材料制备与加工
陶虎威,郝云飞,邵明皓,姜炳鑫,李志航,张华
摘要:
利用动电位极化曲线测试、微区电化学阻抗测试、周期浸润测试和浸泡腐蚀,结合透射电镜和扫描电镜探究了2219铝合金在1 mg/L氯化钠和0.1 mg/L硫化钠混合溶液环境下的搅拌摩擦焊接头的腐蚀行为机理。结果表明:腐蚀前后焊缝未发现明显的力学性能损失,焊缝耐腐蚀性能:WNZ>HAZ/TMAZ>BM。越靠近焊核中心,受热的作用越大,析出相回溶数量越多,提高了基体中Cu的含量,从而降低了氧化还原反应速率。宏观区域的电偶腐蚀造成母材形貌发生较大变化,游离态的Cu2+得到铝基体腐蚀溶解产生的电子析出,加剧腐蚀,出现大面积剥落现象。热影响区与热机械影响区腐蚀情况介于两者之间。
姜炳鑫,常志龙,陶虎威,李志航,陈敏,张华
摘要:
本文通过FSAM技术成功获得了6082-T6铝合金增材块,并对其耐腐蚀性能开展研究。结果表明:通过剥落腐蚀评级与静态失重法均说明增材体的耐腐蚀性能优于母材;动电位极化曲线与浸泡腐蚀试验也说明增材体较于母材,其腐蚀倾向与腐蚀速率较低,沿增材高度方向自下而上,腐蚀倾向与腐蚀速率呈逐渐降低趋势;6082-T6铝合金经过FSAM后,其粗大带状晶粒转变为细小等轴晶粒,强化相(Mg2Si相)数量减少且分布均匀,二者是导致增材体耐腐蚀性能高于母材的主要原因。
祖润锋,杜兴蒿,袁帅,杨明澄,段国升,武保林,张利
摘要:
在外加载荷作用下,L12型有序化合物合金易出现晶界脆性断裂,严重制约了其实用化进程。本文研究了碳元素对(Ni, Co, Fe)3(Al, Ti, Fe)型有序高熵化合物合金的组织以及性能的影响。结果表明,经室温变形以及高温退火处理后,含碳合金具有不完全再结晶组织,并且在晶界处存在无序面心立方结构的纳米过渡层。该含碳合金在室温下屈服强度达到1015MPa, 拉伸延伸率达到16%;在760℃条件下屈服强度达到900MPa, 拉伸延伸率达到10%。说明碳的加入有助于L12型化合物合金克服晶界脆性,获得良好的综合力学性能。
赵燕春,姚文博,董杰,吕志超,黄燕,张艺波,马东,杨铭
摘要:
本文以典型B2相增韧非晶复合材料形成合金Zr48Cu48Al4为基础,分别研究了Ti 、Nb微合金化添加对其凝固组织和性能的影响规律。研究发现,与基础合金相比,微合金化显著改变了B2相的组织形貌(包括大小、数量、形状),其中Ti微合金化降低了B2晶体相的形核能力,提高了非晶和非晶复合材料的形成能力;而Nb微合金化则提高了B2相的稳定性,并大幅提高了非晶相与B2相的硬度以及非晶复合材料的强度和压缩塑性(分别达到了1470MPa和21.5%)。本研究为非晶复合材料的成分设计与制备提供了实验依据,对开发高性能相变增韧非晶复合材料具有参考价值。
魏统宇,樊蕾,袁波,严宝辉,田锋,范清松,刘海明
摘要:
本研究通过恒电位极化曲线法研究了工业级Zr-xTi(x=0、5、10、15)合金板材在6mol/L的亚沸腾态浓硝酸环境中的电化学腐蚀行为。通过测试材料的动电位极化曲线和电化学阻抗谱等电化学参数来评价不同Ti含量Zr-Ti合金的腐蚀性能,并利用扫描电子显微镜(SEM)和3D超景深显微镜对材料腐蚀形貌进行观察。实验结果表明:添加Ti元素可以减小合金材料的自腐蚀电流密度Icorr,提高合金材料表面的电荷转移电阻Rct,对材料的耐腐蚀性能有利;当Ti含量添加至5%,有明显的钝化区间,合金材料具有最小的自腐蚀电流密度Icorr,约为4.0923×10-6A/cm2,电荷转移电阻Rct也最大,约为16514Ω﹒cm2,并且其合金表面氧化膜光滑平整,腐蚀程度最弱,表明Zr-5Ti合金材料的腐蚀速率较低,具有优异的耐硝酸腐蚀性能。
任广笑,赵占军,曹喜娟,王红霞,赵庆,刘良智,牛晓峰
摘要:
本文利用铜质金属型重力铸造制备了Mg-9Al-1Si合金,通过凝固前施加不同时间超声处理调控合金组织形貌。利用OM,XRD,SEM,拉伸实验等方法研究了在不同超声处理时间作用下Mg-9Al-1Si合金组织形貌演变及其对力学性能的影响。结果表明:未经超声处理时,α-Mg基体呈粗大的树枝晶,粗大汉字状Mg2Si相有明显的团聚现象,β-Mg17Al12相以断续网状沿枝晶界分布;超声处理能显著细化合金微观组织,α-Mg基体晶粒尺寸减小由粗大的树枝状转变为团絮状,汉字状Mg2Si相被细化,变为长条状或细线状,分布变得均匀;β-Mg17Al12相网状趋势弱化,边界处出现大量层片状β-Mg17Al12相。随着超声时间增加,超声的声空化和声流作用使合金组织明显改善,但作用时间太长反而减弱组织细化作用。因此超声处理后Mg-9Al-1Si合金力学性能得到明显改善,且随超声作用时间先增后降,其中超声处理20min时提升最大,相较于未超声处理合金分别提高了72MPa,74MPa和2.31%。
唐作章,熊宁,孙迪
摘要:
TZM钼合金具有比纯钼更优异的力学性能和更高的再结晶温度,适用于更广泛的应用场景,TZM箔材可以替代纯钼箔材应用于电子等领域。本文通过研究TZM箔材经过不同退火温度和高温短时退火热处理的显微组织和力学性能,发现900℃的退火可以使箔材完成去应力,并出现最大延伸率;高温短时退火提升了材料的抗拉强度,2次高温短时退火后箔材具有最大强度和较高的延伸率;杯突测试显示出于力学性能类似的规律,900℃退火使材料具有最大杯突值3mm,经过2次高温短时退火后杯突值提高23%。
提取冶金与化学工程
马黎阳,张旭,刘子彪,林琳,高扬,张云学,唐敬坤,董卫果,李金惠,赵明
摘要:
含锌漆渣是富锌防腐涂料涂装后产生的有害废渣,经热解脱除有机组分后可作为湿法冶炼锌的原料。将热解漆渣用于电积锌废液中性浸出-净化除杂-电积回收金属锌板,并对比车间次氧化锌和锌粉为原料的净化后液和功耗参数。结果表明,含锌热解漆渣中-50 μm颗粒质量比最大为81.88%,但金属锌含量最低为12.95%,适用于碱洗和废电解液中性浸出;50-125 μm热解漆渣金属锌含量较高,适用于置换脱铜和两步除镍钴镉杂质;+125 μm热解漆渣中金属锌和金属铁含量均最高分别为76.01%和68.79%,适合与50-125 μm热解漆渣进行两段置换除镉。以上采用热解漆渣的置换除杂效果与采用车间电炉锌粉相当,分别获得镉含量为20.48%和19.68%的两种海绵镉渣。将热解漆渣两段除镉净化液用于生产电积锌,在相同的电积条件下其电流效率和电耗与车间电炉锌粉相当,表明含锌热解漆渣在参数优化后可以生产电积锌,同时为含锌漆渣的资源化利用提供了新方向。
李翔,袁亮,李克帆,纪睿,展亦馨,唐恺
摘要:
在高温下利用密度差别,以熔硅、熔渣和熔铁(或铜)构建Si/Slag/Me三层液体系。冶金硅中的B和P杂质扩散到熔渣和底层金属中,达到提纯冶金硅的目的。热力学计算结果证明了这种方法具有可行性。实验研究分析了底层金属类型、炉渣成分及反应温度对B和P去除率的影响,结果表明:底层金属可有效吸收冶金硅中的P,其中铁比铜有更好的P吸收效果。底层金属对B的吸收效果不佳,B的去除主要归功于造渣提纯过程。在炉渣中加入10 wt%的CaF2,降低了渣粘度,可显著提高B和P的去除率。1600~1700 °C温度范围内,提高反应温度有利于B的去除,对P的去除无显著作用。
于帅康,邓胜祥,Johnson Yap
摘要:
铝水平高度是铝电解过程中的重要指标,合适的铝水平可保持良好的槽内物理场使电解槽稳定生产,因此找到合适的铝水平高度对电解槽良好工作至关重要。作者利用SOLIDWORKS建模软件绘制了四组350KA不同铝水平电解槽,通过COMSOL仿真软件分别对四组不同铝水平电解槽电场及热场进行模拟并对比某厂350KA电解槽现场测试数据,验证了模拟准确性。发现随着铝水平的不断升高,电解槽内电势、电流密度及整体温度均呈下降趋势。通过电场热场对比,认为350KA电解槽铝水平位于20cm~22cm区间为最优,压降为3630mV~3810mV,槽内高温约为950℃。
韩吉庆,张力,殷红梅,冯秋平,杨明飞
摘要:
含钛高炉渣的综合利用是冶金领域亟待解决的关键问题。针对该问题,本论文以改性含钛高炉渣(含钛高炉渣在高温下经过氧化硅、压缩空气改性处理得到的炉渣 )为原料,通过重选-碱浸-酸浸工艺来实现金红石晶体的选择性分离,获得高品质的人造金红石。具体研究各工艺参数对重选实验、碱浸实验、酸浸实验的影响。结果表明,较佳的工艺条件为:-150 μm改性渣占比79.53% 、冲程14 mm、冲次360 times/min;碱浸温度95°C、碱浸时间90 min、NaOH浓度3.0 mol/L;酸浸温度65°C、酸浸时间60 min和HCl浓度3.0 mol/L。产品金红石的TiO2含量为98.20%,MgO和CaO总含量为0.47%,是氯化钛白的优质原料。此外,通过电位-pH图明晰了碱浸-酸浸实验的浸出机理。
地质采矿与安全工程
张慧峰,鲁成,张思达,刘凌云
摘要:
煤矸石是矿山开采后遗留的固体废物,传统的测坍落度已无法解决煤矸石基充填料浆泵送过程出现的离析、堵管等问题。为此,本文通过Herschel-Bulkley模型拟合流变曲线,对屈服应力、表观黏度和流变特征等进行系统分析, 研究了Talbol连续级配下分级添加矸石颗粒的矸石充填料浆流变学参数变化规律及影响因素。实验结果表明,(1)小粒径范围内连续级配浆料“絮网结构”承载性能更好,非连续级配中大颗粒的配位数比小粒径大,屈服应力更高;(2)添加0.5mm、0.5-1mm矸石颗粒后,料浆“絮网结构”存在一个临界最大值,其是更大粒径矸石颗粒实现悬浮的基础;(3)“絮网结构”的承载性能随矸石粒径的增大而减小,表观黏度随剪切速率变化呈现先减小再增加后趋于平缓;(4)当<50s-1时,料浆状态呈现剪切稀化或近牛顿流体状态,更易于搅拌和输送。该研究为矿山矸石充填料浆管道输送提供了借鉴。
杜翠凤,董昉,李正灿,王鹏飞
摘要:
对处于基建期的鑫汇金矿自然风压进行现场测试,获取夏季及冬季自然风压数值。采用fluent软件,对该矿井进行建模,用现场测得的自然风压数据验证模型的可靠性。在此基础上,通过正交模拟实验探究入风温度、热源热量、地温梯度、相对湿度对深井自然风压的影响。极差分析结果表明,各因素对深井自然风压的影响程度为:冬季:入风温度>热源热量>地温梯度>相对湿度;夏季:热源热量>入风温度>地温梯度>相对湿度。利用SPSS软件对正交实验数据进行拟合,并结合现场实测数据,建立了鑫汇金矿深井自然风压计算模型,为鑫汇金矿深部矿区通风系统的设计和风机选型提供了理论依据。
杨玉好,杨斌,胡军,李铭,张壮超
摘要:
尾矿坝变形受多因素影响,针对传统预测方法受到数据复杂性和非线性关系的限制,导致预测精度不足的问题,提出多头注意力机制(Multi-Head Attention)和双向长短时记忆网络(BiLSTM)结合预测尾矿坝位移的方法。在预测中,首先利用Z-score和Savitzky-Golay滤波对原始数据消除异常值和噪声的干扰;然后,利用灰色关联度方法确定坝体位移影响因素;最后,采用MHA-BiLSTM模型对坝体位移进行预测。以辽宁省某尾矿库实测数据为例,为评估新模型的性能与传统BiLSTM模型进行对比,结果表明该方法能够更准确地预测出坝体位移变化情况。
环境科学与工程
赵汶畅,马雪郡,吕建燚
摘要:
电容去离子技术(CDI)是一种近年来新兴的用于去除溶解在盐溶液中带电离子的脱盐方法。因其具有环境友好、工艺简单、低能耗、低成本等优势而受到越来越多的关注。CDI的电极材料是该技术的核心。金属有机框架材料(MOFs)是一种具有较大比表面积、结构多样、孔径可调节等优点的新型可用于吸附的材料。本文首先对CDI、MOFs进行了简介,随后综述了基于MOFs材料 CDI淡化海水的研究进展,并提出了目前存在的一些不足,最后对今后发展方向进行了展望。
材料制备与加工
陶虎威,郝云飞,邵明皓,姜炳鑫,李志航,张华
摘要:
利用动电位极化曲线测试、微区电化学阻抗测试、周期浸润测试和浸泡腐蚀,结合透射电镜和扫描电镜探究了2219铝合金在1 mg/L氯化钠和0.1 mg/L硫化钠混合溶液环境下的搅拌摩擦焊接头的腐蚀行为机理。结果表明:腐蚀前后焊缝未发现明显的力学性能损失,焊缝耐腐蚀性能:WNZ>HAZ/TMAZ>BM。越靠近焊核中心,受热的作用越大,析出相回溶数量越多,提高了基体中Cu的含量,从而降低了氧化还原反应速率。宏观区域的电偶腐蚀造成母材形貌发生较大变化,游离态的Cu2+得到铝基体腐蚀溶解产生的电子析出,加剧腐蚀,出现大面积剥落现象。热影响区与热机械影响区腐蚀情况介于两者之间。
姜炳鑫,常志龙,陶虎威,李志航,陈敏,张华
摘要:
本文通过FSAM技术成功获得了6082-T6铝合金增材块,并对其耐腐蚀性能开展研究。结果表明:通过剥落腐蚀评级与静态失重法均说明增材体的耐腐蚀性能优于母材;动电位极化曲线与浸泡腐蚀试验也说明增材体较于母材,其腐蚀倾向与腐蚀速率较低,沿增材高度方向自下而上,腐蚀倾向与腐蚀速率呈逐渐降低趋势;6082-T6铝合金经过FSAM后,其粗大带状晶粒转变为细小等轴晶粒,强化相(Mg2Si相)数量减少且分布均匀,二者是导致增材体耐腐蚀性能高于母材的主要原因。
祖润锋,杜兴蒿,袁帅,杨明澄,段国升,武保林,张利
摘要:
在外加载荷作用下,L12型有序化合物合金易出现晶界脆性断裂,严重制约了其实用化进程。本文研究了碳元素对(Ni, Co, Fe)3(Al, Ti, Fe)型有序高熵化合物合金的组织以及性能的影响。结果表明,经室温变形以及高温退火处理后,含碳合金具有不完全再结晶组织,并且在晶界处存在无序面心立方结构的纳米过渡层。该含碳合金在室温下屈服强度达到1015MPa, 拉伸延伸率达到16%;在760℃条件下屈服强度达到900MPa, 拉伸延伸率达到10%。说明碳的加入有助于L12型化合物合金克服晶界脆性,获得良好的综合力学性能。
赵燕春,姚文博,董杰,吕志超,黄燕,张艺波,马东,杨铭
摘要:
本文以典型B2相增韧非晶复合材料形成合金Zr48Cu48Al4为基础,分别研究了Ti 、Nb微合金化添加对其凝固组织和性能的影响规律。研究发现,与基础合金相比,微合金化显著改变了B2相的组织形貌(包括大小、数量、形状),其中Ti微合金化降低了B2晶体相的形核能力,提高了非晶和非晶复合材料的形成能力;而Nb微合金化则提高了B2相的稳定性,并大幅提高了非晶相与B2相的硬度以及非晶复合材料的强度和压缩塑性(分别达到了1470MPa和21.5%)。本研究为非晶复合材料的成分设计与制备提供了实验依据,对开发高性能相变增韧非晶复合材料具有参考价值。
魏统宇,樊蕾,袁波,严宝辉,田锋,范清松,刘海明
摘要:
本研究通过恒电位极化曲线法研究了工业级Zr-xTi(x=0、5、10、15)合金板材在6mol/L的亚沸腾态浓硝酸环境中的电化学腐蚀行为。通过测试材料的动电位极化曲线和电化学阻抗谱等电化学参数来评价不同Ti含量Zr-Ti合金的腐蚀性能,并利用扫描电子显微镜(SEM)和3D超景深显微镜对材料腐蚀形貌进行观察。实验结果表明:添加Ti元素可以减小合金材料的自腐蚀电流密度Icorr,提高合金材料表面的电荷转移电阻Rct,对材料的耐腐蚀性能有利;当Ti含量添加至5%,有明显的钝化区间,合金材料具有最小的自腐蚀电流密度Icorr,约为4.0923×10-6A/cm2,电荷转移电阻Rct也最大,约为16514Ω﹒cm2,并且其合金表面氧化膜光滑平整,腐蚀程度最弱,表明Zr-5Ti合金材料的腐蚀速率较低,具有优异的耐硝酸腐蚀性能。
任广笑,赵占军,曹喜娟,王红霞,赵庆,刘良智,牛晓峰
摘要:
本文利用铜质金属型重力铸造制备了Mg-9Al-1Si合金,通过凝固前施加不同时间超声处理调控合金组织形貌。利用OM,XRD,SEM,拉伸实验等方法研究了在不同超声处理时间作用下Mg-9Al-1Si合金组织形貌演变及其对力学性能的影响。结果表明:未经超声处理时,α-Mg基体呈粗大的树枝晶,粗大汉字状Mg2Si相有明显的团聚现象,β-Mg17Al12相以断续网状沿枝晶界分布;超声处理能显著细化合金微观组织,α-Mg基体晶粒尺寸减小由粗大的树枝状转变为团絮状,汉字状Mg2Si相被细化,变为长条状或细线状,分布变得均匀;β-Mg17Al12相网状趋势弱化,边界处出现大量层片状β-Mg17Al12相。随着超声时间增加,超声的声空化和声流作用使合金组织明显改善,但作用时间太长反而减弱组织细化作用。因此超声处理后Mg-9Al-1Si合金力学性能得到明显改善,且随超声作用时间先增后降,其中超声处理20min时提升最大,相较于未超声处理合金分别提高了72MPa,74MPa和2.31%。
唐作章,熊宁,孙迪
摘要:
TZM钼合金具有比纯钼更优异的力学性能和更高的再结晶温度,适用于更广泛的应用场景,TZM箔材可以替代纯钼箔材应用于电子等领域。本文通过研究TZM箔材经过不同退火温度和高温短时退火热处理的显微组织和力学性能,发现900℃的退火可以使箔材完成去应力,并出现最大延伸率;高温短时退火提升了材料的抗拉强度,2次高温短时退火后箔材具有最大强度和较高的延伸率;杯突测试显示出于力学性能类似的规律,900℃退火使材料具有最大杯突值3mm,经过2次高温短时退火后杯突值提高23%。
提取冶金与化学工程
马黎阳,张旭,刘子彪,林琳,高扬,张云学,唐敬坤,董卫果,李金惠,赵明
摘要:
含锌漆渣是富锌防腐涂料涂装后产生的有害废渣,经热解脱除有机组分后可作为湿法冶炼锌的原料。将热解漆渣用于电积锌废液中性浸出-净化除杂-电积回收金属锌板,并对比车间次氧化锌和锌粉为原料的净化后液和功耗参数。结果表明,含锌热解漆渣中-50 μm颗粒质量比最大为81.88%,但金属锌含量最低为12.95%,适用于碱洗和废电解液中性浸出;50-125 μm热解漆渣金属锌含量较高,适用于置换脱铜和两步除镍钴镉杂质;+125 μm热解漆渣中金属锌和金属铁含量均最高分别为76.01%和68.79%,适合与50-125 μm热解漆渣进行两段置换除镉。以上采用热解漆渣的置换除杂效果与采用车间电炉锌粉相当,分别获得镉含量为20.48%和19.68%的两种海绵镉渣。将热解漆渣两段除镉净化液用于生产电积锌,在相同的电积条件下其电流效率和电耗与车间电炉锌粉相当,表明含锌热解漆渣在参数优化后可以生产电积锌,同时为含锌漆渣的资源化利用提供了新方向。
李翔,袁亮,李克帆,纪睿,展亦馨,唐恺
摘要:
在高温下利用密度差别,以熔硅、熔渣和熔铁(或铜)构建Si/Slag/Me三层液体系。冶金硅中的B和P杂质扩散到熔渣和底层金属中,达到提纯冶金硅的目的。热力学计算结果证明了这种方法具有可行性。实验研究分析了底层金属类型、炉渣成分及反应温度对B和P去除率的影响,结果表明:底层金属可有效吸收冶金硅中的P,其中铁比铜有更好的P吸收效果。底层金属对B的吸收效果不佳,B的去除主要归功于造渣提纯过程。在炉渣中加入10 wt%的CaF2,降低了渣粘度,可显著提高B和P的去除率。1600~1700 °C温度范围内,提高反应温度有利于B的去除,对P的去除无显著作用。
于帅康,邓胜祥,Johnson Yap
摘要:
铝水平高度是铝电解过程中的重要指标,合适的铝水平可保持良好的槽内物理场使电解槽稳定生产,因此找到合适的铝水平高度对电解槽良好工作至关重要。作者利用SOLIDWORKS建模软件绘制了四组350KA不同铝水平电解槽,通过COMSOL仿真软件分别对四组不同铝水平电解槽电场及热场进行模拟并对比某厂350KA电解槽现场测试数据,验证了模拟准确性。发现随着铝水平的不断升高,电解槽内电势、电流密度及整体温度均呈下降趋势。通过电场热场对比,认为350KA电解槽铝水平位于20cm~22cm区间为最优,压降为3630mV~3810mV,槽内高温约为950℃。
韩吉庆,张力,殷红梅,冯秋平,杨明飞
摘要:
含钛高炉渣的综合利用是冶金领域亟待解决的关键问题。针对该问题,本论文以改性含钛高炉渣(含钛高炉渣在高温下经过氧化硅、压缩空气改性处理得到的炉渣 )为原料,通过重选-碱浸-酸浸工艺来实现金红石晶体的选择性分离,获得高品质的人造金红石。具体研究各工艺参数对重选实验、碱浸实验、酸浸实验的影响。结果表明,较佳的工艺条件为:-150 μm改性渣占比79.53% 、冲程14 mm、冲次360 times/min;碱浸温度95°C、碱浸时间90 min、NaOH浓度3.0 mol/L;酸浸温度65°C、酸浸时间60 min和HCl浓度3.0 mol/L。产品金红石的TiO2含量为98.20%,MgO和CaO总含量为0.47%,是氯化钛白的优质原料。此外,通过电位-pH图明晰了碱浸-酸浸实验的浸出机理。
地质采矿与安全工程
张慧峰,鲁成,张思达,刘凌云
摘要:
煤矸石是矿山开采后遗留的固体废物,传统的测坍落度已无法解决煤矸石基充填料浆泵送过程出现的离析、堵管等问题。为此,本文通过Herschel-Bulkley模型拟合流变曲线,对屈服应力、表观黏度和流变特征等进行系统分析, 研究了Talbol连续级配下分级添加矸石颗粒的矸石充填料浆流变学参数变化规律及影响因素。实验结果表明,(1)小粒径范围内连续级配浆料“絮网结构”承载性能更好,非连续级配中大颗粒的配位数比小粒径大,屈服应力更高;(2)添加0.5mm、0.5-1mm矸石颗粒后,料浆“絮网结构”存在一个临界最大值,其是更大粒径矸石颗粒实现悬浮的基础;(3)“絮网结构”的承载性能随矸石粒径的增大而减小,表观黏度随剪切速率变化呈现先减小再增加后趋于平缓;(4)当<50s-1时,料浆状态呈现剪切稀化或近牛顿流体状态,更易于搅拌和输送。该研究为矿山矸石充填料浆管道输送提供了借鉴。
杜翠凤,董昉,李正灿,王鹏飞
摘要:
对处于基建期的鑫汇金矿自然风压进行现场测试,获取夏季及冬季自然风压数值。采用fluent软件,对该矿井进行建模,用现场测得的自然风压数据验证模型的可靠性。在此基础上,通过正交模拟实验探究入风温度、热源热量、地温梯度、相对湿度对深井自然风压的影响。极差分析结果表明,各因素对深井自然风压的影响程度为:冬季:入风温度>热源热量>地温梯度>相对湿度;夏季:热源热量>入风温度>地温梯度>相对湿度。利用SPSS软件对正交实验数据进行拟合,并结合现场实测数据,建立了鑫汇金矿深井自然风压计算模型,为鑫汇金矿深部矿区通风系统的设计和风机选型提供了理论依据。
杨玉好,杨斌,胡军,李铭,张壮超
摘要:
尾矿坝变形受多因素影响,针对传统预测方法受到数据复杂性和非线性关系的限制,导致预测精度不足的问题,提出多头注意力机制(Multi-Head Attention)和双向长短时记忆网络(BiLSTM)结合预测尾矿坝位移的方法。在预测中,首先利用Z-score和Savitzky-Golay滤波对原始数据消除异常值和噪声的干扰;然后,利用灰色关联度方法确定坝体位移影响因素;最后,采用MHA-BiLSTM模型对坝体位移进行预测。以辽宁省某尾矿库实测数据为例,为评估新模型的性能与传统BiLSTM模型进行对比,结果表明该方法能够更准确地预测出坝体位移变化情况。
环境科学与工程
赵汶畅,马雪郡,吕建燚
摘要:
电容去离子技术(CDI)是一种近年来新兴的用于去除溶解在盐溶液中带电离子的脱盐方法。因其具有环境友好、工艺简单、低能耗、低成本等优势而受到越来越多的关注。CDI的电极材料是该技术的核心。金属有机框架材料(MOFs)是一种具有较大比表面积、结构多样、孔径可调节等优点的新型可用于吸附的材料。本文首先对CDI、MOFs进行了简介,随后综述了基于MOFs材料 CDI淡化海水的研究进展,并提出了目前存在的一些不足,最后对今后发展方向进行了展望。
材料制备与加工
陶虎威,郝云飞,邵明皓,姜炳鑫,李志航,张华
摘要:
利用动电位极化曲线测试、微区电化学阻抗测试、周期浸润测试和浸泡腐蚀,结合透射电镜和扫描电镜探究了2219铝合金在1 mg/L氯化钠和0.1 mg/L硫化钠混合溶液环境下的搅拌摩擦焊接头的腐蚀行为机理。结果表明:腐蚀前后焊缝未发现明显的力学性能损失,焊缝耐腐蚀性能:WNZ>HAZ/TMAZ>BM。越靠近焊核中心,受热的作用越大,析出相回溶数量越多,提高了基体中Cu的含量,从而降低了氧化还原反应速率。宏观区域的电偶腐蚀造成母材形貌发生较大变化,游离态的Cu2+得到铝基体腐蚀溶解产生的电子析出,加剧腐蚀,出现大面积剥落现象。热影响区与热机械影响区腐蚀情况介于两者之间。
姜炳鑫,常志龙,陶虎威,李志航,陈敏,张华
摘要:
本文通过FSAM技术成功获得了6082-T6铝合金增材块,并对其耐腐蚀性能开展研究。结果表明:通过剥落腐蚀评级与静态失重法均说明增材体的耐腐蚀性能优于母材;动电位极化曲线与浸泡腐蚀试验也说明增材体较于母材,其腐蚀倾向与腐蚀速率较低,沿增材高度方向自下而上,腐蚀倾向与腐蚀速率呈逐渐降低趋势;6082-T6铝合金经过FSAM后,其粗大带状晶粒转变为细小等轴晶粒,强化相(Mg2Si相)数量减少且分布均匀,二者是导致增材体耐腐蚀性能高于母材的主要原因。
祖润锋,杜兴蒿,袁帅,杨明澄,段国升,武保林,张利
摘要:
在外加载荷作用下,L12型有序化合物合金易出现晶界脆性断裂,严重制约了其实用化进程。本文研究了碳元素对(Ni, Co, Fe)3(Al, Ti, Fe)型有序高熵化合物合金的组织以及性能的影响。结果表明,经室温变形以及高温退火处理后,含碳合金具有不完全再结晶组织,并且在晶界处存在无序面心立方结构的纳米过渡层。该含碳合金在室温下屈服强度达到1015MPa, 拉伸延伸率达到16%;在760℃条件下屈服强度达到900MPa, 拉伸延伸率达到10%。说明碳的加入有助于L12型化合物合金克服晶界脆性,获得良好的综合力学性能。
赵燕春,姚文博,董杰,吕志超,黄燕,张艺波,马东,杨铭
摘要:
本文以典型B2相增韧非晶复合材料形成合金Zr48Cu48Al4为基础,分别研究了Ti 、Nb微合金化添加对其凝固组织和性能的影响规律。研究发现,与基础合金相比,微合金化显著改变了B2相的组织形貌(包括大小、数量、形状),其中Ti微合金化降低了B2晶体相的形核能力,提高了非晶和非晶复合材料的形成能力;而Nb微合金化则提高了B2相的稳定性,并大幅提高了非晶相与B2相的硬度以及非晶复合材料的强度和压缩塑性(分别达到了1470MPa和21.5%)。本研究为非晶复合材料的成分设计与制备提供了实验依据,对开发高性能相变增韧非晶复合材料具有参考价值。
魏统宇,樊蕾,袁波,严宝辉,田锋,范清松,刘海明
摘要:
本研究通过恒电位极化曲线法研究了工业级Zr-xTi(x=0、5、10、15)合金板材在6mol/L的亚沸腾态浓硝酸环境中的电化学腐蚀行为。通过测试材料的动电位极化曲线和电化学阻抗谱等电化学参数来评价不同Ti含量Zr-Ti合金的腐蚀性能,并利用扫描电子显微镜(SEM)和3D超景深显微镜对材料腐蚀形貌进行观察。实验结果表明:添加Ti元素可以减小合金材料的自腐蚀电流密度Icorr,提高合金材料表面的电荷转移电阻Rct,对材料的耐腐蚀性能有利;当Ti含量添加至5%,有明显的钝化区间,合金材料具有最小的自腐蚀电流密度Icorr,约为4.0923×10-6A/cm2,电荷转移电阻Rct也最大,约为16514Ω﹒cm2,并且其合金表面氧化膜光滑平整,腐蚀程度最弱,表明Zr-5Ti合金材料的腐蚀速率较低,具有优异的耐硝酸腐蚀性能。
任广笑,赵占军,曹喜娟,王红霞,赵庆,刘良智,牛晓峰
摘要:
本文利用铜质金属型重力铸造制备了Mg-9Al-1Si合金,通过凝固前施加不同时间超声处理调控合金组织形貌。利用OM,XRD,SEM,拉伸实验等方法研究了在不同超声处理时间作用下Mg-9Al-1Si合金组织形貌演变及其对力学性能的影响。结果表明:未经超声处理时,α-Mg基体呈粗大的树枝晶,粗大汉字状Mg2Si相有明显的团聚现象,β-Mg17Al12相以断续网状沿枝晶界分布;超声处理能显著细化合金微观组织,α-Mg基体晶粒尺寸减小由粗大的树枝状转变为团絮状,汉字状Mg2Si相被细化,变为长条状或细线状,分布变得均匀;β-Mg17Al12相网状趋势弱化,边界处出现大量层片状β-Mg17Al12相。随着超声时间增加,超声的声空化和声流作用使合金组织明显改善,但作用时间太长反而减弱组织细化作用。因此超声处理后Mg-9Al-1Si合金力学性能得到明显改善,且随超声作用时间先增后降,其中超声处理20min时提升最大,相较于未超声处理合金分别提高了72MPa,74MPa和2.31%。
唐作章,熊宁,孙迪
摘要:
TZM钼合金具有比纯钼更优异的力学性能和更高的再结晶温度,适用于更广泛的应用场景,TZM箔材可以替代纯钼箔材应用于电子等领域。本文通过研究TZM箔材经过不同退火温度和高温短时退火热处理的显微组织和力学性能,发现900℃的退火可以使箔材完成去应力,并出现最大延伸率;高温短时退火提升了材料的抗拉强度,2次高温短时退火后箔材具有最大强度和较高的延伸率;杯突测试显示出于力学性能类似的规律,900℃退火使材料具有最大杯突值3mm,经过2次高温短时退火后杯突值提高23%。
提取冶金与化学工程
马黎阳,张旭,刘子彪,林琳,高扬,张云学,唐敬坤,董卫果,李金惠,赵明
摘要:
含锌漆渣是富锌防腐涂料涂装后产生的有害废渣,经热解脱除有机组分后可作为湿法冶炼锌的原料。将热解漆渣用于电积锌废液中性浸出-净化除杂-电积回收金属锌板,并对比车间次氧化锌和锌粉为原料的净化后液和功耗参数。结果表明,含锌热解漆渣中-50 μm颗粒质量比最大为81.88%,但金属锌含量最低为12.95%,适用于碱洗和废电解液中性浸出;50-125 μm热解漆渣金属锌含量较高,适用于置换脱铜和两步除镍钴镉杂质;+125 μm热解漆渣中金属锌和金属铁含量均最高分别为76.01%和68.79%,适合与50-125 μm热解漆渣进行两段置换除镉。以上采用热解漆渣的置换除杂效果与采用车间电炉锌粉相当,分别获得镉含量为20.48%和19.68%的两种海绵镉渣。将热解漆渣两段除镉净化液用于生产电积锌,在相同的电积条件下其电流效率和电耗与车间电炉锌粉相当,表明含锌热解漆渣在参数优化后可以生产电积锌,同时为含锌漆渣的资源化利用提供了新方向。
李翔,袁亮,李克帆,纪睿,展亦馨,唐恺
摘要:
在高温下利用密度差别,以熔硅、熔渣和熔铁(或铜)构建Si/Slag/Me三层液体系。冶金硅中的B和P杂质扩散到熔渣和底层金属中,达到提纯冶金硅的目的。热力学计算结果证明了这种方法具有可行性。实验研究分析了底层金属类型、炉渣成分及反应温度对B和P去除率的影响,结果表明:底层金属可有效吸收冶金硅中的P,其中铁比铜有更好的P吸收效果。底层金属对B的吸收效果不佳,B的去除主要归功于造渣提纯过程。在炉渣中加入10 wt%的CaF2,降低了渣粘度,可显著提高B和P的去除率。1600~1700 °C温度范围内,提高反应温度有利于B的去除,对P的去除无显著作用。
于帅康,邓胜祥,Johnson Yap
摘要:
铝水平高度是铝电解过程中的重要指标,合适的铝水平可保持良好的槽内物理场使电解槽稳定生产,因此找到合适的铝水平高度对电解槽良好工作至关重要。作者利用SOLIDWORKS建模软件绘制了四组350KA不同铝水平电解槽,通过COMSOL仿真软件分别对四组不同铝水平电解槽电场及热场进行模拟并对比某厂350KA电解槽现场测试数据,验证了模拟准确性。发现随着铝水平的不断升高,电解槽内电势、电流密度及整体温度均呈下降趋势。通过电场热场对比,认为350KA电解槽铝水平位于20cm~22cm区间为最优,压降为3630mV~3810mV,槽内高温约为950℃。
韩吉庆,张力,殷红梅,冯秋平,杨明飞
摘要:
含钛高炉渣的综合利用是冶金领域亟待解决的关键问题。针对该问题,本论文以改性含钛高炉渣(含钛高炉渣在高温下经过氧化硅、压缩空气改性处理得到的炉渣 )为原料,通过重选-碱浸-酸浸工艺来实现金红石晶体的选择性分离,获得高品质的人造金红石。具体研究各工艺参数对重选实验、碱浸实验、酸浸实验的影响。结果表明,较佳的工艺条件为:-150 μm改性渣占比79.53% 、冲程14 mm、冲次360 times/min;碱浸温度95°C、碱浸时间90 min、NaOH浓度3.0 mol/L;酸浸温度65°C、酸浸时间60 min和HCl浓度3.0 mol/L。产品金红石的TiO2含量为98.20%,MgO和CaO总含量为0.47%,是氯化钛白的优质原料。此外,通过电位-pH图明晰了碱浸-酸浸实验的浸出机理。
地质采矿与安全工程
张慧峰,鲁成,张思达,刘凌云
摘要:
煤矸石是矿山开采后遗留的固体废物,传统的测坍落度已无法解决煤矸石基充填料浆泵送过程出现的离析、堵管等问题。为此,本文通过Herschel-Bulkley模型拟合流变曲线,对屈服应力、表观黏度和流变特征等进行系统分析, 研究了Talbol连续级配下分级添加矸石颗粒的矸石充填料浆流变学参数变化规律及影响因素。实验结果表明,(1)小粒径范围内连续级配浆料“絮网结构”承载性能更好,非连续级配中大颗粒的配位数比小粒径大,屈服应力更高;(2)添加0.5mm、0.5-1mm矸石颗粒后,料浆“絮网结构”存在一个临界最大值,其是更大粒径矸石颗粒实现悬浮的基础;(3)“絮网结构”的承载性能随矸石粒径的增大而减小,表观黏度随剪切速率变化呈现先减小再增加后趋于平缓;(4)当<50s-1时,料浆状态呈现剪切稀化或近牛顿流体状态,更易于搅拌和输送。该研究为矿山矸石充填料浆管道输送提供了借鉴。
杜翠凤,董昉,李正灿,王鹏飞
摘要:
对处于基建期的鑫汇金矿自然风压进行现场测试,获取夏季及冬季自然风压数值。采用fluent软件,对该矿井进行建模,用现场测得的自然风压数据验证模型的可靠性。在此基础上,通过正交模拟实验探究入风温度、热源热量、地温梯度、相对湿度对深井自然风压的影响。极差分析结果表明,各因素对深井自然风压的影响程度为:冬季:入风温度>热源热量>地温梯度>相对湿度;夏季:热源热量>入风温度>地温梯度>相对湿度。利用SPSS软件对正交实验数据进行拟合,并结合现场实测数据,建立了鑫汇金矿深井自然风压计算模型,为鑫汇金矿深部矿区通风系统的设计和风机选型提供了理论依据。
杨玉好,杨斌,胡军,李铭,张壮超
摘要:
尾矿坝变形受多因素影响,针对传统预测方法受到数据复杂性和非线性关系的限制,导致预测精度不足的问题,提出多头注意力机制(Multi-Head Attention)和双向长短时记忆网络(BiLSTM)结合预测尾矿坝位移的方法。在预测中,首先利用Z-score和Savitzky-Golay滤波对原始数据消除异常值和噪声的干扰;然后,利用灰色关联度方法确定坝体位移影响因素;最后,采用MHA-BiLSTM模型对坝体位移进行预测。以辽宁省某尾矿库实测数据为例,为评估新模型的性能与传统BiLSTM模型进行对比,结果表明该方法能够更准确地预测出坝体位移变化情况。
环境科学与工程
赵汶畅,马雪郡,吕建燚
摘要:
电容去离子技术(CDI)是一种近年来新兴的用于去除溶解在盐溶液中带电离子的脱盐方法。因其具有环境友好、工艺简单、低能耗、低成本等优势而受到越来越多的关注。CDI的电极材料是该技术的核心。金属有机框架材料(MOFs)是一种具有较大比表面积、结构多样、孔径可调节等优点的新型可用于吸附的材料。本文首先对CDI、MOFs进行了简介,随后综述了基于MOFs材料 CDI淡化海水的研究进展,并提出了目前存在的一些不足,最后对今后发展方向进行了展望。