2021年, 第28卷, 第4期　
刊出日期：2021-08-20

  

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研究与技术
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  超结构R-Y-Ni系A5B19型(R=Y，La，Pr，Nd，Sm) 储氢合金微观结构和电化学性能的影响

  杨洋 姜婉婷 邓安强 罗永春

  . 2021, 28(4): 0-0.

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  用真空电弧熔炼和均匀化退火处理制备了A5B19型R0.45Y0.55Ni3.5Mn0.2Al0.1(R=Y，La，Pr，Nd，Sm)储氢合金，采用XRD、SEM-EDS与电池测定系统分析了镧系稀土元素R对R-Y-Ni系A5B19型储氢合金微观结构和电化学性能的影响规律。结果表明，退火合金包含Ce5Co19型相、Ce2Ni7型相和CaCu5型相多相结构，合金主相Ce5Co19型相丰度随R原子半径变大而减少，各相晶格常数a、c及晶胞体积V均随稀土R原子半径的减小而依次减少。电化学结果表明，当R=La时，合金电极拥有最大的放电容量为390 mAh/g；R=Nd时合金电极具有最佳的循环寿命(S100=90.0%)，当R=Pr时，合金的HRD900性能最佳达到86.7%。各种合金电极的HRD900和D0呈现良好的对应关系，因此合金电极动力学性能主要由氢在合金中的扩散控制。
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  杂质元素对磷酸铁锂材料及电芯影响的研究进展

  刘兴亮

  . 2021, 28(4): 0-0.

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  磷酸铁锂正极材料以热稳定性优异、循环寿命好、电化学稳定、环境友好等优点成为动力电池领域最理想的正极材料之一。磷酸铁锂材料进行工业化应用，需要通过放大实验，一般来说，引入不具有活性的杂质元素不仅会导致材料的比容量、能量密度的下降，当杂质中含金属类型磁性杂质时，会对电池的寿命及安全性有严重损害。主要从元素体相掺杂、溶解性杂质、以及磁性杂质的生成及对磷酸铁锂材料及电芯性能影响与相关机理进行介绍。
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  基于有限元软件的重型荷载下钢板临时路面模拟分析

  吴家雄

  . 2021, 28(4): 0-0.

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  钢板临时路面模拟分析结果对于路面的施工具有重要的指导意义，但传统重型荷载下钢板临时路面模拟分析方法模型构建能力较差，导致路面下沉数据模拟结果失真，为路面的施工提供错误的信息。针对此现象，构建基于有限元软件的重型荷载下钢板临时路面模拟分析方法。根据分析重点，选择采用ABAQUS软件构建钢板临时路面有限元模型。使用荷载横向分布理论对重型荷载模拟过程展开控制，完成重型荷载分布模拟。将处理后的重型荷载引入有限元软件中，对路面模型进行施压，并计算钢板形变数值，得到重型荷载下钢板临时路面模拟分析结果。至此，基于有限元软件的重型荷载下钢板临时路面模拟分析方法设计完成。构建模拟分析测试环节，通过对其他两种传统模拟分析方法对比可知，此方法的路面下沉数据模拟结果与实测结果较为接近。由上可知，在日后的研究中，应将此方法应用于钢板临时路面的施工与研究中。
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  铅铋堆用T91钢耐腐蚀性能及脆化现象研究进展

  李骥 何西扣 许斌 魏学栋 吴冰洁 杨钢

  . 2021, 28(4): 0-0.

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  1. 钢铁研究总院特殊钢研究所，北京，100081；2.中国核动力研究设计院设计所，成都 摘要：铅基反应堆结构的完整性和可靠性是反应堆服役期间安全运行的基础。结构材料的服役环境非常苟刻，会受到快中子辐照、高温液态金属的腐烛与冲刷及应力等的综合作用，因此对材料的性能要求非常高。T91钢具有良好的导热性能、低的膨胀系数和良好的抗辐照性能，一直被认为是发展核电技术的首选结构材料。本文综合叙述了T91钢在铅铋合金液相容性研究现状，总结了耐腐蚀性能和腐蚀后脆化性能的研究进展，给出未来堆用T91钢的发展趋势。
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  ScMn1.6V0.4合金贮氢性能

  马坪 李武会

  . 2021, 28(4): 0-0.

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  利用XRD研究了ScMn1.6V0.4合金及其氢化物的晶体结构，利用氢气反应装置测量了合金的贮氢性能。结果表明：ScMn1.6V0.4合金为理想的密排C14型Laves相结构。合金在实验条件下生成的氢化物晶体结构与原始合金相同，体积膨胀28%。合金在115kPa和298K条件下可快速吸氢，孕育期非常短，表现出优异的活化性能。合金不同温度下的P-C-T曲线没有明显的吸放氢平台，吸、放氢滞后随温度升高变小，临界滞后温度为523 K。由van’t Hoff方程得到合金在(α+β)相的ΔH和ΔS的变化范围分别为﹣(29-34) kJ/molH2和﹣(61-84) J/molH2K；β相分别为﹣(31-33) kJ/molH2和﹣(87-88) J/molH2K。合金的吸氢动力学可用JMA模型描述，完全活化后的粉体样品(α+β)和β相区域的Avrami指数分别为1和0.5，表观活化能分别为15±1 kJ/mol和7±2 kJ/mol。初次活化的块体样品Avrami指数分别为4和1，相比粉体样品动力学性能更好。
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  基于激光选区熔融的高通量制备系统设计及样品制备

  侯雅青 苏航 张浩 王炫东 王畅畅

  . 2021, 28(4): 0-0.

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  SLM合金化技术，即原材料采用混合单质粉末在激光选区熔融（SLM）过程中直接完成元素合金化并同步成型高致密度样件的方法。该技术可省掉原料粉末预合金化过程，通过实时、定量粉末混合给料控制，可实现高通量的块体样品制备。将SLM合金化与高通量制备两者有机融合应用于特种材料体系开发，实现材料成分、结构、物理化学性质的高通量获取，可为材料设计和制备技术的发展提供一项颠覆性的创新手段，科学意义和应用价值巨大。本工作基于自主设计开发的SLM高通量制备系统，采用铁、镍单质元素粉实时定量混合并SLM打印，一次性制备了12组Fe-Ni合金块体样品，通过热动力学计算方法计算均质Fe-Ni合金的密度和相变，通过金相扫描、能谱、XRD、显微硬度试验等方法分析设备的混粉精度和样件的成型性能。计算和实验结果显示，基于自研高通量SLM设备的粉末成分混合精度可控制在6%（质量百分数）以内。成型工艺采用111J/mm3时所有样品的成型性能良好，致密度均在98.5%以上，金相组织中未见明显的孔洞和未熔合。样品在SLM打印过程中基本完成了微区合金化，混粉打印样品的硬度在150-330HV之间变化，未见明显的硬度离散分布。
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  电感耦合等离子体发射光谱法测定镨钕钆合金中稀土杂质量

  刘春 高励珍 张翼明 刘晓杰

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  镨钕钆合金因其稳定的化学成分、较低含量的有害元素等优点，而作为镨钕金属和金属钆的替代原料用于稀土磁性材料的生产。试样以硝酸溶解，直接以氩等离子体光源激发，进行光谱测定，以基体匹配法校正基体对测定的影响。干扰实验表明，在选定的特征谱线下，共存元素对待测元素的影响可忽略不计；实验选择的镨、钕、钆配比可有效消除基体元素相对含量变化时，对测定结果产生的影响。方法用于合成样品中稀土杂质测定，结果的相对标准偏差（RSD，n=10）小于10%。按照选定的实验条件，进行标加回收实验，回收率在95.0%-120.0%之间。采用ICP-MS法和本方法进行方法比对，测定结果基本一致。
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  磁性寡层石墨烯用于高效去除水中重金属

  布林朝克 李波 张羊换 张邦文

  . 2021, 28(4): 0-0.

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  本文用简单的原位共沉淀法制备了磁性寡层石墨烯(MFLG)，将其用于吸附水中的Ni(II)和Pb(II)。在25 ℃下，以用量为500 mg·L-1的MFLG对初始浓度为200 mg·L-1的两种重金属水溶液进行吸附，5 min达到吸附平衡，对Ni(II)的吸附率和吸附量分别为97.91 %和391.63 mg·L-1；对Pb(II)的吸附率和吸附量分别为93.40 %和373.59 mg·L-1。经过三次循环吸附，吸附性能无明显衰减。Ni(II)和Pb(II)的平衡吸附和非平衡吸附分别符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型，吸附为自发、放热的化学吸附。因其高吸附容量、快速的吸附动力学和循环使用性，MFLG是一种应用前景良好的重金属吸附材料。
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  GH3230高温拉伸试验声发射机制及拉伸特性探讨

  周志军 李红 王倩 孙建辉 蒙肇斌 鞠泉

  . 2021, 28(4): 0-0.

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  GH3230作为一种塑性较好的固溶强化型合金，力学性能参数是工程应用中需要重点关注的内容。本文研究了不同温度下的拉伸曲线，发现，在500℃、600℃拉伸过程中表现出明显的声发射现象，拉伸曲线出现力值抖动、锯齿型形状。700℃、800℃的拉伸过程中声发射局部发生，拉伸曲线局部出现锯齿状；900℃、950℃的拉伸过程中声发射消失，拉伸曲线变得平滑。本文从GH3230不同温度下的微观组织变化角度对声发射现象进行了原因探讨，声发射现象与GH3230的碳化物在晶界上的存在形态有关。
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  铝合金模板优化设计及力学性能分析

  杨旭东

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  摘要：为了改善铝合金模板应用市场上的弊端，推进铝合金模板的发展，本文通过有限元分析软件建立ANSYS模型，对铝合金模板的标准尺寸、加劲肋个数、背楞的形状进行优化设计，得到结论：（1）优化后梁底铝模板的长度为1200mm，宽度有250mm、200mm、150mm、100mm；优化后楼板铝模板的长度为1200mm，宽度为有600mm、400mm、350mm、300mm、230mm；优化后墙柱铝模板的长度为2600mm，宽度有400mm、350mm、300mm、250mm、200mm、150mm、100mm。（2）随着加劲肋个数的增加，模板承受荷载的能力增大，增加的幅度呈现先增大后减小的趋势，当加劲肋的根数为2根的时候，得到增加幅度的峰值，故铝合金模板加劲肋优化后的个数为 2 根。（3）从经济型和性能变化综合考虑，将背楞的形状优化为工字形截面，尺寸为20 mm×35 mm×5mm×4 mm。然后通过有限元分析，研究面板厚度、边肋和端肋高度对模板力学性能的影响，得到随着面板厚度的增加，模板的强度和刚度逐渐增大，但是整体的增加幅度不明显；随着边肋和端肋高度的增加，模板的强度和刚度逐渐增大。
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  内喷砂工艺对Zr-4合金管材内表面质量及尺寸的影响

  张伟 王旭峰 杨锋 张海芹 雷江 王盈辉

  . 2021, 28(4): 0-0.

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  内喷砂处理作为一种锆合金包壳管内表面的机械处理方式，在去除管材内表面退火氧化层及微裂纹缺陷的同时不会造成管材内表面氟残留的增加，有效解决了锆合金包壳管内表面酸洗处理存在的问题。本文使用Φ9.5mm规格的Zr-4合金包壳管进行了内喷砂试验，研究了内喷砂介质、喷吹次数、喷砂压力及时间对管材内表面质量及尺寸的影响。采用工业内窥镜观察内喷砂后管材内表面质量，采用X射线能谱仪分析不同喷吹次数下管材内表面Si元素并使用高压釜在400℃，10.3MPa条件下对试样进行72h均匀腐蚀，采用超声波检测设备对管材全长方向尺寸进行检测。结果表明：随着SiC目数的增加，管材内表面质量均匀一致性越好；随着喷吹次数的增加，试样内表面的Si元素趋于稳定，海棉球表面基本干净无异物；当内喷砂压力为0.35-0.45MPa，内喷砂时间为20-30s时管材内径去除量满足工艺要求。
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  电流传感器用FeCoV薄膜的性能研究

  王东玲 赵晨阳 贾亚娜 杜兆富

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  采用磁控溅射方法制备FeCoV薄膜作为电流传感器中的磁敏材料。采用应变片法测量了FeCoV合金的磁致伸缩曲线，其饱和磁致伸缩系数约97ppm；扫描电镜观察发现FeCoV薄膜致密度良好，颗粒均匀连续，断面形貌图可以看出薄膜呈柱状结构生长。FeCoV薄膜样品呈（110）取向生长，呈现明显的单轴各向异性。实验发现FeCoV合金的磁致伸缩曲线与电流传感器的电流响应曲线趋势一致，具有线性区域，这些特性都为获得高灵敏度的磁传感器创造了条件。采用80MHz的声表面波反射延迟线制备了电流传感器探头，FeCoV薄膜电流传感器的检测灵敏度可以达到6.7kHz/A。
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  电动汽车废锂离子电池的回收利用研究进展

  王立功

  . 2021, 28(4): 0-0.

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  随着环境与资源问题的加剧，寻找新能源替换原有能源已经日成大势所趋，锂离子以其本身优秀的储能潜能便位列其中。近年来，锂电池在全球各国中大力发展，产业化日益明显，因锂离子电池的带动，电动汽车也随之发展，成为深受大众欢迎的代步工具。虽然，锂离子电池有着诸般优点，但其仍不是无懈可击的，其不能永无止境的使用，电池有着其应有的使用寿命，此后便会报废，造成严重的资源浪费和环境污染。鉴于此，本文论述了锂离子电池的原理及优点，报废锂离子电池的回收及处理方法并将其产业化，以保护环境节约资源，实现可持续发展。
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  离心喷雾条件对CeWTi脱硝催化剂性能的影响

  丁智勇 李兆强 张丞 王雨 樊蓉蓉 王艳

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  本研究以离心喷雾干燥技术为基础，采用浸渍法制备了CeO2-WO3/TiO2（CeWTi）脱硝催化剂，研究了制备过程中离心喷雾温度对喷雾速率及催化剂粉体形貌、粒度、比表面积和脱硝性能的影响，分析了喷雾温度影响的机理。结果表明，CeWTi催化剂的离心喷雾速率、粒度均随离心喷雾温度的升高而显著增大，但其焙烧前粉体的粒度却无显著变化，仅为1 μm左右。这是由于喷雾干燥后主要形成Ce(NO3)3·4H2O和Ti(W)O2的团聚体，并未形成Ce-W-Ti-O的固溶体。因此，在测试粒度时由于Ce(NO3)3·4H2O的溶解，测得粒度不是喷雾粉体的实际粒度，而是钛钨粉的粒度。
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  聚焦新理念新格局加快铝业高质量跨越式发展

  贾晓飞

  . 2021, 28(4): 0-0.

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  铝及其合金材料，是支撑航空、建筑以及汽车等产业发展的重要基础材料。文章针对我国铝行业发展现状进行分析，对我国铝材产量、铝及铝产品进出口情况、铝加工现状等进行说明，通过总结我国铝产业发展现存的问题，提出了未来我国铝产业高质量、跨越式发展的基本路径，包括产业集群化、一体化发展，协同创新发展，聚焦铝箔实体产业与贸易业务高度协同等。
专家论坛
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  MM’X型磁相变材料的研究进展

  岳明

  . 2021, 28(4): 0-0.

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  我国计划于2030年前达到二氧化碳排放峰值，2060年前实现碳中和，向绿色可持续发展的目标迈出坚实一步。在此过程中，能效比低且排放温室气体的传统气体压缩制冷技术面临巨大环保压力。基于磁热效应的磁制冷技术能效更高、更环保，是新型固态制冷领域中具有较大实用化潜力的一种。磁制冷技术的核心是寻找成本低廉、无毒害、制冷区间大以及制冷效率高的制冷工质材料。近年来，具有马氏体相变的MM'X型化合物由于其较宽的相变调节温区和较高的磁热效应而颇受关注，成为磁致冷领域内研究的热点之一。国内外学者在优化MM'X体系性能及通过不同方式实现其磁结构耦合方面已经取得了令人瞩目的成果。本文将在简要回顾MM'X体系发展的历程基础上，着重介绍几个新的研究方向，包括双晶位调节相变、稀土元素替代、引入d-d杂化效应以及应对MM'X体系的粉末化问题的相关工作等。