分别降低了57%和两个数量级。这是因为石墨烯在摩擦接触面形成了一层摩擦防护膜。避免了合金钢和铜直接接触,由于石墨烯具有较低的表面能和非常高的刚度,在摩擦过程中,减少了能量损耗。复合材料和纯铜在双氧水溶液中腐蚀24小时,通过观察样品横截面,我们得出复合材料由于石墨烯的保护没有被腐蚀,而纯铜腐蚀严重。
[硕士论文] 苏阳
电气工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:金属材料在材料应用领域具有十分重要的地位。加快发现和优化更高性能的合金配方,在工业、制造业、航天航空等领域具有非常重要的意义。然而,长期以来新材料的研发都是以基于经验或者按属性连续进行的方式,通过逐步实验获取数据,并从中确认研究模式。因此实验通量很大程度上决定了这种材料研发方式的速度。样品数量有限、研发效率低、研发周期长,已经难以适应当前世界各国材料快速发展的需求。
  随着金属增材制造技术逐渐成熟,基于该技术设计新型高通量金属制备设备成为可能。本文将增材制造技术的一体化制造、快速成型以及材料高利用率的特点与传统实验方法相结合,形成高通量块体合金材料制备系统。该系统主要关键技术如下:1.粉末精确定量递送技术;2.粉末混合和均化技术;3.金属粉末原位熔融固化技术;4.功能模块集成及智能控制技术。结构上本文首先对所设计的高通量块体合金材料制备系统各个功能模块和所运用到的技术要点进行了阐述。之后,主要对所研究的三个方面,多相流粉末混合模型,激光微区加热模型,运动功能模块设计进行详细分析。首先本文对于粉末混合均化技术,文章比较了多种离散元仿真方法,最后运用多相流闭包颗粒仿真方法(Multiphase Particle-in-Cell,MP-PIC)仿真方法模拟了粉末在混合腔体中的流动形态和特性。通过观察粉末流动,分析了粉末混合的运动机理,并根据结果设计了一种新型粉末快速混合装置,使其粉末混合效率得到大幅提升。对于粉末精确定量技术文章比较了在增材制造上运用较多的吸入式送粉器和其他在医学上应用的毛细管定量系统、振摇器式粉末定量系统、真空滚筒定量系统等,对各个装置的优缺点进行了比较。在金属粉末原位熔融固化技术方面,文章分析了应用激光净成型技术制备合金的优缺点,设计了基于 APDL(ANSYS Parametric Design Language)的金属熔覆仿真程序,并对仿真结果中的温度场分布、热通量分布、温度变化曲线进行详尽的分析。功能模块设计方面,文章编写了基于MCX314和DSP2812的运动控制芯片的程序,消息描述了硬件中主要应用的各个模块和所用到的专用芯片参数。绘制MCX314基本硬件电路,并对主要程序进行了调试。高通量块体合金材料制备系统是一种复杂高效的合金研发制备设备,该设备的研发成功将对国内金属材料研发产生重要的影响。
[硕士论文] 魏荣飞
电子科学与技术 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:作为电子器件的重要组成部分,金属磁粉心被广泛应用于工业自动化、交通运输、城市供电、电子信息、环境污染控制等领域。随着电子技术的发展,对金属磁粉心的性能提出了更高的要求:不仅希望磁粉心的有效磁导率高、电阻率高、饱和磁感应强高,而且希望磁粉心矫顽力低、磁心功率损耗低、磁晶各向异性低等。Fe-Si-Cr磁粉心具有优良的直流叠加特性、可塑性好、高频功率损耗低、抗老化能力强、磁导率高等特点,因此该材料制作成的合金磁粉心可以在较多领域中得到应用。
  本文主要研究了Fe-Si-Cr磁粉心制备过程中绝缘包覆处理、压制成型、退火处理等工艺对Fe-Si-Cr磁粉心性能的影响。
  首先,研究了磷化处理工艺对Fe-Si-Cr磁粉心性能的影响。结果显示:随着磷酸浓度的增加,磁粉心的功率损耗先减小后增加,磷酸浓度为1.5wt%时磁粉心具有最低的功率损耗,提高磷酸浓度可以提高磁粉心的直流叠加特性以及截止频率,但其密度、磁导率、饱和磁化强度、品质因数将会下降;增加磷化温度将会降低磁粉心的密度、功率损耗特性、磁导率、饱和磁化强度以及品质因数,但增加磷化温度却可以提高Fe-Si-Cr磁粉心的截止频率和直流叠加特性;磷化时间为1h时磁粉心功率损耗最低,增加磷化时间会降低磁粉心密度、磁导率、饱和磁化强度和品质因数,提高其截止频率以及直流叠加特性。
  其次,实验采用SiO2对Fe-Si-Cr磁粉进行包覆。得到提高SiO2的含量可以提高磁粉心电阻率、截止频率以及直流叠加特性,但会致使磁粉心密度、磁导率、饱和磁化强度和品质因数下降的结果;实验还显示,对磁粉磷化处理后再进行SiO2包覆所制备的磁粉心,其功率损耗特性、截止频率以及直流叠加特性优于仅经过磷化处理或者仅包覆SiO2制得的Fe-Si-Cr磁粉心,但其密度、磁导率、饱和磁化强度和品质因数变差。
  接着,本文讨论了成型压力对Fe-Si-Cr磁粉心性能的影响。结果发现:成型压力为7MPa时磁粉心具有较好的功率损耗特性,增加磁粉心的成型压力可以提高磁粉心的磁导率、品质因数、饱和磁化强度,但会引起磁粉心直流叠加特性以及截止频率的降低。
  最后,本文探讨了退火温度和退火时间对Fe-Si-Cr磁粉心性能的影响。实验表明:退火温度为500℃时磁粉心功率损耗最低,提高磁粉心的退火温度可以提高磁粉心的磁导率和饱和磁化强度,但是会降低磁粉心的直流叠加特性、截止频率以及磁导率稳定频段。实验中对磁粉心进行退火处理的时间为1h~4h,结果发现,延长退火处理时间有助于降低磁粉心的功率损耗,提高其磁性能,但退火时间过长后对磁粉心损耗特性以及磁性能的改善将不再明显。
[硕士论文] 邱洁
建筑与土木工程 西南科技大学 2017(学位年度)
摘要:据统计,我国钢渣产生量已超10亿吨,但其利用率不足30%。大量排放的钢渣造成了土地侵占和环境污染,研究表明将钢渣超细粉碎至D50<10μm,能有效提高活性,作为矿物掺和料资源化利用。但现行的超细粉碎设备效率低、单机规模小,制约了超细钢渣粉的应用。本文利用钢厂余热蒸汽作为动力,对钢渣进行超细粉碎,为钢厂余热的利用,钢渣的低成本、规模化超细粉碎提供新的工艺与设备。
  利用 CFD软件建立蒸汽动能磨粉碎腔(喷嘴喉径dc=3.5mm)的数值模型,研究粉碎腔内流场及颗粒加速特性;对其配套的分级机及除尘器进行系统设计,建立蒸汽动能磨的中试试验平台并进行试验;在此基础上,放大模拟了大流量喷嘴的颗粒加速特性,以指导蒸汽动能磨的工业化设计。结论如下:
  (1)通过喷嘴(喉径dc=3.5mm)加速的蒸汽气流速度大于空气,入料粒度50~200μm的颗粒,经蒸汽工质加速达到最大的无因次距离(气流喷射距离与喷嘴出口直径的比)为15~21倍,粒度越大加速距离越长;颗粒群在轴心的加速速度最大,相对体积分数最低,但沿射流轴心向外加速速度越低,相对体积分数越高。
  (2)蒸汽动能磨易将钢渣粉碎至D50(指50%通过粒径)=4~10μm;当分级机转速一定,粉碎粒度D50=7.1μm时,随着入料粒度的增加,粉碎钢渣的产量下降,说明入料粒度对钢渣粉的产量有明显的影响,这与数值模拟中颗粒加速的特性一致;
  (3)喷嘴喉径dc=8mm、dc=16mm、dc=24mm、dc=32mm条件下,d=100μm的颗粒加速达到的最大无因次距离均为17倍左右,与喷嘴喉径dc=3.5mm时相近,说明增大喷嘴喉径,颗粒加速的无因次距离基本不变,表明蒸汽动能磨放大时,可通过无因次距离来确定粉碎腔的尺寸及相关的结构参数。在相同条件下,过热蒸汽的进口压力越高,颗粒被加速达到的速度越大,加速距离有一定增加;进口温度越高,颗粒被加速达到的速度越高,但加速距离不变。
[硕士论文] 耿福
安全工程 西南科技大学 2017(学位年度)
摘要:钛合金粉因其卓越的耐高温、耐腐蚀性和高比强度等理化性能,已成为具有广阔应用前景的3D打印常用原材料。但采用雾化法制备的粉体流动性较差,常规筛分机的分级效率不高。本文采用新型半涡分级机取代上述传统分级工艺,设置一、二级半涡分级机对粒度为0~100μm粉末原材料进行三粒度段分级,将粉末一次分级成三个目标产品:0~20μm、20~50μm、大于50μm。通过工业实验,新型半涡分级机可以将粒度段分为F1的D10=29.6μm、F2的D10=25.8μm、F2的D90=47.2μm、旋风分离器的D90=19.9μm;一级分级机部分分级效率γ1=30.6%,二级分级机部分分级效率γ2=85.5%,旋风分离器清灰效率约为100%;该系统每小时产量为8.24kg/h,分级后可使产品重量比达到:10%:80%:10%,满足产品技术要求。同时针对该系统的工艺要求,本文对旋风分离器和滤筒除尘器进行了优选设计,并得到了优选的结构方案和参数。针对系统重要运行参数系统氧含量和压力,对系统的控制系统进行了设计与调节,系统正常运行时氧含量为670PPm左右,压力控制在0~1.2kPa。
  针对紧凑结构设备的要求,对表冷器在狭小空间情况下的进风均化性进行了专门设计,在增设分流挡板之后,表冷器出口气体温度从56℃降至42℃,达到技术要求。对表冷器进行数值模拟并引入相对均方根(RMS)作为气流分布均匀性指标表明:分流挡板的气流分散均化作用明显,降热效果显著。各平面的RMS值分别为:σ1=0.11,σ2=0.29,σ3=0.07,σ4=0.27,σ5=0.07,σ6=0.28。
  因此本文提出一种新型的钛合金粉末分选手段——钛合金粉体氩气保护分级系统。经实验,该系统可以满足3D打印用钛合金粉体工业分级的要求。
[硕士论文] 郑现龙
矿业工程 河北工程大学 2017(学位年度)
摘要:铬铁矿是一种重要的战略资源,而且它在我国的人均资源储备量较少,属于稀缺资源的范围。铬铁矿经过开采,洗选得到不同品质的铬铁矿,此为由铬铁矿氧化铬的上游工艺,铬铁矿经过铬盐工艺过程,可以得到多种铬盐,此为铬铁矿氧化铬的中游工艺过程。将铬盐通过多种工艺得到氧化铬产品,此为铬铁矿氧化铬的下游工艺过程。铬是一种不可或缺的战略资源在经济中有不可替代的应用。所以如何能够充分利用好现有的铬铁矿资源,来创造更高的附加值是目前的研究重点,目前,对铬铁矿下游工段高附加值喷涂氧化铬工段的研究前人已经做过一定的研究。基于前人的文献报道和本课题组的前期研究成果,本文通过湿法冶金的方法,继续研究了除了重铬酸钾以外的其它铬盐化合物作为铬源,来制备喷涂氧化铬的工艺。该工艺具有成本节约,工艺操作简单,环境友好等优势,研究使用多种不同铬盐来制备喷涂氧化铬可以摆脱生产原料单一的制约,对节约成本和提高生产灵活性具有重要的意义。
  本研究主要内容包括:⑴研究了在重铬酸钠体系下,通过湿法冶金法(水热过程)制备出大尺寸喷涂氧化铬的工艺条件。其中以清洁原料无水乙醇作为还原剂,以柠檬酸作为表面活性剂。用XRD以及SEM对结果进行了表征,研究了结果的形貌以及组成。分别研究了柠檬酸、无水乙醇、反应温度、重铬酸钠和反应底物的量的变化对结果形貌的影响。结果表明当重铬酸钠的量为0.5 g,无水乙醇的量为3 ml,柠檬酸的量为0.1g时,在180℃1h的反应条件下,为最佳反应条件,所得到的结果在形貌上最好。结果全部为三维近似球形结构,颗粒表面干净平整,无团聚和小颗粒出现。尺寸分布较为均匀,颗粒大小在25-130μm之间,颗粒的平均尺寸为61μm。绝大部分颗粒粒径分布在40-90μm之间,这占据了整体结果的80%左右,说明结果尺寸较为均匀,且分布较窄粒径大小符合喷涂氧化铬颗粒大小标准;⑵研究了铬酸钠体系下,通过湿法冶金法(水热过程)合成大尺寸喷涂氧化铬的工艺条件。其中以柠檬酸作为表面活性剂,无水乙醇作为还原剂,首次使用铬酸盐成功制备出喷涂氧化铬。使用XRD和SEM对在此体系下得到的结果的形貌和组成进行了表征。分别研究了柠檬酸、无水乙醇、反应温度、铬酸钠和反应底物的量的变化对结果形貌的影响。结果表明当铬酸钠为0.5 g,柠檬酸为0.24 g,无水乙醇为3 ml,反应条件为220℃1h时,为最佳反应条件,所得到的结果在形貌上最好。此时结果全部为三维近似球形结构且结晶良好颗粒表面光滑无裂痕。颗粒粒度分布在30-130μm之间,颗粒的平均尺寸为70μm,并且分布在40-100μm之间的颗粒占据了所有结果的85%左右,说明结果尺寸较为均匀,分布较窄并且粒径大小符合喷涂氧化铬颗粒大小标准;⑶研究了铬酸钾体系下,通过湿法冶金法(水热过程)合成大尺寸喷涂氧化铬的工艺条件。其中无水乙醇作为还原剂,柠檬酸作为表面活性剂。使用XRD和SEM对结果的形貌和组成进行了表征。分别研究了柠檬酸、无水乙醇、反应温度、铬酸钾和反应底物的量的变化对结果形貌的影响。研究结果表明铬酸钾为0.5 g,柠檬酸为0.21 g,无水乙醇为3 ml,反应条件为220℃1h时,为最佳反应条件,所得到的结果在形貌上最好。结果全部为三维近似球形结构结晶良好的大颗粒。颗粒尺寸分布在30-190μm之间,颗粒的平均尺寸为85μm。分布在30-120μm之间的颗粒占据了所有结果的80%左右,说明结果尺寸较为均匀,但有少部分的120μm以上的大颗粒存在,可以根据需要使用筛分技术将过大颗粒去除后使用,该结果也符合喷涂氧化铬颗粒大小标准。
[硕士论文] 刘超
材料科学与工程 武汉科技大学 2017(学位年度)
摘要:本文采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和差示扫描量热仪(DSC)等实验手段系统研究了Cu-Sn互不溶体系合金在高能球磨和随后的退火过程中组织结构和性能的变化及其热行为,并对Cu-Sn互不溶体系在机械合金化过程中过饱和固溶体的形成机制进行了热力学计算。
  论文首先综述了轴承合金的研究进展,着重介绍了机械合金化及其在制备纳米相复合结构合金中的应用,并简述了纳米相复合结构组织对互不溶体系合金性能的影响。
  利用XRD、SEM和TEM研究了高能球磨制备的Cu-(5,10,15)wt%Sn合金的组织结构变化。结果表明采用机械合金化方法在Cu-5wt%Sn合金中制备了Sn固溶于Cu的单相纳米晶过饱和固溶体Cn(Sn)。采用机械合金化方法在Cu-(10,15)wt%Sn合金中制备了Sn和纳米晶过饱和固溶体Cn(Sn)共存的两相组织。
  热力学计算结果表明,Cu-Sn二元互不溶体系不具有形成过饱和固溶体的热力学驱动力。Cu-Sn合金经机械合金化形成过饱和固溶体主要来源于动力学的驱动,即高密度位错的存在和晶界能的增加促进了固溶度的扩展。MA制备的Cu-(5,10,15)wt%Sn合金中,Sn相的熔点显著下降,这与球磨中产生的界面能有关。
  球磨制备的Cu-(5,10,15) wt%Sn合金经等温烧结后,获得了细小的Cu10Sn3相弥散分布在Cu基体上的组织。随着烧结温度的升高,MA制备的Cu-(5,10,15)wt%Sn合金的密度和致密度逐渐增大。此外,随着Sn含量的增加,块体Cu-Sn合金的致密度也增加。同时,MA制备的Cu-(5,10,15)wt%Sn合金的显微硬度随着烧结温度的升高也逐渐增高。当烧结温度为573K时,块体合金的显微硬度值最高,随后随着烧结温度的进一步升高,合金的显微硬度会略有下降。
[硕士论文] 谭操
材料科学与工程 武汉科技大学 2017(学位年度)
摘要:ZrB2-SiC(ZS)是最具应用前景的超高温材料。熔盐法是高效实用的陶瓷粉体制备方法。本文以Mg粉为还原剂,采用熔盐镁热还原工艺制备了ZrB2、2H-SiC及ZS复合粉体,并研究了加热温度、保温时间、原料用量等工艺参数对制备ZrB2、2H-SiC及ZS复合粉体的影响,采用XRD、FE-SEM结合EDS及TEM等对所制备粉体的显微结构等进行了表征。此外,本文还采用TG-DSC对所制备粉体的氧化动力学进行了研究。研究结果表明:
  (1)以ZrO2及B4C为原料,以Mg粉为还原剂,以NaCl-KCl为反应介质,采用熔盐镁热还原工艺制备ZrB2粉体的起始温度为1173K,其最佳合成温度为1473K,该合成温度相较于传统方法的降低了400K。制备纯相ZrB2粉体的最佳工艺条件为:B/Zr摩尔比为2.2,Mg粉过量50wt%,1473K保温3h。所制备ZrB2粉体的晶粒大小约为30~300nm。
  (2)以SiO2及C为原料,以Mg粉为还原剂,以NaCl-KCl为反应介质,采用熔盐镁热还原法制备SiC粉体的最低温度为1073K,该温度比传统方法合成SiC的温度低约600K,所制备的SiC粉体中2H-SiC的相对含量约为45wt%。适当增加Mg粉用量和加热温度均有利于促进2H-SiC的生成。制备2H-SiC的最佳工艺条件为:C/Si摩尔比为1.3,Mg粉过量60wt%,加热温度为1373K/3h。此时所合成SiC粉体中2H-SiC的相对含量最高,约为72wt%。谢乐公式的计算结果表明1073K和1373K合成的2H-SiC的晶粒尺寸分别为24和39nm。还原剂Mg和熔盐介质在SiC和2H-SiC的合成中都起着决定性的作用。
  (3)在B/Zr摩尔比为2.4,C/Si摩尔比为1.0,Mg粉过量50wt%时,采用熔盐镁热还原工艺经1473K/3 h反应后制备了ZS复合粉体,该温度相较于传统方法的降低了约400K。所制备ZS复合粉体的粒径约为几个微米,每个ZS颗粒都是由大量晶粒尺寸为几百纳米的ZrB2和SiC小晶粒组成的,其中ZrB2为六方状和球状,SiC为四方状,SiC均匀地分散在ZrB2周围。利用BP神经元网络理论,建立了加热温度、B用量、C用量、Mg用量及保温时间与所制备粉体中ZrB2和SiC含量之间的非线性对应关系模型,验证实验表明网络的预测效果良好。
  (4)以ZrSiO4、 B2O3和C为原料,以Mg粉为还原剂,以NaCl-KCl为反应介质,在B/Zr摩尔比为2.2,C/Si摩尔比为1.0,Mg粉过量50wt%时,采用熔盐镁热还原工艺经1473K/3h反应后制备了纯相的ZS复合粉体。适当过量的B2O3和Mg粉均有利于ZS复合粉体的合成。所制备ZS复合粉体的粒径约为几微米,其中ZrB2为球状、棒状和四方状,其晶粒尺寸约为几百纳米,SiC为不规则形状,其晶粒大小约为几十纳米,复合粉体中ZrB2和SiC均匀地分布在一起。
  (5)采用非等温氧化法对所制备ZrB2、2H-SiC和ZS复合粉体的氧化动力学进行了研究。计算结果表明所制得的单相ZrB2和2H-SiC的氧化过程表观活化能分别为325.27kJ·mol-1和269.15kJ·mol-1,而复合粉体中ZrB2和SiC的氧化表观活化能分别约为380.96kJ·mol-1和263.58kJ·mol-1,表明SiC的引入确实改善了ZrB2的抗氧化性能。
[硕士论文] 李景曦
机械工程 广东工业大学 2017(学位年度)
摘要:Si3N4陶瓷具有高硬度、高强度、高耐磨、高导热、优异的抗热震性和抗氧化性等特性,广泛用于航空航天、机械工业、装甲、基板等领域。由于固有的高硬度以及脆性,Si3N4陶瓷难以进行机械加工,因此加工效率和精度较低。将高性能ZrB2导电相引入Si3N4,制备Si3N4-ZrB2导电陶瓷,可以实现电火花加工,改善加工性能,但是商业用ZrB2原料较粗,极大限制了Si3N4-ZrB2陶瓷的性能。因此,本论文首先基于新型硼热还原法合成亚微米级超细ZrB2粉体,然后以合成的超细ZrB2粉体为原料,在低温下(1500℃)通过热压烧结制备高致密Si3N4-ZrB2复相陶瓷,最后采用喷雾干燥法制备的大尺寸Si3N4基颗粒和自合成的超细 ZrB2粉体为原料,在保证导电性能的前提下,开展低 ZrB2含量下Si3N4-ZrB2复相导电陶瓷的研究。
  首先,以ZrO2和硼为原料,利用硼热还原法开展了超细ZrB2粉体合成研究,并初步对比了以商业ZrB2粗粉和自合成的ZrB2细粉为原料所制备的Si3N4-20vol%ZrB2陶瓷的相组成、显微结构和电阻率。结果表明,利用新型硼热还原法(两步还原加中间水洗工艺),可以显著降低粉体粒径,合成亚微米级ZrB2粉体。以商业ZrB2粗粉为原料时,Si3N4-ZrB2陶瓷包含α-Si3N4、β-Si3N4和ZrB2等主相及微弱的Yb4Si2N2O7相,ZrB2晶粒保持孤立状态,电阻率较高;以自合成的ZrB2细粉为原料时, Si3N4-ZrB2陶瓷含有α-Si3N4、β-Si3N4和ZrB2等主相及微弱的Yb4Si2N2O7和ZrN相,ZrB2晶粒保持连通状态,电阻率显著降低。
  然后以自合成的亚微米级ZrB2粉体和常规商业用Si3N4粉体为原料,在氩气气氛或氮气气氛中1500℃热压烧结制备Si3N4-ZrB2复相陶瓷,通过控制ZrB2相含量、烧结气氛和烧结助剂,系统研究了试样的相组成、致密度、显微结构、抗弯强度、断裂韧性、硬度和电阻率。结果表明,采用烧结气氛为氮气,有利于改善Si3N4-ZrB2复相陶瓷致密化,但会导致次级ZrN相生成。在氩气气氛中1500℃热压烧结的Si3N4-ZrB2试样,随着ZrB2含量量从15 vol%提高到45 vol%,硬度分别为20.5 GPa、18.5 GPa和18.3 GPa;断裂韧性分别为9.4 MPam1/2、9.8 MPam1/2和7.8 MPam1/2;抗弯强度分别为536.8 MPa、702.0 MPa和669.8 MPa;电阻率分别为9×105Ω·cm、5×101Ω·cm和6Ω·cm。在氮气气氛1500℃热压烧结,控制ZrB2的添加量为20 vol%,烧结助剂分别为Y2O3-MgO、Yb2O3-MgO时制备的Si3N4-ZrB2陶瓷硬度分别为19.8 GPa和20.1 GPa;断裂韧性分别为9.6 MPam1/2和10.9 MPam1/2/;抗弯强度分别为754.9 MPa和773.8 MPa;电阻率分别为7×102Ω·cm和4×102Ω·cm。与传统的Si3N4基陶瓷相比,Si3N4-ZrB2复相陶瓷具有高硬度、高韧性和低电阻率。
  最后,以喷雾干燥制备的大尺寸Si3N4微球和亚微米级ZrB2作原料,通过控制混料介质,在1500℃热压烧结制备了具有三维导电网络结构的Si3N4-ZrB2陶瓷。结果表明,通过采用丙酮为混料介质,并添加适量的氨水,可以较好保持大尺寸Si3N4微球的完整性和阻止超细ZrB2粉体的团聚,形成良好的三维导电网络结构,当ZrB2含量为15vol%时,Si3N4-ZrB2陶瓷电阻率仅为为2×102Ω·cm。在保证导电性能前提下,本研究显著降低了ZrB2相含量。
[硕士论文] 龚芮
化学工程与技术 西南科技大学 2017(学位年度)
摘要:铽铝石榴石基(Tb3Al5O12,TAG)陶瓷闪烁体具有密度较高,抗辐射性能良好,光输出高,衰退时间短等优点,有望应用于高能物理、核医学、地质勘探以及安检等领域。TAG闪烁单晶存在生长条件苛刻、制备周期长、生产设备要求高、成本高、尺寸受限以及离子掺杂不均匀等问题,使得其应用受到限制。因此,研究和制备TAG多晶陶瓷闪烁体具有重大意义。作为制备TAG多晶陶瓷闪烁体的第一步,TAG粉体必须具有高纯度、良好的分散性、均匀性以及良好的烧结活性。当前TAG粉体的制备普遍存在粉体分散性差、粒径不均一、活化能垒高等不足,导致了其烧结活性低、烧结温度高、荧光强度低等缺陷,对于后续的制备带来了限制。此外,对于TAG粉体制备的具体反应历程也缺乏探究。
  因此,为了降低TAG粉体的烧结温度,本论文首先选取了两种反应条件最为温和的TAG粉体制备方法:共沉淀法与溶胶-凝胶法,成功制备出TAG粉体并对其微观结构及相关性能进行了表征。发现溶胶-凝胶法制备的前驱体,TAG相的结晶温度可降低到920℃远低于共沉淀法(>1000℃),最终荧光强度也高出共沉淀法约30%。由此可见,溶胶-凝胶法在TAG粉体制备方面更具有优势。
  进一步从原子扩散速率角度出发,通过优化溶胶-凝胶法制备TAG粉体的工艺参数,调节络合剂柠檬酸的量改善粉体的微观结构,为原子的短程扩散提供通道,提高了其原子扩散速率,有利于各相的晶化,从而降低其烧结温度。在柠檬酸的摩尔量与金属离子总的摩尔量的比例为1:1的情况下,制得的TAG粉体分散性、均匀性最为优异,带来了良好的烧结活性,与第一章制备参数相比,TAG晶相的结晶温度降低到了877.5℃,荧光强度提高了约32%;同时,对溶胶-凝胶法制备TAG粉体的具体反应历程进行了探究。
  在此基础上,又从各相成核的活化能垒角度出发,通过引入金属离子降低各相成核的活化能垒,从而进一步降低了TAG粉体的烧结温度。本研究工作首次将Fe3+离子引入TAG体系,发现其能够成为优先成核位点从而降低各相成核的活化能垒,进一步提高TAG粉体的烧结活性。在其最优组成Tb3(Al0.95,Fe0.05)5O12条件下,TAG相的结晶温度可降低到780℃,但是Fe3+离子的引入一定程度上降低了TAG体系的荧光强度。因此,为弥补Fe3+离子掺杂带来的不足,利用Ce3+振动强度大等优点,采用Fe3+、Ce3+两种离子的共掺杂的方法制备了一种新型陶瓷闪烁粉体,与第一章制备参数相比,在其最优组成Tb2.97(Al0.95Fe0.05)5O12:Ce0.03条件下保证其良好烧结活性的同时荧光强度提高了1倍。
[硕士论文] 陈若愚
材料科学与工程 武汉科技大学 2017(学位年度)
摘要:本文主要研究了球磨时间、氧化铝颗粒粒径、酸处理、煅烧制度和矿化剂种类对氧化铝α相变的影响。采用激光粒度分析仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜对所得到的α-Al2O3粉体进行表征。分析并讨论了球磨时间、氧化铝粒径、酸溶液的种类和浓度、一步煅烧和二步煅烧以及添加剂的种类和加入量对所形成的α-Al2O3的微观形貌和二步煅烧的影响,为今后制备性能优异的α-Al2O3粉体提供相关的理论和实验依据。
  (1)当煅烧温度高于1000℃时,试样中α-Al2O3的含量和晶粒尺寸均随着前期球磨时间的增加呈先增大后减小再增大再减小的趋势。并且当煅烧温度为1100℃时,试样中有明显的蠕虫状α-Al2O3晶粒产生。
  (2)采用酸处理工艺有利于在低温煅烧条件下提升α相变转化率。随着HCl溶液浓度的升高,煅烧后试样中氧化铝α相变转化率逐渐增大,其晶粒尺寸也逐渐增大;随着煅烧温度的升高,试样中γ和θ相氧化铝含量逐渐降低,α-Al2O3含量逐渐增多,晶粒尺寸逐渐增大;当煅烧温度高于1000℃时,酸处理后试样中有层状和蠕虫状α相氧化铝产生。当采用HNO3溶液进行处理并且煅烧温度高于700℃时,随着HNO3溶液浓度的升高,煅烧后试样中氧化铝α相变转化率逐渐减小,其晶粒尺寸逐渐增大,并且在相同煅烧温度下α相变转化率低于HCl溶液处理后的试样。另外,上述所制备出的氧化铝水化物采用二步煅烧法可促进低温下α-Al2O3粉体的制备。
  (3)当添加剂加入量≤0.5wt%和煅烧温度>1000℃时,Na2CO3、NaCl和Na3C6H5O7对氧化铝α相变起到促进作用。随着MgO、Mg(OH)2·4MgCO3·xH2O和MgCl2添加量的增大,试样中α-Al2O3含量和晶粒尺寸逐渐减少。这主要由于在高温条件下MgO挥发性高于Al2O3,进而其可在过渡相氧化铝表面进行沉积,阻碍氧化铝颗粒直接的接触达到抑制氧化铝相变的过程。将SiO2加入到γ-Al2O3进行煅烧处理制备α-Al2O3时,随着SiO2加入量逐渐增加,试样中氧化铝α相变转化率逐渐上升。这主要是由于试样中SiO2的存在导致异相成核所致。
[硕士论文] 陈鹏举
冶金工程 武汉科技大学 2017(学位年度)
摘要:RH真空精炼主要具有脱碳、脱气和去除非金属夹杂物的功能,RH精炼的多功能发展是炼钢技术进步的重要研究内容。为了解决钢水深脱硫的问题,研究者在RH真空精炼基础上发展了RH喷粉脱硫的工艺。RH深脱硫过程由于真空处理和钢液在熔池的循环流动使脱硫反应具备更好的动力学和热力学条件。RH喷粉脱硫处理具有操作简单,脱硫过程容易控制,脱硫效果优越等特点,在超低硫、超低碳、超低氮高品质洁净钢的低成本、大批量生产方面得到广泛应用。为了研究RH喷粉脱硫过程中钢液中硫含量的动态变化规律,本论文基于考虑脱硫热力学和动力学因素、热平衡、质量守恒及某厂RH喷粉脱硫过程的实际生产条件,建立了RH喷粉脱硫过程的温度模型和脱硫动力学模型。根据喷吹条件的变化,建立熔池温度和钢中硫含量随时间变化的关系模型,提出优化RH喷粉脱硫的操作条件,以指导生产实践。该模型主要考察了喷粉速率、粉剂粒径直径、提升气体流量、钢液初始硫含量及钢液初始温度对脱硫过程和脱硫率及钢液温降的影响。
  本研究主要内容包括:⑴粉剂颗粒的直径对脱硫过程影响显著,粉剂颗粒直径为(0.35~1) mm范围时,粉剂颗粒直径越小,脱硫率越高,其效果呈递增趋势。粉剂颗粒直径为(0.15~0.30) mm范围时,脱硫率虽有一定提高,但趋势明显变慢。由于粉剂颗粒穿透比的降低,被废气带走的粉剂颗粒相应增加,对RH废气的排放产生不利影响。粉剂颗粒直径对钢液温降的影响很小。⑵瞬时脱硫反应在总脱硫反应中起到绝对的作用,其相对贡献率稳定在98.5%以上。钢包顶渣中的初始硫含量增加,瞬时反应的贡献率略有提高。⑶钢液初始硫含量越高,脱硫过程越明显。钢液初始硫含量增加,脱硫率呈缓慢上升趋势。钢液初始硫含量对钢液温降的影响很小。⑷喷粉速度对脱硫过程影响较大,喷粉速率越大,脱硫率越高,其效果呈递减趋势。喷粉速度对钢液温降的影响较大。⑸提升气体流量越小,脱硫率越高,但是效果不显著。提升气体流量对钢液温降的影响极其微弱。⑹钢液初始温度对脱硫过程影响微弱,但钢液初始温度越高,脱硫率越高。钢液初始温度对钢液温降的影响较大。⑺控制RH喷粉脱硫过程的初始硫含量为(30~50)×10-6,钢液初始温度为1873K,提升气体流量为130Nm3/h,喷粉速率为(250~300)kg/min,粉剂颗粒的直径为(0.15~0.4)mm,喷粉脱硫处理10min,可使钢液中的硫含量降低在10×10-6以下,满足超低硫钢的冶炼要求。
[硕士论文] 柳溢沛
机械设计及理论 重庆大学 2017(学位年度)
摘要:拉丝速度是评判拉丝机生产效率的重要指标,但是当拉丝速度提升以后,钢丝在通过拉丝模时由于压缩冷变形和高速摩擦作用使得钢丝的温度会迅速升高,当钢丝稳态温度超过许用值时,就会引起时效硬化作用,使得钢丝韧性降低,产品质量变差甚至出现断丝的现象。由于钢丝产生热量的85%~90%会随钢丝带到卷筒上,因此卷筒散热能力是决定拉丝速度的一个重要因素。同时,卷筒壁厚越薄则冷却水越能及时地带走热量,其冷却效果越好,但是壁厚变薄卷筒的强度和刚度会降低,如何在保证卷筒强度和刚度在合理范围内的前提下更好地提高主轴箱的散热效果是本文研究的主要内容:
  ①以卷筒和冷却水为研究对象,根据结构对称的特点对卷筒和冷却水进行简化,并利用CFX进行对流换热仿真,数值模拟结果表明:在经济流速下,水膜已经完全建立起来;冷却水上腔体散热效果比下腔体好;进口流量的增加和卷筒转速的增大都会提高卷筒的冷却效果。
  ②根据主轴箱卷筒的结构及受力轴对称的特点,将其简化成1/4分析模型,采用六面体网格进行划分,对卷筒在热力耦合和机械载荷作用两种情况下的力学特性进行仿真。数值模拟结果表明:卷筒的刚度和强度均在许用范围之内,且强度的安全系数为1.26,因此在对主轴箱进行改进时不改变卷筒厚度。
  ③通过对流换热数值模拟中对流场、温度场和对流换热系数的分析,对主轴箱的冷却环进行改进,提出三种不同的改进方案并进行仿真,对比分析三种改进方案的结果,得到的结论:在不增加系统功耗的前提下,将冷却水进口改到下腔体的方案更有利于散热,且水膜对流换热系数提高5.78%。
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