混合氯化熔融盐的腐蚀性实验

混合氯化盐是一种非常有前途的高温传热蓄热介质.为了确定混合氯化盐传热蓄热系统适用的金属材料,本文对2520、304、321和316L四种常用不锈钢在混合氯化盐中的腐蚀情况进行了实验研究,并与混合硝酸盐的腐蚀特性进行了对比.结果表明,混合氯化熔盐比混合硝酸盐对四种不锈钢的腐蚀性要大几十倍,混合氯化盐对四种不锈钢腐蚀速率从大到小依次为316L、304、321和2520.     

304不锈钢高温NaNO3/KNO3二元熔盐流动腐蚀机理研究

熔融盐以其优良的性能在太阳能热发电站中常被用作储热和蓄热介质,然而由于蓄热的熔融盐工作温度高达500?600℃,这就使得熔融盐对蓄热系统材料的腐蚀成为一个关键问题。本文以美国新月沙丘塔式熔盐太阳能热电站为原型,针对其运行情况,自主设计并搭建旋转式高温NaNO3/KNO3二元熔盐腐蚀特性模拟实验系统,探究了304不锈钢在特定温度、不同流速、不同时间协同作用下的腐蚀动力学特性,并利用SEM、EDX、XRD等分析测试技术探索材料表面的微观腐蚀形貌和腐蚀产物形态及元素组成,揭示了304不锈钢在高温流动熔融盐中的腐蚀行为规律和腐蚀机理。     

基于相图低成本高温混合熔盐的配制及其热物性

基于相图计算,制备了三种碳酸盐-氯盐体系混合盐,利用同步热分析仪对所配制熔盐的熔点、潜热、初晶点、分解温度进行了测定,选出性能较好的混合盐,进而对其进行比热测试、热循环稳定性测试和蓄热成本计算。结果表明,0.18K₂CO₃-0.14Na₂CO₃-0.68NaCl混合盐具有较低的熔点、较高的潜热与分解温度和良好的热循环稳定性,与Li₂CO₃-Na₂CO₃-K₂CO₃混合熔盐相比具有更低的相变蓄热成本。     

熔盐纳米流体比热容强化的研究

强化熔融盐的比热容对降低太阳能热发电的发电成本非常有利。采用两步水溶液法制备了以三元碳酸盐K_2CO_3-Li_2CO_3-Na_2CO_3(4:4:2质量比)为基盐,SiO_2(5 nm、10 nm、15 nm、20 nm、30 nm、60 nm)为添加剂的三元碳酸盐纳米流体,对其比热容进行了分析,并讨论了比热容提高机制。结果表明,添加小于30 nm SiO_2的熔盐纳米流体,除10 nm SiO_2,比热容提高量相当。而对于添加大粒径60 nm SiO_2的熔盐纳米流体的比热容的提高量明显的降低。此外,三元碳酸盐纳米流体的比热容在热循环30次内具有较好的稳定性。添加纳米颗粒后的三元碳酸盐纳米流体的分解温度仍高达853.9℃。三元碳酸盐纳米流体中产生的纳米结构可能是比热容提高的主要机制。     

电磁搅拌辅助激光熔覆钴基合金涂层的抗热腐蚀性能

在激光熔覆制备钻基合金涂层的过程中引入电磁搅拌,研究了有无磁场辅助时涂层表面在750℃/100 h混合盐条件下的抗热腐蚀性能。研究结果表明,无磁场辅助的涂层的抗热腐蚀性能较差,热腐蚀60 h后涂层内部出现严重的内氧化和内硫化,并出现严重失重现象。经磁场辅助的熔覆层形成了稳定性好的保护性Cr_2 O_3及Co Cr_2 O_4尖晶石氧化膜,有效抑制了腐蚀液中S和Cl~-的向内侵入,在整个腐蚀阶段样品未出现严重开裂剥落现象。电磁搅拌的加入有效细化并均化了熔覆层的显微组织,促进了涂层表面保护性氧化膜的快速形成,阻止了熔盐的扩散,可进一步提高涂层的抗热腐蚀性能。     

强流脉冲离子束辐照对不锈钢耐腐蚀性能的影响

 利用强流脉冲离子束（HIPIB）对316L不锈钢进行了表面辐照处理，研究了HIPIB辐照对其在0.5mol/L H2SO4溶液中电化学腐蚀性能的影响。极化曲线测量结果表明，HIPIB辐照能够显著提高316L的抗腐蚀性能，自腐蚀电流对辐照次数的依赖性与自腐蚀电位相比明显较强。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和电子探针（EPMA）分析辐照后试样表面形貌、表面层相结构和元素分布的变化。结果表明：HIPIB辐照使试样表面光滑化，表面层产生择优取向，且发生了杂质元素的选择性烧蚀，是316L不锈钢耐电化学腐蚀性能得以提高的主要原因。     

基于元胞自动机法的高温金属腐蚀行为模拟

本文基于元胞自动机方法对镍-铬合金在高温的含硫腐蚀性气氛中的氧化腐蚀行为进行模拟。模型中的重要变量包括反应概率、反应时间以及腐蚀层厚度。模拟结果表明,元胞自动机方法可以模拟出金属在氧化-硫化复杂化学反应体系,腐蚀层厚度符合Wagner抛物线理论。另外,研究了不同参数对镍-铬二元合金腐蚀的影响,结果表明,相同反应概率下,Cr浓度升高,反应物厚度减小,体现了铬的腐蚀防护性。     

等离子喷涂含钪氧化物阴极制备及发射特性研究

在三元碳酸盐中加入微量钪,利用大气等离子喷涂方法制备出含钪等离子喷涂氧化物阴极. 制备过程中,在三元碳酸盐原来配比基础上增加12%—22%(摩尔百分比)的碳酸钡进行混合, 并将该混合物进行造粒,在造粒过程中加入微量的钪.利用扫描电子显微镜分析了等离子喷涂材料的形态 和分布,表明符合等离子喷涂对粉末大小和形状的要求,并解决了等离子喷涂过程中钡的损失问题. 对这种新型氧化物阴极的分解排气过程进行详细分析,结果表明,排气时这种阴极比普通喷涂阴极出气少 且分解时间短.对发射性能及寿命进行测试,结果显示这种新型氧化物阴极的性能显著提高,阴极寿命延长.     

铝在氢氧化钠溶液中的腐蚀动力学行为

在高效率转化腔的制备过程中,使用氢氧化钠溶液去除铝芯轴是最关键的步骤之一。为掌握铝在氢氧化钠溶液的腐蚀行为,采用失重法,研究铝在30 ℃条件下,1~5 mol/L的氢氧化钠溶液中的动力学行为;以及在3 mol/L的氢氧化钠溶液中,30~50 ℃条件下的氢氧化钠溶液中的动力学行为。对数据进行拟合和经验公式处理,求出各动力学参数（反应级数,速率常数,表观活化能、指前因子）,并通过X射线衍射仪对其产物进行分析。     

三元工质吸收式制冷系统的性能模拟与优化

为了分析加入溴化锂与硝酸锂等物质后对三元工质氨吸收式制冷系统性能的影响,本文建立了氨-水二元、氨-水-溴化锂和氨-水-硝酸锂两种三元工质吸收式制冷系统模型并模拟其不同盐浓度下的运行特性,结果表明,在相同工况下,三元工质吸收式制冷系统的COP高于传统氨-水二元系统。同时为解决添加盐后吸收终了氨含量降低的问题,建立了新型含电渗析分离的三元工质吸收式制冷系统并进行模拟,氨-水-溴化锂吸收式制冷系统增加电渗析装置后,COP提高了36.0%,氨-水-硝酸锂吸收式制冷系统增加电渗析装置后COP提高了28.1%。     

不锈钢焊接件不等强度激光冲击与应力腐蚀试验研究

针对不锈钢焊接接头应力及组织分布不均匀,容易导致应力腐蚀开裂的问题,采用不等强度激光冲击波对316奥氏体不锈钢焊接接头进行处理。通过应力腐蚀试验、残余应力测试及微观组织分析,研究了激光冲击强化对焊接接头应力腐蚀抗性的影响及其作用机理。试验结果表明:激光冲击强化将焊接件的应力腐蚀断裂时间提高了33.48%。激光冲击波的作用,在焊接接头部位引入了高数值的残余压应力,一方面消除了热影响导致的残余拉应力,同时抵消了拉伸工作载荷的作用,降低局部应力梯度,从而延缓表面钝化膜的破裂;另一方面,激光冲击使焊接接头不同区域之间的微观组织均匀和细化,提高了微裂纹萌生的条件,降低了金属发生阳极溶解的可能性。两种因素的共同作用,使得不锈钢焊接接头的抗应力腐蚀性能显著增强。     

混合碳酸盐的改良配制及其热物性分析

不同质量配比的6种为了开发用于太阳能高温热发电的热物性能更好的混合熔盐,本文通过添加Additive对三元碳酸盐进行改良配制,并采用差示扫描量热法和热重法测量了混合熔盐的熔点、初晶点、分解温度和比热容等热物性能。结果表明,添加Additive可使三元碳酸盐的熔点显著降低;优选混合熔盐的熔点和初品点分别降低到322.8℃和359.3℃,其分解温度维持在810℃,基于所测比热容计算的显热其热成本也相对三元碳酸盐有所降低。     

Cu2ZnSnS4类四元硫族半导体的理论研究——以二元、三元、四元半导体的演化为思路

在过去60多年中,人们对半导体的研究集中在一元、二元和三元半导体方面,最近,出于寻找新型廉价、环保、高效光伏转换材料的需要,Cu2ZnSnS4类Ⅰ2-Ⅱ-Ⅳ- Ⅵ4型四元硫族半导体吸引了人们越来越多的关注,它在光催化和热电等多方面的应用也不断被发掘.然而,对于这类四元半导体的基本性质,如晶体结构和电子结构,人们知之甚少,很多研究还停留在经验阶段.文章首先简要回顾了这类半导体的由来和在应用方面的最新进展,然后详细介绍了文章作者对这类四元半导体的第一性原理计算研究工作的进展,其中包括:系统研究了这类硫族半导体在从二元向三元再向四元的演化过程中晶体结构和电子能带结构变化的规律,总结了元素成分对其影响的一般趋势,并结合实验结果分析了这类四元半导体晶格结构表征和带隙测量中易于出现的混淆;文章作者还以Cu2ZnSnS4为例,考察了这类四元化合物相对二元、三元化合物的相稳定性和本征缺陷性质.文章介绍的研究结果将为一系列Ⅰ2-Ⅱ-Ⅳ- Ⅵ4型四元半导体的深入研究提供基础.     

Zn1—xMgxSySe1—y四元半导体合金的拉曼散射光谱研究

用分子束外延方法在GaAs(100)衬底上生长了Zn1-xMgxSySe1-y四元半导体合金薄膜。用X－射线衍射方法确定了外延层的结构和晶格常数。测量了这些样品在平行和垂直两种不同几何配置下的拉曼散射光谱并对其特性做了研究。从实验上观察到了四类不同的晶格振动模：类ZnSe的TO和LO模拟及类ZnS和类MgS的LO模，实验发现：在ZnSe和ZnSSe中加入Mg使得类ZnSe的TO和LO模的振动频率下降；同时，也使类ZnS模的频率随S的增加率减小。     

宇宙射线和α放射线的地质作用

对采集到的矿物样品结合理论计算结果进行了详细分析.阐明了矿物样品上的菱形腐蚀坑,可能是宇宙射线粒子和天然放射线中的α粒子与矿物晶格碰撞后,在晶格中留下的损伤经过地层中腐蚀性液体长期腐蚀扩大形成的.讨论了这些腐蚀坑对地质作用的影响.指出这些射线对地质作用的影响,应当是地质作用研究中不可忽视的因素.     

高温空气在蜂窝陶瓷体内蓄热特性研究

采用数值模拟方法对不同孔隙率和孔壁厚的蜂窝陶瓷体的蓄热特性进行研究。对高温空气在不同结构的蜂窝陶瓷体内流动过程中的压降、温度及蜂窝陶瓷体的蓄热特性进行了分析。研究结果表明：流体在蜂窝陶瓷内流动时,处于层流阶段的压降仅为湍流情况下的1／10。蜂窝陶瓷蓄热体的蓄热时间与蓄热体的孔壁厚成正比。蓄热体孔壁厚h=2mm时,出口空...     

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利用脉冲激光诱导击穿光谱仪(LIBS)结合SEM、EDX和维氏硬度(HV)等分析手段,分析了316L不锈钢在350℃的液态锂中静态腐蚀500h后的腐蚀特性.微观形貌分析表明:样品存在较明显的晶间腐蚀,其腐蚀层厚度约为2.7μm.硬度分析表明:腐蚀后表面硬度值约HV234.72,约是腐蚀前硬度值的0.78倍.LIBS组分分析表明:经液态锂腐蚀后的样品表面Ni、Cr等元素含量相对减少;在被腐蚀区域Li元素含量随激光击打深度的增加而减少,而Ni、Cr等元素含量与之近似呈成正比递增;母材区Li元素的渗透深度约3.5μm,约是焊缝区的0.6倍.     

316L不锈钢在静态液态锂中的腐蚀行为研究

利用脉冲激光诱导击穿光谱仪(LIBS)结合SEM、EDX和维氏硬度(HV)等分析手段,分析了316L不锈钢在350℃的液态锂中静态腐蚀500h后的腐蚀特性。微观形貌分析表明：样品存在较明显的晶间腐蚀,其腐蚀层厚度约为2.7μm。硬度分析表明：腐蚀后表面硬度值约HV234.72,约是腐蚀前硬度值的0.78倍。LIBS组分分析表明：经液态锂腐蚀后的样品表面Ni、Cr等元素含量相对减少;在被腐蚀区域Li元素含量随激光击打深度的增加而减少,而Ni、Cr等元素含量与之近似呈成正比递增;母材区Li元素的渗透深度约3.5μm,约是焊缝区的0.6倍。     

低熔点混合硝酸盐相变传热过程研究

为得到混合熔盐在单罐蓄热系统内的相变传热规律,本文针对具有低熔点的四元混合硝酸盐展开研究,采用VOF与焓-多孔介质耦合模型对底部加热条件下蓄热单元内相变材料(PCM)的相变蓄热过程进行模拟,并利用实验进行验证。结果表明:相变过程中罐内出现明显温度分层现象,固液界面出现波动。蓄热单元中所产生的自然对流强弱直接影响热量传递,同时固液相界面的位置决定自然对流的发展。本文研究结果对相变材料的高效利用与单罐蓄热系统的优化提供理论依据。     

H2O+KCl(饱和)+NaCl+NH4Cl的等压研究

在298.15K条件下采用等压实验方法对KCl饱和的四元水溶液体系H2O+KCl(饱和)+NaCl+NH4Cl及其两个三元亚系H2O+KCl(饱和)+NaCl和H2O+KCl(饱和)+NH4Cl进行了研究.以NaCl或CaCl2水溶液为参考溶液,测定了不同水活度条件下该四元水溶液的渗透系数及水活度.实验结果表明,该四元系与其两个三元亚系之间存在着简单的共性,在实验误差允许范围之内,该四元系的等压行为符合类理想溶液模型.