检索结果-内蒙古大学图书馆

中国有色金属学报 2023年第5期33卷 1541-1553页

作者：黄伟军龚先政高峰刘宇北京工业大学材料与制造学部工业大数据应用技术国家工程实验室北京100124

在中国经济高速发展和清洁能源技术逐渐兴起的背景下,铜作为战略金属在基础设施建设和低碳技术领域需求巨大。本研究借助物质流分析方法进行数据收集,评价铜材生产环境足迹,并从环境足迹、地缘供应风险和供应限制脆弱性三个维度对中国... 详细信息

在中国经济高速发展和清洁能源技术逐渐兴起的背景下,铜作为战略金属在基础设施建设和低碳技术领域需求巨大。本研究借助物质流分析方法进行数据收集,评价铜材生产环境足迹,并从环境足迹、地缘供应风险和供应限制脆弱性三个维度对中国铜产品进行供应风险综合评估。结果显示:2021年中国的铜进口物质量达1631万t,位居世界第一,主要进口铜精矿和精炼铜,出口铜制品。相比其他地区,中国生产铜材的环境足迹处于较低水平,主要由能耗较大的采矿阶段和冶炼阶段产生;而能源消耗电力化和电力清洁化可以成为铜生产行业碳减排的重要手段。中国铜产品供应风险增加主要是耗竭时间、全球治理指数和经济重要性三个指标风险增加所导致。综合指标显示,环境足迹下降也无法消除地缘供应风险和供应限制脆弱性的上升,从而导致供应风险的上升。因此,提高铜产品可替代率和回收率,以及增强供应国间合作将成为降低供应风险的有效举措。

关键词：战略金属供应风险环境足迹物质流

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汽车钢板生产的生命周期评价

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钢铁 2023年第5期58卷 145-152页

作者：朱帅康龚先政高峰刘宇北京工业大学材料与制造学部北京100124 工业大数据应用技术国家工程实验室北京100124

在“碳达峰、碳中和”的驱动下,汽车制造业是节能减碳的重要组成部分,作为资源能源密集型产业,它采用汽车钢板作为主要材料,具有生产能耗和排放高的典型特点。采用生命周期评价(life cycle assessment,LCA)方法,分别对汽车钢板生产长流... 详细信息

在“碳达峰、碳中和”的驱动下,汽车制造业是节能减碳的重要组成部分,作为资源能源密集型产业,它采用汽车钢板作为主要材料,具有生产能耗和排放高的典型特点。采用生命周期评价(life cycle assessment,LCA)方法,分别对汽车钢板生产长流程工艺(BF-BOF)和短流程工艺(EAF)2种生产工艺的各阶段进行环境影响评价和贡献分析。结果表明,在汽车钢板生产长流程工艺(BF-BOF)中,炼铁工序和烧结工序对总环境影响的贡献较大;在汽车钢板生产短流程工艺(EAF)中,炼铁工序和电炉炼钢工序对总环境影响贡献较大。汽车钢板生产EAF工艺的各类环境影响均低于BF-BOF工艺,环境影响优势较大的有全球变暖(GWP)、化石能源耗竭(FFP)、矿产资源耗竭(SOP)、淡水富营养化(FEP)、海洋富营养化(MEP)、淡水生态毒性(FETP)、人体致癌毒性(HTPc)、人体非致癌毒性(HTPnc)。BF-BOF工艺和EAF工艺的矿产资源消耗铜当量分别为85.6 kg/t和25.6 kg/t,综合能耗分别为541 kg和265 kg,CO_(2)当量为2111.7 kg和1054.9 kg。EAF工艺的资源消耗、能源消耗、温室气体排放均优于BF-BOF工艺,分别低70.1%,51.0%和50.1%。EAF工艺的3类环境损害均低于BF-BOF工艺,具有一定的环境优势。因此,在条件允许的情况下,增加EAF工艺的生产比例,将有助于汽车制造业和钢铁工业的低碳可持续发展。

关键词：汽车钢板钢板生产环境影响评价生命周期评价能耗

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基于目标情景的中国铝生产碳减排与碳达峰分析

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中国有色金属学报 2022年第1期32卷 148-158页

作者：李明阳高峰孙博学聂祚仁北京工业大学材料与制造学部工业大数据应用技术国家工程实验室北京100124

本研究在国家碳达峰目标的指引下,梳理并核算了原铝生产温室气体排放的历史数据,并以此为基础,通过对未来15年中国电解铝生产技术改进潜力、电力结构调整及再生铝产量等因素的预测,建立原铝温室气体排放的多因素分析模型,探究在基准情景... 详细信息

本研究在国家碳达峰目标的指引下,梳理并核算了原铝生产温室气体排放的历史数据,并以此为基础,通过对未来15年中国电解铝生产技术改进潜力、电力结构调整及再生铝产量等因素的预测,建立原铝温室气体排放的多因素分析模型,探究在基准情景(BAU)、低改进效率情景(LIR)和高改进效率(HIR)三种情景下我国原铝生产温室气体减排和碳达峰路径。结果表明:我国历年吨铝温室气体排放潜力呈现下降趋势。预测了电解铝先进技术应用、电力消费结构变化及提高再生铝占比对降低吨铝温室气体排放的影响。我国铝生产温室气体排放在BAU情景下将在2030年达到峰值,在LIR情景下将在2027年达到峰值,在HIR情景下将在2021年达到峰值。给出了三种情景下铝产量的增长率,作为确保碳达峰后的限定条件。

关键词：碳排放碳达峰原铝再生铝

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磷酸铁锂电池不同应用场景的生命周期评价

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中国环境科学 2022年第4期42卷 1975-1984页

作者：贾志杰高峰杜世伟孙博学北京工业大学材料与制造学部工业大数据应用技术国家工程实验室北京100124

为评估磷酸铁锂(LFP)电池梯次应用的生命周期环境影响,设定直接应用和梯次应用2个应用场景,采用生命周期评价(LCA)方法,对应用场景生命周期各阶段的环境影响及其贡献进行分析.功能单位设定为应用总容量1GWh的LFP电池作为通讯基站(CBS)... 详细信息

为评估磷酸铁锂(LFP)电池梯次应用的生命周期环境影响,设定直接应用和梯次应用2个应用场景,采用生命周期评价(LCA)方法,对应用场景生命周期各阶段的环境影响及其贡献进行分析.功能单位设定为应用总容量1GWh的LFP电池作为通讯基站(CBS)储能电池,循环寿命为800次.结果表明,2个应用场景的环境影响热点均为储能应用阶段,分别占总环境影响的58.25%和64.03%;生产制造阶段的环境影响也较为显著,分别占41.58%和27.36%;回收再生阶段分别贡献了0.18%和0.14%的环境负荷,锂资源回收所产生的环境效益被回收工艺过程额外消耗的资源和能源所产生的环境负荷抵消.2个应用场景的环境影响比较结果显示,相对于直接应用场景,梯次应用场景可降低9.03%的总环境影响,具有一定的环境优势.对2个场景的资源消耗、能源消耗和温室气体排放3类指标的贡献结构进行分析,结果显示,生产制造阶段和储能应用阶段对这3类指标的贡献比例较为显著.

关键词：磷酸铁锂电池直接应用场景梯次应用场景通讯基站储能生命周期评价

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碳热还原法短流程回收废弃690合金

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稀有金属 2024年第10期48卷 1426-1435页

作者：凌世杰王曼席晓丽北京工业大学材料与制造学部新型功能材料教育部重点实验室北京100124 北京工业大学首都资源循环材料技术省部共建协同创新中心北京100124 北京工业大学工业大数据应用技术国家工程实验室北京100124

废弃镍基合金的循环利用可有效缓解中国镍矿对外依存度高的现状。然而,废弃镍基合金中存在大量夹杂相,造成重熔合金性能降低,无法满足使用要求。针对上述问题,以废弃690合金为原料,利用真空感应熔炼炉在1550℃下采用碳热还原法去除氧化... 详细信息

废弃镍基合金的循环利用可有效缓解中国镍矿对外依存度高的现状。然而,废弃镍基合金中存在大量夹杂相,造成重熔合金性能降低,无法满足使用要求。针对上述问题,以废弃690合金为原料,利用真空感应熔炼炉在1550℃下采用碳热还原法去除氧化物夹杂相以制备高性能重熔690合金。使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了废弃690合金、直接重熔690合金和加碳重熔690合金的微观组织,使用维氏显微硬度仪和电子万能试验机对3种合金进行力学性能检测。结果表明,碳热还原法可以将Cr_(2)O_(3)夹杂相转变为Cr_(23)C_(6)析出相,有效去除了废弃690合金中的Cr_(2)O_(3)。大量均匀分布的Cr_(23)C_(6)析出相不仅可起到弥散强化作用,还有利于形成细晶组织提高细晶强化效果,使加碳重熔690合金力学性能大幅提升。与直接重熔690合金相比,加碳重熔690合金室温延伸率、高温延伸率分别提高了18.8%和96.0%;与标准690合金相比,其室温延伸率、高温延伸率分别提升了14.3%和32.5%。

关键词：废弃690合金碳热还原循环利用短流程高性能

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机器学习预测混凝土材料耐久性的研究进展

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硅酸盐学报 2023年第8期51卷 2062-2073页

作者：刘晓王思迈卢磊陈美祝翟跃崔素萍北京工业大学材料与制造学部工业大数据应用技术国家工程实验室北京100124 北京工业大学材料与制造学部新型功能材料教育部重点实验室北京100124 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

基于实验研究的混凝土材料耐久性评价周期长、成本高、效率低,传统经验公式对耐久性的预测精度有限且无法根据性能反推混凝土的配合比设计,因此开发新型高效的材料质量控制和性能预测工具已是当务之急。通过梳理建立机器学习模型的流程... 详细信息

基于实验研究的混凝土材料耐久性评价周期长、成本高、效率低,传统经验公式对耐久性的预测精度有限且无法根据性能反推混凝土的配合比设计,因此开发新型高效的材料质量控制和性能预测工具已是当务之急。通过梳理建立机器学习模型的流程,总结常用算法的基本工作原理和优势,归纳基于机器学习的各耐久性指标预测算法,探讨其应用效果和发展方向,为机器学习技术在混凝土领域的深度开发和应用提供了依据。

关键词：混凝土耐久性机器学习算法预测

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自钝化钨合金高温氧化性能研究现状

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稀有金属 2024年第11期48卷 1601-1611页

作者：唐康尧王曼席晓丽王亚楠北京工业大学材料与制造学部首都资源循环材料技术省部共建协同创新中心北京 100124 北京工业大学材料与制造学部首都资源循环材料技术省部共建协同创新中心北京 100124 北京工业大学工业大数据应用技术国家工程实验室北京 100124 北京工业大学材料与制造学部首都资源循环材料技术省部共建协同创新中心北京 100124 北京工业大学材料与制造学部新型功能材料教育部重点实验室北京 100124

钨因具有高熔点、高硬度和优良的抗离子溅射性能,被选为聚变堆面向等离子体第一壁的重要候选材料.但是钨的抗氧化性能较差,严重限制了其工程应用.通过添加钝化元素制备自钝化钨合金,可形成保护性氧化膜改善其抗氧化性能.与纯钨相比,自... 详细信息

钨因具有高熔点、高硬度和优良的抗离子溅射性能,被选为聚变堆面向等离子体第一壁的重要候选材料.但是钨的抗氧化性能较差,严重限制了其工程应用.通过添加钝化元素制备自钝化钨合金,可形成保护性氧化膜改善其抗氧化性能.与纯钨相比,自钝化钨合金的抗氧化性能提高了2～4个数量级.近年来,研究者从成分设计和成分优化对自钝化钨合金开展了大量研究,取得了丰硕成果.通过添加Si或Cr制备的W-Si或W-Cr二元自钝化钨合金,因可形成SiO2或Cr2O,保护膜,其抗氧化性能明显提高.在二元自钝化钨合金基础上,通过添加活性金属元素如Y,Zr改善氧化产物与合金基体的结合力,发展了三元和四元自钝化钨合金,进一步改善了其抗氧化性能.总结归纳了自钝化钨合金的研究进展,从氧化前后显微结构、物相分析、氧化增重等方面论述了其氧化过程及机制.在此基础上,指出了自钝化钨合金面临的问题并对其发展前景进行了展望.

关键词：自钝化钨合金抗氧化性能核聚变反应堆氧化增重微观结构

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Er和Sc对Al-Cu合金时效行为和θ′析出稳定性的协同作用(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年

作者：侯兴凯文胜平亓鹏魏午吴晓蓝黄晖高坤元熊湘沅聂祚仁北京工业大学工业大数据应用技术国家工程实验室材料与制造学部中国铝业科学技术研究院有限公司

通过透射电子显微镜（TEM）和高角度环形暗场（HAADF）系统研究了Er和Sc协同添加对合金时效和界面偏析行为的影响。TEM结果表明，具有核壳结构的Al3（Sc，Zr）可以作为θ′的形核位点促进其均匀细小析出。STEM结果表明，在225 ℃下热暴... 详细信息

通过透射电子显微镜（TEM）和高角度环形暗场（HAADF）系统研究了Er和Sc协同添加对合金时效和界面偏析行为的影响。TEM结果表明，具有核壳结构的Al3（Sc，Zr）可以作为θ′的形核位点促进其均匀细小析出。STEM结果表明，在225 ℃下热暴露150 h的过程中，Er溶质原子优先富集在θ′相结构内部。然而，在300 ℃时才观察到Sc和Mn溶质原子在θ′/αAl基体界面处的偏析。由于Er在θ′相结构中的早期富集，才能够使缓慢扩散的Sc和Mn在θ′相发生严重粗化之前偏析到θ′沉淀物的界面处，从而在更高的温度下进一步稳定θ′沉淀物。

关键词： Er/Sc共添加时效行为 θ′析出稳定性溶质偏析 Al-Cu合金

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Cantor合金力学性能及其组织稳定性研究进展

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材料导报 2022年第2期36卷 179-183页

作者：庞宝林王曼席晓丽北京工业大学材料与制造学部新型功能材料教育部重点实验室北京100124 北京工业大学工业大数据应用技术国家工程实验室北京100124 北京工业大学首都资源循环材料技术省部共建协同创新中心北京100124

Cantor合金是由英国的Cantor教授于2004年首次提出,是指由Co、Cr、Fe、Mn、Ni五种元素按照等原子比或者接近等原子比组成的一种高熵合金。这种合金容易形成单相FCC结构,具有高熵合金独特的四大效应,即热力学上的高熵效应、结构上的晶格... 详细信息

Cantor合金是由英国的Cantor教授于2004年首次提出,是指由Co、Cr、Fe、Mn、Ni五种元素按照等原子比或者接近等原子比组成的一种高熵合金。这种合金容易形成单相FCC结构,具有高熵合金独特的四大效应,即热力学上的高熵效应、结构上的晶格畸变效应、动力学上的迟滞扩散效应以及性能上的"鸡尾酒"效应。基于这四大效应,Cantor合金具有优异的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性以及延展性,尤其是在低温下表现出良好的断裂韧性和抗拉强度,有望替代传统合金成为未来最具发展潜力的合金。本文简单介绍了Cantor合金独特的四大效应及其常用的制备方法,对比了不同制备方法的优缺点,详细介绍了最常用的制备Cantor合金的方法——真空电弧熔炼+铜模铸造法;系统总结了Cantor合金在低温和中高温环境下的力学性能。Cantor合金的力学性能随温度的降低而逐渐提高,这是由于低温会降低合金的层错能,有助于变形孪晶的形成,变形机制由位错滑移转变为纳米孪晶。中高温度下Cantor合金的力学性能较差,且室温下该合金屈服强度不足300 MPa。同时,针对Cantor合金在中高温环境下力学性能较差的问题,介绍了目前改善该合金力学性能的常用方法,包括严重塑性变形加工和弥散颗粒的引入,其原理均为通过细化晶粒来提高合金的力学性能。另外,总结了Cantor合金组织稳定性的最新研究进展,当温度低于1073 K时,Cantor合金内部有析出相出现;当温度高于1073 K时,其仍然保持单相FCC晶体结构。最后,在此基础上对Cantor合金的发展方向进行了展望。

关键词： Cantor合金晶体结构力学性能组织稳定性

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轻钢结构建筑物化阶段碳排放及减排的研究

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中国建材科技 2024年第2期33卷 36-40页

作者：蔡筹皑龚先政刘宇北京工业大学材料与制造学部工业大数据应用技术国家工程实验室北京100124

建筑行业碳排放量占社会碳排放总量的40%左右,其中,建筑物化阶段的碳排放总量最大,且强度高,该阶段碳减排是建筑减排的重要突破口。目前,大部分建筑减排研究主要针对传统现浇钢筋混凝土建筑,对于轻钢结构建筑的研究较少,针对轻钢建筑物... 详细信息

建筑行业碳排放量占社会碳排放总量的40%左右,其中,建筑物化阶段的碳排放总量最大,且强度高,该阶段碳减排是建筑减排的重要突破口。目前,大部分建筑减排研究主要针对传统现浇钢筋混凝土建筑,对于轻钢结构建筑的研究较少,针对轻钢建筑物化阶段碳排放的研究更少。本研究构建了轻钢建筑物化阶段碳排放计算模型,选取北京某轻钢结构建筑为案例,通过计算物化阶段的碳排放,分析建材生产、运输、施工建造各阶段的碳排放,发现轻钢结构建筑在各阶段有较大的减排潜力,并提出相应的减排措施。

关键词：生命周期评价轻钢结构建筑物化阶段碳排放

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