生物技术在有色冶金废水处理中的应用

摘要:有色冶炼废水中含有大量的重金属、难降解有机物、NH+-N等,生物处理技术因其成本低和可持续性受到了广泛关注。本文在文献计量分析基础上对不同类型生物技术的性能特点进行了阐述,并对未来生物技术的发展进行了展望。 文献计量分析证实采用生物技术冶炼废水是未来的主流技术,但在基础研究方面仍旧缺乏、不够深入;驯化后的MBR(Membrane bio-reactor)侧重于去除重金属污水中的氮素和有机物,BF(Biological filter)、SBR(Sequencing batch reactor)更适用于同时去除包括重金属在内的多种污染物,通过工艺改进、耦合可以有效应对含多种重金属的污水;菌剂技术更加清洁、可持续,不仅可以应对多金属共存的高浓度污水,还可以通过矿化实现有色金属回收,但是应用时需要采取措施加以固定,考察菌株之间的相互竞争、协同关系,探明最优参数;微生物电化学技术、植物-微生物耦合技术、菌藻共生技术是近年来新发展的废水处理技术,三者可以相互耦合形成高效污水处理集成技术体系。 未来,构建多技术集成体系和循环经济技术体系是重要的关注方向。

铝锂合金激光焊接技术研究进展

摘要:先进轻质铝锂合金因其出色的断裂韧性、高比强度比刚度、稳定高低温性能、良好耐蚀性,现已成为最具竞争力的航空航天材料之一。激光焊接具有能量密度高、热影响区窄、结构变形小和焊接速度快等优势,是焊接铝锂合金薄板材料最具潜力的工艺方法。采用铝锂合金焊接结构替代机械连接,可有效地提高材料的利用率,减少零件使用,降低制造成本,实现结构减重。目前,铝锂合金因其自身材料特性,在激光焊接过程中仍存在一些关键技术问题待解决。本文综述了铝锂合金,激光焊接技术,以及铝锂合金激光焊接技术在国内外航空航天领域的研究现状,并展望了铝锂合金激光焊接技术的主要研究方向。

镁合金微弧氧化膜致密化技术研究进展

摘要:镁合金作为轻质结构材料,在装备轻量化领域展示了巨大的应用潜力。由于镁合金的化学活性较高,表面生成的氧化膜疏松多孔,严苛的服役环境对其长效稳定性构成严重威胁。采用表面防护技术有效提升镁合金的耐蚀性,延长其使用寿命。在镁合金表面改性防护技术中,微弧氧化技术具有显著的技术特征,被认为是最有前景的镁合金表面防护技术之一。然而镁合金微弧氧化膜存在本质的多孔结构特征,影响膜的防护效果。为扩大镁合金的应用领域,需要对微弧氧化膜进行致密化处理。本文综述了镁合金微弧氧化膜致密化技术的发展概况,总结了微弧氧化膜致密化技术的主要策略,以期为高致密镁合金微弧氧化膜的设计提供理论指导。最后,对镁合金微弧氧化膜致密化技术的未来发展趋势进行了展望。

Al-Si系合金晶粒细化技术研究进展与展望

摘要:A1-Si系合金具有优良的铸造性能,较高的强度与硬度、良好的耐磨和加工性能,因此在装备制造、5G通讯、电子工业等领域得到了广泛应用。近年来,制造业如汽车、高铁、3C等对A1-Si系合金的强度和塑性提出了更高的要求,发展细晶A1-Si系合金以同步提升强塑性是目前研究的重点。但是,商用晶粒细化剂存在Si"中毒”现象,当Si含量较高时这一现象愈发严重,甚至导致细化剂完全失效,α-A1晶粒尺寸达到厘米级并伴有羽毛晶等异常组织。另外,形核粒子在熔体中易沉降和团聚,随着保温时间延长,细化衰退程度加剧。本综述总结了A1-Si系合金用晶粒细化剂的研究现状和存在的问题,重点介绍了新型抗Si"中毒”A1-TCB晶种合金的特点和优势,对Al-Si系合金细晶技术提出了展望。

增材制造镍基高温合金成形过程数值模拟研究进展

摘要:增材制造技术为镍基高温合金复杂零部件的制造带来了前所未有的机遇,然而在实验研究和实际生产中仍然面临着较大的竞争压力,制约了增材制造镍基高温合金的快速发展。近年来,不同尺度的模拟方法逐步应用于指导镍基高温合金的增材制造和开发。宏观尺度模拟关注成形过程中的热历史、成形控制、残余应力分布和力学行为;介观尺度模拟主要用于解决成形过程中的激光吸收、熔池内熔体流动、熔化凝固、缺陷形成以及裂纹防治等问题;微观尺度模拟则聚焦于制造过程中构建材料的微观组织演化;而多尺度模拟通过耦合不同类型的模型,实现了材料成形过程中的跨尺度研究。本文通过综述宏观、介观和微观以及多尺度条件下镍基高温合金增材制造过程数值模拟研究进展,分析了不同模拟方法对于解决增材制造镍基高温合金成形和控性相关问题的策略和思路。最后,针对如何推动数值模拟在增材制造镍基高温合金开发中的应用进行了展望,并指出其发展方向。

钛及钛合金钎焊技术研究现状及发展趋势

摘要:钎焊料的选择对钎焊效果和钎焊接头质量具有重要影响。用于钛及钛合金钎焊的钎料可分为银基钎料、钯基钎料、铝基钎料、钛基钎料4 大类。分别介绍了这4 类钎料的特点,其中钛基钎料是钛及钛合金钎焊连接以及与其他材料钎焊连接的最佳选择,具有润湿性能好、耐腐蚀性好、高温强度高等特点。系统阐述了钛基钎料钎焊钛及钛合金以及钛及钛合金与C/C 复合材料、不锈钢、陶瓷等材料钎焊的研究进展,重点介绍了钎焊接头的界面结构以及最佳钎焊工艺下钎焊接头的抗剪强度,最后展望了钛及钛合金钎焊技术的发展方向。

预压缩镁板的冲压成形性能

摘要: 对AZ31镁合金薄板沿不同方向预压缩相同变形量引入{101-2}拉伸孪晶: 第1 组镁合金板沿轧向(RD)分别预压缩1%、3%和5%后再沿横向(TD)预压缩2% (命名为RT 镁板: R1T2、R3T2 和R5T2);第2 组镁合金板沿TD预压缩2%后再沿RD 预压缩1%、3%和5% (命名为TR镁板: T2R1、T2R3 和T2R5)。对所有镁板在400℃下退火3h,研究各预孪晶镁板的静态再结晶和冲压成形行为。结果表明: 镁板预压缩变形量越大,孪晶越多;且在相同预压缩条件下,相比RT镁板,TR 镁板中孪晶的体积分数更大。高温退火后,大预压缩程度的板材晶粒更加细小;且在相同预压缩条件下,相比RT镁板,TR 镁板晶粒尺寸更加细小, 分布更加均匀。随预压缩变形量的增加, 镁板的屈服强度、极限抗拉强度和伸长率均增大;且相同预压缩条件下, 相比RT镁板, TR镁板的屈服强度、极限抗拉强度和断裂伸长率更高。随着预压缩变形量的增加, 镁板的杯突值显著增加;且相同预压缩条件下,相比RT镁板, TR镁板的杯突值更高,这很大程度上归因于其优异的延展性、较小的塑性应变比和较大的加工硬化指数。

铸造铝合金耐蚀性能研究进展与展望

摘要:铸造铝合金作为用量最广泛的铝合金种类之一,其服役环境复杂多变。合金在海洋或潮湿环境下服役时通常面临腐蚀引起的结构破坏、寿命降低等问题,通过适当的方法改变其微观结构,影响表面钝化膜的成分和结构,可使合金的耐腐蚀性提升。本文综述了近年来铸造铝合金耐蚀性的研究进展,重点讨论了合金元素(如Cu、Si)、热处理工艺及钝化膜的作用。总结了强阴极性元素Cu、Si 会加剧电偶腐蚀,而通过微合金化(添加微量稀土/过渡金属)调整第二相组成,或采用固溶处理减少电化学反应界面均可以提升耐蚀性;表面钝化膜的失效机制(如Cl- 诱导点蚀)可通过多种模型解析。最后,针对铸造铝合金钝化膜问题,提出了若干待解决的开放性问题及研究方向建议。

国外镁合金装甲研究发展

摘要: 针对镁合金在轻型装甲车辆和单兵装甲防护中的应用,通过文献分析法对国外镁合金装甲材料的强化处理技术、耐腐蚀性能以及焊接技术的现状进行阐述,分析了镁合金装甲材料在抗弹试验中的抗弹原理与抗弹性能,对比了国内外的镁合金装甲标准与规范现状。我国需要从材料成分设计、大塑性变形、先进热处理工艺以及镁合金材料晶体结构科学研究入手,开展镁合金装甲基础研究和应用研究以及工程化研究,提高镁合金的强度、韧性、耐腐蚀性能、加工性能、可焊性等性能,并同步建立镁合金装甲材料标准体系,规范军用镁合金的应用,为我国国防装备提供高性能镁合金装甲防护材料。

耐热铝合金及其复合材料的制备、应用和强化机制

摘要:铝合金及其复合材料( 铝基材料) 具有低密度、高导热性、高比强度和高比刚度等一系列优点,被广泛应用在航空航天、交通运输以及军工等领域。目前,铝合金及其复合材料在室温力学性能方面和微观结构设计方面的研究已经取得了一定的进展,高温力学性能方面却表现得差强人意。近年来,随着航空航天、军工以及交通运输等领域的快速发展,高强耐热铝合金及其复合材料在实际应用中的需求快速增长。本文综述了耐热铝基材料的制备方法以及应用现状,阐述了现有制备方法的特点与不足之处,指出限制材料实际应用的几点关键因素,包括制备成本问题、工艺方法问题,并分析了耐热铝基材料的强化机制。最后提出设计耐热铝基材料的重点因素,并展望了耐热铝基材料的发展趋势。