熔盐电解制备难熔金属及合金的回顾与展望

 难熔金属及合金的制备一直以来是一个耗能、复杂且困难的冶金及材料制备过程。如何从复杂高熔点金属氧化物矿物中直接提取获得高价值金属及合金,是新时代冶金及金属材料制备领域的研究重点和难点之一。近年发展起来的新熔盐电脱氧技术,可望对这一困境带来解决途径。笔者对“传统”熔盐电解法制备难熔金属进行了回顾,分析其面临的难题;对Fray-Farthing-Chen(FFC)剑桥法为代表的新熔盐电脱氧方法进行介绍,并重点介绍和展望了本课题组改进的固体透氧膜(SOM)法在该领域的发展和前景。     

机械合金化Fe_(60)Cu_(40)系的结构研究

机械合金化法是70年代发展起来的一种粉末冶金方法,其一是用该方法制备了多种新型亚稳材料,包括熔体急冷法无法制备的难熔金属的非晶合金(例如液态不互熔的两种金属)以及某些成分的非晶合金(如非共晶点附近的成分区域),因此该方法在制备非晶方面得到广泛应用;其二是该方法可以扩展某些非互溶金属的固溶范围。 Fe与Cu的原子半径几乎相等,化学亲和力以及其它的电化学性质都很相似,初级固溶理     

从碳化铬和镍锰钴合金体系合成金刚石

为了弄清不同碳化犄高温高压下与金属触媒相互作用的规律以及形成金刚石的机理,探索合成特殊性能金刚石的新方法,有必要对各种碳化物加金属触媒在高压下的行为进行调查。报道了重量比为１：６的Ｃｒ３Ｃ２粉末和Ｎｉ７０Ｍｎ２５Ｃｏ５合金组成的体系,经６．０ＧＰａ的高压力和１５００℃的高温处理２０,３０和６０ｍｉｎ后,Ｘ射线衍射分析表明：样品中的Ｃｒ３Ｃ２发生了部分分解,生成了Ｃｒ７Ｃ３,Ｃｒ和金刚石,样品中没有     

陶瓷-硬质合金复合刀片的界面结合机制

陶瓷刀具材料以其高硬度、高耐磨性和耐热性著称.在高速切削时,当切削温度达到1450℃时仍能继续进行切削.但陶瓷刀具材料所固有的脆性限制了其实际应用范围.因此,如何提高陶瓷刀具材料的强度和韧性是其能否广泛应用的关键.目前国内外所采用的方法都是通过提高其本身的强度和韧性来实现,如:利用颗粒增韧、相变增韧和晶须增韧等方法来提高其强度和断裂韧性,但增强补韧的幅度十分有限,与硬质合金刀具相比,其强度和韧性仍嫌不足.而硬质合金刀具具有较高的强度和韧性,但其硬度、耐磨性和耐热性能却比陶瓷刀具材料要低得多,当切削温度达到1000℃时,刀具已无法继续进行切削.为了进一步提高硬质合金刀具的耐磨性和耐热性能,70年代出现了涂层硬质合金刀片,主要是利用高强度和高韧性的硬质合金作为基体,在其表面涂以一层高硬度、高耐磨性的碳化物、氮化物、氧化     

Zr-Ti系高熵非晶合金研究进展

高熵非晶合金是指由5种及5种以上元素(近)等原子比组成,符合无序致密堆积的结构特点,且在非晶形成过程中满足热力学、动力学及结构条件的合金.高熵非晶合金兼具高熵合金的成分特征和非晶合金的结构特征,具有优异的综合性能,有作为结构功能材料的潜力.本文以Zr-Ti系高熵非晶合金为例阐述其发展现状,首先总结高熵非晶合金的成分设计思路和晶化行为,然后介绍高熵非晶合金的力学、耐磨、耐腐蚀、热氧化、热塑性成形等性能,最后展望高熵非晶合金的发展前景与前沿研究方向.     

非晶合金的超声制造与成型

超声波是一种频率高于20 kHz的声波,以其方向性好、穿透能力强、传递声学能量较高而被广泛用于焊接、清洁、检测、测距、消毒等。对于具有无序结构的金属玻璃(非晶合金)而言,其可视为被冰封的液体,而超声波的施加将在一定程度上使其迅速解冻从而软化。正是因为这一特性,在超声波的作用下制造金属玻璃并对其进行冲裁、成型等,是一种低成本、高效率制造金属玻璃材料的方法。     

CZA—1型合金异形型材热挤压工艺研究

CZA-1型合金是由Cu、Zn、Al、Ni、Mn等元素组成的多元合金。它具有内外一致的金黄色泽,酷似黄金,故俗称仿金合金。据行家鉴别评估,该合金在现代建筑装潢、豪华灯具、工艺美术饰品、手表带(壳)和眼镜框架等领域具有明显的开发应用价值。与目前广泛采用的铝合金和各种表面着色金属材料相比,更具有色泽豪华美观、耐蚀和抗变色能力强、综合机械性能好和造价低的优势,是一种新型的装饰合金材料。     

自然信息

北京大学物理系阎守胜、王晓谦、李晓宇、刘力和中国科学院金属研究所的柴寿森、李依依等在对过渡族金属固溶体合金的研究中,发现一种晶态的FeMnAl合金(成     

关于开展金属中内耗研究的初步意见

金属物理学是研究金属与合金的物理性质与其内在结构的关系的一门学科。金属中内耗的研究是进行金属物理学研究的一种新进方法。从金属物理学发展史上看,每一种重要研究方法例如显微镜和 X 射线分析法的采用,都把我们对于金属与合金的了解向前大大推进,因而新方法和新工具的研究对于科学研究的开展具有重要的意义。     

水泥的诞生

千百年来,在古老的土木建筑中,人类大量使用天然泥土作为粘结剂,即使在今天,一些古老的村落依旧使用泥土建筑土式住房。这些材料是天然的,强度不高,也不耐水。而在耐水材料如砖瓦及石材等材料的粘结中,人们还是要寻找新的耐水粘结材料,包括天然粘土、熟石灰等——人类的生存和发展需要一种廉价的、防水的、粘结强度高的、可塑性强的建筑材料。     

石墨炔负载金属原子催化剂研究进展

金属原子催化剂实现了原子百分之百利用率,具有高选择性和高活性等特点.但由于单个原子表面能大,容易团聚成纳米颗粒,稳定金属原子催化剂的制备对基底提出了较高的要求.石墨炔的特殊结构使其成为一种潜在的金属原子催化剂载体.石墨炔是一种由sp~2和sp杂化碳原子共同组成的新型碳的同素异形体.由于碳碳三键具有线性、无顺反异构和高共轭性等优点,使得石墨炔具有类似石墨烯的二维平面结构,同时具有高导电性、高比表面积、结构稳定等优异性质.石墨炔结构中的sp杂化碳原子能与金属原子形成强的共价键,从而使金属单原子能稳定存在石墨炔结构中;因此石墨炔是一种理想的金属原子催化剂载体.本文从石墨炔负载金属原子催化剂的结构出发,论述了石墨炔负载金属原子催化剂的研究进展,包括石墨炔负载金属原子催化剂的结构、制备方法、表征手段,重点论述了石墨炔负载金属原子催化剂在电化学催化领域的理论和实验进展.实验证明石墨炔负载的贵金属(Pt和Pd)原子催化剂以及过渡金属原子(Ni和Fe)催化剂都具有优异的电化学催化活性和循环使用性能.     

Cocore-Pdshell / C nano-catalyst for electro-catalytic oxygen reduction performance

直接甲醇燃料电池(DMFC)具有功率密度高、能量转化效率高和燃料易于携带等优点,是一种极具竞争潜力的便携式、可移动能源.然而,DMFC商业化尚存在一些问题.就阴极而言:一是阴极催化剂高的过电位和高的Pt用量;二是透过质子交换膜从阳极渗透到阴极的甲醇造成阴极“混合电位”效应,导致阴极过电位增加了0.2～0.3V,电池效率下降约1/3.核壳结构的双金属催化剂作为一种新型催化剂,它具有包覆层金属和金属核的双层物化性能,不仅拥有合金型催化剂的反应活性和选择性,而且在酸性介质中可以避免过渡金属的溶解,使得催化剂的性能得到改善.开发并研究核壳型的电催化剂是减小混合过电位、降低电池成本的重要手段.     

二种非晶合金在流体静高压下的电阻率

非晶态铁磁性合金不仅磁性优良,而且电阻率比同组分晶态合金高1—2个数量级.它取代硅钢片等制成变压器铁芯使铁损减少3/4,并提高工作频率,已在美、日、德、法等国广泛应用.然而非晶态合金的导电性理论至今仍很不完善,有较大局限性.(1)推广的 Ziman 理论可解释在任意温度简单金属(d 壳层全空或全满的金属)玻璃的电阻特性,却不能解释非简单金属(含过渡金属和稀土元素)玻璃的电导输运特性.因为后     

质子激发的γ射线分析测定渗氮钢表面的氮含量

一、引言 相当长时间以来,已经确定氮渗入(或注入)金属合金表面能大大改善其性能,诸如使其表面具有高的硬度、好的耐磨性和抗蚀性,以及延长疲劳寿命等。气体渗氮工艺已在生产中广泛推广使用。有关氮的渗入(或注入)的新技术、新工艺和新设备正在深入研究和不断发展。但常规的渗氮质量检验和工艺的控制主要依赖于金相的观察和硬度的测量,不能给出氮含量     

基于MOF和激光的纳米金属冶炼及图案化

金属纳米颗粒具有其宏观块体材料不具备的物化性质,在能源环境、生物医药和光电传感等领域有着广泛的应用.传统的制备工艺往往难以同时实现金属纳米颗粒的图案化排列.金属有机框架材料(metal-organic framework,MOF),有规则排布的金属离子和有机配体,其结构和成分多样,结合激光相干性高,单色性以及高能量等特点,能实现MOF到金属纳米颗粒的瞬时转化,在激光扫描路径的引导下实现空间排布及图案化.本文总结了以MOF为前驱体,以激光为能量来源的金属纳米颗粒打印技术,快速制备不同种类的MOFs衍生纳米金属材料,包括金属单质(Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Cd,In,Bi,Pb)、合金(CuZn,CuPd,BiSb,FeNi,FeCo,FeCoNi,MnFeCoNiCu,MnFeCoNiZn)、碳化物(HfC,ZrC,TiC,V₈C₇,α-MoC,Cr₃C₂,FeC_x)、氧化物(Tb₂O₃)及碳材料,并实现其空间排列的图案化.同时,对...     

金属玻璃的过去、现在和未来

金属玻璃(又称非晶合金)是一类原子结构长程无序、短程有序的金属材料。它是通过急冷、高压、强变形、先进制造等现代技术工艺以及熵或序调控理念合成的，兼具金属、玻璃、液体、固体和软物质等物态特性的新型金属材料，也是玻璃家族的新成员。金属玻璃突破了金属材料原子结构有序的固有概念，颠覆了传统金属材料从成分和缺陷出发设计和制备的思路，把金属材料的强度、韧性、弹性、抗腐蚀、抗辐照等性能指标提升到前所未有的高度。它对金属材料的研发、结构材料、绿色节能、磁性材料、催化、信息等领域产生深刻的影响，同时催生了准晶、高熵合金、复杂合金、高熵金属玻璃、非晶基复合材料等新金属材料体系，彻底改变了古老金属和玻璃领域的面貌。金属玻璃的发明和研究虽然只有不到百年历史，但已经在军工航天等高技术、绿色节能、信息电子器件、催化、防腐等领域有广泛的应用，也为研究材料科学、凝聚态物理、复杂体系中一些重要科学问题提供了独特的模型体系，并成为凝聚态物理的一个重要分支学科。文章回顾了近百年来金属玻璃研究和研发的历程，分析了当前该领域的前沿科学问题、发展方向、重要进展、机遇和挑战，以及在高新技术领域的应用，并探讨了金属玻璃及其相关领域如地外玻璃的发展前景。     

金属玻璃的过去、现在和未来

金属玻璃(又称非晶合金)是一类原子结构长程无序、短程有序的金属材料。它是通过急冷、高压、强变形、先进制造等现代技术工艺以及熵或序调控理念合成的，兼具金属、玻璃、液体、固体和软物质等物态特性的新型金属材料，也是玻璃家族的新成员。金属玻璃突破了金属材料原子结构有序的固有概念，颠覆了传统金属材料从成分和缺陷出发设计和制备的思路，把金属材料的强度、韧性、弹性、抗腐蚀、抗辐照等性能指标提升到前所未有的高度。它对金属材料的研发、结构材料、绿色节能、磁性材料、催化、信息等领域产生深刻的影响，同时催生了准晶、高熵合金、复杂合金、高熵金属玻璃、非晶基复合材料等新金属材料体系，彻底改变了古老金属和玻璃领域的面貌。金属玻璃的发明和研究虽然只有不到百年历史，但已经在军工航天等高技术、绿色节能、信息电子器件、催化、防腐等领域有广泛的应用，也为研究材料科学、凝聚态物理、复杂体系中一些重要科学问题提供了独特的模型体系，并成为凝聚态物理的一个重要分支学科。文章回顾了近百年来金属玻璃研究和研发的历程，分析了当前该领域的前沿科学问题、发展方向、重要进展、机遇和挑战，以及在高新技术领域的应用，并探讨了金属玻璃及其相关领域如地外玻璃的发展前景。     

碳化物团球化与价电子结构

白口铸铁的基体因被网状碳化物割裂而韧性较低.为了提高白口铸铁的韧性,扩大其应用范围,杨相寿等人曾对白口铸铁进行变质处理,试图使碳化物断网或团球化.本课题以低铬白口铸铁为研究对象,系统地考察了铸态、正火、淬火+回火3种状态下不同加入量的C,Cr,Mn,Mo V,W,Ti,B,P,Sn,Sb,Cu,Al,Nb,Si,N等常用合金元素对碳化物形态及分布的影响,并且测试了上述3     

镍基非晶态合金超细微粒催化剂的表面状态和催化性能

近年来,采用化学还原方法已制备出多种成分的过渡金属(Fe,Co,Ni)一类金属(B,P)非晶态合金超细微粒.这类材料由于兼具非晶合金和超细微粒的特点,可望成为一种新型催化剂材料.目前在非晶态合金超细微粒的制备和基本物性的研究方面已取得重大进展,但对其催化性能的研究还很少.本工作用化学还原方法制得镍基非晶态合金超细微粒,应用TEM,XRD,XPS,表面积测试和乙烯加氢反应评价等物理化学手段研究了B,P的加入对镍基非晶态合金超细微粒表面状态和催化性能的影响,以揭示类金属B,P的作用,为深入研究非晶态合金超细微粒表面结构与催化性能之间的关系提供基本信息.     

铝基玻璃态合金

铝基结晶态合金是最常用的有色合金之一,而近年来发展的铝基玻璃态合金则具有两倍于常规铝基合金的强度,并兼有良好的韧性和耐腐蚀性,是一种潜在的新型优质结构材料,因而受到材料科学界的关注。玻璃态合金又称为金属玻璃或非晶态合