综合评述

  • 稀土对钛合金钢的析出与组织性能的影响

    张肖遥;彭军;

    概述了稀土在钢中的研究现状,并重点说明了稀土在钛合金钢中的作用机制及对钢的组织与性能的影响。稀土加入钢中后起到细化了组织晶粒、净化钢液、细化夹杂的作用,改善了钢的力学性能、抗腐蚀性等性能;稀土加入含钛钢中后,对含钛第二相以及组织与性能起到一定积极作用,细小的TiN与TiC颗粒经常用于改善晶粒大小和改善钢的切削韧性和耐磨性等特点,对奥氏体晶粒的细化程度更加明显,促进了含细小钛第二相的富集、夹杂的弥散分布、夹杂的球化等,更为有效的改善钢的组织与性能。

    2020年01期 v.38;No.183 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1664K]
  • 母岩高铀离子型稀土矿采区的放射性污染风险浅析

    黄敏;吴开兴;王永航;王军;宁金宝;徐羽辉;马倩芳;

    铀与稀土元素同属大离子亲石元素,尤其与钇组稀土关系更密切,因此南岭高铀花岗岩往往同时是铀和离子型重稀土矿床的成矿母岩。国内外研究资料表明,高铀花岗岩中的铀主要以原生铀的形式存在于晶质铀矿中,在强烈风化过程中大部分发生活化转移,而采矿活动对此有显著促进作用;国外众多含铀湿地的发现及其研究资料表明,山区湿地是铀的"高效过滤器"和"沉淀池",花岗岩风化转移到水体中的微量铀经长期累积,可在湿地富有机质土壤和沉积物中富集至(3000~4000)×10~(-6),而采矿和农垦活动可将湿地经几千年累积富集起来的铀释放到居民的生活环境中,因而被视为是一种环境风险。因此建议加强母岩高铀离子型稀土矿区的湿地放射性调查和环境保护,以保障湿地对重金属的天然过滤功能,避免湿地束缚铀的释放,这对保护矿区水质和生态环境都具有重要意义。

    2020年01期 v.38;No.183 11-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 997K]

稀土催化

  • CeO_2/BiVO_4复合可见光催化剂的制备及其催化性能的研究

    丁永萍;刘旭东;武天风;赵建军;魏兵;郭玉玮;

    通过水热法制备了CeO_2/BiVO_4复合可见光催化剂,并采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)和紫外-可见漫反射光谱对其晶体结构、表面形貌、化学组成以及光谱特性等进行了表征。此外还研究了光照时间、催化剂用量、不同染料、光照强度和重复使用次数对CeO_2/BiVO_4复合可见光催化剂和BiVO_4在可见光照射下催化降解次甲基蓝活性的影响。结果表明:当光照时间为120 min,催化剂用量为1.00 g·L~(-1)及光照强度为1.00 mW·cm~(-2)时, CeO_2/BiVO_4复合可见光催化剂对次甲基蓝的催化降解效果最佳,并且有较高的稳定性。

    2020年01期 v.38;No.183 21-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1794K]
  • Pt/Ce_xZr_(1-x)O_2催化剂上丙烷完全氧化性能研究

    廖文敏;卢英;赵培培;宋宇鹏;王月娟;罗孟飞;

    采用沉淀法制备了ZrO_2, CeO_2和Ce_(0.7)Zr_(0.3)O_2载体,并用浸渍法制备负载型Pt催化剂。考察了500和900℃焙烧催化剂的丙烷完全氧化性能和水汽对丙烷氧化反应的影响。对于500℃焙烧的催化剂,催化剂的丙烷氧化活性顺序为:Pt/ZrO_2-500>Pt/CeO_2-500>Pt/Ce_(0.7)Zr_(0.3)O_2-500;而经900℃焙烧的催化剂活性顺序为:Pt/ZrO_2-900>Pt/Ce_(0.7)Zr_(0.3)O_2-900>Pt/CeO_2-900。反应气氛中水汽的存在对两种Pt/ZrO_2催化剂的活性均有抑制作用(T_(50)温度均提高了10~15℃);而对于Pt/CeO_2-500催化剂有抑制作用(T_(50)温度提高10℃),但对Pt/CeO_2-900催化剂活性有促进作用(T_(50)温度下降25℃);对于两种Pt/Ce_(0.7)Zr_(0.3)O_2催化剂活性具有促进作用(T_(50)温度均下降5~25℃)。表征结果表明催化剂的活性与其表面Pt物种价态密切相关,催化剂表面上Pt~0物种有利于活性的提高。Pt/Ce_(0.7)Zr_(0.3)O_2-500催化剂中只含有氧化态Pt物种(Pt~(2+)),而Pt/Ce_(0.7)Zr_(0.3)O_2-900催化剂中则含有部分金属态Pt物种,因此其活性高于Pt/Ce_(0.7)Zr_(0.3)O_2-500催化剂。

    2020年01期 v.38;No.183 31-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1813K]

磁学和磁性材料

  • Gd_7Pd_(3-x)Fe_x合金磁性及磁热效应的研究

    李昆;王芳贵;吴葆春;杜红林;杨金波;王常生;

    采用电弧熔炼和高温退火的方法制备了Gd_7Pd_(3-x)Fe_x(x=0, 0.2, 0.5, 0.8和1)合金材料,并对该系列合金材料的磁特性及磁热效应进行了研究。X射线粉末衍射研究表明,所有的材料均形成Th_7Fe_3型结构。并且随着x的增大,晶格常数、居里温度、饱和磁化强度和最大磁熵变均有所降低。相比于Gd_7Pd_3,掺入Fe元素的材料可以获得更接近室温的居里温度和更宽的工作温区,从而导致了7 T磁场下高达1096 J·kg~(-1)的相对制冷能力(RCP), Gd_7Pd_(3-x)Fe_x有望被用于室温附近的磁制冷。

    2020年01期 v.38;No.183 40-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1010K]
  • Sm_2Fe_(17)N_3晶体的价电子结构分析和结合能、最强键能计算

    宋春燕;程世伟;王书桓;赵定国;胡利光;

    由EET理论直接建立了Sm_2Fe_(17)N_3晶体的价电子结构,同时计算并筛选了晶体的结合能和最强键能,分别为■kJ·mol~(-1)和E_α=110.1311 kJ·mol~(-1)。分析计算结果表明:Sm_2Fe_(17)N_3晶体内共价电子数主要分布在12对由Fe(c_1), Fe(c_2)和Fe(c_3)参与形成的最强键能的键上,由这3种Fe晶位原子形成的共价键键距普遍小于0.3 nm,共价键较强对晶体结合能作主要贡献;并且其结合能相比Sm_2Fe_(17)晶体的小得多,解释了Sm_2Fe_(17)合金在低温和非真空状态条件下易氧化而经过渗氮后得到的Sm_2Fe_(17)N_3则表现出常温下结构稳定、化学性能好的特性;计算出N原子参与形成的成键原子对的理论键能值普遍在1 kJ·mol~(-1)左右,反映出Sm_2Fe_(17)N_3化合物内在渗氮特性,分析了制备钐铁氮永磁材料过程中Sm_2Fe_(17)合金较低温渗氮难、渗氮不稳定和渗氮不均匀的缺陷。

    2020年01期 v.38;No.183 46-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 473K]

稀土新材料

  • 超音速火焰喷涂含铝或锌中间层的YSZ热障涂层

    张莎莎;霍攀杰;邓龙辉;蒋佳宁;周鑫;曹学强;

    在镁合金基底表面直接制备热障涂层,涂层的耐蚀性较差。采用超音速火焰喷涂法在镁合金基底和热障涂层之间分别制备了Al涂层和Zn涂层。通过XRD, SEM和EDS对涂层进行物相、微观结构和点扫描元素分析,采用电化学工作站对Al涂层试样和Zn涂层试样进行耐腐蚀性分析,同时研究了含Al中间层和含Zn中间层的热障涂层的抗热震性能。结果表明:Al涂层表面粗糙度(10.237±0.527μm)大于Zn涂层表面粗糙度(7.171±0.488μm),且喷涂过程中仅有轻微氧化。Al涂层试样的耐腐蚀性优于Zn涂层试样。含Zn中间层的热障涂层具有更好的抗热震性能。

    2020年01期 v.38;No.183 53-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1833K]
  • 锌-钬共掺杂无机抗菌材料的制备及性能研究

    唐晓宁;李阳;徐浩;张彬;陈一凡;

    采用溶胶-凝胶法制备了一种新型无机抗菌材料——锌-钬抗菌白炭黑。通过单因素实验和响应曲面法优化,得到了最优制备条件为:锌浓度0.711 mol·L~(-1),钬浓度0.5 mmol·L~(-1)及反应时间65 min。获得了分散性好、粒度较小、抗菌性能良好的复合抗菌材料。通过SEM, EDS, FTIR,粒径检测和抗菌检测等手段对锌-钬抗菌白炭黑进行了表征。结果表明:锌-钬抗菌白炭黑结构蓬松,平均粒径为28.948μm,且锌离子和钬离子的添加对载体白炭黑的结构基本没有影响,其抗菌率可达83.41%。

    2020年01期 v.38;No.183 60-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1876K]

稀土化学与湿法冶金

  • 4-[(1,3-二氧代丁基)氨基]苯甲酸稀土配合物的合成、表征及发光性质

    鲁雅;武大令;方识耘;冯雨婷;赵国良;

    在乙醇体系中,由主配体4-[(1,3-二氧代丁基)氨基]苯甲酸(H_2L, C_(11)H_(11)NO_4)、稀土硝酸盐及辅助配体邻菲啰啉(phen)反应合成了两个系列8个配合物[Ln_2(L)_3(H_2O)_4]_n(Ln=Sm(1), Eu(2), Tb(3), Dy(4));[Ln_2(NO_3)_2(L)_2(phen)_2]_n(Ln=Sm(5), Eu(6), Tb(7), Dy(8))。用元素分析、红外光谱、摩尔电导、热重分析进行表征,确定了产物的化学组成,推断了相应的结构。测定了室温时固体产物的激发和发射光谱,结果表明:由主辅配体共同配位的三元配合物的发光强度好于无辅助配体参与的二元配合物。测定了三元配合物的荧光寿命,其中铕和铽配合物显示较长的荧光寿命。

    2020年01期 v.38;No.183 69-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1302K]

稀土金属学与火法冶金

  • NaCl-KCl-CeCl_3熔盐体系电解精炼铈的研究

    吴延科;李鸿亚;陈义武;冯彦斌;

    用Ce作为模拟金属,开展了NaCl-KCl-CeCl_3熔盐体系电解精炼提纯金属Ce的研究,为乏燃料干法后处理提纯U, Pu等金属提供了研究基础。研究了CeCl_3浓度、电解温度和阴极电流密度对电解精炼Ce的收率和电流效率的影响,得到优化的工艺条件为:CeCl_3浓度为20%~25%,电解精炼温度为900~950℃,阴极电流密度为0.35~0.45 A·cm~(-2),得到了成型致密的金属铈锭,产品的收率大于70%。杂质元素Al, Fe, Cu, Cr,Mn的含量均有大幅度的下降,尤其是Fe的去除效果明显从1300×10~(-6)降低为200×10~(-6)。

    2020年01期 v.38;No.183 76-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 834K]
  • 大电流稀土电解槽阳极结构研究

    叶楠;逄启寿;张浩;王海辉;

    针对大电流稀土电解槽阳极消耗速率快、阳极消耗变形导致电热场分布不合理的现象,对15 kA大电流稀土电解槽阳极的实际消耗问题进行了分析,并运用COMSOL多物理场耦合软件对阳极消耗过程和不同阳极倾角下的三维电热场进行了耦合模拟分析。结果表明:阳极消耗变形后,电解槽内上部电场分布比下部更加密集,高温区域向液面偏移;随着阳极斜向上倾角的增大,电解槽内电压降低,高温区域向槽底偏移,倾角为4°时电热场分布最为合理。最后结合现场试验,验证了试验结果和模拟结果的一致性。

    2020年01期 v.38;No.183 83-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1914K]
  • 3kA钕电解槽流场中颗粒受力分析

    刘中兴;周一凡;伍永福;王振锋;董芸芳;

    近年来随着NdFeB永磁的应用发展,对金属Nd质量的要求越来越高,而电解过程碳颗粒运动及溶解对金属质量的影响至关重要。通过理论与数值模拟相结合的方式对流场中不溶于电解液的碳固体颗粒的主要受力类型进行梳理,对其运动轨迹进行数值模拟研究,针对稀土电解槽进行了颗粒-流场的计算及模拟,研究发现曳力及重力是颗粒在电解槽中起主要作用的力。曳力是改变颗粒运动轨迹的影响因素,且曳力随粒径的增大而增大。0.07 mm颗粒粒径是区分主要作用力是重力还是曳力的临界值,颗粒粒径越大,越不利于电解槽得到纯净的Nd单质。对进一步改进电解槽槽型,从而得到质量更好、杂质更少的稀土金属,并对后续各物理场对颗粒的影响提供参考意义。

    2020年01期 v.38;No.183 90-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1832K]

稀土应用

  • 喷涂轨迹对铝合金表面等离子喷涂Mo/8YSZ功能梯度热障涂层温度场的影响规律研究

    庞铭;张啸寒;刘光;初飞雪;

    为了突破传统Mo/8YSZ双层热障涂层高温易剥离的技术瓶颈,研究喷涂轨迹对等离子喷涂功能梯度热障涂层温度场的影响规律,利用ANSYS有限元仿真模拟软件,基于"生死单元"的方法,建立了等离子喷涂功能梯度热障涂层的有限元模型,模型中考虑了材料的相变潜热及不同温度下的热物性参数,分析了不同喷涂轨迹下喷涂构件温度及温度梯度的分布情况。结果表明:当喷涂粘结层和过渡层材料时,采用同向的喷涂轨迹时,喷涂构件的温度最高;采用同种材料同向喷涂,异种材料喷涂方向相反的喷涂轨迹时,喷涂构件的温度次之;采用"S"型的喷涂轨迹时,喷涂构件温度最低。当喷涂陶瓷层材料时,采用"S"型的喷涂轨迹时,喷涂构件的温度最高;采用同向的喷涂轨迹时,喷涂构件的温度次之;而采用同种材料同向喷涂,异种材料喷涂方向相反的喷涂轨迹时,喷涂构件的温度最低。采用"S"型喷涂轨迹进行喷涂作业时,喷涂构件左右两端面温度分布的均匀性优于另外两种喷涂方式;采用同向的喷涂轨迹进行喷涂作业时,基体温度的波动幅度较另外两种喷涂方式小。通过设计梯度结构,并调控喷涂轨迹,可减小构件厚度方向的温度梯度,从而提升基体与涂层的结合强度。

    2020年01期 v.38;No.183 100-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 2624K]
  • 稀土化合物对褐煤产甲烷接种物驯化的影响

    董利超;马力通;王亚雄;

    为了提高褐煤转化为生物燃气得率、扩大煤制天然气煤种资源,从活性污泥出发,利用褐煤作为碳源,驯化能分解褐煤的接种物,通过添加不同浓度的稀土化合物对接种物进行选择性培养,分析接种物驯化过程中碱度、 COD浓度、辅酶F_(420)质量摩尔浓度和产气量的变化。研究结果表明:在50℃培养温度下,每天进料量为250目褐煤1 g,接种物驯化30 d,添加0.25 g·L~(-1) CeCl_3,在第21 d辅酶F_(420)质量摩尔浓度达到最高1.400×10~(-3) mmol·g~(-1),累积产气量250.33 mL, COD去除率达81.56%,碱度增加了49.72%;添加0.25 g·L~(-1) LaCl_3,在第27 d辅酶F_(420)质量摩尔浓度的最高值1.479×10~(-3) mmol·g~(-1),累积产气量248.53 mL,碱度增加了52.68%,均高于不添加稀土化合物的空白对照组,揭示添加稀土化合物驯化接种物有助于富集厌氧微生物,尤其是产甲烷菌,接种物活性污泥的TS, VS值在驯化后均增加,说明接种物活性污泥经过驯化后有助于降解褐煤产甲烷。

    2020年01期 v.38;No.183 112-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1679K]

稀土地矿

  • 白云鄂博矿中深部弱磁尾矿中稀土的赋存状态研究

    王绍华;杨占峰;王振江;朱智慧;黄小宾;

    运用化学分析、场发射扫描电镜、 X射线能谱仪及AMICS自动矿物分析系统等分析方法对白云鄂博中深部矿石弱磁尾矿中稀土的赋存状态进行研究,研究结果表明:中深部弱磁尾矿中稀土品位为9.66%,稀土矿物主要是氟碳铈矿和独居石,且二者的比例随着开采深度的增加由原来的7∶3~6∶4逐渐变化为3∶1,氟碳铈矿的比例明显增大。元素含量种类较多,矿物的组成非常复杂,嵌布粒度很细,稀土矿物在38μm粒度以下累积量超过了90%。稀土矿物主要是与铁矿物、萤石连生,解离度较高,利于稀土矿物分选。氟碳铈矿和独居石主要以单体存在,呈微细粒状、断续或者连续条带状分布于石英、闪石、铁矿物、萤石、磷灰石、霓石、方解石中。此研究结果对白云鄂博矿中深部弱磁尾矿中稀土的高效综合利用具有重要的指导意义。

    2020年01期 v.38;No.183 121-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1824K]
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