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熔盐堆用超细颗粒石墨结构和熔盐浸渗研究

张文婷 , 张宝亮 , 宋金亮 , 戚威 , 贺秀杰 , 刘占军 , 连鹏飞 , 贺周同 , 高丽娜 , 夏汇浩 , 刘向东 , 周兴泰 , 孙立斌 , 吴莘馨

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(16)60034-3

研究各向同性微细颗粒石墨ZXF-5Q的微结构及熔盐浸渗特性。使用光学显微镜、压汞仪、真密度仪、透射电子显微镜、X射线衍射仪以及拉曼光谱仪,对其气孔、煅烧裂纹、Mrozowski裂纹及晶体结构进行表征。结果表明,ZXF-5Q拥有均匀分布的气孔,非常小的入孔孔径(0.4μm),数量众多的透镜状Mrozowski裂纹以及良好的晶体结构。熔盐浸渗实验在不同压力(分别为1、3、5个大气压)650℃环境下进行。利用扫描电子显微镜和X射线能谱仪对其浸渗特性进行了观察分析。研究表明,由于其非常小的入口孔径,ZXF-5Q在5个大气压外加压强环境下依然可以很好阻止熔盐浸渗。尽管没有浸渗发生,在ZXF-5Q内部可以发现球形熔盐颗粒,可能是熔盐蒸汽凝结造成的。

关键词: 熔盐堆 , 石墨 , 熔盐浸渗 , 微结构

含Ce(SO4)2电解液中Na5P3O10对ZAlSi12合金微弧氧化陶瓷层的改性研究

吕凯 , 刘向东 , 韩莉 , 国春艳

稀土 doi:10.16533/J.CNKI.15-1099/TF.201503011

在Na2SiO3电解液体系中,添加Ce(SO4)2及Na5P3010,在ZAlSi12合金表面制得微弧氧化陶瓷层.研究了Ce(SO4)2及Na5P3010加入对所获陶瓷层的厚度、表面形貌、相组成的影响.结果表明,电解液中Na5P3010加入量为0.5 g/L时,氧化层厚度达到140 μm,表面有较多裂纹.XRD分析表明,微弧氧化膜主要由Al2O3相组成;EDS分析膜层组成元素分别是O、Na、Al、Si;加入Na5 P3O10后,Ce含量提高.

关键词: 微弧氧化 , Ce(SO4)2 , Na5P3O10 , 陶瓷层

AZ91D表面微弧氧化陶瓷层形貌及磨损特性分析

车广东 , 刘向东

材料热处理学报

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、磨损试验、激光共聚焦显微镜等手段,分析了镁合金AZ91D微弧氧化陶瓷层表面、截面形貌及相组成,研究了微弧氧化试样和基体试样的磨损性能及三维形貌.结果表明,AZ91D镁合金经微弧氧化处理10 min后,陶瓷层与基体结合紧密,表面有微孔和裂纹存在且较为粗糙,陶瓷层最小厚度达62.9 μm左右.陶瓷层主要由Mg2SiO4相和MgO两相组成,膜层硬度为349.4 HV,摩擦因数达到0.119,其磨损破坏的形式主要为剥离和划伤,微弧氧化试样的耐磨性有所提高.

关键词: AZ91D , 微弧氧化 , 陶瓷膜层 , 摩擦 , 磨损形式

颗粒锡膜形貌与氧压及基片温度的相关性

成照宇 , 刘向东

材料导报

利用电阻式真空蒸镀系统制备出了颗粒锡膜,并通过场发射电子显微镜(FSEM)对其生长进行了表征.研究发现,锡膜的表面形貌与氧压及基片温度强烈相关.随着氧压升高,锡膜颗粒粒径减小,形状趋于规则;随着基片温度升高,锡膜颗粒趋于规则,粒径先增后减.就颗粒锡膜的连通性及气敏性进行了初步研究,成膜后高温退火有助于提高颗粒锡膜的连通性,200℃工作环境下膜对氧气具有相当高的气敏性.

关键词: 真空沉积 , 颗粒锡膜 , FSEM , 气敏性

硅酸盐体系电解液浓度对ZrH1.8表面微弧氧化陶瓷层的影响

闫淑芳 , 刘向东 , 陈伟东 , 王志刚 , 范秀娟 , 徐志高

稀有金属材料与工程

采用恒压模式分别在不同浓度Na2SiO3电解液体系下对ZrH1.8表面进行微弧氧化处理,利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、膜层测厚仪测试了陶瓷层的相结构、表面形貌、截面形貌及厚度,通过真空脱氢实验评估了陶瓷层的阻氢性能.研究结果表明:当Na2SiO3浓度在6~14 g/L变化时,陶瓷层的厚度在25~61 μm范围内.随着Na2SiO3浓度的增加,电解液的电导率线性增大,微弧氧化陶瓷层厚度逐渐减小.氢化锆表面微弧氧化陶瓷层由致密层和疏松层构成,靠近基体一侧为致密层,陶瓷层外层为疏松层,在疏松层中存在空洞和裂纹缺陷.陶瓷层由单斜相氧化锆(M-ZrO2)和四方相氧化锆(T-ZrO1.88)构成,且以单斜相氧化锆(M-ZrO2)为主,随着电解液中Na2SiO3浓度的增加,四方相T-ZrO1.88在陶瓷层中比例增大.综合比较,在Na2SiO3浓度为8g/L的电解液体系下可以获得厚度适中,表面平整,致密性较好,阻氢性能优异的陶瓷层,陶瓷层的PRF值达到最大值10.8.

关键词: 氢化锆 , 微弧氧化 , 陶瓷层 , 电解液体系

ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜层形成过程研究

韩春霞 , 刘向东 , 王晓军 , 吕凯 , 王力杰

稀有金属材料与工程

通过控制微弧氧化时间,研究了ZAlSi12Cu2Mg1在不同氧化时间下膜层的生长过程,分析了氧化过程中正向电流密度、膜层厚度的变化.结果表明:微弧氧化阶段又分为氧化过渡阶段和氧化烧结阶段.氧化过渡阶段陶瓷层以向外生长为主;生成Al2O3非晶氧化物;氧化烧结阶段膜层以向内生长为主,此阶段膜层生长速率最快,生成Al2O3晶体和莫来石.氧化烧结阶段对陶瓷膜层的形成起重要作用,对氧化烧结阶段的控制可直接影响膜层的厚度以及膜层中Al2O3晶体含量.

关键词: ZAlSi12Cu2Mg1 , 微弧氧化 , 陶瓷膜层

双乳液液滴形变及破碎特性

刘向东 , 陈永平 , 张程宾 , 施明恒

工程热物理学报

本文基于VOF(Volume of Fluid)相界面追踪方法,建立了不可压缩W_1/O/W_2双乳液液滴动力学模型并进行了数值求解,模拟了双板平行剪切流条件下液滴在流场中的稳定变形与破碎过程。研究结果表明:液滴的稳定变形程度随着毛细数的增大而加剧,且双乳液内液滴的变形程度要明显小于液滴整体变形程度;液滴雷诺数为0.05时,存在一个0 57~0.58之间的临界毛细数,当液滴毛细数小于临界毛细数时,液滴只发生稳定变形,反之则发生破碎。

关键词: 双乳液液滴 , 剪切流 , VOF方法 , 变形 , 破碎

闭式振荡热管内流动状态与传热性能实验研究

刘向东 , 时凯 , 郭雨含 , 鲁进利 , 王淑娟 , 郝英立

工程热物理学报

本文对不同工况下闭式振荡热管内工质流动状态及其传热性能进行了实验研究,分析了流动状态、加热功率及倾斜角之间的相互影响关系.结果表明,随着加热功率的升高及倾斜角在 0°~90°范围内的增大,管内工质循环流动趋势增强,热管的热阻减小,工质的充液量限制了高功率时热管性能的进一步提高;冷热端温差随加热功率的升高呈上升-下降-再上升的变化规律,90°和 70°倾角下冷热端温差的最低值所对应的加热功率分别为100 W及125W.

关键词: 振荡热管 , 流动状态 , 红外热图像 , 倾斜角 , 传热性能

硅酸盐体系负向电压对氢化锆表面微弧氧化膜的影响

闫淑芳 , 刘向东 , 陈伟东 , 王志刚 , 徐志高

稀有金属 doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2015.10.007

采用WHD-30型双向交流脉冲电源对氢化锆表面进行微弧氧化处理,研究了负向电压对氢化锆表面微弧氧化膜的厚度、表面形貌、截面形貌、相结构及阻氢性能的影响.实验选取电解液体系为Na2 SiO3-NaOH-Na2 EDTA体系,正向电压为350V,电源频率为200 Hz,氧化时间为20 min;氢化锆表面微弧氧化膜的阻氢性能采用真空脱氢实验进行测试.研究结果表明:负向电压在120~ 160 V范围内变化时,氢化锆表面微弧氧化膜的厚度在30 ~ 90 μm范围内,氧化膜的厚度随着负向电压的升高而增大.氧化膜外部为疏松层,存在孔洞和裂纹缺陷,氧化膜内部为致密层,与基体结合紧密,无孔洞和裂纹缺陷.氧化膜相结构由单斜相氧化锆(M-ZrO2)和四方相氧化锆(T-Zr01.88)构成,并以单斜相氧化锆(M-Zr02)为主.负向电压升高有利于增大氧化膜致密层的厚度,进而提高氧化膜的阻氢能力.当负向电压为160 V时,氧化膜的阻氢能力最高,氢渗透降低因子(PRF,permeation reduction factor)值达到10.4.

关键词: 氢化锆 , 微弧氧化 , 负向电压 , 氧化膜

H2O2对ZAlSi12合金微弧氧化陶瓷层表面特征的影响?

吕凯 , 刘向东

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.22.006

在 Na2 SiO 3电解液体系下,添加不同含量的H 2 O 2,在铸造铝合金表面制得微弧氧化陶瓷层.采用SEM、AFM 分析陶瓷层表面形貌及粗糙度,并研究了H 2 O 2加入对所获陶瓷层的厚度、相组成的影响.随着电解液中 H 2 O 2的加入量增加,微弧氧化陶瓷层厚度减小,致密性增加,Al2 O 3相随之增加.SEM 及 AFM结果表明 H 2 O 2的加入可以改善陶瓷层表面质量,降低其粗糙度.

关键词: 微弧氧化 , 铸造铝合金 , H2O2 , 陶瓷层

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