放射性含钴废水吸附材料的研究进展

摘要:随着核技术的快速发展,放射性废水受到关注,作为主要活化腐蚀产物的60Co,一旦进入水环境后易对生物和人体造成潜在威胁。吸附法是放射性废水除钴的重要手段之一,其关键在于吸附材料的开发,而目前吸附材料在性能、成本效益、稳定性和再生性等方面仍有较大提升空间。本文以处理放射性含钴废水的吸附材料为主要研究对象,探讨了钴的吸附等温线和吸附动力学,并对无机、有机和生物吸附材料进行了评估和总结,最后对放射性含钴废水吸附材料的开发和工程应用提出了展望。本文指出未来研究应致力于开发新型高效吸附材料、研发配套工艺、深入明晰吸附除钴的规律和机理,采用多种模型和方法更准确地考察吸附过程,以期为除钴吸附材料的开发及关联技术的工程化应用提供参考。

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。

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。

铍铝合金的研究进展

摘要:铍铝合金是一种高性能轻质材料,因其独特的物理和化学性能,在航空航天、汽车工业、电子光学以及国防等领域得到了广泛应用。本文综述了其优异的特性,包括极高的比强度(强度与重量之比)、良好的导热性、出色的尺寸稳定性和优异的耐腐蚀性。介绍了几种主要的制备工艺,如粉末冶金法、熔模铸造和激光增材制造技术,并探讨了这些方法在实际生产中的优缺点。详细分析了铍铝合金在不同领域的应用前景:在航空航天领域,广泛用于制造飞机结构件和发动机部件;在汽车工业中,用于轻量化设计的车身框架和高性能刹车系统;在电子光学领域,则常用于高精度的光学平台和散热装置。尽管铍铝合金具有诸多优势,但其制备过程复杂、成本较高以及对加工工艺的要求严格仍是限制其大规模应用的主要因素。随着材料科学和制造技术的进步,未来有望进一步提升铍铝合金的性能并降低生产成本,使之在高性能轻量化需求日益增长的市场中发挥更大的作用。

用于难熔金属提纯的等离子体发生器设计优化

摘要:高纯难熔金属是支撑先进电子信息产业发展的关键原材料,然而电子束熔炼、等离子弧熔炼等主流提纯方法普遍存在气体杂质脱除效果有限、电极易受污染等技术局限。感应耦合等离子体熔炼(ICPM)技术可有效克服上述缺陷,是一种高效洁净的提纯技术。等离子体发生器作为ICPM 装备的核心部件,其结构设计的合理性直接决定ICPM 提纯过程的稳定性与连续性。因此,本文首先借助Fluent软件开展数值模拟,对发生器的关键结构参数进行优化。结果表明,当中心进气孔数量为8个、进气孔入射角为8°、冷却气进气槽直径为6mm 时,发生器内部可形成稳定对称的涡流区与均匀冷却的最优流场。进一步采用COMSOL软件构建磁-热-流多场耦合模型,探究线圈功率、中心气流量、冷却气流量等工艺参数对等离子体温度场与流场的影响规律。研究发现,提高线圈功率与中心气流量,可显著增强等离子体射流强度并提升其温度;而冷却气流量存在临界阈值,超过该阈值后继续增大流量,反而会导致等离子体射流强度与温度下降。试验验证结果显示,本文所设计的等离子体发生器可实现稳定运行,且等离子炬的实测形态与模拟结果吻合度较高。本研究可为ICPM 装备等离子体发生器的工程化设计提供科学依据与技术支撑。

金属铪力学性能及其影响因素的研究进展

摘要:铪(Hf)因其优异的耐高温性能、较大的中子吸收截面、良好的抗腐蚀能力以及优良的导热和导电性能,在核工业、高温合金、电子技术等领域具有重要的应用价值, 近年来受到国内外研究学者的广泛关注。然而, 由于铪属于密排六方(hcp)晶体结构,可独立启动的滑移系较少,导致其塑性变形能力较差,限制了其在更广泛领域的工程应用。本文综述了近年来金属铪力学性能的研究进展,重点阐述了杂质元素、塑性加工工艺以及热处理制度对铪力学行为的影响规律。首先,分析了非金属杂质及金属杂质对铪塑性变形机制的作用, 并总结了目前锆铪分离与提纯的主要工艺方法。在此基础上, 结合铪以柱面滑移和孪生为主的变形机制,梳理了其在热锻、热轧、冷轧等塑性加工过程中的变形行为与微观机制,重点讨论了加工过程中织构演化及其对力学性能的影响。考虑到铪对氧、 氮等气体元素具有较强的亲和力, 其热处理过程需在真空环境下进行以防止污染。本文从热力学与动力学角度探讨了真空热处理工艺对铪显微组织与力学性能的影响规律。最后, 对进一步提升金属铪力学性能的可行途径进行了总结与展望, 以期为高性能铪材料的开发与应用提供理论参考。

高熵合金增材制造技术及组织性能研究进展

摘要:高熵合金凭借独特的多主元设计展现出优异性能,在航空航天、能源电力、海洋工程等领域极具应用潜力。然而,传统制备工艺存在的成分均匀性差、裂纹敏感性高和成本高昂等问题,限制了高熵合金的工业应用。金属增材制造技术凭借逐层制造、设计自由度高和快速冷却等优势,为高熵合金复杂结构制备开辟了新路径。本文综述了高熵合金增材制造技术的研究进展,详细阐述基于激光、电弧和黏结剂为主的金属增材制造技术在高熵合金制备中的应用,深入探讨三种金属增材制造技术对高熵合金微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。不同金属增材制造技术及工艺参数、热处理条件对高熵合金组织性能影响各异,通过优化工艺和施加后处理技术,可有效调控其微观组织结构与服役性能,为高熵合金在更多领域的实际应用提供理论支持与技术参考。

真空蒸馏提纯金属镱的理论及实验研究

摘要:采用Miedema模型研究了真空蒸馏提纯金属镱过程中Ca、Mg、Mn等杂质的分离特性及分离规律,并根据理论分析结果开展了不同温度下镱的真空蒸馏提纯实验。计算结果表明:在1000℃以下杂质Fe、Al、Cu、Ni与Yb的饱和蒸气压差值Δp* 极大,而杂质Mg、Ca、Mn与Yb的Δp* 很小;随着温度降低,分离系数βCa,Yb逐渐增大,而分离系数βMg,Yb和βMn,Yb保持稳定,杂质Mg、Ca、Mn的挥发速率急剧下降。实验结果表明,在700℃下真空蒸馏可有效去除金属镱中的杂质Mg、Ca、Mn。

高熵合金中的化学短程有序

摘要:高熵合金因其多主元特性突破了传统合金的设计局限,展现出优异的力学性能。近年来研究发现,高熵合金中普遍存在化学有序现象。本文综述了化学短程有序的形成机制、调控手段、表征技术及其对力学性能的影响。发现合金中化学有序的形成受混合焓和原子尺寸等多种因素影响;热处理工艺、掺杂间隙原子以及辐照处理等都能调控合金中的化学有序度;X 射线衍射、透射电子显微镜技术以及计算机模拟是表征化学有序的常用方法;合金中的化学有序主要通过影响位错行为和层错能从而影响其力学性能。深入理解化学有序,可为通过成分设计与加工工艺提高高熵合金性能提供重要基础。

高熵陶瓷在摩擦学领域的研究进展

摘要:高熵陶瓷是由非金属元素与多种等摩尔比或接近等摩尔比的金属元素构成的化合物,具有比传统陶瓷更高的硬度、更好的抗氧化性和耐磨性,不仅丰富了陶瓷材料体系,更在热障、热电和耐磨耐蚀等领域具有广阔的应用前景。近年来人们已开发出多种具有较好相稳定性和力学性能的耐磨高熵陶瓷,但关于这类材料在干摩擦和高温摩擦条件下润滑方式的研究却较少,限制了其在摩擦与润滑领域的进一步发展。本文讨论了高熵陶瓷固有特性与制备工艺,重点综述了近年来高熵陶瓷在摩擦学领域的研究进展,从晶体结构和力学性能等角度分析了高熵氧化物、高熵碳化物、高熵氮化物和高熵硼化物的摩擦学特性,并讨论了适用于高熵陶瓷的润滑方法,包括添加固体润滑剂和调控组分实现自润滑。本文不仅综述了已在高熵陶瓷领域取得应用的润滑材料,还归纳了部分具有润滑效果的潜在高熵陶瓷固体润滑剂。选取恰当的润滑方式可在滑动表面生成摩擦膜减轻对磨副产生的接触应力,有效缓解本征脆性造成的高温和干摩擦环境下摩擦性能恶化的问题,降低材料在宽温域的磨损率。