检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：任乐周梦程黄孝山张新房北京科技大学冶金与生态工程学院内蒙古科技大学轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室稀土产业学院

17-4PH沉淀硬化马氏体不锈钢具有优异的综合机械性能和耐腐蚀性,可作为核电站轻水反应堆的主蒸汽隔离阀(MSIV)。在核电站服役温度下,由于17-4PH不锈钢的化学成分位于混溶间隙内,此时Cr元素发生上坡扩散,形成调幅分解组织。17-4PH不锈钢... 详细信息

17-4PH沉淀硬化马氏体不锈钢具有优异的综合机械性能和耐腐蚀性,可作为核电站轻水反应堆的主蒸汽隔离阀(MSIV)。在核电站服役温度下,由于17-4PH不锈钢的化学成分位于混溶间隙内,此时Cr元素发生上坡扩散,形成调幅分解组织。17-4PH不锈钢富含Ni、Mn、Si等元素,G相(Ni16Mn6Si7)会在调幅分解的相界面形核、长大。这些与基体不共格的相会导致17-4PH不锈钢发生严重的热老化脆化行为,严重危害核反应堆的安全运行。由于17-4PH不锈钢添加了大量合金元素,基体内还存在碳化物、富铜析出相和逆转变奥氏体等组织。这些组织对17-4PH的热老化脆化贡献还有待进一步确定。此外,传统退火处理可以实现17-4PH钢的组织和性能修复,但是长时间的修复处理工序大幅提升了核电站的运行成本。因此,寻求一种高效、便捷的修复技术至关重要。脉冲电流作为一种绿色,高效的处理技术,其引起的非热效应(原子与电子之间的相互作用)不仅仅会改变热力学平衡,降低相变温度;还可以加速原子扩散,增强反应动力学。本项目采用透射电子显微镜和三维原子探针层析成像技术研究了17-4PH不锈钢的热老化脆化机制及在脉冲电流作用下的修复行为。在673K下,对17-4PH不锈钢进行5000h的热时效,大量的调幅分解和G相形成;此时17-4PH不锈钢的冲击功从17J下降至0.5J,硬度从366Hv提升至466Hv,材料发生严重的热老化脆化。通过三维原子探针的实验数据计算出调幅分解的硬度贡献为94.4Hv,而富铜析出相和逆转变奥氏体在673K热老化过程中几乎不发生变化。即调幅分解是导致17-4PH不锈钢发生热老化脆化的主要原因。随后对热老化的17-4PH不锈钢进行了733K/60min的脉冲电流作用下,硬度和冲击功完全恢复到原始状态,而相同温度的热处理则不能恢复这些性能。这是因为脉冲电流处理改变了体系的热力学平衡,降低了调幅分解和G相溶解的热力学壁垒。随后,我们探究了不同温度和不同时间下,脉冲电流处理对热老化17-4PH不锈钢的影响。显然,更高的温度和时间有利于热老化17-4PH钢的性能修复。依托这些实验数据,采用Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami模型计算了脉冲电流处理对调幅分解溶解动力学的影响。结果表明,脉冲电流处理可以显著提升Cr元素扩散的指前因子,加速调幅分解的溶解。这一过程最终促进了17-4PH不锈钢性能的快速再生。

关键词：脉冲电流核电用钢调幅分解溶解动力学

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脉冲电流作用下核电用钢服役损伤性能再生机理研究

脉冲电流作用下核电用钢服役损伤性能再生机理研究

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第十二届中国金属学会青年学术年会暨首届〝碳中和〞冶金青年科学家沙龙

作者：李弼谦黄孝山周梦程张新房北京科技大学冶金与生态工程学院内蒙古科技大学轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室稀土产业学院

目前,核能发电作为全世界最为复杂的能源供应系统,与此紧密相关的核安全同时成为核电发展的生命线。核反应堆压力容器由于其体积巨大,是核岛整个服役期内唯一不可更换的关键构件,因此压力容器的设计寿命决定了核电站的运行时间。在核动... 详细信息

目前,核能发电作为全世界最为复杂的能源供应系统,与此紧密相关的核安全同时成为核电发展的生命线。核反应堆压力容器由于其体积巨大,是核岛整个服役期内唯一不可更换的关键构件,因此压力容器的设计寿命决定了核电站的运行时间。在核动力反应堆压力容器服役期内,高通量中子辐照、高温以及高压环境会在材料内引入位错环和纳米团簇等缺陷,严重损害压力容器的力学性能。随着服役时间延长,若其综合机械性能无法满足核反应堆运行的安全阈值,则意味着反应堆停堆、核电站停运。由此可见,核反应堆压力容器的辐照损伤是限制核电站运行寿命的关键因素,而对损伤材料进行微结构调控和性能修复是解决此问题的有效手段。项目团队近年来以SA508-3压力容器钢为载体,通过离子辐照处理模拟真实压力容器中子辐照服役环境,分别在商用压力容器钢和富铜模拟钢中引入辐照位错环和富铜纳米团簇缺陷,获得硬脆化材料。利用脉冲电流对受损伤材料进行微结构调控,消除材料内的位错环和富铜纳米团簇缺陷,修复材料的机械性能。基于微观结构表征、力学性能跟踪检测、数值计算以及分子动力学模拟,研究脉冲电流下多种类、多尺度、多组态缺陷微观调控机制及其与使役损伤性能修复的相关性,实现损伤材料组织结构与力学性能的同步提升。主要研究结果表明:(1)材料的硬脆化程度可在较低温度下(450oC)被快速(20-30min)修复约95%,84.2%的辐照位错环被去除,辐照脆化材料内65%以上富铜纳米团簇被快速溶解。(2)脉冲电流引入的额外电自由能可以协助空位缺陷突破位错环周围一定尺度内的排斥力,使空位更容易接触位错环。同时,脉冲电流可以降低位错环吸收空位瞬间的激活能垒,使位错环更容易吸收空位。在电子风力作用下,材料内随机运动的空位缺陷会形成定向高速空位流,增加位错环与空位碰撞的几率。(3)基于纳米团簇与均质基体电导率差异及团簇分布特征构建数学模型,结果显示,紧密排列纳米团簇间隙处的电流密度最高,可加速相邻团簇间的元素扩散,导致团簇间界面逐渐模糊,并最终合并。而弥散分布团簇中的溶质元素只能向基体中扩散,因此该类团簇无法聚集长大,只能在电场下逐渐溶解,直至消失。(4)介入脉冲电流干预的再辐照材料硬度仅增加5%,位错密度比未处理的再辐照样品低45%,进而抑制了位错线-位错环复杂网络的形成,降低了位错环对位错线的钉扎作用,延缓性能恶化。(5)脉冲电流处理降低了材料中纳米团簇的优先形核质点(位错等缺陷密度),从而抑制纳米团簇在循环辐照过程中的形核长大及析出行为,进而延缓材料的硬脆化。(6)脉冲电流处理"助力"位错线快速地切过并脱离障碍颗粒(团簇/位错环),削弱对位错的钉扎作用,进而延缓材料服役过程中的硬脆化程度。基于以上研究结果,克服传统退火处理"非原位"技术手段周期长、操作复杂、可行性低的局限性,提出了一种完全不同以往的压力容器延寿新思路,即在其服役前期而非传统的服役末期对其进行定期的脉冲电流处理延缓其脆化,从而延长核反应堆压力容器服役极限,该绿色高效脉冲电流快速修复再制造技术已被中核集团列为继热处理后的世界上又一材料损伤修复技术,贯彻落实"分段处理,整体评价"的延寿理念的前提下,有望解决国家核反应堆压力容器服役延寿的重大需求。

关键词：脉冲电流核反应堆压力容器位错环纳米团簇性能修复

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脉冲电流驱动多组元杂质定向迁移低碳降杂黄铜再生新技术

脉冲电流驱动多组元杂质定向迁移低碳降杂黄铜再生新技术

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第十二届中国金属学会青年学术年会暨首届〝碳中和〞冶金青年科学家沙龙

作者：张宝雨黄孝山周梦程张新房北京科技大学冶金与生态工程学院内蒙古科技大学轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室稀土产业学院

中国是世界第一大铜消费国,精炼铜产量占世界的约五分之一,而铜资源的储量仅为世界储量的3%。废黄铜的回收再生可缓解矿石资源需求的压力,还可以从再生合金产品中获得可观的经济效益。废杂黄铜中过量的Pb、Bi和Fe杂质元素残留会导致严... 详细信息

中国是世界第一大铜消费国,精炼铜产量占世界的约五分之一,而铜资源的储量仅为世界储量的3%。废黄铜的回收再生可缓解矿石资源需求的压力,还可以从再生合金产品中获得可观的经济效益。废杂黄铜中过量的Pb、Bi和Fe杂质元素残留会导致严重的合金高温脆性,然而,现有氧化造渣杂质分离过程步骤长且脱离不彻底,使熔体引入外来夹杂物,进一步恶化了生产成品的性能。因此,亟待寻求一种无需进行氧化造渣即可快速去除废杂黄铜中杂质元素的新方法。本研究团队以H62再生黄铜为载体,开发了脉冲电流熔体净化新技术,通过熔体实验、结构表征和数值模拟等手段系统研究了脉冲电流驱动废杂黄铜中多组元杂质定向迁移及均匀化电磁调控机理。主要研究结果如下:(1)利用Miedema混合焓模型和Toop模型探究了脉冲电流处理前后杂质元素在黄铜熔体中的赋存状态。研究结果表明,脉冲电流处理会引起杂质元素Pb和Bi的溶解度下降并促使Pb和Bi以游离的状态存在于熔体中,这为利用外加电场分离杂质元素并净化熔体提供了前提和可能性。(2)通过设计熔体净化实验,研究了Pb、Bi和Fe在复杂黄铜熔体中的迁移行为。Pb、Bi和Fe的除杂率分别达到了43%、13.4%和83.83%,杂质元素在脉冲电流的作用下向铸锭底部迁移,导致截面顶部和中间区域含量显著降低,形成净化区域。(3)通过对金相组织进行分析统计,探究了再生黄铜中Pb、Bi的均匀化电磁调控行为。研究发现,脉冲电流处理不仅能够细化Pb和Bi颗粒,还能促进Pb和Bi颗粒在基体中的均匀分布。一方面,Pb的颗粒均匀化可以提升再生铅黄铜的切削性能;另一方面,Bi颗粒由长条膜状转化为弥散分布的小尺寸颗粒会减少合金冷脆性与热脆性的发生,为解决铋黄铜脆性提供了新的解决途径。(4)利用有限差分原理对施加脉冲电场后的黄铜熔体进行数学建模,探究了再生黄铜中Pb、Bi的电磁调控机制。废杂黄铜再生过程中脉冲电流驱动多组元杂质定向迁移及均匀化电磁调控的机制为:施加脉冲电流后,降低了熔体中杂质元素Pb与Bi的溶解度,Pb和Bi以游离态的形式存在于熔体中。杂质元素在电流密度梯度的驱动作用下,熔体中大部分的Pb和Bi颗粒会迁往熔体底部边侧并在此聚集,剩余的杂质元素Pb或Bi以小尺寸颗粒的形式弥散分布于凝固的基体中。电流密度梯度是驱动熔体中杂质元素Pb、Bi和Fe分离的主要驱动力。本研究采用一种无需添加其他试剂的方法来降低废杂黄铜中杂质元素的含量,同时将残留在合金基体中的杂质元素均匀化,提高了再生黄铜的性能。这项研究不仅有助于实现废杂铜资源的循环利用,减少环境污染,而且可以为黄铜合金制造业提供可持续的发展方向。脉冲电流净化技术在再生铜行业的应用,将为高铅、高铋黄铜原料的难以净化提供新的解决方案。

关键词：再生黄铜脉冲电流电流密度梯度杂质分离

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脉冲电流下再生铝合金中杂质富铁相的分离机理

脉冲电流下再生铝合金中杂质富铁相的分离机理

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第十二届中国金属学会青年学术年会暨首届〝碳中和〞冶金青年科学家沙龙

作者：黄孝山王俊杰张迪张新房北京科技大学冶金与生态工程学院内蒙古科技大学轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室稀土产业学院

与原生铝相比,再生铝的保级利用具有节能减排优势和极高的经济价值,符合国家碳达峰计划,因此近年来我国再生铝产能快速扩张。但由于来源广泛、预处理困难,废杂铝中常混入大量的Fe杂质。Fe元素在铝中的平衡固溶度较低,易形成多种富铁金... 详细信息

与原生铝相比,再生铝的保级利用具有节能减排优势和极高的经济价值,符合国家碳达峰计划,因此近年来我国再生铝产能快速扩张。但由于来源广泛、预处理困难,废杂铝中常混入大量的Fe杂质。Fe元素在铝中的平衡固溶度较低,易形成多种富铁金属间化合物,对铝合金的力学性能、抗腐蚀性能、铸造性能等造成显著的负面影响。现有许多除铁手段受限于其成本及效率,在工业生产中应用困难。因而,亟需寻求一种高效节能、绿色低碳的手段降低再生铝中铁含量,对再生铝的保级利用和产品性能提升具有重要意义。围绕再生铝保级循环利用的瓶颈问题,本团队针对"脉冲电流作用下再生铝合金中富铁相迁移及富集分离的调控机制"的关键科学问题,基于杂质富铁相与铝合金熔体电学性能的差异性,在不同脉冲电流频率、电流强度、处理时间和熔炼温度条件下,探究了脉冲电流作用下再生铝熔体中杂质富铁相的迁移行为、杂质铁含量分布规律,提出脉冲电流驱动再生铝熔体中有害相迁移分离的新思路。研究表明,工业回收的再生铝合金(Fe:0.904wt.%)重熔后杂质铁主要以块状、针状、汉字状等形态的富铁相均匀分布于基体中。当电极浅插入熔体中施加脉冲电流处理后,样品中富铁相呈现顶部数量少、底部数量多的分布趋势,在上部区域形成了低铁含量的净化区域。随着脉冲电流强度的增大,上部净化区域的除Fe率呈现先增后降的趋势;随着脉冲频率的提高,净化区域的除Fe率逐渐降低;在高于铝合金熔点的合适温度下,脉冲电流的净化效果可进一步提高。在开展熔体放大实验过程中发现,当熔体的体积增大时,将脉冲电流净化熔体的电流强度提高至合适的范围内,熔体的上部区域仍可达到良好的净化效果。在最佳脉冲电流处理参数下,再生铝样品上部净化区域的平均除Fe率达70%以上,其中,再生铝上部局部区域最高除Fe率高于90%。模拟计算表明,当电极以浅插入的方式施加脉冲电流时,再生铝熔体中电流场非均匀分布,可形成电流密度梯度,利于驱动富铁相迁移至熔体底部,促进系统能量达到最低、最稳定的状态。综上,本团队基于脉冲电流调控杂质富铁相这一创新方法,采用结构表征、数值计算等手段,深入研究了脉冲电流对再生铝中杂质富铁相迁移行为的影响规律及内在机理。作为一种高效、绿色、节能的新兴净化手段,脉冲电流可实现再生铝中富铁相的迁移富集分离,为再生铝的工业洁净化生产提供了新的解决途径。

关键词：再生铝相分离脉冲电流电磁净化

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高炉含氟、钾、钠气体生成反应的热力学模拟

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中国冶金 2025年第3期35卷 65-75页

作者：曹麟翔罗果萍王紫微孙权白晓光刘曙光刘景权内蒙古科技大学稀土产业学院内蒙古包头014010 内蒙古科技大学冶金未来技术学院内蒙古包头014010 轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室内蒙古包头014010 内蒙古包钢钢联股份有限公司综合部内蒙古包头014010 内蒙古包钢钢联股份有限公司技术中心内蒙古包头014010 内蒙古包钢钢联股份有限公司稀土钢炼铁厂内蒙古包头014010

为了揭示高炉冶炼过程中含含氟、钾、钠气体的生成规律,以包钢7号高炉为例,将高炉沿高度方向划分为4个温度区域;根据不同区域的主要化学反应,通过吨铁的原燃料用量、原燃料成分和炉缸煤气成分,结合差分计算法求出沿高炉高度方向任一温... 详细信息

为了揭示高炉冶炼过程中含含氟、钾、钠气体的生成规律,以包钢7号高炉为例,将高炉沿高度方向划分为4个温度区域;根据不同区域的主要化学反应,通过吨铁的原燃料用量、原燃料成分和炉缸煤气成分,结合差分计算法求出沿高炉高度方向任一温度的混合炉料组成和煤气组成;将欧根公式、混合矿熔滴试验与高炉热风压力和炉顶煤气压力相结合,确定不同温度区域的煤气压力损失及高炉任一温度的煤气压力;基于高炉任一温度的混合炉料成分、煤气成分、煤气压力和反应温度,采用FactSage7.1热力学软件,模拟高炉不同温度区域含含氟、钾、钠气体的生成反应。模拟结果表明,在高炉200~800℃区域,含含氟、钾、钠气体的生成量较少,主要为HF和少量KF;在800~1025℃区域,含含氟、钾、钠气体的生成量有所增多;在1025~1365℃的软熔带中,KCN、NaCN、KF的最大生成量显著增加,可分别达1.74、1.06、1.08 kg/t;在1365~1500℃的滴落带中,生成的碱金属气体NaCN、KCN、K、Na的量最多。本研究可为深入认识含含氟、钾、钠气体循环富集对矿石、焦炭和炉衬性能的影响奠定基础。

关键词：高炉温度区域氟钾钠气体生成反应热力学模拟

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稀土抗菌材料研究进展

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化工新型材料 2025年第6期 33-39页

作者：范君昌吴锦绣柳召刚胡艳宏张晓伟李健飞冯福山内蒙古科技大学稀土产业学院轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室

抗菌材料对防止感染传播、预防疾病传播、减少抗生素耐药性及保障医疗环境安全具有重要意义，抗菌材料也是维护公共健康、环境清洁、保护医疗和食品行业安全的重要支持，但目前抗菌材料面临环境适应性、细菌抗性、成本及抗菌效果可持续... 详细信息

抗菌材料对防止感染传播、预防疾病传播、减少抗生素耐药性及保障医疗环境安全具有重要意义，抗菌材料也是维护公共健康、环境清洁、保护医疗和食品行业安全的重要支持，但目前抗菌材料面临环境适应性、细菌抗性、成本及抗菌效果可持续性等挑战。因此，需要不断研发新型抗菌材料以应对挑战。稀土复合抗菌材料比传统抗菌剂具有高效广谱、长效稳定、安全环保的显著优势。综述了稀土抗菌材料的研究进展及其发展趋势，对稀土抗菌材料的抗菌机理进行了归纳和总结，最后介绍了稀土抗菌材料在医疗卫生、食品加工、环保等方面的应用。

关键词：稀土抗菌材料抗菌机理应用

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白云鄂博稀土、铌、钛影响合金熔体黏度研究进展

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稀土信息 2024年第8期 22-25页

作者：张家辉刘香君郭文涛白庆伟金永丽赵增武内蒙古科技大学稀土产业学院轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室内蒙古科技大学机械工程学院内蒙古科技大学材料科学与工程学院白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室内蒙古工业大学材料科学与工程学院内蒙古科技大学内蒙古自治区碳中和协同创新中心

为提高薄壁合金铸件质量和促进白云鄂博矿的高效平衡利用,需要掌握不同工艺条件下合金熔体黏度的变化规律及机理。白云鄂博矿中富含稀土、铌、钍、钛等金属资源,其中稀土主要通过作用团簇直径和团簇间作用力两种方式改善合金黏度,而原... 详细信息

为提高薄壁合金铸件质量和促进白云鄂博矿的高效平衡利用,需要掌握不同工艺条件下合金熔体黏度的变化规律及机理。白云鄂博矿中富含稀土、铌、钍、钛等金属资源,其中稀土主要通过作用团簇直径和团簇间作用力两种方式改善合金黏度,而原子序数和混合效应会影响黏度的改善效果。为扭转白云鄂博矿轻稀土供大于求、利用不平衡的发展格局,可以平衡使用轻-重混合稀土,并适当提高轻稀土的比例。本文概括介绍合金熔体黏度和流动性的主要测量方法,综述稀土、铌、钍、钛对Al-Si、Fe-C等合金熔体黏度影响的研究进展,提出根据工艺制度选择黏度的测量方式、黏度结果反作用工艺路线、优化和完善并高效利用稀土混合效应的发展方向,助力“两个稀土基地”的建设。

关键词：白云鄂博矿合金熔体黏度稀土混合效应

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高性能表面修饰La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ阴极材料的Cr耐受性

高性能表面修饰La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ阴极材料的Cr耐受性

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第十四届中国包头·稀土产业论坛、中国稀土学会2022学术年会

作者：蔡长焜谢满意安胜利内蒙古科技大学稀土产业学院内蒙古自治区先进陶瓷材料与器件重点实验室轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室

传统SOFC阴极材料广泛使用LSM/YSZ复合电极,但随着SOFC工作温度的降低,会使LSM阴极材料的催化活性下降,从而使燃料电池的性能出现严重的衰退。LaSrCoFeO（LSCF）阴极材料因在中温工作环境下具有较高的电导率和氧催化活性,被认为是中温... 详细信息

传统SOFC阴极材料广泛使用LSM/YSZ复合电极,但随着SOFC工作温度的降低,会使LSM阴极材料的催化活性下降,从而使燃料电池的性能出现严重的衰退。LaSrCoFeO（LSCF）阴极材料因在中温工作环境下具有较高的电导率和氧催化活性,被认为是中温最具有潜力的阴极材料。近年来,有研究发现在LSCF电极表面通过浸渍纳米颗粒,可以有效增大LSCF阴极材料三相界面的长度,降低电极的极化阻抗,提高阴极材料的氧还原活性,并提高LSCF阴极材料的电化学稳定性。在本研究中,通过在LSCF阴极材料表面浸渍La（NO）、Ni（NO）、Fe（NO）混合溶液制备表面修饰阴极材料,模拟了阴极材料在SUS430金属连接体下的运行环境,分析了阴极材料氧催化活性的衰减机理。结果表明,使用LSCF为阴极材料的单电池在750℃下最高功率密度为542.7 m W/cm,而通过浸渍手段表面修饰后,单电池的功率密度提升至698.1 m W/cm,功率密度较未表面修饰的阴极材料单电池性能提升了28.6%。表面修饰LSCF阴极材料在800℃下Cr毒化120h后,极化面电阻ASR由初始的0.12Ωcm增长到0.18Ωcm,而相同条件下LSCF的极化面电阻ASR由初始的0.25Ωcm增长到2.17Ωcm,表明表面修饰阴极材料显著提升了LSCF阴极材料的电化学性能和Cr耐受性。

关键词： SOFC 表面修饰阴极材料 Cr耐受性

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选择性提取白云鄂博矿中氟和磷的研究

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有色金属(中英文) 2025年第2期15卷 261-267页

作者：王振华文明王涛徐伟民公衍行内蒙古科技大学稀土产业学院内蒙古包头014010 内蒙古科技大学材料科学与工程学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区新金属材料重点实验室内蒙古包头014010 轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室内蒙古包头014010

白云鄂博矿物质成分极其复杂,具有工业价值可回收的元素众多。为选择性提取白云鄂博矿中的氟、磷,实验采用NaOH的液固反应体系,主要探究了球磨时间、初始NaOH浓度、浸出温度、浸出时间、液固比对白云鄂博矿中氟、磷浸出率的影响。实验... 详细信息

白云鄂博矿物质成分极其复杂,具有工业价值可回收的元素众多。为选择性提取白云鄂博矿中的氟、磷,实验采用NaOH的液固反应体系,主要探究了球磨时间、初始NaOH浓度、浸出温度、浸出时间、液固比对白云鄂博矿中氟、磷浸出率的影响。实验得到最优的浸出条件为:球磨时间5 h,初始NaOH浓度700 g/L,反应温度170℃,反应时间3 h,液固比4∶1。氟浸出率达92.92%,磷浸出率达到63.87%。经XRD、SEM及FIRT结果表明,白云鄂博矿中的含氟、磷矿物几乎全部被分解。

关键词：白云鄂博矿氢氧化钠氟磷

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稀土La对20CrMnTi齿轮钢中TiN夹杂物改质影响研究

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炼钢 2025年第1期41卷 86-94页

作者：汤浩刘爽刘丽霞彭军王亚明王桂林内蒙古科技大学稀土产业学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区先进陶瓷材料与器件重点实验室(内蒙古科技大学) 内蒙古包头014010 教育部轻稀土资源绿色提取与高效利用重点实验室(内蒙古科技大学) 内蒙古包头014010 内蒙古北方重工业集团有限公司内蒙古包头014010 山东钢铁股份有限公司山东济南271104

20CrMnTi齿轮钢中TiN夹杂物尺寸及分布直接影响钢的力学及服役性能,控制钢中TiN夹杂物形貌及尺寸分布是提升20CrMnTi齿轮钢性能的有效路径。利用试验及热力学计算等方法,研究了稀土La对20CrMnTi齿轮钢中TiN夹杂物的改质行为。结果表明:... 详细信息

20CrMnTi齿轮钢中TiN夹杂物尺寸及分布直接影响钢的力学及服役性能,控制钢中TiN夹杂物形貌及尺寸分布是提升20CrMnTi齿轮钢性能的有效路径。利用试验及热力学计算等方法,研究了稀土La对20CrMnTi齿轮钢中TiN夹杂物的改质行为。结果表明:未加稀土La元素时,析出的TiN微粒会在Al_(2)O_(3)核心上析出长大,逐渐成为尺寸较大的方形Al_(2)O_(3)-TiN复合相夹杂物,此时钢中含TiN夹杂物主要为纯TiN或Al_(2)O_(3)-TiN复合相夹杂物。加入稀土La后,钢中LaAlO3先于Al_(2)O_(3)核心析出,析出的LaAlO3将作为TiN形核核心,后续析出的TiN会在LaAlO3核心上异质形核长大,逐渐成为尺寸较小的LaAlO3-TiN复合相夹杂物,且改质后的TiN夹杂分布较为均匀。稀土La的加入可有效改质钢中TiN夹杂物形貌及尺寸,使得钢中TiN夹杂物由大尺寸棱角尖锐的不规则形状转变为小尺寸夹杂物,此时,钢中含Al_(2)O_(3)-TiN复合相夹杂物被改质为LaAlO3-TiN复合相夹杂物,钢中含TiN夹杂物平均尺寸由4.825μm降至2.846μm。

关键词：齿轮钢夹杂物稀土La 形核核心改质

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