镍基单晶高温合金发展趋势:新型研究技术驱动合金化设计

摘要:镍基单晶高温合金成分复杂且任一元素合金化作用不同,传统的“经验-试错”及相图计算等合金化设计方法难以满足新型合金快速研发的需求。“材料基因组工程”可以快速获得材料成分-组织-工艺-性能之间的关系,极大提高了新型材料的研发速率,降低生产成本。本文简述了镍基单晶高温合金的合金化设计发展趋势,包括高通量制备与表征技术、机器学习等新型研究技术在合金化设计中的应用,并阐述了原子探针层析技术定量研究合金微观组织中元素特征的能力,以期为镍基单晶高温合金的合金化设计提供思路。

稀土基二维纳米材料的合成及其电催化中应用的研究进展

摘要:电催化技术可为实现低碳经济和清洁生产提供助力,成为当今国际社会普遍关注的焦点。在实际应用过程中,多数电催化系统的效率取决于催化剂的性能。二维纳米材料具有较高的比表面积、丰富的活性位点和特殊的电子态,在电催化领域展现了巨大的应用潜力。稀土元素具有特色的4f轨道电子结构,能够有效调制催化材料活性位点状态及电子传输能力,为二维催化材料的优化提供了新思路。近年来,越来越多的稀土基二维纳米材料涌现出来并在电催化领域展现优势。本文主要论述了稀土基二维纳米材料设计理念、合成方法及其在多种电催化过程当中的应用。在此基础上,对稀土基二维纳米电催化材料当前存在的挑战进行了总结,并指明了其未来发展方向。

基于专利分析的钽粉制备技术现状研究与趋势分析

摘要:以德温特创新索引专利数据库中1992—2021年间的钽粉专利为研究对象,利用科学计量工具Citespace绘制了钽粉专利科学知识图谱,并对钽粉专利现状和发展趋势进行了分析。结果表明,全球钽粉专利申请量从2011年开始大幅增加,其中中国的专利申请占比最大。然而,以高被引专利为代表的高技术门槛和高利润钽粉制备专利主要被欧美企业所持有,显示出了欧美国家在钽粉研发实力上的领先优势。中国未来需在以高容化、高压和高可靠性电容器用钽粉为代表的产品方向进行突破。

铬污染场地强化微生物修复技术研究进展

摘要:铬是一种具有致癌性、致畸性的有毒金属元素,铬矿冶炼、镀铬和皮革制造等人类活动使大量铬释放到环境中, 造成严重的环境污染,引起各国学者的广泛关注。首先对国内外铬污染的现状和铬在土壤、水和大气环境中分布特征进行了介绍;归纳了pH、氧化还原电位、氧化物/氢氧化物、有机质和微生物影响下铬在土壤中的迁移转化规律;总结了微生物修复主要依靠生物吸附、生物累积和生物转化,通过细菌和真菌等微生物吸附和还原Cr(Ⅵ);在此基础上归纳了矿物材料、固定材料和刺激剂在强化微生物修复方面的研究进展。目前常用的铬修复微生物是假单胞菌属、芽孢杆菌属和希瓦氏菌属等细菌及霉菌和酵母菌等真菌。铁基材料和碳基材料通过促进微生物的胞外电子传递过程加速Cr(Ⅵ)的还原;膨润土、生物炭等材料通过为微生物提供合适的生存空间;海藻糖等刺激剂通过改善土壤环境,促进微生物生长,强化微生物修复能力。强化微生物修复技术能够增强Cr(Ⅵ)还原效率,适应恶劣土壤环境,已逐渐成为目前研究的重点。

汽车尾气催化剂中铂族金属回收工艺概述

摘要:我国铂族金属资源稀缺,从二次资源中回收铂族金属,对于实现可持续发展和环境保护都具有重要意义。综述了目前从报废汽车尾气净化催化剂中回收铂族金属的研究进展,包括预处理、富集和精炼与分离过程。预处理作用是打开废催化剂的包裹或增大与溶液的接触面积。富集是最回收废催化剂最为关键的步骤,湿法富集过程繁琐,周期较长、废水量较多,回收率不稳定。火法富集,以铁、铅、铜、锍的金属熔炼捕集为主,铅、锍熔炼过程会产生毒性物质,铜价格昂贵,而铁捕集具有经济廉价、且工艺流程短、无污染等特点,是未来处理汽车尾气催化剂的发展方向之一。精练与分离步骤包括沉淀、萃取、离子交换以及电解,其中电解法是未来的方向。

WC含量对激光熔覆CoCrFeNiTi高熵合金涂层组织及耐腐蚀性能的影响

摘要:为了延长脱硫浆液循环泵叶轮的寿命,采用激光熔覆技术在脱硫浆液循环泵叶轮的母材30CrMnSiA钢表面制备了WC增强CoCrFeNiTi-WCx(x=0,5,10,15,20,质量分数,%)高合金涂层,研究了WC含量对涂层的显微组织、力学和耐蚀性能影响。研究发现 CoCrFeNiTi高熵合金涂层相组成为fcc(Fe-Ni)、bcc(Fe-Cr)、Laves(CoTi2)和AB-type(Ti的化合物),随着WC含量增加,Laves相衍射峰强度增强,且生成了新相碳化物(WC、TiC、Cr7C3和Fe3C)。CoCrFeNiTi高合金涂层主要组织为底部的胞状晶和顶部的等轴枝晶,随着WC含量增加,涂层组织主要为等轴枝晶,且晶粒尺寸逐渐细化。WC的加入提高了涂层的性能,其中CoCrFeNiTi-20%WC涂层硬度(HV0.2)最大,为6419MPa,且摩擦系数(0.664)和磨损率(1.3×102μm(s-N)-1)最小,耐磨性能最好,磨损机制主要为轻微的黏着磨损和磨粒磨损。此外,随着WC含量的增加,涂层表现出更低的腐蚀速率和腐蚀电流。其中,CoCrFeNiTi-20%WC涂层腐蚀电流最小,耐腐蚀性能最好。

湿法冶金工艺提铌现状与展望

摘要:铌具有耐高温、耐腐蚀、超导性好等优良特性,是现代工业中不可或缺的关键原材料。湿法冶金是生产高纯铌产品(纯度>99.5%)的主要工艺。HF能将90%铌矿分解,但仅适用于高品位铌矿,工业生产中多采用H2SO4-HF二元浸出体系,在使用H2SO4浸出铌矿时需严格控制H2SO4浓度和矿石中硅质和钙质脉石的含量,草酸等有机羧酸也可减少对HF的依赖,但单独使用效果较差。碱性介质分解工艺用钾盐和钠盐分解铌矿,可用于处理低品位铌矿,但存在碱消耗量大及对设备要求高等弊端。亚熔盐法可提高铌矿分解效率并减少碱的消耗,有望实现低品位铌矿的高效提取。在铌矿浸出液的萃取分离中,MIBK、TBP、CHO和2-OCL是4 种商业化萃取剂,存在依赖HF、溶剂损失大、萃取效果波动大等不足;离子交换工艺研究较少,却有望用于低浓度铌矿浸出液的提取;化学沉淀工艺常用于萃取后富液的处理,将可溶性铌盐转化为沉淀再经过煅烧获得铌产品,该工艺选择性较差,产品纯度较低。未来应着力开发高效选冶联合和火法湿法联合工艺,开展铌矿分解和浸出的动力学研究,探明影响铌矿分解的控制性步骤,开发针对低浓度铌矿浸出液的高效、低耗和高选择性提取工艺。

磷化铟量子点及其电致发光研究现状和挑战

摘要:量子点作为一种理想的发光材料,一直以来引起了科学家和工业界的广泛关注,推动了生物成像、照明、显示等领域的发展。随着生态环境保护的意识逐渐增强,磷化铟量子点(InP QDs)作为镉基量子点的最好替代者之一,受到了广泛的关注:一方面,InP QDs具有与镉基量子点相媲美的发光和光电性质;另一方面,其发光光谱范围可覆盖整个可见光区,且合成工艺与镉基量子点共通。然而,因为InP QDs与传统镉基量子点相比,在元素价态、核壳晶格匹配性、反应动力学过程等方面具有特殊性,其合成化学的发展还不成熟,限制了其光电应用的研究进程。本文结合量子点显示的发展现状和未来需求,针对InP QDs体系进行了综述,通过分析其研究现状,分析其发展问题和挑战,并对其进行了展望,期望为量子点及其电致发光器件的进一步探索研究提供一些启示和帮助,推动无镉、低毒、高色纯度量子点体系的发展。

铱及铱合金涂层的研究现状与展望

摘要: 铱(Ir)是一种超高温抗氧化材料,其不但熔点高、硬度大,而且在高温下具有极强的稳定性和极低的氧渗透率。所以,Ir涂层被广泛地应用于碳基材料与难熔金属的高温防护方向,在航天领域的应用前景十分广阔。首先介绍了Ir涂层的多种制备技术,对其中的几种重点制备技术进行了详细介绍,论述了不同制备技术的优缺点,介绍了制备技术的组合以及改进方式。并且对不同制备技术和不同制备条件下所制得Ir涂层的晶体微观结构进行了介绍, 并论述了微观结构对涂层性能方面的影响,包括涂层的力学性能以及抗氧化性能等,最后总结了微观结构对涂层性能的影响规律。由于纯Ir涂层存在不足之处,介绍了应用表面合金化制备出的Ir合金涂层,并重点介绍了Ir-Al,Ir-Hf,Ir-Hf-Al和Ir-Hf-Zr等合金体系的性能和规律,探讨了未来多元Ir合金涂层的应用发展趋势。最后,对Ir及Ir合金涂层的研究进行了展望。

钴基合金激光熔覆技术研究与应用现状

摘要:钴基合金是一种常用的表面改性材料,由于其具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温的优异性能,在航空航天、能源、重工、航海装备的表面改性和再制造领域有广泛的应用前景。激光熔覆是一种具有较高经济效益的新型表面工程技术,能够实现材料表面涂层的快速、高质量成形。利用激光熔覆技术,可以在廉价的金属基体材料表面制备高性能的合金涂层,在提升材料表面性能的同时不会影响基体材料的性能,并能节省贵重和稀有金属、降低成本。钴基合金激光熔覆技术在近几十年受到国内外学者的广泛关注,并在涂层硬度、耐磨耐蚀、裂纹敏感性等性能提升方面取得了许多成果。对钴基合金激光熔覆技术的研究现状进行了综述,从材料体系、工艺参数和工业应用方面对国内外研究现状进行了总结和分析,总结了现阶段的研究不足并分析了未来发展的潜在方向。