以板状刚玉为骨料,电熔白刚玉细粉、水合氧化铝、Si粉和Al2O3微粉为基质,通过原位氮化反应制备了Sialon结合刚玉浇注料.研究了Sialon生成量对材料的常规物理性能、高温强度和抗热震性能的影响.用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了材料的物相组成和显微结构.结果表明:随Sialon生成量的增加,成型所需加水量增加,Sialon结合刚玉浇注料的常温抗折强度、体积密度下降,显气孔率略有增加,线变化率从微收缩到微膨胀;材料的高温抗折强度和抗热震性能明显提高,热震后的残余强度保持率从不含Sialon的纯刚玉浇注料的16%左右提高到50%左右

在RE2O3-NH4HF2系中,以稀土氧化物和氟化氢铵为原料,分别在常压和真空状态下,研究了该体系的各步反应,提出了新的合成REF3反应规律.粉状La2O3,Gd2O3与NH4HF2在低温下开始反应,产物为RENH4F4(RE=La,Gd),NH4F,NH3和H2O,高温下RENH4F4分解为REF3和NH4F,伴有NH4F的挥发和分解;整个过程包括合成、分解和脱铵三个步骤;真空可以降低反应的起止温度.制备稀土氟化物应采用\常压低温合成-真空高温分解、脱铵\工艺

利用污泥焚烧灰渣含有大量的氧化硅以及一定量重金属和磷的组成特点,将其作为成分调整剂、晶核剂及助熔剂,在未添加任何化学制剂的条件下与冶金高炉渣协同制备了具有良好的力学性能和化学稳定性的污泥–高炉渣微晶玻璃.利用差热分析、X射线衍射、扫描电镜等分析手段,并结合力学性能和化学稳定性能测试,研究了不同热处理制度对微晶玻璃性能的影响规律以及微晶玻璃的析晶过程.污泥–高炉渣微晶玻璃最佳热处理条件是850℃下形核保温1 h,980℃下析晶保温2 h.在此条件下制备的微晶玻璃具有45 MPa的抗折强度、200 MPa的抗压强度和质量损失率小于0.2%的耐酸和耐碱性能.微晶玻璃初始结晶温度为880℃,析出晶相以钙长石为主,同时包括少量的钙铝黄长石.随着析晶温度提高,析晶时间增加,钙铝黄长石相析晶量增加;大量增加的钙铝黄长石针状晶体呈放射状分布并有利于产品抗弯强度的提高;但析晶时间过长时,晶粒将长大粗化,这不利于微晶玻璃性能的改善

以LiNO3和TiO2为初始反应物,固相法合成了Li4Ti5O12(M1).X射线衍射实验结果表明,所得粉体为较纯的尖晶石结构的Li4Ti5O12复合氧化物.Li4Ti5O12电极以35mA·g-1电流密度恒流充放电,首次放电容量达到170mAh·g-1,接近理论容量,首次充放电效率为92%.其在大电流密度下充放电性能良好,以175,350,875mA·g-1的电流密度放电,放电容量分别达到了151,140,115mAh·g-1;与传统方法使用LiOH和TiO2固相合成的Li4Ti5O12(M2)加以比较,3个倍率下的放电容量分别提高了约5%,10%和26%.循环伏安曲线表明:M1电极电位极化小,可逆性好,电极电化学活性高;M1电极嵌入/脱出锂后交流阻抗测试表明其电化学反应阻抗分别为16和20Ω

射频等离子体反应器适用于气相法快速合成高纯纳米微晶.针对小流量TiCl4氧化合成TiO2纳米微晶反应体系,在Matlab软件中采用有限差分法,以求解温度场的二阶偏微分方程模拟出反应器内的温度分布.通过将温度场与长大过程动力学方程偶联,沿每条气体流线计算,模拟出最终TiO2纳米微晶粒径及其粒度分布.不同进料浓度条件下的数值解与实验结果基本吻合.由于流动状态和浓度分布过于理想以及未考虑长大过程中传质因素的影响等,数值解与实验结果还存在一定的差距

对印尼红土镍矿的基础特性进行了系统的研究,发现矿石主要由蛇纹石和辉石组成,其中Ni元素主要以类质同象的形式取代Mg元素存在于蛇纹石中.在此基础上分别进行了红土镍矿焙烧、氢气还原、磁选分离镍和铁的一系列实验研究.红土镍矿与碳酸盐添加剂进行混合焙烧实现了Ni和Fe氧化物的释放;对焙烧产物进行氢气还原,还原产物中Ni和Fe元素以金属形态存在,Fe金属化率最高超过80%,远大于原矿还原产物中Fe的金属化率(4%-8%),且随着温度升高,Ni元素易与Fe结合生成Fe-Ni;磁选所得产物中Ni和TFe品位分别达到3%和20%,Fe和Ni的回收率分别达到80%和90%,初步实现Ni和Fe的富集

以红土镍矿作为原料,煤粉作为还原剂,氧化钙作为熔剂,配加一定量的黏结剂和水,经对辊压球机压制成含碳球团.对红土镍矿的成球特性进行了研究,考察了还原剂、水分和黏结剂等因素对球团强度的影响.结果表明:红土矿粉本身具有较好的成球特性,在不加入黏结剂的条件下,球团仍具有一定的强度;较细粒度的煤粉会降低球团的强度,适宜含量的较粗粒度的煤粉能提高球团的强度;随着水分加入量的提高,球团的抗压强度逐渐提高,当水的质量分数为18%时,其抗压强度达到最大值,若水分继续增加,抗压强度呈现下降的趋势;球团的落下强度随着水量的增加而升高;随着膨润土用量的增加,球团强度有明显的提高,当膨润土的质量分数为2%时球团强度达到最大值,随着膨润土用量的进一步提高,球团强度略微下降,且膨润土中含有较高含量的SiO2和Al2O3,会降低球团有用元素的品位,因此用量不宜过高

以鳞片石墨为原料，采用化学氧化还原法制备了高品质的石墨烯.借助X射线衍射分析、扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察、氮气吸附-脱附实验、恒流充放电实验、循环伏安法和交流阻抗谱技术对石墨烯的结构、形貌、表面性能和超级电容性能进行了系统研究.X射线衍射、扫描电镜和透射电镜结果表明，石墨烯整体上呈现无序结构，外观具有蓬松、透明的薄纱状及本征性皱褶，其BET比表面积为14.2m2·g-1，总孔容为0.06cm3·g-1，平均孔径为17.3nm.交流阻抗谱测试结果表明，石墨烯电极具有较小的阻抗，其等效串联电阻为0.16 Ω，电荷传递电阻为0.55 Ω.恒流充放电和循环伏安测试结果显示：石墨烯电极具有良好的功率特性和循环稳定性，电容特征显著.在2、5、10和20mV·s-1扫描速度下的放电比电容分别为123、113、101和89 F·g-1；即使是50mV·s-1的高扫速，放电比电容仍可达69F·g-1

采用半固态混合-机械搅拌-超声施振的方法制备了体积分数为10%的SiCp/7085复合材料，通过金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射对颗粒分布与界面进行研究，重点研究超声外场对复合材料颗粒团聚与界面结合的作用机理.实验结果表明：单纯机械搅拌对400目颗粒的团聚与界面结合的作用效果有限；超声外场下，空化作用产生的微射流与瞬时高温高压能够有效破除颗粒团聚体的包裹层，打散颗粒；超声破除颗粒表面氧化膜，除去气体层，使熔体中的镁元素与颗粒直接接触并反应是改善熔体与颗粒润湿性的重要因素；最终在界面处生成MgAl2O4强化相，从而获得更优的界面结合

通过观测水口结瘤物的结构和成分的变化,对AISI 321不锈钢小方坯浸入式水口的堵塞机理进行了研究.水口的解剖结果表明水口结瘤物主要由TiN、金属相以及渣相组成.通过计算建立了钢液及凝固过程中TiN的热力学模型.研究发现,TiO2过渡层的存在、较高的钛氮浓度积、不佳的钢水洁净度是导致结瘤物形成的主要原因.因此堵塞机理可以表述为,首先浇注过程中钢液中的[Ti]与耐火材料中的SiO2进行反应,TiO2过渡层会在浸入式水口内壁形成;钛氧化物的良好传热性能造成钢液温度下降进而导致TiN结瘤物的形成,且不佳的钢水洁净度则会进一步恶化钢水的可浇性;随着结瘤物的不断增长,最终导致水口堵塞