金属陶瓷惰性阳极压坯的热脱脂工艺

以聚乙烯醇(PVA)和NiFe2O4/Ni型金属陶瓷压坯为对象,采用热重分析(TGA)研究PVA在N2气氛中的热脱脂行为,建立PVA热脱脂速率的数学模型,在此基础上,模拟并计算PVA分解产物气体在多孔粉末压坯内的压力构建情况;结合粉末压坯脱脂强度测试结果,分析粉末压坯在脱脂过程中压坯尺寸、粘结剂含量等因素对升温速率和脱脂时间的影响,获得不同半径尺寸压坯的极限升温速率.运用所得方法和所得极限升温速率结果进行脱脂实验升温制度设计,实现了压坯直径D＝0.12 m,压坯厚度e＝0.12 m的NiFe2O4/Ni惰性阳极大型压坯的无缺陷热脱脂.     

基于“材料基因组工程”的3种方法在镍基高温合金中的应用

"材料基因组工程"强调以产业应用为导向,集成和发展材料的计算工具、试验工具和数据库等核心基础能力,聚焦解决关系国计民生产业应用中材料的关键问题。本文列举3种基于"材料基因组工程"方法在镍基高温合金中的实际应用,包括高通量合金制备及其关键热力学和动力学数据的高通量采集、显微组织的多尺度和多维度表征、微型试样的力学性能检测。分析表明,定量预测和描述材料成分、工艺、组织和性能关系的计算、表征和数据库技术面临极大挑战,基于"材料基因组工程"的方法将促进镍基高温合金的研发,加快从实验室研究到市场应用的转化。     

泡沫浸渍法制备小梁金属及性能

采用有机泡沫浸渍法,选用预处理过的聚氨酯泡沫为模板制备具有较高强度和与人体弹性模量相匹配的小梁金属(多孔钽生物材料).通过流体静力学法、SEM、EDS等方法研究表征多孔钽材料的密度、微观结构、孔隙形貌、杂质含量等.研究结果表明:材料密度为6.06～7.02g/cm3,孔隙率为57.7％～63.5％,孔径为313～622um,制备的多孔钽具有与人体骨相似的三维、连通开孔隙形貌,材料基体上无杂质残留.力学性能结果表明:抗压强度为50～73MPa,弹性模量为1.73～2.72GPa,与人体松质骨相似.     

基于颗粒模型的取样钳粉末注射成形

基于颗粒模型对粉末注射成形进行模拟,假设粉末为允许有重叠量的刚性体,黏结剂处理成颗粒间的黏性连接,在PFC3D离散元程序中编程模拟取样钳零件的三维粉末注射成形过程。研究结果表明:在型腔中心区域发生颗粒聚集,产生较大的中心压力,颗粒的填充速度矢量呈中心发散性,界面处颗粒密度明显小于中心区域。尖角部分由于较大的注射阻力难以填充,导致颗粒密度不均而使最终产品产生变形。对取样钳零件的实际注射实验表明确实存在粉末颗粒难以进入具有较大阻力的尖角部位而导致尖角区域存在较多黏结剂,型腔中心区域颗粒密集,而贴近型腔壁颗粒稀疏。这种粉末密度分布不均的现象与颗粒模型模拟的结论相符合。     

钼合金表面MoSi2涂层的制备工艺和形成机理

采用包埋渗硅法在钼合金表面上制备MoSi2涂层,研究粉料成分、粒度和反应时间对涂层厚度的影响,分析MoSi2涂层的形成机理。研究结果表明:随着粉料中硅粉和活化剂粉末含量的增加,涂层的厚度呈现先增加后降低趋势;粉料中活化剂的质量分数为10%时,能够制备厚度为130μm的涂层;高能球磨能够提高粉末的表面活性,促进涂层生长,球磨30 h的硅粉粉料在高温下渗硅15 h后,涂层厚度能够达到160μm。MoSi2涂层的生长受扩散反应过程控制,形成的涂层包括2层:外层为MoSi2层,内层为Mo5Si3过渡层。     

Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金热加工图及其组织演变

采用热模拟试验机对Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金进行等温压缩试验,获得变形温度为750~900℃和应变速率为0.001~1 s 1时的真应力真应变曲线,并运用修正后的试验数据建立真应变为0.7的热加工图。通过显微组织观察,分析合金的变形机理,确定热变形失稳区。研究结果表明:Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金加工温度范围较宽,当加工温度低于800℃且变形速率大于0.1 s 1时易发生绝热剪切,造成流变失稳;随着变形温度升高,功率耗散因子η有增大趋势,合金的流动软化机制由动态回复逐渐变为动态再结晶,显微组织也随之细化、均匀。     

W-TiC合金的烧结行为及其显微组织演变

采用粉末冶金方法制备W-TiC合金,研究W-TiC合金的烧结行为,并对合金的显微组织演变进行分析。结果表明:W-TiC合金粉末具有高的烧结活性,合金致密化过程主要发生在1 500~1 800℃,经1 800℃常压烧结120 min后,合金相对密度即达97.5%;当温度提高至1700℃甚至更高温度后,合金显微组织均匀性明显改善;在高温烧结过程中,添加TiC与W形成(W,Ti)C固溶体以及含W,Ti,C和O元素的复合物粒子相,均匀分布在W基体中,有效地抑制了W晶粒长大,提高了合金性能;在1 950℃烧结120 min后,其相对密度为98.1%,显微硬度达最大值HV670.4,相对纯W提高29.3%。     

以废旧锂离子电池为原料制备棒状草酸钴粉末

研究从废旧锂离子电池中回收钴并制备棒状草酸钴粉末的工艺。研究结果表明:该工艺采用H2SO4+Na2S2O3为浸出剂对正极材料浸出,在最优条件即液固比为10:1,H2SO4浓度为2.0 mol/L,Na2S2O3浓度为0.15 mol/L,温度为85℃,浸出时间为120 min时,钴的浸出率达96.5%。浸出液中加入碳酸氢铵调节pH至5.0以除出浸出液中的铝和铜,不经过滤操作直接使用次氯酸钠氧化沉淀铁和锰离子,过滤后滤液中仅含铁0.006 g/L,锰0.004 g/L,而钴的损失率仅为1.2%。滤液使用P507萃取分离钴和镍、锂,在相比为1.5:1.0,平衡pH为4.5,P507的体积分数为25%的条件下,经二级逆流萃取后钴的萃取率为99.4%。使用180 g/L的硫酸为反萃剂,相比为4~5时,钴的回收率达99.9%。反萃液使用草酸铵沉钴,沉钴的最优条件为50℃,终点pH为1.5,C2O42与Co2+摩尔比n(C2O42):n(Co2+)=1.15:1。经SEM分析,沉淀而得的钴产品为形貌良好的棒状草酸钴。整个流程方法简便,废旧锂离子电池中钴回收率达到95%,草酸钴中钴含量达31.1%,符合工业要求。     

杂多酸-钛凝胶-聚乙烯基吡咯烷酮复合材料的制备与性能

以原位复合溶胶-凝胶新型制备方法,利用不同相对分子质量乙烯基吡咯烷酮预聚物产生的位阻效应阻碍钛凝胶团聚,将具有Keggin结构的磷钨酸和磷钼酸分别嵌入钛凝胶中制备杂多酸-钛凝胶-聚乙烯基吡咯烷酮复合材料。利用傅里叶红外分析仪、X线衍射仪和紫外-可见分光光度计对所制备材料的结构和性能进行分析,结果表明:复合材料中保留着部分Keggin结构,其大部分已经消失,形成新的晶体结构;在紫外光的照射下,复合材料由淡黄色变为蓝色,经过20min光照后仍未饱和,之后,将材料置于无光的环境中,其很快变回淡黄色。     

圆筒型混合器中颗粒混合运动的研究

采用2种不同颜色的硅胶颗粒,研究混合器的填充率、转速等对颗粒混合过程的影响,探明颗粒在圆筒型混合器中的运动形态和混合机理.研究结果表明:混合过程中颗粒运动的流线不断被拉伸和弯曲,是形成颗粒扩散运动的重要机制;填充率和转速对颗粒的混合运动有明显影响:在填充率不变时,混合效果随混合器转速的提高(接近离心状态之前)而提高;当转速不变时,混合效果随填充率的提高(不超过70%)而提高;随填充率和转速的提高,颗粒的运动模式由Rolling模式逐步向Cascading模式发展.