氧化行为

摘要： 2021年11月3日,2020年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重召开。东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室刘振宇教授作为第一完成人、东北大学作为第一单位牵头完成的“钢材热轧过程氧化行为控制技术开发及应用”项目荣获国家科技进步二等奖。

摘要： 对合规运行直至失效的圆锥破碎机的动锥衬板表面进行了研究,依靠扫描电镜(SEM)及背散射电子(BSE)分析方法表征了衬板服役所伴生的氧化行为。试验结果表明,动锥衬板表层呈现出团簇状、片层状、堆积状等形态的氧化物区域,甚至在外层氧化物下存在着次表层氧化层。这些氧化物的存在加剧了服役过程中的损耗水平,探究其来源并阻止其产生过程,可以实现提高衬板在服役过程中的抗磨表现。

摘要： 本文通过对碳化物粉末进行放电等离子烧结(SPS),成功制备了(Ti_(0.25)Zr_(0.25)Nb_(0.25)Ta_(0.25))C高熵陶瓷(HECs),系统研究了HECs的微观结构演变、力学性能和氧化行为。结果表明,单相HECs的形成温度为1800°C,低于已报道的HECs烧结温度。1900°C烧结的陶瓷晶粒细小,平均晶粒尺寸约7.5μm,元素分布均匀,相对密度高达99.2%。1800°C和1900°C烧结的HECs的室温显微硬度值分别为30.9 GPa和33.2 GPa,断裂韧性值分别为(4.6±0.24)MPa·m^(1/2)和(4.5±0.31)MPa·m^(1/2),高于大多数已报道的HECs。原位高温纳米压痕试验结果表明,HECs的硬度随温度的升高而降低,当温度达到500°C时,1800°C和1900°C烧结的陶瓷硬度分别下降到21.9 GPa和22.2 GPa,具有突出的高温稳定性。此外,HECs在温度低于500°C时无明显氧化,当温度超过650°C时会发生明显氧化,氧化速率随温度升高而增加。

摘要： 高熵合金(HEAs)打破了传统的合金设计理念,多元素随机排列组成独特的固溶体微观结构使其具有良好的耐腐蚀性能。对高熵合金涂层的制备及其在高温环境和常温水溶液中的腐蚀行为进行综述,分析了环境、合金元素和加工方法对高熵合金涂层耐腐蚀性能的影响,并对高熵合金涂层在腐蚀领域的发展趋势和应用前景进行了展望。

摘要： TU1无氧铜性能优异,成本低廉,是广泛应用的导热材料,在使用过程中发生氧化会严重影响其性能,因而其氧化行为被广泛研究。本文针对TU1无氧铜开展了室温至600°C空气氧化试验,用场发射扫描电镜(SEM)观测了TU1无氧铜氧化过程中的微观形貌变化,并利用X射线衍射仪(XRD)和俄歇电子能谱仪(AES)分析了氧化产物及其深度分布。结果表明,随着氧化温度的升高,在TU1无氧铜表面先后生成Cu_(2)O和CuO;其重量随着温度升高表现为先升高后降低的趋势;温度为200°C时,氧化层深度约为200nm。

摘要： 在服役环境中,超高声速飞行器表面与空气剧烈摩擦导致温度极高.超高温陶瓷相较于一般陶瓷而言具有高熔点和良好的抗氧化烧蚀性能,是目前极具前景的热防护材料之一.采用放电等离子两步烧结工艺将ZrB2纳米粉末和SiC粉末在1700°C下制备超高温陶瓷材料ZrB2-20％SiC,通过纳米压痕微观实验、三点弯实验研究其力学性能及其在高温环境下的氧化行为,着重分析1000、1200、1400和1600°C4种不同氧化温度下ZrB2-20％SiC超高温陶瓷的氧化表面、氧化截面和氧化层厚度.结果表明:ZrB2-20％SiC超高温陶瓷的硬度为18 GPa,弹性模量为541 GPa,断裂韧性为5.7 MPa·m1/2;当氧化温度为1600°C时,超高温陶瓷内部的SiC由被动氧化转变为主动氧化,并且随着氧化温度升高,超高温陶瓷氧化层厚度与氧化温度呈正相关.

摘要： 连续碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiC/SiC)是先进航空发动机热端部件的重要候选材料.在高温燃气环境中,SiC/SiC会发生氧化腐蚀,导致材料性能迅速恶化.为了揭示国产SiC/SiC复合材料在高温燃气环境中的氧化腐蚀行为,本工作测试了SiC/SiC复合材料的1100～1300°C空气氧化性能,获得了材料的氧化动力学曲线,利用SEM,XPS和XRD分析了材料的形貌、成分和物相演变规律,以阐明其氧化行为.结果表明:SiC/SiC复合材料在1100～1300°C的氧化动力学均遵循抛物线规律;其氧化物为SiO2.SiC/SiC在1100°C时仅发生轻微氧化,温度高于1200°C时复合材料的氧化程度随温度升高而加剧.在BN界面相和基体孔隙附近的氧化现象更为明显.SiC/SiC复合材料的弯曲强度随氧化程度增加而降低.

摘要： 以Ta粉、Al粉和炭黑粉为原料,利用自蔓延高温合成、无压烧结和放电等离子烧结组合工艺,成功制备了高纯Ta2AlC块体陶瓷,研究了放电等离子烧结制备的Ta2AlC块体的微观形貌与性能.制备的Ta2AlC块体的硬度、弯曲强度和断裂韧性分别为5.6 GPa、510 MPa和6.16 MPa·m1/2.放电等离子烧结工艺升温速率快、烧结时间短、制备的陶瓷晶粒细小,细晶强化效果明显,使得块体陶瓷有明显的高硬度和强度.Ta2AlC陶瓷在700～900°C空气中恒温氧化时,表现出线性氧化动力学特征,氧化层的主要成分从700°C的Ta2O5逐渐转变成800～900°C时的Ta2O5和AlTaO4.

摘要： 以板状刚玉(骨料和细粉)、α-Al_(2)O_(3)微粉和硅粉等为原料,在1500°C下埋炭保温3 h烧结制备了Al_(2)O_(3)-O’-SiAlON-SiC复合材料。研究了热震及不同热震次数对复合材料氧化行为的影响。研究结果表明:在无热震和热震条件下,试样氧化增重率在900~1300°C均随温度升高而增加;热震氧化条件下的增重率大于无热震条件,且随热震次数增加,氧化增重率略有增加。无热震条件下,试样恒温氧化曲线类似于抛物线型,而热震条件下,试样氧化曲线接近直线型。因此,热震明显促进了复合材料的氧化,其原因在于热震使试样表面的氧化保护膜破裂,试样产生微裂纹,为氧气进入试样内部提供通道,进而加速材料氧化。

摘要： 陶瓷基复合材料是当前高速飞行器热结构最广泛使用的材料之一,但在高温环境下长时间使用中面临着不可避免的氧化损伤问题。本文以C/SiC复合材料为对象,基于失重率-时间关系曲线,建立了包含温度和应力影响的氧化扩展速率模型,并提出了一种氧化损伤的刚度退化准则和剩余强度模型。通过编写UMAT子程序,在Abaqus软件框架下实现了陶瓷基复合材料氧化行为和剩余强度的数值分析。通过5个典型算例的计算分析以及与试验数据对比,验证了本文提出的模型和方法的有效性。

摘要： 以板状刚玉颗粒和细粉、氧化铝微粉、硅粉和铝粉为原料,以酚醛树脂为结合剂,在氮气气氛于1450°C保温72h制备了β-SiAlON-Al2O3复合材料.研究了热应力大小、热应力循环次数对β-SiAlON-Al2O3复合材料氧化行为的影响.结果表明:与无应力条件下相比,热应力作用下β-SiAlON结合刚玉材料在不同温度下(900～1300°C)氧化增重率明显增加.随热应力增加,氧化增重率增加;随热应力循环作用次数增加,氧化增重率增加,说明热应力可明显加剧β-SiAlON结合刚玉材料的氧化.热应力作用下氧化产物发生变化,热应力可促使无定形SiO2在相对较低温度下结晶成石英相.热应力作用下试样氧化加剧的原因在于:无应力下β-SiAlON氧化后在试样表面形成致密氧化保护膜,可阻止氧气进入内部;而热应力作用下,试样表面的氧化保护膜破裂,且试样氧化层产生较多微裂纹、结构疏松,为氧气进入试样内部提供通道,致使氧化加剧.

摘要： 针对实际服役后的两种电站锅炉高温材料,研究其内壁蒸汽氧化行为.利用XRD、SEM、EDS和金相手段分析了内壁蒸汽氧化膜的物相、形貌、成分及氧化膜邻近基体的组织变化.通过研究发现:两种材料经服役后内壁均产生了两层结构的氧化膜,蒸汽侧氧化膜由Fe2O3和Fe3O4组成,基体侧氧化膜由Fe3O4和FeCr2O4组成;蒸汽侧氧化膜疏松多孔,基体侧氧化膜结构致密;两种钢基体侧氧化膜中Cr元素含量存在富集现象;T91钢基体侧氧化膜的相对厚度大于12Cr1MoVG钢,T91钢基体侧氧化膜中尖晶石结构的FeCr2O4相对含量较高,表现出较优良的抗氧化性;经服役后的12Cr1MoVG钢在靠近氧化层的邻近基体附近存在有明显的脱碳现象,而T91钢不存在有明显的脱碳层,T91钢表现出良好的组织稳定性.

摘要： 利用自行设计的化学气相沉积(CVD)炉,以丙烯为碳源,氢气和氩气为载气,采用固定基体CVD法制备各向同性热解炭块体材料.通过恒温氧化实验对所获得的各向同性热解炭材料的低温(450°C)氧化行为进行研究,并与碳纳米管、炭黑和天然鳞片石墨进行比较.利用拉曼光谱(Raman)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等分析手段对氧化前后试样的表面形貌和微观结构进行表征,结果表明,炭材料的氧化特征与其内部的缺陷种类和密度密切相关,其中各向同性热解炭的抗氧化性能优于其它三种炭材料,其低温氧化过程服从直线规律,氧化反应主要发生于内部的条带状热解炭结构.

摘要： 本论文利用动态饱和蒸汽氧化实验平台,对600°C高温蒸汽环境下Super304H钢管蒸汽氧化行为进行了测试,系统地表征了氧化膜的形貌、组成与微观组织结构,揭示了Super304H钢管在600°C高温纯水蒸汽环境下的氧化规律,得到以下结论:Super304H在600°C纯水蒸汽环境下的氧化动力学均遵循分段式抛物线规律,且400h后的氧化速率高于400h前,瘤状氧化物的出现使得Super304H的氧化速率增高.氧化膜呈现出两种形式:一种为团簇瘤状氧化物Fe3O4,与试样表面氧化膜下方内氧化物FeCr2O4呈双层结构;另一种较为平整,由(Cr,Mn)2O3组成.氧化膜极薄,厚度约为1 μm.氧化1000 h后,Super304H化增重为0.56 mg·cm-2.

摘要： 针对目前航空工业发展对高温合金提出更高使用温度的需求,难熔金属高熵合金具有优异的高温综合性能,有望作为镍基高温合金替代材料,因此被广泛研究,本文通过电弧熔炼法制备了一系列HfZrTiTaBx(x=0,2,4,6at.％)合金并对其微观结构、机械性能和氧化行为进行了研究.结果表明这些合金具有单一的BCC结构和明显的枝晶组织,含B合金在枝晶间分布有纳米针状相.HfZrTiTa合金的弯曲断裂强度和断裂应变分别为2.3GPa和4.2％.添加B元素后,HfZrTiTa合金在1300°C下的氧化速率由45.4mg·cm-2·h-1降低14.0mg·cm-2·h-1左右,抗氧化性获得明显改善.

摘要： 高强钢热成形工艺是汽车轻量化工程中先进的制造技术.高强钢热成形工艺过程中,坯料会发生氧化,应采取必要措施避免严重的氧化,提高热成形零件的表面质量.本文对BR1500HS激光焊管加热升温及保温过程中的氧化行为进行了研究,得到了加热速率、保温时间、加热气氛等对其氧化行为的影响规律,为其热成形过程中防氧化措施的制定提供指导.

摘要： 高炉生产过程中,因风口、冷却器操作失误或设备故障等问题漏水现象频发,研究炉缸用耐火材料在水蒸气条件下的抗氧化性能具有很重要的现实意义,通过热重实验结合热力学分析,研究了高炉炉缸用碳复合砖在不同气氛、气体流量、水蒸气含量条件下的氧化行为.结果表明:碳复合砖在水蒸气条件下表现出良好的抗氧化性能;经比较,碳复合砖的抗水蒸气氧化性能跟微孔刚玉砖很接近,远优于炭砖的抗水蒸气氧化性能,在水蒸气条件下能保证高炉的安全生产.

摘要： 黄铁矿是一种常见的硫化物矿物.当黄铁矿被暴露到大气环境中时将发生氧化.黄铁矿的氧化是地球Fe、S循环的重要分支,也是形成酸性矿山废水的主要原因.目前,黄铁矿氧化的研究主要以具有各种高能面的粉末为对象,探究其氧化机理和氧化速率.然而,自然界中的黄铁矿大多以低能面的形式稳定存在,当以具有高表面活性的粉末作为研究对象时,研究结果可能与自然界中矿物实际的表面反应性存在偏差.

摘要： 研究了弹簧钢在空气气氛条件下恒温加热氧化行为,运用高温氧化增重仪主要研究不同的加热温度,加热时间,加热气氛对于弹簧钢的氧化铁皮生成的影响规律.结果表明:轧制时温度越高,加热的时间越长,所得到的氧化铁皮厚度越大,低于Fe2SiO4的熔点时,氧化程度随着温度升高增大速度减缓,在加热过程中Si元素形成Fe2SiO4会和FeO混合在一起,会阻碍Fe元素的扩撒,防止氧化进一步反应.当超过其熔点,氧化程度继续成指数型上升.

摘要： 在满足热力学条件的情况下,借助于炭砖在空气中的氧化性能试验,分别研究了800°C、1000°C和1200°C温度下,炭砖以粉末状、粉末压成圆柱状及块状圆柱在变温和恒温条件下的氧化行为和氧化动力学.结果表明,在变温条件下,当温度低于500°C时,失重量较少,氧化反应速率较慢;当温度高于500°C时,速率加快,失重量与温度近似呈直线关系,将曲线线性拟合后,炭砖失重量与温度的关系为y=121.78+0.92(T-500),相关系数R2=0.9978.在恒温条件下,对于粉末和粉末圆柱而言,失重速率随着温度的升高而增大,说明控速环节为碳氧界面反应限速;而对于块状炭砖而言,其基本不受温度的影响,说明此时控速环节为气体扩散限速.同一温度条件下,三者的氧化速率关系为:V粉末＞V粉末圆柱＞V块状圆柱.相对而言,炭砖粉末的氧化速率最快,说明在高炉内部炭砖一旦由于侵蚀而造成粉化后,其氧化速率将大大加快,进而降低炭砖原有强度.

摘要： 本发明公开了一种蛋白在二氧化钛表面上吸附行为的仿真调控方法。该方法为：（1）构建材料表面模型；（2）建立蛋白‑表面‑溶液体系模型，通过分子动力学软件模拟蛋白在表面上的吸附过程；（3）计算均方根偏差、回转半径、二级结构含量以及吸附能量随时间的变化来描述蛋白的吸附行为；（4）改变表面的孔径大小，实现对蛋白在表面上吸附行为的调控，指导制备医用二氧化钛植入材料。本发明建立了一种基于计算机的、省时省力的方法去模拟蛋白在生物材料表面上的吸附行为并将其可视化，提供了一种蛋白吸附构象、吸附强度的仿真调控方法。本发明的方法计算效率高，成本低廉，为开发其他生物植入材料提供了强力的工具。

摘要： 本发明公开了一种提供一种分析页岩微观孔隙中甲烷‑二氧化碳运动行为的方法，利用数值模拟研究在多场耦合条件下页岩中CO2/CH4的动力学特点以及在微观多孔介质中运动的特性，建立页岩中CO2/CH4吸附与扩散模型，为CO2高效置换页岩中的CH4，并为CO2在页岩中封存研究提供理论依据。通过且仅仅通过将基于CCSIM算法和信息熵的三维建模方法和基于AFM的三维建模方法两种方法结合起来对页岩非均质储层三维孔隙结构特征进行表征，只需要选取1‑3个特征横切面与CCSIM算法和信息熵三维建模法相结合，仅仅通过这两种三维建模方法，即可真实、经济、准确地表征页岩非均质储层三维孔隙结构特征，并且对于大尺寸的样品分析准确性大大提高，在实际生产中具有很好的应用前景。

摘要： 本发明涉及多层氧化物陶瓷体，并且特别涉及预烧结的多层氧化物陶瓷体和氧化物陶瓷生坯，其包含至少两个不同的层并且适合牙科应用，其中至少一个层含有La2O3，并且所述至少两个不同的层在其La2O3含量方面不同。这些坯体可通过进一步烧结热致密化而不变形，且因此特别适合生产牙科修复体。本发明还涉及用于生产这样的多层氧化物陶瓷体的方法，以及涉及用于通过使用该多层氧化物陶瓷体生产牙科修复体的方法。该氧化物陶瓷基于氧化锆，优选基于稳定化的四方氧化锆多晶。

摘要： 一种包含洗涂层的柴油氧化催化剂，所述洗涂层包括四个层，其中洗涂层设置在基材上，其中洗涂层包括：第一层，其包含负载在第一金属氧化物载体材料上的第一铂族金属，该第一层设置在基材上；第二层，其包含负载在第二金属氧化物载体材料上的第二铂族金属，并且包含第五铂族金属，该第二层设置在第一层上；第三层，其包含负载在第三金属氧化物载体材料上的第三铂族金属，并且包含含Fe沸石材料并且包含第六铂族金属；和第四层，其包含第四铂族金属和第四金属氧化物；其中基材具有长度、前端和后端；其中第一层在基材的整个长度上设置在基材上，其中第二层在基材的整个长度上设置在第一层上；其中第三层在从基材前端起的基材长度的x％上至少部分地设置在第二层上；其中第四层在从基材后端起的基材长度的y％上至少部分地设置在第二层上；其中x为30‑70，y为30‑70，x+y为95‑115。

摘要： 本申请公开了一种二氧化碳/空气交替注气多相流体氧化相行为控制装置，其包括：罐体、支撑脚、出气管、第一阀门、第一法兰盘、进气管、第二阀门、第二法兰盘、支撑杆、连接轴、保护壳、驱动电机、控制柜、安装架、圆管、底座、搅拌叶片、透气孔、陶瓷内筒、加热丝、连接块、圆盘壳、加热管、第一压盘、第一密封垫、圆孔、滚珠、连接杆件、固定杆件、第二压盘、第二密封垫、套管、压杆、插孔、定位杆、定位槽、弹簧、第一磁铁块、第二磁铁块、转轴、蜗轮、蜗杆以及温度传感器。本申请的有益之处在于通过多个进气管以及进气管上的第二阀门的开闭大小，控制多种不同气体进入到罐体中，通过驱动组件进行驱动，通过搅拌叶片进行搅拌，实现混合。

摘要： 本发明属于功能氧化物薄膜开关领域，具体公开了一种限制电流对氧化铌薄膜的电阻转变行为的调控方法及其应用。本发明通过调节NbOx薄膜的限制电流（Icc）大小调控其开关行为，当Icc为5 mA和10 mA时，器件分别表现出非易失性阻变行为和易失性阻变行为；当增大Icc到50 mA时，NbOx的非易失性阻变行为和易失性阻变行为同时出现，NbOx器件可以表现出1S1R的阻变行为，并且器件的每种阻变行为都可以稳定转换100次以上，本发明的1S1R的阻变行为可以抑制RRAM三维集成结构在数据读取过程中的串扰电流，因此上述调控方法可以应用于阈值选通开关中，也可应用于阻变存储器中。

摘要： 本发明公开一种预测二氧化碳醇胺吸收剂分相行为的模型。该模型基于量子化学计算的定量构效研究方法，拟合出用于预测阴阳离子LogP的回归方程，以此阴阳离子的分配系数作为关键预测参数，建立二维坐标轴，作出分相预测线，获得预测吸收剂体系的两相区和单相区。该模型预测准确性高，适用范围广，可有效预测文献已报道的大部分二氧化碳醇胺吸收体系，对于新开发的相变吸收剂，可以用此方法判定是否会发生相变行为，有利于指导进一步相变吸收剂开发工作。

摘要： 本实用新型涉及一种可旋转式二氧化碳/化学剂相行为测试装置，包括相平衡反应室；所述相平衡反应室腔体底部设有磁石，相平衡反应室还设有二氧化碳气体入口，相平衡反应室还设有压力调节装置、压力传感器及温度调节装置；还包括：相平衡反应室的侧壁为玻璃视窗且设有刻度，玻璃视窗外部设置有摄像机；还包括用于支撑相平衡反应室的支架，相平衡反应室底部可拆卸地安装有磁力搅拌电机，磁力搅拌电机置于支架上，支架底部设有控制支架旋转的控制装置。本实用新型通过压力调节装置调节相平衡反应室内的压力，通过温度调节装置调节相平衡反应室内的温度，通过摄像机拍摄相平衡反应室内的相态变化过程。本实用新型结构简单，操作方便。

摘要： 本发明公开了一种多阻燃元素镁合金高温氧化行为及阻燃性能的多维度测试系统，包括实验单元、自动合焦成像单元和数据自动采集及控制单元；实验单元包括实验底座和支架，实验底座上设有第一自动升降装置，第一自动升降装置上设有加热炉；加热炉的顶部设有两个限位孔；加热炉的正上方设有托盘，托盘的底部一端通过支杆固设在支架的顶部；托盘上设有电子天平，电子天平的秤盘底部设有一根引线，引线的底端与坩埚相连；自动合焦成像单元包括设在加热炉外的摄录机，并且加热炉的顶部及侧壁上设有供摄录机记录加热炉中待测样品实验状况的测量孔；支架的上端安装有搅拌/刮膜/取样装置。本发明的多维度测试系统可用于对阻燃镁合金进行综合评价表征。

摘要： 一种基于外加声波发射信号检测金属阳极氧化行为的系统及检测方法，本发明的目的是解决现有采用阳极氧化法在阳极形成纳米结构需要扫描电子显微镜观察确定的问题。检测金属阳极氧化行为的方法：一、恒电位仪的正极与阳极氧化样品相连，恒电位仪的负极与Pt电极相连，在阳极氧化样品背面设置声学传感器；二、进行阳极氧化试验，对声学、电流信号和体系的pH进行采集；三、分别绘制时间‑电流曲线、时间‑pH曲线和时间‑峰值频率曲线；四、通过步骤三得到的测试曲线推测阳极氧化样品阳极氧化处理后的微观形貌。本发明从声学特征和电化学行为等数据直接判断阳极氧化制备得到的微纳米结构，可省去利用高倍数电子显微镜观察确认其形貌特征的步骤。