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摘要: 以实验室化学共沉淀法制备的纳米镁铝尖晶石粉体为原料,研究了MgF2、AlF3、TiO2和ZnO四种添加剂对镁铝尖晶石烧结性能的影响。结果表明,TiO2、ZnO能与镁铝尖晶石形成固溶体,可以起到很好促进烧结的作用,而添加MgF2、AlF3的试样开裂、疏松多孔,不利于制品的烧结致密化。
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摘要: 铝基超疏水表面由于自身的表面粗糙结构以及低表面能特性,具备了抗腐蚀、抗菌、抗结冰、自清洁以及对流体产生很低的表面阻力等性能,具备极好的应用前景和重要的研究价值。本文综述了铝及其合金超疏水表面的研究进展,归纳了铝基超疏水表面的抗腐蚀机理,同时对超疏水材料的发展前景进行了展望。
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摘要: 高效的热传递是确保电子器件的正常运作、延长寿命、和提高效率的关键因素。当前的重要课题之一,就是怎样提高电子器件的导热性能。本文通过对氧化铝基板热传导方程解析结果的数值模拟,从理论上预测了结构参数变化对系统导热性能的影响。本结果为电子器件的高效热传递结构设计提供了理论基础。
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摘要: 本文以α-α-Fe2O3核,硬脂酸为模板剂,通过异丙醇铝水解,缩聚过程以及模板剂自组装合成了一种新型均一核壳结构氧化铁/氧化铝纳米球,然后通过H2/N2还原得到磁性氧化铝球。该纳米球具有均一壳层,厚度为30 nm,比表面积为140 m2/g,孔容为0.22 cm3/g,比饱和磁化强度为50.2 emu/g。
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摘要: 我国是铝塑复合材料消费量最大的国家之一,但其回收率却很低。本研究以绿色无污染、高酸性的磷钨酸作为铝塑分离剂,考察了磷钨酸浓度、液固比、分离温度对铝塑分离时间和铝塑损失率的影响。研究结果表明,磷钨酸是一种优异的分离剂,在浓度为0.6 mol/L,液固比为300 L/kg,分离温度为90℃条件下,铝塑完全分离时间为32 min,铝塑损失率为12.9%。开发低挥发性且绿色环保的固体杂多酸有望成为实现铝塑高效分离回收的新型分离剂。
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摘要: 铝离子电池是一种以金属铝为负极,铝基离子液体为电解质的新型电化学储能器件,具有负极容量高,安全性好及成本低等优点。而目前铝离子电池的发展主要受限于其正极性能,如容量低,循环性差等,这限制了其进一步发展和未来的实际应用。因此寻找合适的铝离子电池正极材料,特别是性能相对突出的正极材料,是目前铝电池研究方向的重中之重。本文综述了近年来铝电池正极材料的研究进展和相关优化方法。最后,对未来铝离子电池正极材料的发展提出展望。
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摘要: 聚合氯化铝絮凝剂是一种无机高分子混凝剂,由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生产的分子量较大、电荷较高的无机高分子水处理药剂。通过考察聚合氯化铝絮凝剂添加量,沉降时间等因素,以浊度为主要考察指标,研究其对其净水效果的影响。实验表明,聚合氯化铝加量为5 g/100mL时絮凝效果最佳,适量的絮凝剂可以中和表面的电荷,使粒子之间的斥力降低,使絮凝聚集。沉降时间控制在1 h左右最佳,当沉降到达一定时间时,过量的絮凝会吸附于脱稳颗粒表面,产生“胶体保护”作用,引起颗粒重新稳定,从而导致浊度升高。
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摘要: 通过在醇铝法制备纳米氧化铝的过程中,添加不同掺杂量的石墨烯纳米材料,经溶剂热、干燥和煅烧等过程后,制备了准2D结构的片状纳米氧化铝材料;通过SEM和XRD的测试表征,随着石墨烯含量的增加,纳米氧化铝有呈现准2D的片状结构的趋势,当石墨烯含量在0.04%质量比时,氧化铝几乎全部形成准2D片状结构,石墨烯含量进一步增加时,形成氧化铝相互堆叠的立体结构。
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摘要: 以硝酸铝和碳酸氢铵为原料,采用超声波辅助沉淀法制备Al2O3粉体,利用XRD和SEM对所制备的粉体的物相和形貌进行表征,考察了干燥方式和水浴温度对粉体制备的影响。结果表明真空冷冻干燥较传统鼓风干燥制得的氧化铝粉体分散性更好,粒径更均匀;氧化铝粉体的粒径随着反应温度的升高而增大,适宜的水浴温度为25℃;利用超声波辅助沉淀法制得了粒径分布窄、分散性好的纳米氧化铝粉体。
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摘要: 为研发出更高固含量的铝浆,将苯乙烯–马来酸酐共聚物(SMA)引入到铝浆中,多角度表征并分析了SMA对铝浆性能的影响。流变性能测试和沉降实验结果表明:SMA分子通过吸附在铝粉表面以提高铝浆的分散性和稳定性,添加量为0.6% (质量分数)时效果最好。当固含量为80%的铝浆中含有SMA时,浆料具有良好的印刷性,铝栅线线宽约148.13 μm,线电阻率约1.3 × 10?5 Ω·cm。
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摘要: 铝合金零部件的加工精度直接关系到车体部件装配质量。为降低铝合金车体工件在加工过程中的变形,从型材变形、焊接变形、挠度变形和加工条件引起的变形等方面对车体零部件的变形种类和原因进行了阐述。在此基础上,提出了控制加工变形的工艺措施,即误差补偿、改善装夹方式、试切法和合理设计切削参数,并结合生产实际对变形控制方法进行了应用研究,结果表明本文所提出的控制方法可以有效地减小加工变形,为解决铝合金零件加工变形问题提供参考。
摘要: 在热模拟试验机上对5083铝合金进行热压缩试验,并利用有限元分析软件DEFOM-3D研究了不同接触摩擦系数0、0.2、0.4和0.6对5083铝合金在热压缩试验中的试样形态、载荷力、应变速率以及应变分布的影响规律。研究表明:接触摩擦系数对载荷力基本没有影响,但对应变速率和应变的分布影响显著,随着接触摩擦系数的增加,变形不均匀性增大,应变速率和应变量从试样两端面到心部逐渐增大,且接触摩擦系数越大,鼓肚现象越明显。
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摘要: 原铝生产过程中和电解槽周期大修时不可避免地会产生大量阳极炭渣、铝灰以及电解槽大修渣,因其中含有远超国家标准的可溶性氟化物与氰化物而被定义为危险废物。本文针对此数量庞大且持续快速增长的危废进行了基础理论研究与包括湿法火法在内的处理技术现状综述。指出通过湿法处理此类危险固废中存在的一系列问题,并展望了铝电解工业危废的无害化处理及资源化利用方法,火法处理应为未来危废处理主导方向。
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摘要: 本文主要研究平果地区上二叠统合山组下段沉积型铝土矿矿床的矿石结构、矿石构造等地质特征及其控矿因素。其中矿体主要为似层状产出,矿物组成主要为一水硬铝石、粘土矿物等,矿石结构主要呈碎屑结构、交代结构、细粒黄铁矿结构和自型–半自型特征,矿石构造有豆状、鲕状、土状或半土状、砂屑状和致密块状特征。含矿岩系主要的控矿因素有构造控矿、基地岩类控矿和古地形对矿体的分布控制。
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摘要: 在过去二十年中,增材制造工艺已广泛应用于许多工业领域的复杂形状部件制造,其主要应用领域之一是航空航天业。激光粉末床熔融技术成形铝合金因其具有极高的强度–重量比以及出色的可加工性,在该领域广泛使用。然而,增材制造工艺对高强铝合金的适用性仍受到缺陷的限制。打印过程中铝合金形成的缺陷主要有球化、气孔、表面质量差、裂纹、几何变形等,这些缺陷严重影响了铝合金组织结构的均匀性与完整性,进而影响其综合力学性能。本文概括了粉末床熔融技术打印铝合金过程中缺陷形成的原因及影响。
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摘要: 以厚度为1.5mm的5A90铝锂合金为研究对象,开展了铝锂合金搅拌摩擦搭接焊工艺研究,分析不同焊接速度对搭接接头组织及硬度的影响。结果表明:当转速为1200 r/min,焊接速度为100 mm/min时,焊接接头组织致密,焊核区为细小均匀的等轴晶粒;热机影响区出现弯曲或拉伸变形,热影响区晶粒尺寸发生粗化。搭接接头母材区的硬度最高,在热机影响区和热影响区硬度下降,在焊核区硬度上升。在焊核区与热机影响区的交界处硬度会发生突变现象。
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摘要: 导电铝合金以其质量轻,导电性能好,成本低等优点,成为了目前导电材料领域的研究热点之一。本文制备了新型Al-0.5Zr-0.2RE-0.2B合金,讨论了热处理工艺参数对其力学性能的影响规律。研究表明:随固溶温度、固溶时间、时效温度、时效时间的增加,合金的强度都随之增加,并达到一个最大值。随后,随这些工艺参数的增加,材料性能反而降低。由此,得到了合金的最佳热处理工艺为在440℃固溶12小时,水淬后在205℃时效16小时。本文的研究为导电铝合金的应用提供了数据支持。
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摘要: 以3005铝合金为研究对象,研究了退火处理对3005铝合金板材组织与性能的影响规律。结果表明:3005铝合金在退火时发生软化现象,随着退火温度的增加,抗拉强度和屈服强度逐渐减小,而延伸率逐渐增加;而3005铝合金经冷轧变形后其显微组织为纤维状的条纹,经过退火处理后,合金内部发生回复与再结晶,再结晶开始温度为270℃。
利用Al-La2O3的原位反应和粉末冶金工艺制备出(Al11La3+Al2O3)/Al复合材料。结果表明,高能球磨和高温烧结促进了原位反应,使Al与La2O3充分反应并制备出致密无缺陷的材料。对其微观组织的分析表明,微米Al11La3和纳米Al2O3颗粒均匀分散于基体之中。这种复合材料的室温抗拉强度为328 MPa、延伸率为10.5%,350℃的高温抗拉强度为119 MPa、延伸率为10.2%。与传统Al-Cu-Mg-Ag和Al-Si-Cu-Mg耐热铝合金相比,本文的制备的(Al11La3+Al2O3)/Al复合材料其高温抗拉强度提高了大约20%。这种材料的室温强化机制源于Al11La3和Al2O3的位错强化和载荷传递强化,而高温强化机制则源于Al2O3的晶界钉扎。
用电镀Pt和气相渗铝方法在抗热腐蚀镍基单晶高温合金DD413表面制备Pt-Al涂层并将其分别在850℃和1000℃长时热暴露,用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等手段表征其基体/涂层间的互扩散行为和近涂层基体界面的微观组织,研究了长时热暴露对其微观组织演化的影响。结果表明:随着热暴露时间的延长互扩散区(IDZ)内的MC碳化物和σ-TCP相都发生不同程度的溶解,并在界面上析出M23C6碳化物。同时,二次反应区(SRZ)的尺寸及其内的σ-TCP相的含量不断提高。近涂层基体中的立方状γ'相依次发生球化和相互联接呈筏形转变。热暴露温度越高上述组织退化过程越明显,长时热暴露引起的组织退化与高温下元素的扩散密切相关。
对11 mm厚的7055-0.1Sc-T4铝合金板材进行搅拌摩擦焊接,研究了焊后热处理对接头的组织和力学性能的影响。结果表明,热处理前接头的硬度分布呈“W”形,接头前进侧和后退侧都有一个最低硬度区,强度系数为63.0%~73.8%,拉伸断口位于后退侧最低硬度区。焊后人工时效(120℃×24 h)热处理使焊核的硬度提高,但是不改变接头最低硬度区的硬度,对拉伸性能和断裂行为的影响甚微。焊后的固溶(470℃×1.5 h+水淬)+人工时效(120℃×24 h)(T6)热处理不改变低焊速接头的晶粒组织,但是使高焊速接头焊核区底部的晶粒异常长大;T6热处理使接头各区域原有的沉淀相溶解,重新生成细小均匀的η'和η(MgZn2)沉淀相,使其硬度显著提高;T6热处理使接头沿“S”线附近出现微小的孔洞、在拉伸过程中沿“S”线开裂、其抗拉强度比焊接态大幅度提高,达到母材强度的87%,但是其塑性严重降低。
用真空热压法制备不同B4C颗粒尺寸(7 μm、14 μm、20 μm)的15%B4C/Al-6.5Zn-2.8Mg-1.7Cu复合材料,研究了增强颗粒尺寸对其微观组织和力学性能的影响。结果表明,在这三种复合材料中B4C颗粒均匀分布,B4C-Al界面反应较为轻微,未见明显的界面反应产物。三种复合材料基体中沉淀相的尺寸基本相同(约为5.5 nm)。B4C颗粒的尺寸对复合材料力学性能有较大的影响。B4C颗粒尺寸为7 μm的复合材料性能最佳,屈服强度为648 MPa,抗拉强度为713 MPa,延伸率为3.3%。随着颗粒尺寸的增大复合材料的强度和延伸率均降低。对三种复合材料的强化机制和断裂机制的分析结果表明:小尺寸B4C颗粒增强的复合材料强度较高,颗粒在变形过程中不易断裂,因此其塑性较好。
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使用不同粒径的SiC和亚微米Al2O3添加剂制备重结晶烧结碳化硅并表征其物相组成、微观形貌、孔径分布和耐压性能,研究了亚微米Al2O3对重结晶碳化硅的作用机制。结果表明,在亚微米Al2O3作用下,重结晶碳化硅的烧结过程可分为液相烧结和重结晶烧结两个阶段。在液相烧结过程中高活性的亚微米Al2O3促进了液相的形成,使SiC的传质方式由扩散传质演变为粘性流动传质。在重结晶烧结温度SiC的传质以蒸发-凝聚为主,形成含铝气相并与SiC固溶促进了6H-SiC向4H-SiC晶型的转变。引入亚微米Al2O3后,重结晶碳化硅材料的孔径分布由单峰分布转变为多峰分布,其中孔径较小的特征峰对应重结晶烧结形成,而较大孔径的特征峰则来源于液相烧结的形成;同时,随着保温时间的延长SiC晶粒生长发育更为完全,由不规则颗粒状转变为较规则六方结构。但是,体积密度的下降、SiC晶粒尺寸不均一以及材料孔径的多峰分布使其耐压强度降低。
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对平均晶粒尺寸分别为10和20 μm的7B04铝合金板材在530℃/3×10-4 s-1变形条件下开展了不同变形量的超塑拉伸实验。结果表明,随着变形量的增大空洞形态的变化为:空洞形核→球形空洞弥散分布→非球形空洞沿拉伸方向伸长→空洞沿拉伸方向聚合→大尺寸空洞的非拉伸方向聚合。在拉伸断裂前的变形阶段,合金组织中出现尺寸大于260 μm的聚合空洞。在空洞聚合的初期,沿拉伸方向的空洞聚合不会使材料断裂。大尺寸空洞沿非拉伸方向聚合,是判断材料失稳的依据。根据实验数据计算空洞长大的公式并绘制了空洞的演变机理图,包括空洞的形核、扩散长大、塑性长大和聚合长大的公式,据此可判断空洞的形态和材料失稳。根据组织演变建立了空洞扩散、塑性长大的物理模型,可用于计算超塑变形过程中空洞演变所需的能量耗散和绘制能量耗散图。
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在1060系铝基体表面镀镍碳纤维作为增强体,进行真空热压扩散制备出碳纤维/铝复层材料。研究了制备工艺参数(加热温度、保温时间、压力大小)和碳纤维体积分数对碳纤维/铝复层材料的微观组织、界面结合、性能强度和断口形貌的影响。结果表明:碳纤维与铝基体界面结合良好,镀镍层与铝基体在碳纤维附近反应生成的Al3Ni阻止了铝基体与碳纤维之间生成脆性相Al4C。随着碳纤维体积分数的提高,材料的抗弯强度先提高后降低。
用真空压力浸渗法制备了新型三向正交碳纤维增强铝基(CF/Al)复合材料,根据其内部纱线截面形状和机织结构特征建立了考虑界面作用的细观力学有限元模型,并将数值模拟与实验相结合研究了复合材料在经向拉伸载荷作用下的渐进损伤与断裂力学行为。结果表明,铝基复合材料拉伸弹性模量、极限强度与断裂应变的实验结果,分别为120.7 GPa、771.75 MPa和0.83%。数值模拟的计算误差分别为-3.21%、1.75%和-9.63%,宏观应力-应变曲线的计算结果与实验曲线吻合得较好。在经向拉伸载荷作用下复合材料的基体合金与Z向纱之间的界面先发生失效,随着拉伸应变量的增大纱线交织处基体合金的损伤逐渐累积并先后发生Z纱和纬纱的局部开裂失效,在拉伸变形后期基体合金的失效和经纱断裂最终使复合材料失去承载能力。铝基复合材料的拉伸断口呈现出经纱轴向断裂以及纬纱和Z向纱横向开裂的形貌,起主要承载作用的经纱其轴向断口较为平齐且纤维拔出长度较短,复合材料经向拉伸时表现出一定的脆性断裂特征。
以海藻酸钠为原料,采用液滴聚合法将其与Al(Ⅲ)离子交联并引入甘氨酸和Fe3O4,制备出磁性氨基酸功能化海藻酸铝凝胶聚合物(Gly/Al/SA@Fe3O4),使用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等手段对其表征,研究了这种凝胶聚合物对偶氮染料的吸附性能。结果表明,Gly/Al/SA@Fe3O4是一种表面具有花式褶皱结构的三维网状聚合物颗粒,其磁响应能力良好。Gly/Al/SA@Fe3O4对水体中直接黑19(DB 19)和直接棕2(DB 2)染料的吸附性能超强,吸附速率极高,吸附15 min和60 min达到动态平衡的吸附量分别为2500和3126 mg/L。吸附过程可用拟二级速率方程描述,等温吸附数据符合Langmuir模型。吸附剂与染料分子间的相互作用通过静电吸附、氢键作用、配体交换和化学吸附协同实现。Gly/Al/SA@Fe3O4颗粒绿色环保,对高浓度偶氮染料废水有超强的净水性能,并可用磁场进行快速固液分离。
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使用MMS-200热力模拟实验机研究了工程用铸态退火2024合金(?247 mm)在不同温度下的变形行为,建立了热变形的本构方程和DMM(Dynamic material model)加工图。分析了铸锭退火态、等温挤压及等温挤压退火实验件的微观组织和力学性能,结果表明:根据DMM加工图确定的热变形温度395~450℃和应变速率0.01~0.1 s-1工艺,可制备出组织明显细化、力学性能优异的大挤压比2024铝合金等温挤压件。
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包埋渗铝法可在钢基体表面制备出一层致密、坚固、连续的Fe-Al渗层,以改善基体性能。本文在不同温度和不同时间下对Q235低碳钢进行包埋渗铝,形成Fe-Al渗层,采用X射线衍射、扫描电镜及能谱分析等方法研究了渗铝层的物相结构、表面及截面形貌和成分,采用显微硬度仪测量了截面硬度。结果表明,不同渗铝温度下获得的渗铝层,主要含有Fe2Al5和FeAl3两相,且750℃得到的渗层存在较多Fe2Al5相;随着渗铝温度升高,Fe-Al渗层厚度增加,Al原子扩散系数增大,但显微硬度降低;不同渗铝时间下制备的渗铝层,物相仍以Fe2Al5和FeAl3为主,但随着渗铝时间延长,FeAl3含量减少,且Al原子扩散系数变大,渗层显微硬度略有降低。在进一步分析Fe-Al渗层形成的热力学与动力学基础上,总结了渗铝层形成的扩散机制。
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对厚度为3.5 mm的7046铝合金挤压板材进行搅拌摩擦焊接并对焊接接头进行人工时效,研究了焊后时效对接头力学性能的影响。结果表明,焊接接头时效前的硬度分布大致呈“W”形,抗拉强度为406.5 MPa,焊接系数为0.8,拉伸时在后退侧热影响区与热机影响区的过渡位置出现断裂,此处的硬度值最低,断裂面上有大量的韧窝;进行120℃×24 h时效后,接头的热影响区、热机影响区和焊核区的硬度都显著提高,母材区的硬度变化不大,硬度分布大致呈“一”形,抗拉强度大幅度提高到490 MPa,焊接系数达到0.96,拉伸时在焊核区中心断裂,断裂面有大量的沿晶裂纹。时效后接头区域的晶内GPI区转变成具有更好强化效果的η′亚稳相,使接头的硬度和强度提高;与其它区域相比,焊核区中晶界η相的分布更连续,晶界处无沉淀析出带的体积分数更大,因此容易成为拉伸时的断裂位置。
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