铼在镍基单晶高温合金中的作用

摘要:镍基单晶高温合金因其优异的高温强度和良好的组织稳定性,广泛应用于航空航天领域。为了提高其承温能力,自第二代开始镍基单晶高温合金中便加入了铼(Re)。经过几十年的发展,镍基单晶高温合金已经发展到第七代,Re已经成为了先进镍基单晶高温合金中不可缺少的元素。简述了镍基单晶高温合金的发展历程,综述了Re对镍基单晶高温合金显微组织、蠕变性能、高温氧化性能和热腐蚀性能的影响,分别从直接作用和间接作用两个角度对Re作用机制进行了着重探讨,并分析了Re在γ基体中的分布形式、Re对γ/γ'两相界面错配度的影响、Re对合金元素分配比的影响以及氧化热腐蚀环境下Re对氧化膜粘附性、氧化膜致密性以及元素活度的影响。最后,对镍基单晶高温合金的成分优化、新材料研发手段等进行了展望,以期为新型镍基单晶高温合金的研发以及含Re镍基单晶高温合金的应用提供理论依据。

铂族金属循环利用技术开发现状及展望

摘要:铂族金属(PGMs)是汽车、石化、能源、国防装备等领域不可或缺的战略性金属资源,但PGMs矿产资源极度匮乏,供需矛盾突出;开展PGMs循环利用是保障PGMs安全供应、支撑关联产业高质量发展的重要举措。本文分析了PGMs的供给和应用情况,明确了当前PGMs市场的供需态势;全面梳理了PGMs湿法回收(含氰化法、盐酸+氧化剂工艺),火法回收(含铅捕集、铜捕集、锍捕集、铁捕集工艺)的技术特征与应用情况;着重从焙烧‒浸出、铁捕集‒酸浸、低温铁捕集‒电解‒离心萃取工艺等方面阐述了PGMs火法‒湿法联合回收技术的研发与应用进展。其中,低温铁捕集‒电解‒离心萃取成套工艺延续了低温铁捕集研究思路,通过低熔点渣型设计将铁捕集温度由1800℃以上降至约1400℃,富集得到Fe-PGMs合金后经电解进一步富集PGMs,再经离心萃取提纯依次得到Pd、Pt、Rh,实现了短流程分离提纯PGMs,具有绿色、高效、低成本的诸多优点。着眼PGMs循环利用产业高质量发展,建议围绕“PGMs富集、分离提纯、污染防控”全流程开展基础研究和技术攻关,加快建设PGMs循环利用全链条标准体系和绿色低碳的产业生态环境,全面开展业务流程的“互联网+”能力建设以实现“回收‒处理‒再利用”全流程的智能化。

碲化铋基柔性热电器件研究进展

摘要:碲化铋基柔性热电器件具有体积小、质量轻、可变形、可弯折的特点,能够实现高密度阵列集成,契合未来电子信息领域对高性能、微型化、低功耗器件的发展需求。该种器件适用于复杂几何结构和不规则曲率变化的表面,能够满足物联网、可穿戴设备、微电子芯片行业对微能源供应、小空间快速制冷、个人热量管理的需求。综述了近年来碲化铋基柔性热电器件研究进展和存在的问题,并对其未来的发展方向进行了展望。虽然碲化铋基柔性热电器件的研究取得了一定的进展,但整体上仍处于实验室阶段,实现大规模商用应用还有一段距离,今后应侧重于输出功率的提升、穿戴舒适性和美观性、服役稳定性和使用寿命,以及降低制造难度方面的研究。碲化铋基柔性热电器件主要分为块体型、薄膜型和纺织物型3大类型。块体型器件的输出功率一般可达1×10−5W·cm−2,但其柔韧性和穿戴舒适性不足,可通过提高碲化铋基热电材料本身的ZT 值、优化负载电阻、选择热导率低的封装材料,以及合理设计封装元件尺寸和热电臂的形状、数目和连接方式等方法来持续提高其热电性能,可通过开发柔韧性更高、甚至具备自愈能力的封装材料和连接材料来提升其柔韧性和穿戴舒适性。薄膜型器件的输出功率一般在1×10−6—1×10−9 W·cm−2 之间,还达不到实际应用需求,通过提升碲化铋基薄膜制备技术并优化工艺参数来提高薄膜本身热电性能,开发热稳定性、电阻率、导热系数更优的热电界面材料,从而降低接触热阻导致的界面热损失,提高输出功率和转换效率,通过选择柔韧性和机械稳定性更高的基底材料来其使用寿命。纺织物型器件具有较好的拉伸、弯曲和剪切性能,能满足穿戴的舒适性要求,但热电性能较差,输出功率也普遍在1×10−6—1×10−9W·cm−2之间,且稳定性不足,可通过改进涂印和浸渍工艺来提高纱线表面碲化铋基热电材料的均匀性,创新热电纱线组装的结构以在织物厚度方向上更好地建立温差,从而提高其热电性能。本研究为碲化铋基柔性热电器件的应用提供了理论参考。

铅、镉、砷复合污染土壤修复技术研究进展与展望

摘要: 随着工业、农业、采矿业和城市化的快速发展,大量重金属等污染物进入土壤环境系统,由此引发的土壤重金属复合污染问题备受关注。全面掌握重金属复合污染现状、污染特征及修复技术手段, 对重金属污染防治和土壤的安全利用具有重要意义。综述了Pb,Cd,As复合污染土壤现状,阐述了污染来源及在土壤中的分布特征与迁移转化特征;归纳总结了物理修复法、固化/稳定化修复法和生物修复法在Pb,Cd,As复合污染治理方面的研究进展;论述了对各种土壤修复技术的优缺点和适用场景,并对未来发展方向进行了展望。相较而言, 固化/稳定化修复技术因处理效率高、成本低廉、施工简单等优点成为国内外复合污染土壤修复的主流技术。同时,中国金属矿山规模化消纳需求迫切,综合地区特色利用当地矿山固废研发新的固化/稳定化材料治理Pb,Cd,As复合污染土壤已成为目前固化/稳定化技术领域重点研究方向之一。

化学计量比对钇-镍基储氢合金结构和储氢性能的影响

摘要:采用磁悬浮感应熔炼和分步退火的方法制备了YNix(x=1.9,2.1,2.3,2.5)合金,通过X射线衍射(XRD)电子显微探针(EPMA)和Sieverts方法研究了化学计量比x对合金相结构和储氢性能的影响。结果表明,随着x从1.9增加至2.5,合金中YNi相消失,Y0.95Ni2相含量逐渐减小,YNi3相出现,且含量逐渐增加,当x=2.5时,YNi3相含量达到92.85%。储氢性能测试结果表明,随着化学计量比x的增加,合金前4周储氢容量衰减率逐渐减小,稳定吸氢容量逐渐增加,YNi2.5合金在循环后容量不发生衰减,具有最大的稳定吸氢容量,为1.716%。吸放氢前后结构变化研究表明,YNix(x=1.9,2.1,2.3,2.5)合金容量衰减主要来源于Y0.95Ni2相的歧化,而YNi3相结构在吸放氢后不发生改变。化学计量比x的增大能够显著改善钇-镍基合金的吸放氢容量和可逆储氢容量。

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。

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。

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。

共晶高熵合金十年发展回顾(2014—2024):设计、制备与应用

摘要:共晶合金是以凝固过程发生共晶反应命名的一类多相合金,具有悠久的历史,是应用最广的铸造合金。高熵合金是多主元的新型合金,自2004 年提出以来取得了迅速发展。共晶高熵合金结合了共晶合金和高熵合金的优点,于2014 年首次公开报道。经历十年发展,共晶高熵合金已经快速经历了成分设计、组织/性能调控、大规模制备与应用几个阶段。共晶高熵合金独特的微观组织特征和优异的综合性能使其在多个领域展现出广阔的应用前景,成为近年来备受关注的新型合金材料。本文对过去十年共晶高熵合金的成分设计、制备和应用进展进行了回顾,并对未来发展趋势进行了展望。

贵金属Pt掺杂对MgH2/MoS2异质结脱氢性能的影响

摘要: 二维材料中二硫化钼(MoS2)被认为是一种很有前途的高效、低成本析氢反应(HER)催化剂,并且已经被证实能够增强氢化镁(MgH2)的脱氢性能,但是对其深层机理仍然缺少认识。在密度泛函理论(DFT)的基础上,通过第一性原理计算方法在理论上进行研究,构建了MgH2/MoS2的异质结模型,深入探究MoS2对MgH2脱氢性能的影响,并且引入贵金属Pt掺杂进一步改善复合结构的脱氢性能。研究表明,MoS2能够增强MgH2的脱氢热力学性能,MgH2/MoS2 异质结的脱氢性能增强是由于MoS2的引入导致MgH2表面发生大量电荷转移削弱了Mg—H键相互作用以及带隙明显变窄。此外在Pt原子的掺杂使得MgH2/MoS2异质结层间距增大利于H-的迁移,同时进一步的缩小带隙宽度,全面提升了脱氢热力学和动力学性能。