采用溶胶-凝胶法制备了系列Eu3+和Y3+双稀土离子共掺杂的TiO2纳米粉体,通过X射线衍射(XRD)、BET、扫描电子显微镜(SEM)、UV-Vis漫反射和荧光光谱分析等对样品的微观结构和性能进行了表征.结果表明:Eu3+和Y3+双稀土离子共掺杂比Eu3+或Y3+单组分掺杂更能有效地抑制TiO2纳米晶体的晶型转变,提高其比表面积;UV-Vis漫反射曲线均有一定的蓝移现象;Eu3+和Y3+双稀土离子共掺杂TiO2纳米体系中均能得到Eu3+特征发射光谱;以少量Y3+替代Eu3+时,Eu3+发光性能变得更强.以甲基蓝溶液为目标污染物,考察了Eu3+和Y3+双稀土离子共掺杂TiO2纳米粉体的光催化活性.结果表明,Eu3+和Y3+双稀土离子共掺杂比单组分掺杂更能有效地提高TiO2纳米粉体的光催化活性,并且Eu3+和Y3+稀土离子的最佳掺杂配比为1:4

采用添加助熔剂直接还原焙烧-磁选方法,对镍主要以硅酸镍形式存在的低品位红土镍矿中镍和铁的富集进行了研究.结果表明,同时添加助熔剂,可获得较好的技术指标.最佳工艺条件为:煤作还原剂,质量分数为15%;KD-2为助熔剂,质量分数为20%;焙烧温度为1200℃;焙烧时间为40min.在此条件下可以得到镍品位10.83%、铁品位52.87%、镍回收率82.15%和铁回收率54.59%的镍铁精矿.用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对还原过程中助熔剂和煤的作用机理进行了研究.发现KD-2可以与原矿中含镍的石英和硅酸盐矿物反应,释放出其中的镍;煤用量太多时可生成部分不含镍的金属铁,会造成镍的回收率降低

对某低品位铁矿直接还原过程中金属铁颗粒的生长和解离特性进行了研究,重点讨论了还原剂用量和还原时间对铁颗粒长大的影响.X射线衍射和扫描电镜分析结果表明:减少还原剂用量能减弱还原气氛,减少结晶中心的生成,有利于铁颗粒的聚集长大,但因为部分铁损失于脉石中,所以限制了铁晶核的进一步长大;延长还原时间能有效地促进铁颗粒的聚集长大,并降低铁产品的活性,防止再氧化;还原矿中非晶态物质的生成以及金属铁和脉石的硬度差异,有利于金属铁颗粒的粗磨单体解离

利用高炉渣、尾矿和粉煤灰各自成分特点,在未添加任何晶核剂和其他化学试剂条件下,使用烧结法制得了不同CaO/SiO2质量比的10%Al2O3(质量分数)矿渣微晶玻璃.通过差热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜等分析手段,分析了CaO/SiO2质量比和析晶温度对高炉渣-尾矿-粉煤灰微晶玻璃样品的晶相变化规律、析晶行为和主要力学性能的影响.随着CaO/SiO2质量比增大,析晶活化能不断减小,Si-O四面体连接强度下降,质点移动加强,各组开始析晶温度和晶化温度逐渐减小.当玻璃样品中钙硅氧化物的质量比为0.4时,分别在886℃和982℃形核、析晶保温1 h后,可以得到抗折强度103.59 MPa、显微硬度5.3 GPa、耐酸性0.25%(质量损失率)、耐碱性小于0.1%,主晶相为透辉石的最佳力学性能的微晶玻璃样品

采用微波低温硫酸化焙烧-水浸和针铁矿除铁方法将Zn、Cu等富集到浸出液中,Pb和Ag富集到浸出渣中,使有价金属得到清洁的回收利用.研究了上述工艺中浸出液除铁的优化工艺条件,探究了反应体系的pH值、浸出液单次滴加量、浸出液的铁含量等因素对除铁效果的影响,并采用X射线衍射分析、扫描电子显微镜观察等手段对得到的沉淀渣进行了表征.研究获得的优化实验条件为:以200 mL的0.01 mol·L-1ZnSO4溶液为底液,晶种添加量为20 g·L-1,除铁体系pH值控制在3左右,温度90℃,每隔5 min滴加3 mL水浸液(保持反应体系中铁的浓度<1 g·L-1).在此条件下,除铁后溶液残铁量仅为0.065 g·L-1,去除率可达99.3%,达到了深度除铁效果.除铁过程中,Zn的损失率仅为4.1%

开展了采用紧耦合气雾化方法制备Al基合金粉末的实验和理论研究.利用X射线衍射仪、差热分析仪、扫描电镜和透射电镜分析了粉末的表面形貌、显微组织和结构特征,根据气雾化过程中熔滴的破碎模式和冷却行为确定了Al基合金的非晶化临界冷却速率及相应粉末粒径.结果表明:气雾化粉末中存在部分非晶粉末,非晶粉末的粒径小于26μm;Al基合金的非晶化临界冷却速率大致为106K·s-1;雾化中熔体的破碎和冷却是两个相互耦合(矛盾)的过程,快速冷却(大于104K·s-1)极大地阻碍熔体的充分雾化,同时熔滴的破碎模式对其冷却行为具有显著的影响.目前紧耦合气雾化技术还只能制得非晶/晶态混合的Al基合金粉末

以Ti、Al和Cr为靶材,采用阴极离子镀在YT14硬质合金刀具表面制备一层AlTiCrN涂层,通过扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了其表面和界面形貌、化学元素组成和物相,并用线扫描和面扫描研究了涂层中化学元素在结合界面处扩散机理.用划痕法表征其界面层结合强度,对界面结合机理进行了讨论.AlTiCrN涂层的物相主要以AlN、CrN和TiN为主,涂层在(111)晶面具有很强的择优取向.涂层中Al、Ti、Cr和N原子数分数高于基体,在结合界面处呈阶梯状过渡分布,基体中C原子扩散进入TiN、AlN和CrN晶格点阵中,形成明显的扩散层.涂层结合界面为机械+扩散形式,其结合方式主要是由吸附结合、扩散结合和化合结合方式组成.划痕过程中涂层经历弹性变形、塑性变形和涂层剥离三个阶段,界面结合强度为59.2N

针对高温含水条件下非氧化物材料经常面临的性能失效问题,以六方BN粉体(平均粒度为1.2μm)为研究对象,利用高温热重分析、X射线衍射以及扫描电镜等手段,考察了BN粉体在不同温度(1273-1373K)含水条件下f水和空气的体积比为3:7)的反应行为,并与其在干燥空气下的反应行为进行对比.BN粉体在含水条件下的反应有如下特点:在反应初期,试样质量增加率快速增加;在反应后期,试样质量增加率变缓.结合热力学分析探讨了BN材料在高温含水条件下的反应机理:质量快速增加阶段主要发生BN与O2之间的氧化反应,试样质量增加率变缓阶段主要是由于氧化产物B2O3与H2O反应生成了挥发性产物.随着温度的升高,两反应阶段试样的质量增加率均有所提高.利用周模型对BN材料在高温含水条件下的反应动力学进行了较为精确且定量的拟合,结果与实验数据吻合良好

以锰尾矿制备硫酸锰过程中副产硫酸钙为原料在室温下与碳酸氢铵进行固相球磨反应,制备出氧化钙的前驱体碳酸钙,然后将其煅烧得到氧化钙.分别考察了物料配比、球磨时间、球料质量比等因素对硫酸钙转化率的影响,采用X射线衍射和化学分析方法对产物进行了分析,并对室温固相球磨反应的机理进行了探讨.在物料配比(摩尔比)为3.5:1、球磨时间为40 min以及球料质量比为5:1时,硫酸钙的转化率可达到99.8%,将固相产物在1000℃热解1 h后所制备的氧化钙纯度为99.2%.室温球磨过程细化了反应物的颗粒尺寸,增加了反应物的接触面积,为引发反应提供了必要的能量,因此提高了化学反应的有效性

采用喷射成形技术制备了M3型高速钢和以Nb替代V的M3型高速钢.利用扫描电镜、X射线衍射、差示扫描量热仪和金相显微镜研究了Nb对M3型高速钢组织的影响.喷射成形能有效消除宏观偏析,细化组织.以Nb代V,提高了MC型碳化物开始析出温度,大量MC相先于共晶反应析出,呈独立的近球形分布于晶界,同时其尺寸减小.由于消耗大量C,抑制了共晶反应,M2C片层数量减少且厚度变薄,其在热变形过程中更易于分解,进一步增加了组织均匀性.低温低载荷时含铌的M3型高速钢抗磨损性能显著优于M3高速钢,温度升高到500℃时磨损机制逐渐以氧化磨损为主,两合金的抗磨损性能差距减小,主要原因是大量呈弥散球形分布的含铌MC型碳化物能有效提高高速钢的磨粒磨损抗性,而其对抗氧化性能并无明显作用