李圣刚
,
吕宏军
,
何士桓
,
王琪
,
黄思原
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2012.01.018
研究了等离子旋转电极制备低温钛合金球形粉末的特性,采用热等静压成形工艺,制备低温钛合金粉末冶金材料,并对比分析了组织与性能.以低碳钢为材质,加工装配专用芯模,开展粉末冶金TA7 ELI钛合金构件净成形技术研究,实现了大尺寸、薄壁、半封闭式火箭发动机低温转子高性能、高可靠性的整体净成形.结果表明:等离子旋转电极制备的低温钛合金球形粉末,具有非常高的球形度和振实密度,粒径分布可依据需求控制在一定范围内,非金属夹杂含量每千克不超过20个；粉末冶金低温钛合金材料性能全面达到同批次锻件性能水平,微观组织呈等轴状；粉末冶金低温钛合金氢泵叶轮已通过了发动机型号低温全程试车考核.
关键词:
等离子旋转电极
,
粉末冶金
,
低温钛合金
,
热等静压
叶呈武
,
王琪
,
李圣刚
,
郎泽保
,
贾文军
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2012.04.019
研究了A3钢和GH1131高温合金两种材料作为模具对TC4钛合金HIP组织的影响.结果表明在HIP过程中,A3钢模具对有效应力传递的阻碍作用较大,设计HIP用A3钢模具时应避免深型腔结构,GH1131模具对有效应力传递的影响较小.受元素互扩散的影响,两种模具材料在HIP过程中均污染了TC4材料表面,A3钢模具对合金的影响层较薄,但使材料形成了波浪形的粗糙表面；GH1131对成形材料的影响层厚度＞100 μm.为了获得高精度的无污染表面,TC4合金HIP净成形时两种模具均需要进行表面处理,形成与TC4兼容的保护层.
关键词:
热等静压
,
钛合金
,
模具
,
显微组织
叶呈武
,
王亮
,
张绪虎
,
郎泽保
,
李圣刚
材料导报
介绍了钛合金热等静压(HIP)近净成形的工艺特点及其在国内外航天领域的应用情况.与锻造、精密铸造、机械加工等传统成形方法相比,HIP近净成形钛合金综合力学性能高,节约原材料、成形周期短.由于产品的综合力学性能高、尺寸精度可控性好,HIP近净成形技术非常适合异型结构件特别是含空间曲面结构件的精密成形.
关键词:
热等静压
,
钛合金
,
近净成形
李圣刚
,
吕宏军
,
史金靓
,
王琪
钛工业进展
doi:10.3969/j.issn.1009-9964.2011.02.005
以TA7 ELI钛合金棒为原料,用等离子旋转电极工艺制备出高品质钛合金球形粉末.采用热等静压成形工艺,将粉末压制成钛合金材料,并研究了材料的组织和力学性能.结果表明:等离子旋转电极工艺制备的钛合金球形粉末具有非常高的球形度和振实密度,粒度分布比较窄,非金属夹杂含量非常低;热等静压制备的低温钛合金达到全致密,其组织均匀细小,具有各向同性,性能达到锻件水平.
关键词:
等离子旋转电极
,
球形粉末
,
热等静压
,
粉末冶金
,
低温钛合金
许小静
,
张绪虎
,
王亮
,
李圣刚
,
史金靓
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2011.03.002
基于中低体积分数SiCp/Al的性能特点,对比中低体积分数SiCp/Al铝合金及钛合金的力学物理性能,讨论中低体积分数SiCp/Al的性能优势,总结了中低体积分数SiCp/Al在航空航天领域应用情况及目前的发展现状,并提出未来的发展方向.
关键词:
中低体积分数SiCp/Al复合材料
,
材料性能
,
应用现状
,
发展方向
王琪
,
李圣刚
,
吕宏军
,
石刚
,
黄思原
,
史金靓
钛工业进展
doi:10.3969/j.issn.1009-9964.2010.05.004
研究了惰性气体雾化法和等离子旋转电极法两种雾化法制备工艺所得TA15钛合金粉末的化学成分、粒度分布、颗粒形貌及微观组织.结果表明,雾化法制备的粉末间隙元素增量低,而且颗粒球形度高,颗粒内部是细小的胞状显微组织;惰性气体雾化法制备的粉末细粉收得率较高,有较多的吸附颗粒,颗粒内部有气孔;等离子旋转电极法制备的粉末粒度分布范围窄,颗粒呈规则的球形,表面光亮、圆滑.
关键词:
气体雾化
,
等离子旋转电极
,
粉末冶金
,
钛粉
赵成成
,
赵永慧
,
李圣刚
,
孙予罕
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62817-1
研究发现,Pd和Co3O4催化剂均可有效地催化甲烷燃烧反应,且Pd掺杂的Co3O4催化剂上甲烷反应活性优于单纯的Pd和Co3O4催化剂,可见两者存在明显的协同效应.然而由于Co3O4本身复杂的表面配位环境,相关理论模拟研究依然较少.同时,由于甲烷分子中C–H键有着非常高的键能,且该分子具有很高的对称性,导致C–H键活化往往是甲烷选择转化和完全燃烧反应中最困难的一步.由于Co3O4表面电子结构比较复杂,因此本文基于Co3O4(001)晶面的两种不同暴露面来构建和模拟Pd掺杂Co3O4表面Pd?O位点的甲烷反应活性.对于Co3O4(001)–A晶面,暴露面金属离子只有未饱和的八面体Coo,而(001)–B晶面,还有四面体Cot.由于Pd取代Cot后所形成的Pd/(001)–B面更不稳定,因而选择了较稳定的Pd替换Coo结构模型.基于第一性原理PBE+U计算的Pd/(001)表面甲烷活化能垒来探讨Pd掺杂对Co3O4表面催化活性的影响.计算表明,甲烷在Pd掺杂的(001)面上最低解离能垒为0.68 eV,明显低于在Co3O4(001)和(011)面的(分别为0.98和0.89 eV),表明Pd掺杂的(001)表面催化活性要远高于纯的Co3O4(001)和(011)表面.为了进一步理解Pd掺杂影响Co3O4表面甲烷反应活性的原因,我们计算了反应位点相关原子的Bader电荷.结果表明,当CH3δ–吸附于Pd/(001)–A面Pd位点时,Pd较(001)面上Co位点能从CH3δ–获得更多电子,这与Pd较Co有更强的氧化性一致.我们也对比了(001)–A,(001)–B,Pd/(001)–A和Pd/(001)–B在氧气分压为常压及不同温度下表面能的大小,并发现在与反应相关的温度区间(001)–A表面较(001)–B表面更为稳定,同样地Pd/(001)–A表面也较Pd/(001)–B表面更为稳定,且Pd/(001)–A表面与(001)–A表面稳定性差别不大,因此Pd单原子掺杂的(001)表面模型在热力学上较为稳定,且根据计算的能垒,(001)–A和Pd/(001)–A表面对甲烷活化的贡献最大.为了更好与实验结果对比,我们构建了简单的动力学模型,并计算了甲烷在Co3O4(001),(011)和1%,2%,3%Pd掺杂的Co3O4(001)表面的甲烷燃烧速率.计算表明即使较低量的Pd也可明显提高甲烷燃烧速率,与实验数据吻合较好,表明掺杂Pd显著增加Co3O4催化甲烷燃烧.
关键词:
四氧化三钴
,
钯掺杂
,
甲烷燃烧
,
密度泛函理论计算
,
反应速率
,
碰撞理论
丛林娜
,
赵永慧
,
李圣刚
,
孙予罕
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62823-7
甲烷氧化偶联反应(OCM)是天然气直接转化利用的重要途径之一.该反应通过甲烷和氧气在催化剂作用下一步将甲烷直接转化为乙烯等具有高附加值的产品,避免了涉及高能耗过程的合成气间接路径,不仅有可能减少中间副产物的生成,还有可能大大提升整个过程的能源利用效率.因此,研究OCM反应具有十分重要的实际意义.目前氧化镧基催化剂具有良好的催化活性、产物选择性和热稳定性,但在OCM反应中产品收率仍未能达到工业应用的要求,因而近几十年来高效OCM催化剂的研发一直是研究热点.实验发现,锶掺杂氧化镧催化剂具有更为优异的催化性能,主要表现在具有比纯氧化镧催化剂更高的催化活性和产物选择性,但对于锶掺杂的影响机制仍然缺乏系统的理论研究.目前普遍认为,甲烷活化是OCM反应的第一步,也是决速步,这主要是由于C?H键活化需要越过很高的能垒,因此往往需要很高的温度.本文主要采用团簇模型,通过密度泛函理论计算来研究OCM反应中锶掺杂对氧化镧催化剂上甲烷活化性能的影响及其作用原理.本文构建了八种锶掺杂的氧化镧团簇作为该催化剂模型,可分为没有自由基性质的团簇(LaSrO2(OH),La2SrO4,La3SrO5(OH),La5SrO8(OH))和具有自由基性质的团簇(LaSrO3,La2SrO4(OH),La3SrO6,La5SrO9).我们计算了甲烷在这些锶掺杂氧化镧团簇上Sr?O和La?O酸碱对位点以及氧自由基活性位点上的活化机制,以研究锶掺杂对OCM反应活性的影响,并与我们前期计算的纯氧化镧团簇上甲烷活化性能进行了对比.通过计算甲烷在不同锶掺杂氧化镧团簇上的物理和化学吸附能、活化能垒以及甲基自由基的脱附能,发现锶掺杂氧化镧团簇上的甲烷活化在热力学和动力学上都要比纯氧化镧团簇上更为有利.对于具有相同金属原子数目的团簇,甲烷在La?O上活化的能垒大小为:化学计量比的La?Sr?O团簇<非化学计量比的La?Sr?O团簇<化学计量比的La?O团簇;而甲烷在Sr?O上活化的能垒大小依次是:化学计量比的La?Sr?O团簇<非化学计量比的La?Sr?O团簇.给定一个锶掺杂氧化镧团簇,甲烷在不同活化位点上的活化能垒大小通常是:O·<
关键词:
甲烷活化
,
甲基自由基产生
,
团簇模型
,
密度泛函理论
,
锶掺杂
,
氧化镧
赵永慧
,
李圣刚
,
孙予罕
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60565-8
使用密度泛函理论研究了Pd掺杂的Ni(111),Ni(100)和Ni(211)表面最稳定的结构,同时考察了干净的和Pd掺杂的Ni表面催化CH4解离反应的活性.结果表明,由Pd原子取代最外层Ni原子而形成的表面Pd掺杂的Ni表面在热力学上最为稳定,亚表面Pd掺杂的Ni表面在热力学上都不稳定;而对于表面Pd吸附的Ni表面,只有Pd/Ni(211)表面是稳定的,表面掺杂的Pd/Ni表面上CH4解离中间体(CH4,CH3,CH,C,H)吸附能的计算结果表明,Pd的掺杂在不同程度上减弱了除CH4之外各解离中间体的吸附能.另外,CH4和CH均优先在Ni(211)和Pd/Ni(211)台阶面上解离,其次是在比较开阔的Ni(100)和Pd/Ni(100)表面上.Pd的掺杂不同程度上提高了CH4和CH解离的能垒,对于活性最高的Ni(211)面,Pd的掺杂使得CH脱氢的能垒较CH4脱氢的高,改变了其速率控制步骤,从而抑制了积碳的生成.
关键词:
甲烷重整
,
镍催化剂
,
钯掺杂
,
积碳
,
密度泛函理论
