- 张伟;李立清;饶帅;吴才贵;宫晓丹;
针对镓从锌冶炼过程中回收占比低的问题,总结分析了锌冶炼过程中镓回收技术研究进展.在鼓风炉炼锌(ISP)工艺中,镓主要富集在鼓风炉炉渣里,其质量分数通常在0.025%~0.031%,从鼓风炉炉渣中回收镓主要有还原蒸发法、高温氯化挥发法、硫酸浸出法、碱熔–浸出法、还原熔炼–电解法和还原熔炼–熔融造渣法等方法,但这些工艺普遍流程长,回收率低,加工成本偏高,部分工艺环境污染大,难以工业化应用.传统的湿法炼锌工艺中,大于93.5%的镓富集在浸出渣中,浸出渣处理以火法还原挥发工艺为主,在回转窑挥发浸出渣工艺中90%的镓保留在窑渣中,导致镓的回收流程长且回收率低,湿法处理浸出渣存在镓和铁分离的难题,至今未得到有效解决.氧压浸出炼锌工艺中,镓主要富集在锌粉置换渣里,锌粉置换渣采用酸性浸出和萃取工艺分离富集镓,最终制备金属镓,镓的综合回收率达到71%.通过对火法和湿法炼锌中镓回收工艺进行分析,对镓回收工艺中存在的关键问题和分离技术进行了总结,提出萃取分离、乳状液膜和树脂吸附有望成为锌冶炼过程中回收镓的绿色高效短流程关键技术.
2024年04期 v.46;No.360 637-648页 [查看摘要][在线阅读][下载 828K] - 李彦;郭媛媛;梁海龙;张建婷;王兴刚;刘书棋;辛宁;
随着微电子技术的发展,氧化铪(HfO_2)因具有与Si基半导体工艺相兼容、适宜的相对介电常数、良好的热稳定性和化学稳定性以及较大的禁带宽度等优点,成为当前新型铁电材料的研究焦点. HfO_2是一种典型的“相结构决定性能,性能决定应用”的材料,其铁电性能源于薄膜中存在空间点群为Pca2_1的非中心对称的正交相.因此,实现HfO_2薄膜铁电性能稳定与提升的前提是调控HfO_2薄膜于亚稳正交相结构.以正交相的调控机理为出发点,综述了HfO_2正交相的稳定因素,并分别从薄膜厚度、掺杂元素、退火工艺、晶粒取向和电极材料等方面进行归纳,例如HfO_2材料的正交相含量随薄膜厚度的增加而降低;适宜含量的元素掺杂可以稳定HfO_2材料的正交相;高的升温速率,极短的退火时间可抑制单斜相的形成;制备具有特定取向的正交相薄膜以及顶部电极的夹持作用都是保证HfO_2材料正交相稳定的重要因素.最后,对HfO_2薄膜未来发展做出展望.
2024年04期 v.46;No.360 649-656页 [查看摘要][在线阅读][下载 987K] - 李秀湖;邓蓉蓉;李艳;徐存英;华一新;张启波;
近年来,基于离子液体电沉积制备金属和合金镀层已被广泛应用于多个研究领域,其电沉积过程可以克服传统水溶液体系电化学窗口窄、易受析氢副反应干扰等缺陷;相较于高温熔盐体系,离子液体可在温和条件下电沉积制备活泼金属及其合金.离子液体具有较高的黏度,导致离子迁移速率低,电沉积过程中易产生浓差极化,从而影响沉积产物的品质和性能.通过向离子液体电沉积体系中引入添加剂可以改变活性物种的电化学还原电位,进而影响晶粒的电化学结晶过程,显著改善沉积层的微观结构和性能.本文归纳总结了添加剂对离子液体中电沉积活泼金属、过渡金属和贵金属及其合金等方面的研究进展,系统分析了当前添加剂在离子液体电沉积金属及合金过程中的作用机理、效用和局限性,并展望了未来离子液体电沉积添加剂的重点研究方向.
2024年04期 v.46;No.360 657-675页 [查看摘要][在线阅读][下载 2073K] - 田宁;宋晓云;叶文君;惠松骁;
采用Gleeble3800热模拟试验机对SP700钛合金进行热压缩试验,研究合金在变形温度为800~880℃、应变速率为1~10 s–1、压缩变形量为30%和50%条件下的流变行为及显微组织演变.结果表明,随着变形温度升高和应变速率降低,SP700钛合金热压缩变形的峰值流变应力降低.合金在800℃压缩变形时,流变应力曲线呈明显的动态软化,其显微组织中α片层逐渐破碎球化,部分α片层发生动态再结晶.随变形温度升高,合金压缩真应力–应变曲线呈稳态流变状态.在相同变形温度下,随应变速率和压缩变形量增加,α片层球化程度增加.热变形过程中,平行于压缩轴的α片层在压应力作用下弯曲扭折,片层内取向差不连续存在,并于不连续处存在新α/α界面.垂直于压缩轴的α片层在压应力作用下界面发生起伏,片层内部存在累积取向差.在界面起伏处β相楔入α片层,最终导致α片层的破碎球化.
2024年04期 v.46;No.360 676-683页 [查看摘要][在线阅读][下载 1528K] - 刘子轩;王竹;唐德志;金杰;张雷;
随着双相不锈钢在海洋油气田和酸性服役工况下的应用越来越多,临氢环境下双相不锈钢的失效风险逐步提高.目前海洋油气田双相不锈钢管道面临的氢损伤失效主要出现在海水过阴极保护环境和含H_2S的酸性服役环境.氢的引入除了引起双相不锈钢腐蚀性能和组织的改变外,还不可避免遭受氢损伤,包括氢脆、氢致开裂等.本文综述了氢进入双相不锈钢后引起的氢损伤问题、腐蚀性能的改变和组织的改变,旨在为双相不锈钢油气工业临氢环境下的应用提供指导;总结了氢在双相不锈钢中扩散和分布的研究现状:氢在双相不锈钢中的扩散路径是曲折的,倾向于在晶界处聚集,随后向铁素体扩散;介绍了与氢相关的现代分析技术与方法,同时展望了临氢环境双相不锈钢研究的发展趋势:氢损伤理论机制仍不完善,需要将现代分析技术和理论计算模拟相结合完善和发展新的氢损伤理论模型.
2024年04期 v.46;No.360 684-694页 [查看摘要][在线阅读][下载 1631K] - 葛鸿浩;王永新;田锡天;陆如辉;
基于欧拉多相流技术与元胞自动机方法构建了镁合金凝固组织预测模型,研究了无流动、x方向流动和y方向流动三种条件下Mg–9%Al合金定向凝固过程中的成分和组织演化过程.研究结果表明,无流动作用时镁合金枝晶呈现互为60°夹角生长,并在凝固后期出现与一次枝晶呈60°夹角二次枝晶形貌,凝固组织具有密排六方(HCP)晶体结构特征,验证了该模型的可靠性.由于x方向的流动作用下,与无流动结果相比较,迎流方向枝晶生长较快并出现发达的二次枝晶形貌,研究表明由于枝晶前端排出的溶质受流动影响被运输到枝晶后端区域,从而使前端区域具有更大的过冷度,提升了凝固驱动力.由于y方向流动的存在,枝晶呈现不对称生长,其中部分枝晶生长方向偏转约3°,研究表明迎流枝晶前沿的溶质被运输并富集在其他枝晶生长区域,最终使其发生了生长偏转;进一步分析枝晶生长前沿的流场和成分分布信息发现,枝晶生长过程中流动引起的u_l?_(cl)值在固液界面处的不对称分布是导致枝晶生长发生偏转的主要原因.
2024年04期 v.46;No.360 695-703页 [查看摘要][在线阅读][下载 1419K] - 严春莲;秦汉成;崔桂彬;其其格;赵梦莹;刘锟;
为了考察氧含量对钢耐蚀性能的影响,冶炼了不同氧含量(质量分数在20×10~(-6)~200×10~(-6)范围)的碳钢和耐候钢.通过扫描电镜夹杂物分析、极化实验、全浸实验等方法研究了钢中夹杂物类型、形态、数量、尺寸等随氧含量变化而变化的规律,以及对耐蚀性能的影响.结果表明,随着钢中氧含量逐渐增大,钢中夹杂物由长条状MnS、Al_2O_3向颗粒状硅酸盐转变,夹杂物总数量、平均尺寸逐渐增大,譬如氧质量分数从20×10~(-6)、60×10~(-6)增大到195×10~(-6)时,MnS数量占比从69.9%、23.7%减少到5.8%,硅酸盐数量占比从3.4%、54.9%增大到73.2%,夹杂物总面积分数从0.01%、0.04%增大至0.25%,等效圆直径从0.78μm、1.15μm增大至4.65μm;点蚀电位呈升高趋势,整体升高40 mV左右;腐蚀速率先下降又回升,遵从三次函数变化规律,其中氧质量分数从20×10~(-6)~30×10~(-6)增大到60×10~(-6),碳钢腐蚀速率降低53%,耐候钢腐蚀速率降低24%,耐蚀性均提高.分析认为,氧质量分数在20×10~(-6)~100×10~(-6)范围,易诱发腐蚀的长条状硫化物减少以及固溶氧增多而引起基体电位升高的共同作用导致在全浸腐蚀环境下钢的耐蚀性增强;氧质量分数在100×10~(-6)~200×10~(-6)范围,夹杂物的数量急剧增多使得钢的耐腐蚀性降低.适当增大氧含量,可开发经济型耐腐蚀钢.
2024年04期 v.46;No.360 704-714页 [查看摘要][在线阅读][下载 1584K] - 周秋月;任英;巴钧涛;张立峰;
通过工业实验研究了钙处理对303 t的16Mn重型管板铸锭中硫化物形貌的控制.未钙处理的锻件缺陷主要分布在轴向上靠近顶部、径向上在距中心1/2以内位置,缺陷主要为大尺寸Ⅱ类MnS夹杂物.采用Micro-CT检测了铸锭顶部中心位置MnS夹杂物三维分布,夹杂物为长条状和片状,数密度为0.77 mm~(-3),最大直径为1370μm.在真空脱气后对钢液进行钙处理,钙处理不仅将钢液中原生Al_2O_3夹杂物改性为液态钙铝酸盐,并且钙会在钢液凝固和冷却过程中优于锰先与硫结合生成CaS.通过FactSage热力学计算得到,钙处理将MnS夹杂物的析出温度由1244.7℃降低至1227.9℃,同时减少了MnS夹杂物析出量.钙在改性硫化物之前先改性了钢中氧化物,因此提出了有效钙硫比Ca/Seff.用来表征钙处理对硫化物形貌的影响,Ca/Seff.的含义为改性硫化物的有效钙和钢中硫的原子浓度比,可以直接根据钢液的总氧T.O含量、总硫T.S含量和总钙T.Ca含量计算得到,此公式适用于硫质量分数小于30×10~(-6)的低硫钢.随着钢中Ca/Seff.增加,铸锭顶部硫化物长宽比逐渐减小.钙处理后钢中有效钙硫比Ca/Seff.应大于0.8,铸锭顶部硫化物平均长宽比小于1.2,CaS和MnS复合硫化物以钙铝酸盐夹杂物为核心析出,硫化物为球形且尺寸显著减小,此时钙处理改性铸锭中硫化物效果较好.
2024年04期 v.46;No.360 715-722页 [查看摘要][在线阅读][下载 1260K]