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高铁弹条钢夹杂物塑性化控制的热力学分析

郭俊波 , 王丽君 , 刘延强 , 周国治

中国材料进展

提高高铁弹条钢的疲劳性能,除了要求弹条钢具有较高的纯净度外,还必须控制弹条钢中的非金属夹杂物。弹条钢中存在的脆性和不变形非金属夹杂物是弹条钢疲劳断裂的重要原因,所以必须控制弹条钢中的夹杂物为低熔点和具有良好的变形能力。借助Factsage热力学计算软件对1873K时钢液与夹杂物间的平衡进行了计算,确定了生成具有良好变形能力的低熔点CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物所需要的钢液成分。结果表明:将夹杂物的成分控制在CaO-SiO2-Al2O3系的低熔点区域2中时,钢液中的溶解氧含量为(1~3)×10^-6,远远低于将夹杂物成分控制在低熔点区域1中时的溶解氧的含量,此时可以同时实现夹杂物塑性化和钢液纯净化的要求。

关键词: 弹条钢 , 低熔点区域 , CaO-SiO2-Al2O3 , 夹杂物 , 热力学平衡

水泥砂浆冻胀破坏力学模型计算分析

李盛 , 王起才 , 马莉 , 李建新 , 李伟龙 , 董朝阳

硅酸盐通报

基于热力学平衡原理、弹性力学理论,建立和推导了水泥砂浆中封闭孔隙在冻胀作用下的孔壁应力力学模型和计算公式,利用已有连通孔隙受冻时冻结压力公式,将其转化为与含气量和水泥石量有关的连通孔隙孔壁拉应力计算公式,并对某一水泥砂浆构件在受冻温度为-20℃时,封闭和连通两种形式的孔隙孔壁应力进行了计算,结果表明,在相同受冻作用条件下,连通孔隙孔壁拉应力明显小于封闭孔隙,对抗冻有利.最后,依据推导理论计算公式,对影响孔壁应力的含气量、水泥石量两个参数进行了敏感性分析,以期能够从砂浆入手对混凝土受冻破坏机理做些有益尝试,从而为实际工程中混凝土耐久性的设计提供合适的理论补充.

关键词: 热力学平衡 , 弹性理论 , 水泥石量 , 含气量 , 孔壁应力

BiTiO3和BiVO3稳定性的第一性原理研究

骆最芬 , 陈星源 , 汤家俊 , 林诗源 , 范梦慧 , 赵宇军

人工晶体学报

本文采用密度泛函理论中的广义梯度近似和赝势平面波方法对BiTiO3和BiVO3的稳定性进行了第一性原理计算和相图研究,预测他们在热力学平衡条件下的稳定性.结果表明,这两种物质都很难在热力学平衡条件下稳定.因此,合成这两种物质时,应该考虑热力学平衡之外的其他方法.

关键词: 稳定性 , 第一性原理 , 相图 , 热力学平衡

高炉瓦斯泥自还原提取铁和锌的机理研究

朱奎松 , 刘松利 , 苟淑云 , 周兰花 , 孙艳

钢铁钒钛 doi:10.7513/j.issn.1004-7638.2016.01.016

利用非等温热重分析和马弗炉定温加热试验研究高炉瓦斯泥加热自还原的变化过程,并运用HCS热力学计算软件计算瓦斯泥自还原过程中Fe、Zn氧化物还原的平衡组成及其金属化率,探讨了瓦斯泥加热自还原过程铁和锌氧化物还原规律.结果发现,高炉瓦斯泥自还原过程可分为五个阶段:Ⅰ阶段(22.0~390.1℃),发生C的气化反应和物理吸附;Ⅱ阶段(437.7~ 758.9℃),发生铁氧化物还原,金属化率不断增大;Ⅲ阶段(758.9~ 936.1℃),铁、锌氧化物还原共存,铁、锌金属化率仍不断增加;Ⅳ阶段(936.1 ~1 031.7℃),铁氧化物和锌氧化物还原较充分,铁、锌金属化率最大分别达到70%和99.7%;Ⅴ阶段(1 031.7~1 255.3℃),铁氧化物和锌氧化物反应完全,此过程气态锌可能发生氧化.

关键词: 高炉 , 瓦斯泥 , 自还原 , 热重分析 , 热力学平衡

Mo(Ⅵ)-V(Ⅴ)-H2O系的热力学平衡与钼酸盐深度除钒工艺的理论分析

张家靓 , 张立峰

稀有金属 doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2016.07.011

针对钼酸盐深度除钒,计算并绘制了Mo(Ⅵ)-V(Ⅴ)-H2O系中存在的各种单核离子、同多酸根离子、杂多酸根离子随pH以及浓度变化的热力学平衡图,并全面分析了其变化规律,随后利用热力学计算对现有的钼酸盐深度除钒工艺进行了理论分析.研究结果表明,在pH下降的过程中,VO43-会率先转变为聚合的偏钒酸根离子,而钼则在相对较低的pH下才会形成聚合离子,并且聚合开始时pH还会随着钼浓度的下降而降低.当pH =2.0 ~5.5时体系中会形成大量的钼钒杂多酸根离子.低浓度钼钒混合溶液会在强酸性条件下形成MoO22+和VO2+;,但钒形成阳离子的能力要强于钼.目前钼酸盐深度除钒的工艺从原理上可归为两类,即利用钒在弱碱性范围内会优先生成聚合离子以及利用酸性条件下钒更易生成阳离子的性质.通过热力学平衡计算,可较为准确地对这些工艺在处理不同浓度料液时的最佳pH范围进行预测.

关键词: Mo(Ⅵ)-V(Ⅴ)-H2O系 , 热力学平衡 , 铝钒杂多酸根离子 , 钼酸盐 , 除钒

煤直接制甲烷系统的热力学分析

程晓磊 , 樊腾飞 , 杜鹏飞 , 田文栋 , 肖云汉

工程热物理学报

通过Ca基吸收剂的引入,将煤的气化反应、甲烷化反应和CO2吸收反应集成在同一反应器内,形成煤直接制甲烷系统,可缩短传统煤制甲烷系统流程,提高转化效率。分析了热力学平衡状态下温度、压力、Ca/C比和H20/C比对气体产物产量的影响。结果表明降低反应温度和提高反应压力有利于甲烷的产生,而Ca/C比和H2O/C比的选取存在最优值,得到了煤直接制甲烷体系较为适宜的反应条件为:500-700℃,5~10MPa,Ca/C=0.5,H20/C=1。

关键词: 煤直接制甲烷 , 平衡模型 , 热力学分析

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