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熔盐原位溶解驱动钙热还原非酸浸制备金属锆
1
作者 孙金行 谭毅 +1 位作者 高源 李毅 《有色金属(冶炼部分)》 北大核心 2025年第9期178-188,共11页
金属锆(Zr)作为战略关键材料,其传统工业制备工艺(Kroll法)存在流程复杂、能耗高及环境污染等问题。提出一种基于CaCl_(2)熔盐原位溶解副产物的无酸浸钙热还原新工艺,旨在突破传统钙热还原对酸浸工艺的依赖,实现金属锆的低成本制备。系... 金属锆(Zr)作为战略关键材料,其传统工业制备工艺(Kroll法)存在流程复杂、能耗高及环境污染等问题。提出一种基于CaCl_(2)熔盐原位溶解副产物的无酸浸钙热还原新工艺,旨在突破传统钙热还原对酸浸工艺的依赖,实现金属锆的低成本制备。系统探究了CaCl_(2)-Ca熔盐配比、反应温度及保温时间对产物钙杂质含量与产率的影响。结果表明:当CaCl_(2)添加量为理论值192%、还原剂钙过量23%、反应温度1273 K、保温时间2 h时,可获得钙杂质含量0.51%、产率93.8%的疏松多孔金属Zr颗粒。ZrO_(2)的还原是通过形成中间产物Zr_(3)O的多步骤过程。CaO和Ca在CaCl_(2)熔盐中的溶解有效避免了酸浸步骤。研究结果为金属锆的短流程、低成本制备提供了理论依据。 展开更多
关键词 锆 熔盐 原位溶解 钙热还原
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电子束流促进冶金过程中夹杂物迁移去除的研究现状 被引量：2
2
作者 谭毅 李毅 +2 位作者 游小刚 崔弘阳 羌建兵 《材料与冶金学报》 CAS 北大核心 2022年第4期235-246,共12页
夹杂物的去除一直是材料冶金行业研究的焦点问题.经过几十年的发展,传统的冶金除杂技术不能完全满足现代工业生产的需求,仍需要不断探索和研发新的除杂技术.近年来,在合金熔体中施加电子束流强化夹杂物迁移去除的冶金技术因具备清洁高... 夹杂物的去除一直是材料冶金行业研究的焦点问题.经过几十年的发展,传统的冶金除杂技术不能完全满足现代工业生产的需求,仍需要不断探索和研发新的除杂技术.近年来,在合金熔体中施加电子束流强化夹杂物迁移去除的冶金技术因具备清洁高效的特点受到了广泛关注.这种夹杂物去除技术的主要机制有与密度差相关的物相分离机制、流体动力学机制,以及与电性能相关的电迁移机制、电磁挤压力机制、电自由能驱动机制和扩散双电层理论等.依据这一类原理,形成并发展了一系列先进的施加电子束流强化冶金除杂的技术,如连续电流除杂技术、脉冲电流除杂技术、电子束冶金除杂技术等.在此基础上,本文就电子束流对冶金过程中夹杂物去除的影响及相关技术和机理进行了综述,对未来该研究的方向及趋势进行了展望. 展开更多
关键词 电子束流 冶金 夹杂物
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碳纤维增强氮化硅复合材料的制备及介电性能研究 被引量：2
3
作者 朱建斌 李佳艳 +1 位作者 姜忆来 闫霜 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期35-42,共8页
为了研究以碳纤维为吸波剂的二维层状复合材料,采用热压烧结法以改性碳纤维和氮化硅为原料,在1400℃、N_(2)气氛下烧结制备了连续碳纤维增强氮化硅基复合材料。采用网络矢量分析仪测试了C_(f)/Si_(3)N_(4)复合材料在X波段的介电常数,并... 为了研究以碳纤维为吸波剂的二维层状复合材料,采用热压烧结法以改性碳纤维和氮化硅为原料,在1400℃、N_(2)气氛下烧结制备了连续碳纤维增强氮化硅基复合材料。采用网络矢量分析仪测试了C_(f)/Si_(3)N_(4)复合材料在X波段的介电常数,并分析了其对电磁波的反射特性。结果表明:单层复合材料中碳纤维轴向垂直电磁波的电场方向的虚部小于平行的即损耗优于平行时的情况;双层复合材料有效地大幅降低了介电常数的实部,但仍不能达到阻抗匹配的要求,其原因一是Si没能阻止碳纤维径向的电流传导,二是相邻层碳纤维的反射电场分量合成为椭圆极化场,双层结构的各向异性不明显,反射主要取决于平行电场的分量。 展开更多
关键词 SiC改性碳纤维 Cf/Si_(3)N_(4)复合材料 热压烧结法 介电响应
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Nb对Ti-Al-Si-Zr共晶合金抗高温氧化性能的影响
4
作者 宁兆生 包春玲 +5 位作者 邱炜宸 毛浚鉴 王伟龙 刘天翼 李欣 刘一铎 《材料导报》 北大核心 2025年第S1期558-565,共8页
本工作以改善轻质耐高温TiAl_(20.5)Si_(8.5)Zr_(5.0)共晶合金的抗高温氧化性为出发点,设计并制备了TiAl_(20.5)Si_(8.5)Zr_(5.0)-Nb_(x)(x=5、10和15,at%)难熔轻质合金。通过分析600℃、800℃和1 000℃恒温氧化后试样显微结构、元素分... 本工作以改善轻质耐高温TiAl_(20.5)Si_(8.5)Zr_(5.0)共晶合金的抗高温氧化性为出发点,设计并制备了TiAl_(20.5)Si_(8.5)Zr_(5.0)-Nb_(x)(x=5、10和15,at%)难熔轻质合金。通过分析600℃、800℃和1 000℃恒温氧化后试样显微结构、元素分布及氧化产物的变化,探究了Nb元素对TiAl_(20.5)Si_(8.5)Zr_(5.0)合金氧化膜致密度和成分的影响规律,优化出最佳的合金成分。研究结果表明:适量的Nb能显著提高TiAl_(20.5)Si_(8.5)Zr_(5.0)的抗高温氧化性能。600℃/24 h高温氧化后,TiAl_(20.5)Si_(8.5)Zr_(5.0)Nb_(5)、TiAl_(20.5)Si_(8.5)Zr_(5.0)Nb_(10)、TiAl_(20.5)Si_(8.5)Zr_(5.0)Nb_(15)合金因Nb抑制了质量传输,三种合金表面均生成了致密且完整的TiO氧化膜。800℃/24 h高温氧化后,TiAl_(20.5)Si_(8.5)Zr_(5.0)Nb_(5)合金因抑制效应减弱,表面的氧化加深,其氧化膜的主要成分转变为TiO_(2);而TiAl_(20.5)Si_(8.5)Zr_(5.0)Nb_(10)、TiAl_(20.5)Si_(8.5)Zr_(5.0)Nb_(15)合金因Nb^(5+)的掺杂效应,其氧化膜仍然完整、光滑且主要成分未改变。1 000℃/24 h高温氧化后,TiAl_(20.5)Si_(8.5)Zr_(5.0)Nb_(5)合金氧化更加严重;TiAl_(20.5)Si_(8.5)Zr_(5.0)Nb_(10)合金表面因Al与Si形成的网状结构维持了基体与氧化层的粘结性,使其具有一定的抗氧化能力;而TiAl_(20.5)Si_(8.5)Zr_(5.0)Nb_(15)合金表面的孔洞及氧化层与基体界面处的微裂纹引发了氧化皮剥落,其抗氧化性能显著下降。因此,在600~1 000℃区间高温氧化后,TiAl_(20.5)Si_(8.5)Zr_(5.0)Nb_(10)合金具有良好的抗高温氧化性。 展开更多
关键词 TiAl_(20.5)Si_(8.5)Zr_(5.0) 共晶合金 高温氧化性能 氧化膜
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电子束熔炼新型Ni-Co基高温合金过程中合金元素的挥发行为及熔池温度计算 被引量：3
5
作者 王以霖 谭毅 +5 位作者 崔传勇 游小刚 赵龙海 崔弘阳 李鹏廷 李晓娜 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期172-177,共6页
本工作采用电子束熔炼方法制备了新型Ni-Co基高温合金,对熔炼后铸锭的显微组织、成分、合金元素挥发行为以及熔池表面温度分布进行了研究。结果表明,随着熔炼功率的增加,铸锭的显微组织越来越细,质量损失越来越大。熔炼后Cr和Al的质量... 本工作采用电子束熔炼方法制备了新型Ni-Co基高温合金,对熔炼后铸锭的显微组织、成分、合金元素挥发行为以及熔池表面温度分布进行了研究。结果表明,随着熔炼功率的增加,铸锭的显微组织越来越细,质量损失越来越大。熔炼后Cr和Al的质量分数下降,其余元素质量分数上升。在相同温度下,纯元素Al的饱和蒸气压最大,W的饱和蒸汽压最小。将熔体系统简化为Ni-Cr-Co三元合金模型来研究其挥发行为,合金元素的活度系数和活度可采用Miedema模型预测,Ti、Mo、W元素的理论挥发速率很小,挥发损失基本可以忽略不计。Al元素的挥发速率通过引入活度系数补偿因子计算。熔炼功率为10 kW、12 kW、14 kW时熔池的平均温度分别为1863.6 K、1890.6 K和1904.3 K,对应的熔池最高温度分别为2368.1 K、2402.4 K、2419.8 K。 展开更多
关键词 高温合金 电子束熔炼 元素挥发 温度分布
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电子束精炼及层覆凝固Inconel 718合金的流变行为及本构方程 被引量：2
6
作者 赵龙海 谭毅 +3 位作者 白如圣 游小刚 庄辛鹏 崔弘阳 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期88-96,共9页
对电子束层覆凝固Inconel 718合金(EBLS 718合金)和电子束精炼Inconel 718合金(EBS 718合金)进行等温压缩试验,变形温度分别为1010,1050,1100,1140℃,应变速率分别为0.001,0.01,0.1,1 s^(-1),对比研究了2种合金的热变形流变行为,基于Arr... 对电子束层覆凝固Inconel 718合金(EBLS 718合金)和电子束精炼Inconel 718合金(EBS 718合金)进行等温压缩试验,变形温度分别为1010,1050,1100,1140℃,应变速率分别为0.001,0.01,0.1,1 s^(-1),对比研究了2种合金的热变形流变行为,基于Arrhenius本构方程建立了2种合金的本构方程。结果表明:2种合金在不同变形温度和应变速率下的流变行为相似;流变应力均随着应变速率的增加而增大,随着变形温度升高而降低;由于存在层覆界面,EBLS 718合金在热压缩变形过程中在更低温度下出现了屈服下降现象,变形激活能更低,动态软化效应更加明显;2种合金变形机制均主要为晶格自扩散引起的高温攀移机制。 展开更多
关键词 Inconel 718合金 电子束精炼 层覆熔炼 热变形 本构方程
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电子束精炼GH4068高温合金的除杂工艺及机制研究 被引量：2
7
作者 徐朝晖 许雅南 +4 位作者 游小刚 董庚益 滕宗延 刘林 王轶农 《精密成形工程》 北大核心 2023年第11期179-186,共8页
目的探究电子束精炼法对GH4068合金中夹杂物去除行为的影响。方法用电子束熔炼设备对常规冶炼法制备的GH4068高温合金进行了精炼,使用扫描电子显微镜(SEM)及其配备的能谱(EDS)功能探究了合金中夹杂物的形貌、成分、数量及尺寸,并用AZte... 目的探究电子束精炼法对GH4068合金中夹杂物去除行为的影响。方法用电子束熔炼设备对常规冶炼法制备的GH4068高温合金进行了精炼,使用扫描电子显微镜(SEM)及其配备的能谱(EDS)功能探究了合金中夹杂物的形貌、成分、数量及尺寸,并用AZtec软件进行了统计分析。结果在GH4068合金中,含量最多的夹杂物为Al_(2)O_(3)-TiN复合型夹杂物,其次为氧化物、氮化物以及少量的碳氮化物。经电子束精炼后,合金中的O含量、N含量、夹杂物的数量密度和面积密度以及最大夹杂物尺寸均有所降低;当精炼参数为12 kW-30 min时,精炼效果最佳,合金中的氧的质量分数降低到6.50×10^(-6)(下降了80.06%),氮的质量分数降低到0.13×10^(-6)(下降了95.00%),夹杂物的数量密度和面积密度分别降低到21.99个/mm^(2)和34.08μm^(2)/mm^(2)(分别降低了45.62%和52.40%),最大夹杂物面积降低到12.59μm^(2)(母材面积为50.23μm^(2)),GH4068的纯净度得到了显著提高。结论电子束精炼法有良好的除杂效果,且除杂效果随功率的升高呈现出先增强后减弱的趋势,GH4068合金的最佳精炼工艺参数为12kW-30min。 展开更多
关键词 电子束精炼 GH4068 Ni-Co基高温合金 除杂
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电子束层覆凝固Inconel 718合金的元素挥发行为
8
作者 赵龙海 谭毅 +3 位作者 白如圣 游小刚 庄辛鹏 崔弘阳 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期15-20,26,共7页
基于电子束精炼Inconel 718合金元素挥发规律模型,设计了短时和长时熔化电子束层覆凝固工艺,研究了电子束层覆凝固制备Inconel 718合金的元素挥发规律以及层覆熔化时间和层覆层质量对元素挥发行为的影响。结果表明:当电子束功率为12kW... 基于电子束精炼Inconel 718合金元素挥发规律模型,设计了短时和长时熔化电子束层覆凝固工艺,研究了电子束层覆凝固制备Inconel 718合金的元素挥发规律以及层覆熔化时间和层覆层质量对元素挥发行为的影响。结果表明:当电子束功率为12kW且精炼时间为10min时,要实现电子束层覆凝固Inconel 718合金元素的精准控制,需要将层覆层质量控制在450g以上;电子束层覆凝固过程中应尽量缩短熔化时间(低于240s),直接将电子束功率升高到12kW进行精炼,可以有效地避免因长时间熔化导致的质量损失过大;层覆层质量的增加对电子束层覆凝固过程中合金元素的挥发规律影响不大,但有利于合金成分的精准控制。 展开更多
关键词 Inconel 718合金 电子束层覆凝固 合金元素挥发
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碳纤维增强莫来石复合材料设计及吸波性能研究
9
作者 姜忆来 张帆 +1 位作者 朱建斌 李佳艳 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期17-26,共10页
使用热压烧结工艺在1400℃、Ar气氛下烧结制备了碳纤维增强莫来石复合材料(CF/Mucomposites),研究了碳纤维和烧结工艺对复合材料微观结构、介电性能和吸波性能的影响,并根据实验得到的电磁参数设计了夹层吸波结构。结果表明:随着碳纤维... 使用热压烧结工艺在1400℃、Ar气氛下烧结制备了碳纤维增强莫来石复合材料(CF/Mucomposites),研究了碳纤维和烧结工艺对复合材料微观结构、介电性能和吸波性能的影响,并根据实验得到的电磁参数设计了夹层吸波结构。结果表明:随着碳纤维含量的增加,不同烧结工艺生成的CF/Mu复合材料的复介电常数均有所升高。设计后的夹层CF/Mu复合材料厚度在2.14mm时,反射损耗最低峰值为-18.60dB,反射损耗低于-10dB的频宽达到2.38GHz,实现了X波段50%以上的有效吸收带宽。 展开更多
关键词 莫来石复合材料 烧结工艺 介电性能 吸波性能
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新型Ni-Co基高温合金的显微组织特点和析出相热力学计算 被引量：2
10
作者 庄辛鹏 谭毅 +4 位作者 赵龙海 崔传勇 崔弘阳 游小刚 李鹏廷 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期111-118,共8页
利用光学显微镜和扫描电镜观察新型Ni-Co基高温合金的铸态组织,采用JMatPro软件在平衡和非平衡凝固条件下对该合金进行热力学计算,研究了合金的相析出特点。结果表明:试验合金呈现枝晶形貌,偏析严重,主要组织为γ'相、η相、γ/γ&#... 利用光学显微镜和扫描电镜观察新型Ni-Co基高温合金的铸态组织,采用JMatPro软件在平衡和非平衡凝固条件下对该合金进行热力学计算,研究了合金的相析出特点。结果表明:试验合金呈现枝晶形貌,偏析严重,主要组织为γ'相、η相、γ/γ'共晶组织以及MC碳化物。平衡凝固条件下,试验合金的主要析出相为γ'、η、μ、σ、碳化物以及硼化物;钛和铝含量增加导致γ'相析出量增加,析出温度升高;η相析出温度和析出量随钛含量增加呈线性增加。在非平衡凝固过程中,钛、钼元素富集在液相中,而铝、铬、钴和钨元素在液相中贫乏。 展开更多
关键词 新型Ni-Co基高温合金 热力学计算 平衡析出相 析出温度
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