碳纳米管在高速列车电磁屏蔽领域应用研究展望

摘要:碳纳米管(CNTs)由于具有优异的物理化学性能和良好的改性空间,在高速列车电磁屏蔽领域具有良好的应用前景。然而碳纳米管不具有铁磁性,对于电磁波的直接吸收能力相对较弱,因此往往需要对碳纳米管进行改性后再使用。 结合高速列车这一特殊应用环境,总结了碳纳米管在电磁屏蔽领域的优势。简述了电磁屏蔽材料阻碍电磁波的机制,并综述了近年来CNTs应用于电磁屏蔽领域的研究进展,包括与铁磁性材料复配、化学镀或沉积金属镀层、与MXene复配、稀土元素改性,并对不同改性方法的作用机制进行了分析。最后对CNTs材料在电磁屏蔽领域未来的发展方向进行了总结和展望,提出获得性能更加优异的碳纳米管屏蔽体的新方法,可以从复合镀层、稀土元素改性、晶体化镀层等角度进行探索。

激光增材制造硬质合金的缺陷控制工艺与机理

摘要:选区激光熔化(SLM)技术是目前WC-Co硬质合金增材制造的主要工艺之一,但由于金属相和陶瓷相在物理性质上存在显著差异,如何基于SLM工艺打印得到无裂纹和孔洞、且具有高性能的硬质合金零件仍然面临重要挑战。本文首先基于熔点差异相对较小的WC-Ti粉,研究了激光功率、扫描速率、扫描间距对成形试样孔隙率的影响规律,由此建立了激光工艺参数与打印件致密性的函数关系,发现扫描速率对成形试样致密性的影响最为显著。在此基础上,通过进一步协同优化激光光斑尺寸和粉末粒径,SLM打印WC-Co硬质合金的孔隙率降低至1.5%,完全消除了裂纹,并结合分子动力学模拟揭示了激光光斑尺寸和粉末粒径的优化匹配对抑制打印硬质合金中形成裂纹、孔洞等缺陷的作用机理。基于优化的WC-Co复合粉末、SLM成形和后续热处理条件,打印获得了具有双晶组织特征、近全致密的硬质合金切削刀片,维氏硬度为(1300±20)HV30,抗弯强度为(1020±130)MPa,压缩强度达到(3520±240)MPa,综合力学性能与同成分、类似晶粒尺寸的烧结硬质合金相当,显示出良好的应用前景。

纯银溅射靶材的制备、微观结构及溅射成膜研究

摘要:银薄膜作为高新技术领域极具潜力的新材料,在现代工业中得到了广泛的应用。以银靶为源材料的磁控溅射已成为制备银薄膜的常用方法。本研究比较了冷轧状态和退火状态下Ag靶的溅射性能,探讨了Ag靶与Ag薄膜之间的关系。结果表明:冷轧变形量为83.33%后进行 600 ℃退火可以有效提高 Ag{110}的织构密度。冷轧态和退火态Ag靶具有相似的沉积速率。两种Ag薄膜的电阻率均随溅射时间的延长而降低。在溅射时间相同的情况下,退火态Ag靶溅射的Ag薄膜电阻率低于冷轧态Ag靶溅射的Ag薄膜。退火态Ag靶组织均匀,溅射后溅射跑道较浅。

生物浸出技术在贵金属二次资源回收中的应用

摘要:贵金属因其独特的物化性质广泛应用于高新技术领域,在催化、能源、光电和医药等多领域具有重要价值。我国贵金属矿产资源较为匮乏,但作为工业体系健全的制造业大国,对贵金属的需求巨大,使得供需矛盾异常突出。开展贵金属二次资源回收能够缓解我国贵金属供需矛盾并带来巨大的经济效益。传统冶金方法在贵金属二次资源回收工艺上存在着诸多问题,例如能耗高、成本高、流程长、环境污染严重等。生物浸出作为一种新兴的绿色技术,具有绿色环保、能耗低、成本低、选择性高等优点,在贵金属资源利用方面得到广泛关注,成为目前贵金属冶金科学研究的热点。本文综述了生物浸出贵金属的研究进展,包括涉及的微生物种类、作用机制、影响因素以及该技术面临的挑战与发展前景。

激光增材制造高熵合金强化机制的研究进展

摘要:随着航空事业的飞速发展,对合金材料的性能提出了更高要求。在传统合金材料性能提升空间逐渐受限的背景下,高熵合金凭借其独特的多主元设计,不仅在力学性能上表现优异,还在耐腐蚀、耐高温等方面展现出其独到之处,成为最具发展潜力的材料之一。激光增材制造技术为高熵合金的设计与制造提供了新的工艺技术途径,确保了成形件具有结构致密、组织均匀等优势。本文总结了激光增材制造高熵合金强化机制方面的研究进展,列举了包括应变诱导孪晶强化、变形诱导相变强化、细晶强化、固溶强化以及第二相强化等机制的典型案例,重点阐述了工艺特性对强化机制的显著影响。结果表明,激光增材制造技术的工艺特点能够增强高熵合金强化机制的效果,进而提升合金的力学性能。

铁捕集铂族金属合金的电化学回收工艺研究

摘要:低温铁捕集技术是一种从废催化剂中富集铂族金属(PGMs)的有效技术。然而,铁捕集得到的铁-铂族金属合金具有硬度大、惰性高的特点,导致溶解缓慢。此外,废催化剂中的Mn,Ni,Cr等杂质元素也会进入到合金中,造成后续分离困难。本文以铁-铂族金属合金为原料,利用金属间的电化学性质差异,研究直流电解回收铁、阳极泥酸浸和电沉积分离提纯铂族金属。结果表明,Fe2+的氧化以及阴极析氢反应是电解阶段主要的副反应。在电压为1.0 V, 初始Fe2+浓度为0.7mol·L−1,温度为60℃条件下,经2 h电解,铁-铂族金属合金质量损失和阴极电流效率分别达到34.78%和62.97%。合金中的碳等杂质形成外层抑制了离子扩散,阻碍铁溶解。电解后,PGMs由于高电负性难以氧化- 络合溶解, 被富集在阳极泥中。阳极泥经酸浸、过滤后进行直流恒压电沉积, 当电压为0.45 V时,沉积物主要为Pd,微观形貌呈枝状;随着电压的增加,阴极析出Pt和Rh, 沉积层呈块状堆积。在0.65 V下电沉积3h可回收61.83%的Pt,77.28%的Pd以及55.20%的Rh,实现了杂质的去除;动力学研究表明Pd的电极反应速率受扩散过程控制。本文研究为废催化剂中铂族金属的高效、环保回收提供了可靠的新方法。

无添加制备超粗晶碳化钨工艺研究

摘要: 采用无添加方式经高温氢还原制备超粗晶钨粉,对还原过程和钨粉质量进行分析,探讨了工艺条件对钨粉质量的影响。将钨粉与炭黑均匀混合、压制后分别在2 100 ℃和2 300 ℃下进行碳化,对比不同温度所得碳化钨的微观组织。结果表明:在1 300 ℃以上和较高的水汽分压条件下能够产出平均粒度为30 μm 以上、粒度均匀且团聚少的钨粉。在较高温度下碳化能够产出成分单一、耐磨性好、缺陷少的超粗晶碳化钨粉。2 300 ℃下所得碳化钨制备的硬质合金平均粒度达到8.1 μm,比2 100 ℃下所得碳化钨制备的硬质合金具有更高的抗弯强度和抗冲击磨损性能。

激光增材制造相变诱导型高熵合金的研究进展

摘要:高熵合金是以4种及以上元素为主元的合金,热力学上存在高熵效应,动力学上呈现迟滞扩散效应,晶体学上表现为晶格畸变效应,使用时展现出鸡尾酒效应,具有良好的力学性能和耐腐蚀性。相变诱导塑性高熵合金通过在变形过程中发生马氏体相变,延迟了裂纹的产生,同时提高了金属的加工硬化率,解决了塑性-强度难题,具有极大的研究潜力和应用前景。铸造高熵合金存在偏析严重、晶粒粗大等缺陷,成形样品力学性能差。增材制造具有局部熔池快速凝固的特点,成形的高熵合金成分均匀、晶粒细小,力学性能远高于铸件。本文阐述了增材制造成形相变诱导塑性高熵合金的显微组织、力学性能、组织演变、耐蚀性等方面的研究进展,并展望了未来的研究方向。

酸化生物炭负载锰材料对Pb(Ⅱ)的吸附性能及机理研究

摘要: 水体中重金属污染问题越来越被水环保领域研究人员所重视,如何高效去除水体中重金属问题被广泛研究。研究利用农林废弃物核桃壳作为原材料,制备出核桃壳衍生生物炭材料(WC)以及改性生物炭材料(SMWC)。并对其进行表征分析,研究材料的物理微观以及吸附特征性质,表征结果表明,改性后的炭材料表面孔隙中聚集较多的细小颗粒,增加了表面的粗糙程度;较改性前O—C=O、C—O 和O-Mn-O 基团的含量有所增加。研究了外界条件对SM-WC去除Pb(Ⅱ)的吸附性能影响。结果表明,在温度298K下,pH=5.5,SM-WC投加量为0.4g/L,Pb(Ⅱ)浓度为20mg/L的条件下,模拟吸附水中Pb(Ⅱ)的效率最高,去除率为93.8%。根据吸附动力学、等温线和热力学分析表明:SM-WC对Pb(Ⅱ)的吸附过程更符合拟二级动力学和Langmuir等温吸附模型,属于单分子层吸附,并且以化学吸附为主。

半导体用高纯金制备技术及应用研究进展

摘要:综述了目前制备高纯金的各种方法的原理及工艺,并对其优缺点进行了分析。化学还原分离法效率高、周期短,但酸耗大、污染严重;熔融氯化法对原料适应范围广,但存在氯化过程复杂、工艺难于精准控制和产品质量不稳定等不足;溶剂萃取法效率高、产品质量稳定,但试剂消耗大、有机污染严重和易燃易爆;电解法具有成本低、除杂效果好、产品纯度稳定性强及环境污染小的优点,但原料适应性相对较差、生产周期相对较长且会积压金。高纯金具体应用形式为键合用金丝、溅射靶材及高纯度金基合金,涉及电子、半导体及航空航天等领域。