高容量镁基储氢合金材料研究与应用进展

摘要:随着近年来氢能产业的迅速发展,镁基固态储氢材料及其储运氢系统得到了全球的广泛关注,出现了许多突破性研究和进展。在新材料体系设计方面,高性能纳米镁基储氢材料和改性镁基铸造合金的研发有效改善了Mg及其氢化物的热力学稳定性和动力学性能,实现了材料在中低温条件下的快速吸脱氢和低成本应用。在系统开发方面,借助先进的模拟方法和设计策略对镁基固态储氢系统的结构与操作参数进行优化,实现了镁基固态储氢系统的有效热管理。在工程应用方面,世界首台吨级镁基固态储运氢车落地,多个镁基固态储运氢示范应用和加氢站也陆续问世。本文从纳米镁基储氢材料、改性镁基储氢合金、镁基储氢系统开发和示范应用4 方面讨论了镁基储氢材料的重要研究进展,总结了其在氢能储运领域的相关工程示范及应用,并对未来的研究趋势进行了展望。

我国镀锌板带行业发展及其锌需求分析

摘要:我国经济社会发展进入战略机遇和风险挑战并存、不确定难预料因素增多的时期,中国钢铁工业也已迈入减量、重组、绿色三期叠加的关键时期。镀锌板带作为钢铁行业产业链下游,已发展出纯锌、锌铁、锌铝、铝锌、锌铝镁、铝硅等多种镀层,其发展对钢铁行业及锌行业均有重要影响。本文针对国内镀锌板带行业供需分析及镀层发展趋势等进行了阐述,并对镀锌板带行业的锌需求进行了分析,对镀锌板带行业及锌行业发展具有参考价值。

镁合金仿生耐腐蚀表面的研究进展

摘要: 为探索镁合金腐蚀保护的表面技术,仿生耐腐蚀如超疏水、超滑表面在过去十年中受到广泛关注。总结了制备镁合金表面的典型仿生超疏水防腐蚀方法,包括电化学沉积、化学刻蚀、阳极氧化、激光刻蚀、喷涂法等,并探讨了各制备方法的特点和镁合金仿生表面防腐蚀的研究进展。此外,总结了制备镁合金防腐蚀超滑表面的常用方法,即先构建结构化基底再注入润滑剂,以及一步喷涂法,并探讨了镁合金超滑防腐蚀表面的研究进展。最后,总结了镁合金超疏水、超滑表面面临的挑战和未来发展方向。

海洋钛合金低成本化应用技术进展与展望

摘要:海洋经济已成为全球经济发展的重要支柱之一。南海海洋环境的高温、高湿、高盐雾、强辐照,导致海洋工程材料和装备服役出现严重的腐蚀问题。钛合金具有低密度、高比强度、高耐蚀性等突出优点,是海洋工程装备的优选材料,但昂贵的应用成本严重制约了其应用拓展。如何降低钛在海洋领域的应用成本已成为海洋钛合金发展的重点。文章从钛的低成本提取和钛的减量使用两个方面,回顾了国内外钛的低成本应用研究进展,剖析了3 种钛的低成本提取技术,概述了钛钢热机复合工程、高能束流制备钛合金涂层和钛钢超声复合3 种钛的减量使用技术途径,展望了海洋钛合金低成本规模化应用的发展模式,针对性提出了深化基础研究、开展产品应用研究、强化人才培育与引进、加强产学研结合与技术转化等发展建议,以期促进中国海洋钛合金产业整体水平提升和高质量发展。

可降解铝合金在油气田开采中的开发应用进展

摘要:可降解金属是完成设定功能后,在含水体环境中可分解成粉体的材料。随着非常规油气田开采技术的迭代进步,可降解金属的潜在应用包括但不限于压裂球、桥塞、球座等。本文以可降解铝合金为例,概述了可降解的含义、铝的降解原理、可降解铝在油气田开采装备中的优势;归纳了压裂工具的力学性能、降解性能、环境相容性等要求;介绍了Al-Ga-In-X、Al-Ga-Sn-X和Al-Ga-In-Sn-X(X为Mg、Cu、Zn、Ti等元素)等较为成熟的可降解铝合金体系及降解机理;总结了温度、介质类型、制备技术等影响降解性能的因素;列举了可降解金属在油气田开采装备中的应用案例。提出了目前函需解决的产学研用合作、行业标准等问题,展望了今后的发展方向。

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。