在铝合金熔铸过程中，合金液总会不同程度地与相当数量的O2、H2、N2、CO、CO2、H2O 或其他碳氢化合物(CmHn)、硫化物等接触。按照热力学规律，它们将发生各种可能的反应而导致合金状态的改变，影响合金的质量。通过了解和掌握它们在铝合金中反应的热力学行为及过程机理，便能有效地采取防、排、溶等措施以保证其合金质量。
1 铝与气体反应的热力学
借助某些复杂气体的生成反应，可求出等温等压下铝与一些气体发生反应的热力学数据。
注：*计算数据来源于文献［1］、［2］、［3］
体反应的趋势很大。因此，既使气体分压很小，反应也会立即发生。例如，生成γ-Al2O3的反应在po2大于4.71×10-41Pa就能进行(1000 K时)；1000K时水蒸汽对铝液的氧化平衡分压仅为2.624×10-14Pa而空气中水的平均分压为758 Pa，是铝液氧化平衡水蒸汽分压的2.89×1016倍。其它气体亦能在较低分压下与铝液发生反应，在1000 K时PCH4大于26Pa 时反应5即能正向进行；CO，CO2接触铝液其分压力分别大于1.75×10-10Pa和5.75×1023Pa 时即能生成碳化铝和氧化铝；生成AlN的反应在N2的分压大于1.689×10-10Pa条件下就能发生。然而从表一所列反应8和反应10可以看出碳化铝和氮化铝在潮湿的空气中极不稳定，只要空气中水蒸汽分压达到1Pa它们又都转变为氧化铝和CH4和NH3。由此可见铝与气体的反应主要生成氧化铝；而与含氢气体的反应形成的原子氢则溶入熔融态的铝中，是铝合金吸氢的主要途径。
2 铝合金吸氢的热力学
2.1 原子氢在铝液中的溶解度
氢在铝液中的溶解过程可表达为
根据热力学第二定律，溶解平衡关系为
2.2 合金元素对氢溶解度的影响
从表二中的A值变化可以看出，随着铝中Cu和Si含量的增加，同温度下氢的溶解度减少，随着Mg含量的增加溶解度增大。进一步研究发现，那些电负性小于Al的元素如Mg、Ca、Na、K等均能增加氢在铝液中的溶解度，反之则降低氢在铝液中的溶解度。这是因为氢原子的电负性为2.1，铝原子的电负性为1.5，而Si原子的电负性为1.8，Cu原子的则为1.9，所以铝液中Si和Cu原子的存在将降低氢和铝的化学亲和力，使氢在铝液中的活度升高，饱和浓度降低。Mg(电负性为1.2)使氢铝亲和力增强从而降低了氢在铝液中的活度，使氢在铝液中的溶解度升高。然而电负性都为1.5的Ti、Mn就不会改变氢在铝液中的溶解度。无数实验结果也都证明了这一认识。
2.3 潮湿环境对氢在铝液中溶解度的影响
在潮湿的介质中，除铝的氧化速度增加外，氢在铝液中的溶解度也将极大地增加，见表三。表3 不同湿度氢气氛下氢在合金液中的溶解度［7］
合金及其成份(%质量) 氢的溶解度(cm3/100g合金)
P总=101325Pa 干氢气湿氢气(PH2=32424 Pa)
99.99%Al 0.900 3.890
Al+5%Si 0.600 3.530
这也可由Al—H2O—H2平衡物系的分析得出，反应
由(3)式可见即便水蒸汽的分压很低，其氢分压也能达到非常巨大的量。然而与含氢量达1.0 cm3/100gAl的铝液的平衡氢气分压仅为7.34×104Pa，实践中一般铝合金含氢达0.2～0.3cm3/100g合金时铸件就会产生针孔(微细气泡孔隙)。
3 铝合金吸氢的动力学
3.1 固体铝合金吸氢的机理
在氢气氛中，物理吸附于金属表面的H2，经激活发生离解
H2→2H原子
离解能约为4.619eV(445687J/mol)而转变为化学吸附，然后氢原子由吸附层向金属晶格中迁移、扩散固溶。其氢原子由吸附层向金属晶格中迁移只能发生在具有晶格缺陷(有阱)和应力集中的地方，成为整个吸氢过程的限制环节。
3.2 铝合金熔体吸氢的机理
氢在铝合金液中以原子状态存在，也曾有人认为，氢在铝离子中以离子态存在。但由于
H→H++e
的电离能达13.595 eV(1311782 J/mol)，故不可能完全离子化，部分离子化则是可能的。
氧化膜吸附水蒸汽和吸潮的特性，起着氢向铝中传递的触媒作用。由于氢原子(或离子)比氧原子(或离子)小，可以透过表层氧化膜向熔体内扩散，逐渐达到其溶解度所允许的浓度。氢这种溶入过程，即使在纯氧化铝膜下也能进行。根据量子力学的隧道效应原理，当合金表面存在较多过剩电子时，它们是完全有可能穿过厚度较小的类似隔离层而迁移的。
上述溶氢现象在含镁的铝合金中尤为突出，这是由于镁使氢原子更趋于离子化，虽然铝的溶氢能力较其它金属小，但在一定过热度和熔体被氧化铝夹杂严重污染的情况下，可溶解的氢甚至比正常溶解度高出许多倍，而且一般不会与合金元素生成氢化物。
4 铝合金中氢析出的机理
4.1 气泡生长的条件
根据流体力学原理，当稳定的气泡核形成后不论气体来源如何，若析出的气泡核内总压力∑P内大于外部总压力∑P外，气泡就能自发胀大排除。铝合金熔铸过程中可近似地认为
∑P内=PH2(MPa)
式中KH2为H2向铝液溶解的平衡常数，只是温度的函数。结晶过程中，随晶体数量增多，剩余熔体中氢原子浓度CH逐渐升高，相应平衡氢分压也在增大，直至凝固结束。在此之前PH2达到∑P外就可能从熔体中产生出氢的气泡。泡外压力应包括大气压力、金属静压力、气泡表面的附加压力、结晶力(凝固过程中连续网状枝晶的长大过程中对气体析出的影响力)，即
∑P外=+Pa+ρh+2σ/r+Pj (4)
式中：Pa——大气压力；
ρh——金属静压力。ρ为合金液的密度，h为气泡面以上的金属液柱高度；
2σr——气泡表面的附加压力。σ为合金液的表面张力，r为生成气泡的半径；
Pj——结晶力。
从(4)式可见：凡合金中附加有能提高熔体表面张力的物质时，对气泡的生成有一定抑制作用。至于产生气泡的部位，铝合金液柱所产生的静压力对生成气泡的影响不大。结晶力的影响因素很复杂，尚难定量描述，不过可以想象当金属冷却凝固，生成被晶体骨架所封闭的区域时，晶体的长大过程将对残留液体同时也对溶于其中的气体产生一定影响。原则上，结晶力的大小的影响越强烈，气泡愈难析出。
4.2 氢原子的极出机理
氢原子从铝合金液中析出大致分为以下几个环节：
a.氢原子向泡核表面扩散；
b.激活生成共价氢分子；
c.气泡长大、排除并在原泡核部位留下部分残余气体构成新的气泡核。
其中扩散环节为限制环节。其速率方程为
或
5 铝合金铸件中的微小针孔的成因
为了简化分析，假定合金在恒温t℃下结晶(如纯铝或共晶合金)。
取100g金属，结晶开始时的含氢浓度为CH，初。当第一个气泡析出时，若有n克合金结晶，则剩余液体的量为(100—n)g。于是，熔体中的实际氢浓度CH(l)为饱和浓度。
式中为分压为的氢溶于金属液平衡常数。固体金属中氢原子的实际浓度为
式中CH，S为固体金属中氢原子的平衡浓度，是分压为的氢向固体金属溶解氢的平衡常数。
则
或
整理得
或(7)
由(7)式可以预见：当N=1时，即生成气泡的瞬间，结晶过程业已完成，针孔就不可能产生。而当结晶开始之前已有气泡生成，即N=0时，铸件产生针孔的程度就最大。
6 针孔严重程度判据及控制理论
实际熔铸操作中，N值应在0＜N＜1之间。当N值造近0时针孔严重程度肯定就大，反之N值逼近1时针孔程度才可能小。因此N值的大小可作为铸件是否产生针孔和针孔严重程度的一种判据。通过(7)式的运算可预见铸件针孔的严重程度，故(7)式也可称为铸件中针孔严重程度的判据式。
据(7)式，当合金及温度一定时
为一常数k，它代表了结晶温度对针孔形成的影响，是预示合金在结晶过程中产生针孔的几率的特征数。k值越大，金属结晶时产生针孔的倾向便越小。将(5)式和(6)式代入(8)式得
可见k与氢气泡开始生成时刻的氢气平衡分压PH2无关。要想使k值尽量大，就必须寻求采用在熔点时和在任意氢分压下，氢在液态和固态合金中溶解度尽量接近的合金材料。
据(7)式括号内的第二项，
令
它实质上表征了金属熔体的气体饱和度指标。根据力学原理稳定气泡的泡内压强与泡外压强Pw相等，即：PH2=Pw
故αm表示了当外压为Pw时，结晶过程开始时刻金属熔体为氢所饱和的程度。
当Pw=1 MPa时，
α1=CH，初/(KH2(l))
则Pw等于mMPa时
αm=α1/Pw1/2
即判据式(7)可表示为
N=k(1-αm) (8)
表4列出了关于铝的部分N和αm值。
由(8)式可见N值随αm的减小而增大，即针孔度按以下条件减小：
(1)降低合金中开始结晶时刻的氢浓度CH，初。所以熔炼铝合金时应尽量避免或减少金属液与含氢气体的反应或接触。
(2)提高结晶时的外界压力Pw，如加压铸造等。
表4 铝的部分αm和N计算值*
Pw=1Mpa Pw=3Mpa Pw=5Mpa
CH,初α1 N CH，初α3 N CH，初α5 N
0.036 0.048 1.000 0.036 0.028 —— 0.035 0.021 ——
0.038 0.050 0.998 0.063 0.048 1.000 0.037 0.022 ——
0.076 0.100 0.945 0.076 0.058 0.989 0.081 0.048 1.000
0.151 0.200 0.840 0.150 0.115 0.929 0.150 0.089 0.957
0.302 0.400 0.630 0.302 0.231 0.807 0.302 0.179 0.862
0.378 0.500 0.525 0.378 0.289 0.747 0.378 0.224 0.815
0.453 0.600 0.420 0.452 0.346 0.687 0.452 0.268 0.769
0.529 0.700 0.315 0.528 0.404 0.626 0.528 0.313 0.721
0.604 0.800 0.210 0.604 0.462 0.565 0.604 0.358 0.674
0.680 0.900 0.105 0.680 0.520 0.504 0.680 0.402 0.628
0.755 1.000 0.000 1.308 1.000 0.000 1.688 1.000 0.000
*在铝液与固体铝平衡共存温度下，KH2(l)=0.755，KH2(s)=0.036，k=1.050
铝和铝合金的大气腐蚀 机理
1铝和铝合金的大气腐蚀机理 铝和铝合金的表面氧化膜是铝合金具有耐大气腐蚀性的主要原因.铝的氧化膜(γ- Al 2O 3)在室温的大气中就可以生成,而且非常迅速和致密,厚度为25~30.也就是说,氧化膜在 大气环境中具有自修复功能.若有水存在或者暴露在大气中几个月以后,最初形成的γ-Al 2O 3的外层转变为一薄层γ-AlOOH.然后,在γ-AlOOH 上又会覆盖上一层Al(OH)3(也可写 成Al 2O 3·3H 2O).从铝-水体系的电位-pH 图可知,Al(OH)3在较大的pH 范围内都会保持稳 定.Al(OH)3从pH=4开始溶解;当pH=2.4时,认为Al(OH)3会完全溶解(事实上,即使pH=2.0 时,铝表面的腐蚀类型仍然是孔蚀.).大部分的降雨、差不多所有的雾、表面蒸发浓缩的液层和铝表面小孔内的电解质都会使铝处于腐蚀状态.环境因素对铝的大气腐蚀的影响和其它金属相似,与环境大气的相对湿度、温度、大气中SO 2的浓度、Cl -的含量以及降水的数 量、酸度相关性较大,同时也受到O 3,NO x 及CO 2等污染组分的轻微影响.大气污染物通过干 湿沉降,使得金属表面存在着和大气中同样丰富的化学组分.暴露在大气中的铝合金表面可分为三层:铝合金及其氧化膜、腐蚀产物层和大气污染物形成的污染层或薄液膜.根据大气化学组分对铝和铝合金化学、电化学反应的不同及形成的腐蚀产物的性质不同,存在着不同的腐蚀机制. １.氯离子的存在是引起铝和铝合金大气腐蚀的重要原因.由于铝的氯化物具有可溶性,在户外暴露的铝表面上并没有大量的氯化物层存在,只有少量的氯离子进入到腐蚀产物层.Cl -通过竟争吸附,逐渐取代Al(OH)3表面上的OH -生成AlCl 3,如方程式(1)~(3)所示: Al(OH)3+Cl -→Al(OH)2Cl+OH -(1) Al(OH)2Cl+Cl -→Al(OH)Cl 2+OH -(2) Al(OH)Cl 2+Cl -→AlCl 3+OH -(3)
铝合金的热处理 铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而在热处理时也有所不同。前者保温时间长，一般都在2h以上，而后者保温时间短，只要几十分钟。因为金属型铸件、低压铸造件 铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而在热处理时也有所不同。前者保温时间长，一般都在2h以上，而后者保温时间短，只要几十分钟。因为金属型铸件、低压铸造件、差压铸造件是在比较大的冷却速度和压力下结晶凝固的，其结晶组织比石膏型、砂型铸造的铸件细很多，故其在热处理时的保温也短很多。铸造铝合金与变形铝合金的另一不同点是壁厚不均匀，有异形面或内通道等复杂结构外形，为保证热处理时不变形或开裂，有时还要设计专用夹具予以保护，并且淬火介质的温度也比变形铝合金高，故一般多采用人工时效来缩短热处理周期和提高铸件的性能。 一、热处理的目的 铝合金铸件热处理的目的是提高力学性能和耐腐蚀性能，稳定尺寸，改善切削加工和焊接等加工性能。因为许多铸态铝合金的机械性能不能满足使用要求，除Al-Si系的ZL102，Al-Mg系的ZL302和Al-Zn系的ZL401合金外，其余的铸造铝合金都要通过热处理来进一步提高铸件的机械性能和其它使用性能，具体有以下几个方面：1）消除由于铸件结构（如璧厚不均匀、转接处厚大）等原因使铸件在结晶凝固时因冷却速度不均匀所造成的内应力；2）提高合金的机械强度和硬度，改善金相组织，保证合金有一定的塑性和切削加工性能、焊接性能；3）稳定铸件的组织和尺寸，防止和消除高温相变而使体积发生变化；4）消除晶间和成分偏析，使组织均匀化。
二、热处理方法1、退火处理 退火处理的作用是消除铸件的铸造应力和机械加工引起的内应力，稳定加工件的外形和尺寸，并使Al-Si系合金的部分Si结晶球状化，改善合金的塑性。其工艺是：将铝合金铸件加热到280-300℃，保温2-3h，随炉冷却到室温，使固溶体慢慢发生分解，析出的第二质点聚集，从而消除铸件的内应力，达到稳定尺寸、提高塑性、减少变形、翘曲的目的。 2、淬火 淬火是把铝合金铸件加热到较高的温度（一般在接近于共晶体的熔点，多在500℃以上），保温2h以上，使合金内的可溶相充分溶解。然后，急速淬入60-100℃的水中，使铸件急冷，使强化组元在合金中得到最大限度的溶解并固定保存到室温。这种过程叫做淬火，也叫固溶处理或冷处理。 3、时效处理 时效处理，又称低温回火，是把经过淬火的铝合金铸件加热到某个温度，保温一定时间出炉空冷直至室温，使过饱和的固溶体分解，让合金基体组织稳定的工艺过程。 合金在时效处理过程中，随温度的上升和时间的延长，约经过过饱和固溶体点阵内原子的重新组合，生成溶质原子富集区（称为G-PⅠ区）和G-PⅠ区消失，第二相原子按一定规律偏聚并生成G-PⅡ区，之后生成亚稳定的第二相（过渡相），大量的G-PⅡ区和少量的亚稳定相结合以及亚稳定相转变为稳定相、第二相质点聚集几个阶段。 时效处理又分为自然时效和人工时效两大类。自然时效是指时效强化在室温下进行的时效。人工时效又分为不完全人工时效、完全人工时效、过时效3
钯催化反应及其机理研究 摘要：目前过渡金属催化的有机反应研究一直是一个比较热的话题，其中由于钯催化的反应活性和稳定性等原因，使其在有机反应中得到了广泛的使用，被全球广泛关注。本文主要列举了钯催化的交叉偶联反应的机理，及与偶联反应相关的钯催化的碳氢键活化反应、钯催化的脂肪醇的芳基化反应等的机理。 关键词：过渡金属催化偶联反应钯催化机理 1.引言 进入二十一世纪以后，钯催化的偶联反应已经建立了比较完整的理论体系，研究的侧重点也和以前有所不同化学键的断裂和形成是有机化学的核心问题之一。在众多化学键的断裂和形成方式中，过渡金属催化的有机反应有着独特的优势：这类反应通常具有温和的反应条件，产率很高并有很好的选择性（包含立体、化学、区域选择性）。很多常规方法根本无法实现的化学反应，采用了过渡金属催化后可以很容易地得到实现。在众多过渡金属中，金属钯是目前研究得最深入的一个。自上世纪七十年代以来，随着 Kumada，Heck，Suzuki，Negishi [1]等偶联反应的陆续发现，钯催化的有机反应发展十分迅速，时至今日，钯催化的偶联反应作为形成碳-碳、碳-杂键最简洁有效的方法之一，已经得到了广泛应用。 2.钯催化各反应机理的研究 2.1.钯催化的交叉偶联反应 自上世纪七十年代以来，随着 Kumada，Heck，Suzuki，Negishi 等偶联反应的陆续发现[1]，钯催化的有机反应发展十分迅速，时至今日，钯催化的偶联反应作为形成碳-碳、碳-杂键最简洁有效的方法之一，已经得到了广泛应用[2]。交叉偶联，就是两个不同的有机分子通过反应连在了一起（英文中交叉偶联为crosscoupling，同种分子偶联为 homo coupling）。 2.1.1Heck反应 Heck 反应是不饱和卤代烃和烯烃在强碱和钯催化下生成取代烯烃的反应，是一类形成与不饱和双键相连的新 C—C 键的重要反应[3]。反应物主要为卤代芳烃（碘、溴）与含有α－吸电子基团的烯烃，生成物为芳香代烯烃。所用的不饱和卤化烃是一类芳基化合物。亲电性不饱和碳（sp 或 sp2杂化）与亲核性碳、氮、氧、硫、硒原子经过某些过渡金属的催
铝合金热处理原理 铝合金铸件的热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间并以一定得速度冷却，改变其合金的组织，其主要目的是提高合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工型能，获得尺寸的稳定性。 铝合金热处理特点 众所周知，对于含碳量较高的钢，经淬火后立即获得很高的硬度，而塑性则很低。然而对铝合金并不然，铝合金刚淬火后，强度与硬度并不立即升高，至于塑性非但没有下降，反而有所上升。但这种淬火后的合金，放置一段时间（如4～6昼夜后），强度和硬度会显著提高，而塑性则明显降低。淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象，称为时效。时效可以在常温下发生，称自然时效，也可以在高于室温的某一温度范围（如100～200℃）内发生，称人工时效。 铝合金时效强化原理 铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程，它不仅决定于合金的组成、时效工艺，还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷，特别是空位、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。 铝合金在淬火加热时，合金中形成了空位，在淬火时，由于冷却快，这些空位来不及移出，便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡状态转变，空位的存在，加速了溶质原子的扩散速度，因而加速了溶质原子的偏聚。 硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高，空位浓度越大，硬化区的数量也就越多，硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大，固溶体内所固定的空位越多，有利于增加硬化区的数量，减小硬化区的尺寸。 沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度，即随温度增加固溶度增加，大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。沉淀硬化所要求的溶解度－温度关系，可用铝铜系的Al－4Cu 合金说明合金时效的组成和结构的变化。图3－1铝铜系富铝部分的二元相图，在548℃进行共晶转变L→α＋θ（Al2Cu）。铜在α相中的极限溶解度5.65％（548℃），随着温度的下降，固溶度急剧减小，室温下约为0.05％。 在时效热处理过程中，该合金组织有以下几个变化过程： 形成溶质原子偏聚区－G·P（Ⅰ）区 在新淬火状态的过饱和固溶体中，铜原子在铝晶格中的分布是任意的、无序的。时效初期，即时效温度低或时效时间短时，铜原子在铝基体上的某些晶面上聚集，形成溶质原子偏聚区，称G·P（Ⅰ）区。G·P（Ⅰ）区与基体α保持共格关系，这些聚合体构成了提高抗变形的共格应变区，故使合金的强度、硬度升高。 G·P区有序化－形成G·P（Ⅱ）区 随着时效温度升高或时效时间延长，铜原子继续偏聚并发生有序化，即形成G·P（Ⅱ）区。它与基体α仍保持共格关系，但尺寸较G·P（Ⅰ）区大。它可视为中间过渡相，常用θ”表示。它比G·P（Ⅰ）区周围的畸变更大，对位错运动的阻碍进一步增大，因此时效强化作用更大，θ”相析出阶段为合金达到最大强化的阶段。 形成过渡相θ′ 随着时效过程的进一步发展，铜原子在G·P（Ⅱ）区继续偏聚，当铜原子与铝原子比为1：2时，形成过渡相θ′。由于θ′的点阵常数发生较大的变化，故当其形成时与基体共格关系开始破坏，即由完全共格变为局部共格，因此θ′相周围基体的共格畸变减弱，对位错运动的阻碍作用亦减小，表现在合金性能上硬度开始下降。由此可见，共格畸变的存在是造成合金时效强化的重要因素。 形成稳定的θ相 过渡相从铝基固溶体中完全脱溶，形成与基体有明显界面的独立的稳定相Al2Cu，称为θ相此时θ相与基体的共格关系完全破坏，并有自己独立的晶格，其畸变也随之消失，并随时效温度的提高或时间的
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姓名：学号：日期： 一．实验目的 （1）掌握线性扫描技术 （2）掌握三电极体系 （3）掌握Tafel关系 二．实验原理 析氢反应方程：H++e→1/2H 2 线性扫描技术：控制电极电势按指定规律变化，同时测量电极电流随电势的变化。Tafel关系：强极化（但无浓差）发生时，超电势η与通过电极的电流密度j呈线性关系。（课本53页） 三．实验步骤及结果 实验步骤： （1）用18.4mol/L浓硫酸配置50mL0.5mol硫酸溶液(a=1) 取适量水于烧杯中，量取6.8mL浓硫酸，缓慢加入烧杯中并用玻璃棒搅拌，将稀释后的溶液加入250mL容量瓶定容。 （2）用刚玉粉末作为抛光粉处理电极活性表面，以避免副反应干扰实验。（3）使用电化学工作站CHI660E进行线性扫描,为获取准确电势值，采用三电极体系。 工作电极：Φ2mm圆盘电极Au,Ni,GC，Φ0.5mmPt 对电极：钛电极 参比电极：Ag-Agcl,φ Agcl/Ag =0.222V,并使用鲁金毛细管以减小溶液电阻工作电极—绿色夹子，对电极—红色夹子，参比电极—白色电极 参数设置要考虑不同金属的起始终止电势，选定合适sensitivity以避免数据溢出，实验开始前要除去电极表面的气泡。 （4）数据处理：i=i c +i d 基线代表i c 变化,超电势η=-0.222-E，电流密度j=i d /A 使用origin处理i,E数据并绘制η-lnj曲线，找到ab。实验数据： （1）Au电极表面析氢行为
（2）GC 电极表面析氢行为 C u r r e n t (A ) Potential (V) η (V ) lnj (A*m -2) C u r r e n t (A ) Potetial (V)
催化机理练习 单相(催化剂与反应物同处于均匀的气相或液相中)催化一般认为反应物与催化剂先生成一定的中间产物，然后催化剂又从这些中间产物中产生出来，其活化能要比反应物之间直接反应的活化能小得多。 如：CH 3CHO →CH 4+CO 活化能E a =190kJ·mol －1 若用I 2蒸气做催化剂，则分为 CH 3CHO+ I 2→CH 3I +HI+CO CH 3I +HI→CH 4+ I 2 总活化能E a =136kJ·mol －1 该反应的活化能降低了54 kJ·mol －1，反应速率加大约1万倍。 《必修二》p49《科学视野》 ● 催化剂十分神奇，它能极大地加快反应速率(可使化学反应速率增大几个到十几个数量级)； ● 它和反应体系的关系就像锁与钥匙的关系一样，具有高度的选择性(或专一性)； 《选修四》 ● p22有催化剂时反应的活化能变化 思考图示的含义？ ● p23对于在给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应的情况，理想的催化剂还可以大幅度提高目标产物在最终产物中的比率(催化剂的这种特性称作它的选择性)。选择性实质上是反应系统中目的反应与副反应间反应速率竞争的表现。 ● p23 Mn 2+对KMnO4氧化作用的催化功能，其机理可能如下： Mn(VII)+ Mn(II) →Mn(VI)+ Mn(III) Mn(VI)+ Mn(II) →2Mn(IV) Mn(IV)+ Mn(II) →2Mn(III) Mn(III)与C 2O 42－生成一系列络合物，MnC 2O 4+、Mn(C 2O 4)2－、Mn(C 2O 4)33－等，它们慢慢分解为Mn 2+和CO 2。 MnC 2O 4+→Mn 2++ CO 2+ ·CO 2－ Mn(III)+ ·CO 2－→Mn 2++ CO 2 《选修五》p91 ● 酶的催化作用具有以下特点①条件温和，不需要加热；②具有高度的专一性；③具有高效的催化作用。 部分需要掌握的催化机理： ⑴反应过程中发生Cu 与CuO 之间的转化(现象是先变黑后变红)，反应历程是： 2Cu+O 2=====△ 2CuO CH 3CH 2OH+CuO ——→△ CH 3CHO+Cu+H 2O ⑵教材中催化机理拓展 : 五氧化二钒催化氧化二氧化硫，反应过程中发生V 2O 5与V 2O 4之间的转化，反应历程是： SO 2+ V 2O 5=====△ SO 3+ V 2O 4 2V 2O 4 +O 2=====△ 2V 2O 5 练习： 1. 【2016年北京卷. 27.节选】以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb 、PbO 、PbO 2、PbSO 4及炭黑等)和H 2SO 4为原料，制备高纯PbO ，实现铅的再生利用。其工作流程如下： ⑴过程Ⅰ中，在Fe 2+ 催化下，Pb 和PbO 2反应生成PbSO 4的化学方程式是__________。 ⑵过程Ⅰ中，Fe 2+催化过程可表示为： i ：2Fe 2++ PbO 2+4H ++ SO 42－=2Fe 3++PbSO 4+2H 2O ii: …… ①写出ii 的离子方程式：________________。 ②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。 a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN 溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO 2，溶液变红。 b.______________。
什么是析氢过电位，和析氧过电位，有什么用？ 能够给我讲清楚电吗，机理，为什么析氢过电位会略低，析氧过电位会略高，这样与电解有什么关系吗？ 实际的电极反应在进行的时候，会发生阴极电位比理论值低，阳极电位比理论值高的情况，这就叫做过电位．如果阴极析出的是氢气，就叫析氢过电位，析氧过电位也一样．过电位是由于电极的极化而产生的，就是说实际的电极反应已经偏离了理想的电极反应． 析氢过电位（一定程度上）可以用塔菲尔常数衡量，塔菲尔常数越大，过电位越大．常见金属塔菲尔常数较大的有Pb1.56,Hg1.41,Zn1.24,Sn1.20等． 详细的东西我分两部分讲。 A.电化学有一个很有名的方程叫Nernst（能斯特）方程，大意是电极的电位与电极周围的离子浓度有关，氧化形式的离子浓度越高，或还原形式的离子浓度越低，则电极的电位就越高，反之亦然。 B.实际的电极在工作过程中，会发生偏离理想电极模型的情况，这就叫极化。电极的极化有两种： 1.浓差极化。由于实际电极反应要消耗附近的溶液的溶质（这是理想电极不考虑的），造成浓度下降，而溶液的浓度扩散不及时，导致电极周围溶液浓度下降。对析氢电极（阴极），是氧化态浓度下降；对析氧电极（阳极），是还原态浓度下降。于是由Nernst方程，析氢电位会下降，而析氧电位会上升。 2.活化极化。由于电极反应并不是如理想中的那样迅速，所以当电位达到理论电位，电极反应的速率却仍然很慢。要使速率达到可观的水平，必须升高电位，这就叫活化过电位，而这种效果在气体的析出上非常明显。塔菲尔（Tafel）认为活化过电位η与电流密度i有η=a+blgi的关系，其中a,b叫塔菲尔系数。不同金属的b值相差不大而a相差明显，因此常以a作为活化过电位大小的判据。 由于过电位的存在，因此在实际的电解操作中，要把这些问题也考虑进去。比如电解水，理论上O2/H2O的电位是1.23V,但实际上一般需要达到1.36V左右，这就是O2的析出存在活化过电位的结果 自腐蚀电位(Ecorr)是一个特定的腐蚀体系在没有外加电流的情况下测得的金属电位。Ecorr负值越大，腐蚀倾向越大；其正值越大，腐蚀倾向越小。 在电解池中，析氢是还原反应，析氧是氧化反应，当电极电势越负时，电子能量越高，电子越容易从电极迁移至溶液，析氢越容易发生。同理，电极电势越正，电子能量低，电子从溶液转移至电极，析氧越容易发生。故析氢电位越负，越容易析氢；析氧电位越正，越容易析氧。
人工时效制度对6063铝合金型材质量的影响 简介：6063合金挤压型材的力学性能和电化学性能除了与合金的化学成分有密切关系外，还与人工时效制度有较大关系。低温长时间时效和高温短时间时效使力学性能有较大提高，但却降低了合金的电化学性能。为了兼顾两种性能及确保生产效率，采用室温自然时效（停放）2h,再在195～205℃人工时效2h 的时效制度是适宜的。 关键字：6063铝合金 人工时效 过渡相 力学性能 电化学性能 铝工程师之家导航 会 挤压模具设计 子 航 熔炼与铸锭 受 能 航 表面处理 挤 而 压航 铝 合金连接 挤 压 航 板带箔轧制 网站主题:铝合金,铝加工,挤压模具,铝型材,有色金属,熔炼铸锭,轧制精整,镁 按GB/T3190-1996规定,6063（LD31）合金的化学成分如表1。为了兼顾力学性能和挤压性能，Mg 2Si 质量分数一般控制在0.7%左右。应控制w(Mg)/w(Si)=1.73。但是由于合金中存在杂质Fe,要消耗一部分Si,在生产实践中一般控制w(Mg)/w(Si)=1.1～1.3。表2是日本6063合金的化学成分（%）及合金硬度与w(Mg)/w(Si)的关系（195℃，时效2h）。 表1 6063合金化学成分 % 主成分 杂质 其它杂质 Mg Si Fe Cu Mn Zn Cr Ti 单个 合计 Al 0.45～0.9 0.2～0.6 0.35 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.05 0.15 余量 表2 日本6063合金化学成分及Mg/Si(w (Mg)/w (Si)）与型材硬度的关 系 合金 Si Mg Fe Cu Zn Mn Cr Ti Mg/Si HV A 0.39 0.48 0.11 0.01 0.01 0.01 0.01 0.0047 1.23 68.9 B 0.40 0.53 0.17 0.01 0.02 0.01 0.00 0.0080 1.33 71.9 C 0.44 0.48 0.25 0.02 0.03 0.02 0.01 0.0043 1.1 75.5 从表2可以看出，杂质Fe 和Zn 对合金的力学性能也有较大的影响，这是因为在合金中生成αFe 2SiAl 8(以前报道为Fe 3SiAl 12),βFeSiAl 5(以前报道为Fe 2Si 2Al 9)及T-Al 2MgZn 3等杂质相的缘故。这些杂质相都是硬的 质点，位错不易切割，能够增强合金的力学性能，但却降低了合金的挤U n R e g i s t e r e d
铝合金时效过程85-3 顾景诚 一、前言 铝合金时效现象是在1906年由德国的Wilm发现的。他在九月一个星期六的上午将Al-4%Cu-0.5%Mg合金于水中淬火后，下午进行硬度测定，过了星期天，星期一上午继续测定硬度，发现硬度显著增加，原以为硬度计失灵，但是，反复验证结果总是一样。Wilm将此结果于1911年以《含镁铝合金的物理冶金学研究》为题发表出来。从此以后，人们对铝合金时效现象做了大量研究工作。时效处理已成为铝合金强化的重要手段。今天，铝合金材料应用这样广泛，成为仅次于钢铁，而且正以它无与伦比的优点来代替木材、铜材、钢铁等，都应当归功于时效现象的应用。 经过半个多世纪，各国学者共同努力，对各种铝合金系的析出行为、析出理论、析出与合金性能的关系，做了大量研究工作。尤其是随着现代科学技术的发展、电子显微技术、电子微区分析、热差分析、X射线衍射技术的应用，对析出相的形核、成长、长大做出了定量研究，使我们对时效现象的本质有了进一步认识。最近，日本高桥恒夫等用高能电子显微镜对铝铜合金的时效过程的晶格直接摄影，摄取了G P(1)区和G P(2)区的结构。但是，从各国开发新结构铝合金材料来看，利用时效现象来提高时效硬化型铝合金的性能也并非顺利，这说明对铝合金时效现象本质应做进一步探讨。 作者于1983年7月在沈阳听了日本高桥恒夫教授关于铝合金时效析出问题的讲座。高桥先生介绍了他们试验室的最新研究成果和有关铝合金时效析出的现代理论。结合其他一些文献现将讲座主要内容介绍如下。 二、过饱和固溶体的结构
在变形铝合金范围内，合金成分基本上处在α-Al的固溶体范围内。对于时效型变形铝合金，它们的成分在室温和略高温度下都稍微超过它的固溶极限，而在高于某一温度却小于固溶极限，也就是说在这一温度之上呈固溶状态。将高温的固溶状态通过强制冷却，在常温下仍保持固溶状态，这种做法称之为固溶处理。所得到的固溶体称为过饱和固溶体。 过饱和固溶体是一种不稳定的组织，不仅溶质原子呈过饱和状态，而空位也呈过饱和状态。这些过饱和空位，有的同溶质原子结合形成科垂耳气团，有的向晶界逃逸，有的互相结合，塌陷后形成位错环。 以过饱和形式存在于铝基体中的溶质原子更容易发生偏聚。例如，在Al-Cu 合金中，Cu原子容易发生“Knot”偏聚，其形式有各种各样，同时，在热力学上也是不稳定的，时而形成，时而解散。但是，将在有利于形成CuAl 的位置上 2 出现“Knot”的几率高。 时效处理之前，由于溶质原子扩散，将在最易析出的晶面上沿某一晶体方向生成所谓“Knot”的原子集团，而在“Knot”周围发生晶格畸变，这就引起固溶硬化，也使电阻增加。这个“Knot”有时也称为原子群(group)或原子链(cluster)，目前也有称之为集合体(complex)的[1]。浓度起伏所引起的这些溶质原子的集合体可能成为时效时GP区和析出粒子的核心。 过饱和固溶溶质原子的偏聚与空位浓度有关，而过饱和空位在铝基体中的分布也是遵循数理统计规律的。空位浓度也存在起伏。一般说来，在溶质原子周围的空位浓度高于其他地方，同时，在空位浓度大的地方也易于富集溶质原子，因为溶质原子的富集是通过扩散来实现的，扩散就是原子位移，而位移是通过同铝原子或空位交换位置来实现的，与空位交换位置是容易的。因此，淬火固定的过饱和空位的浓度以及它的分布状态对过饱和固溶体的稳定性和时效处理时GP区和析出相粒子的大小、弥散性和分布状态影响很大。 总之，过饱和固溶体的组织存在溶质原子的过饱和及空位的过饱和，由于溶
CS电化学工作站应用案例-电催化析氢方向 一、前言 1.1背景 进入21世纪以来，随着人类社会的快速发展，对能源的需求越来越大，能 源也成为了国家间竞争的焦点。人类相关的物质活动也离不开能源的支持。现如 今，能源短缺、有限能源的争夺以及能源的过度使用等一系列问题，无一不威胁 着人类的生存与发展。目前，社会发展主要依赖的能源是以煤、石油、天然气为 代表的传统化石燃料，然而，化石燃料的不可再生性、资源有限性制以及带来的 环境污染问题制约了现代经济的发展。因此，人们开始认识到开发探索新能源是 满足能源需求和解决环境污染问题的唯一出路。而氢能作为一种理想的二次能源 以及其清洁、高效、可储存和便于运输等优点，被视为替代煤炭、石油和天然气 等不可再生能源最为理想的能源载体。目前，工业上制备氢气的方法主要包括化 石燃料制氢、水电解制氢、热解水制氢和生物制氢等方法。其中电解水制氢以其 产品纯度高、电解效率高、无污染等诸多优点被广泛采用。由此可见，制备一种 高效稳定的电解水制氢材料，是解决能源危机和环境污染的重要途径。 1.2原理 电催化反应发生在电极与电解液的固液界面层，在酸碱电解液中各有不同的 反应式和不同的反应机理，如下反应等式所示: 酸性电解液：阳极：H2O→2H++1/2O2+2e-（1）阴极：2H++2e-→H2（2）碱性电解液：阳极：2OH-+H2O+1/2O2+2e-（3）阴极：2H2O+2e→H2+2OH-（4）总反应：H2O→H2+1/2O2（5）由等式(1-5)可知，无论是在酸性电解液还是碱性电解液，吸附在阴极催化剂表面 氢原子得两个电子生成一个氢分子，而阳极则发生氧化反应，不断有氧气析出。 所以电解过程中,水不断因为电解而减少并且生成了气体，从而电解液的溶度不 断提高。 上世纪就提出很多关于氢在阴极电解时的机理，虽然有很多争论，但它们的 共同点部分有以下几方面： 第一步主要是放电步骤（Volmer反应）： H 3O++e-→H ads +H 2 O（6）
铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而在热处理时也有所不同。前者保温时间长，一般都在2h以上，而后者保温时间短，只要几十分钟。因为金属型铸件、低压铸造件、差压铸造件是在比较大的冷却速度和压力下结晶凝固的，其结晶组织比石膏型、砂型铸造的铸件细很多，故其在热处理时的保温也短很多。铸造铝合金与变形铝合金的另一不同点是壁厚不均匀，有异形面或内通道等复杂结构外形，为保证热处理时不变形或开裂，有时还要设计专用夹具予以保护，并且淬火介质的温度也比变形铝合金高，故一般多采用人工时效来缩短热处理周期和提高铸件的性能。 一、热处理的目的铝合金铸件热处理的目的是提高力学性能和耐腐蚀性能，稳定尺寸，改善切削加工和焊接等加工性能。因为许多铸态铝合金的机械性能不能满足使用要求，除Al-Si 系的ZL102，Al-Mg系的ZL302和Al-Zn系的ZL401合金外，其余的铸造铝合金都要通过热处理来进一步提高铸件的机械性能和其它使用性能，具体有以下几个方面：1）消除由于铸件结构（如璧厚不均匀、转接处厚大）等原因使铸件在结晶凝固时因冷却速度不均匀所造成的内应力；2）提高合金的机械强度和硬度，改善金相组织，保证合金有一定的塑性和切削加工性能、焊接性能；3）稳定铸件的组织和尺寸，防止和消除高温相变而使体积发生变化；4）消除晶间和成分偏析，使组织均匀化。 二、热处理方法1、退火处理退火处理的作用是消除铸件的铸造应力和机械加工引起的内应力，稳定加工件的外形和尺寸，并使Al-Si系合金的部分Si结晶球状化，改善合金的塑性。其工艺是：将铝合金铸件加热到280-300℃，保温2-3h，随炉冷却到室温，使固溶体慢慢发生分解，析出的第二质点聚集，从而消除铸件的内应力，达到稳定尺寸、提高塑性、减少变形、翘曲的目的。 2、淬火淬火是把铝合金铸件加热到较高的温度（一般在接近于共晶体的熔点，多在500℃以上），保温2h以上，使合金内的可溶相充分溶解。然后，急速淬入60-100℃的水中，使铸件急冷，使强化组元在合金中得到最大限度的溶解并固定保存到室温。这种过程叫做淬火，也叫固溶处理或冷处理。 3、时效处理时效处理，又称低温回火，是把经过淬火的铝合金铸件加热到某个温度，保温一定时间出炉空冷直至室温，使过饱和的固溶体分解，让合金基体组织稳定的工艺过程。合金在时效处理过程中，随温度的上升和时间的延长，约经过过饱和固溶体点阵内原子的重新组合，生成溶质原子富集区（称为G-PⅠ区）和G-PⅠ区消失，第二相原子按一定规律偏聚并生成G-PⅡ区，之后生成亚稳定的第二相（过渡相），大量的G-PⅡ区和少量的亚稳定相结合以及亚稳定相转变为稳定相、第二相质点聚集几个阶段。 时效处理又分为自然时效和人工时效两大类。自然时效是指时效强化在室温下进行的时效。人工时效又分为不完全人工时效、完全人工时效、过时效3种。1）不完全人工时效：把铸件加热到150-170℃，保温3-5h，以获得较好抗拉强度、良好的塑性和韧性，但抗蚀性较低的热处理工艺；2）完全人工时效：把铸件加热到175-185℃，保温5-24h，以获得足够的抗拉强度（即最高的硬度）但延伸率较低的热处理工艺；3）过时效：把铸件加热到190-230℃，保温4-9h，使强度有所下降，塑性有所提高，以获得较好的抗应力、抗腐蚀能力的工艺，也称稳定化回火。
0013-4651/2014/161(3)E25/5/ $31.00?电化学学会 聚吡咯改性电极在酸性介质中的抑制析氢反应 田英，a，z刘明，a周小辉，a黄丽萍，b，z刘宗明，a和安宝那 a a环境科学与技术重点实验室，辽宁省教育部门，环境与化学工 程学院，大连交通大学，大连116028，中国 b工业生态与环境工程重点实验室，教育部（MOE），环境科学与 技术学院大连理工大学，大连116024，中国 评估聚吡咯改性电极（PPy）和不锈钢基体电极（SS）抑制析氢反应（HER）。 与覆盖了PPy涂层的电极表现出很强的抑制析氢反应相比，电位低于 -0.5V的SS基体表现出强的析氢反应。Ppy改性电极比SS电极有更高的 线性塔菲尔斜率和两个数量级低的电流密度，进一步确认了前者有强烈 的抑制析氢行为。通过循环伏安法、塔菲尔极化和电化学阻抗光谱学进 一步分析表明覆盖厚PPy涂层的改性电极比薄PPy涂层的改性电极更有 利于抑制析氢反应。结果表明PPy电极是电荷转移的屏障和析氢反应的 抑制剂，提供一个有效的方式来增加有用操作电压窗口，提高伴随着析 氢反应竞争的电化学反应中的电流效率。 ?2013电化学学会。[DOI:10.1149/2.032403jes]版权所有。 手稿提交8.19,2013；12.9,2013收到修订后的手稿；12.20,2013出版 导电聚合物作为一个电催化金属微粒的载体是一直是许多电化学反应的主题，包括电催化析氢反应。将金属颗粒加入导电矩阵的目的是分散前者来增加这些材料的比表面积和显著改善电流效率。导电聚合物的粗糙表面和微孔洞结构比金属基体电极提供了更大的有效表面面积。此外，导电聚合物的微孔结构比基体为金属和合金颗粒提供了更好的电化学反应的场所。许多金属（如Pt，Ir，Ru，Fe，Ni和Cu）和金属间化合物合金（如NiMo, NiW 和CdNi4Al）表现出固有的析氢反应催化活性11-17。由于导电聚合物可以产生大的比表面积面积和表面粗糙度，导电聚合物和金属或者合金颗粒被用作复合材料用于析氢反应，金属或者合金颗粒在聚合物表面实现增加析氢反应的电催化活性。然而，并没有研究表明导电聚合物本身是否能够电催化析氢反应18,19。事实上聚吡咯作为复合催化剂层结构的基体已经在析氢阴极区域显示出相关的的绝缘性能。。我们之前观察到的在电解还原Cu(II) 和Cr(VI)反应中还原性PPy抑制水中水解20,21。Otero等同样报道了在铜的电沉积过程中深度还原的PPy抑制氢气释放22。据作者所知，关于这个现象没有其他文献报道。因此，我们尝试扩展PPy改性电极在析氢反应的抑制作用这项研究，这是非常重要的电化学,因为许多电化学过程很大程度取决于
实验二铝合金时效硬化曲线的测定 一、实验目的 1. 掌握铝合金淬火及时效操作方法。 2. 了解时效温度、时间对时效强化影响规律。 3. 加深对时效强化及其机理的理解。 二、实验原理 淬火时效是铝合金改善力学性能的主要热处理手段。淬火就是将高温状态迅速冷却到低温，钢的淬火是为了获得马氏体，而铝的淬火是为了获得过饱和固溶体，为随后时效所准备的过饱和固溶体。铝合金的淬火常称为固溶处理；铝合金的时效是为了促使过饱和固溶体析出弥散强化相。室温放置过程中使合金产生强化的效应称为自然时效；低温加热过程中使合金产生强化的叫人工时效。固溶与时效处理的示意图如图1-1所示。 图1-1 固溶时效处理示意图 从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程，属于扩散型相变。 下面以Al-Cu二元合金为例，来讨论铝合金的时效过程，一般分为四个阶段：α过G.P区θ"相θ'相θ相 G.P区就是指富溶质原子区。是溶质原子在一定镜面上偏聚或从聚而成的，呈圆片状。它没有完整的晶体结构，与母相共格。在一定温度上不再生成G.P区。室温时效的G.P区很小。在较高温度时效一定时间后，G.P区直径长大，厚度增
加。温度升高，G.P区数目开始减少。 θ"相是随时效温度升高或时效时间延长，G.P区直径急剧长大，且溶质、溶剂原子逐渐形成规则排列，即正方有序结构。在θ"相过渡相附近造成的弹性共格应力场或点阵畸变区都大于G.P区产生的应力场，所以θ"相产生的时效强化效果大于G.P区的强化作用。 θ'相是当继续增加时效时间或提高时效温度时由θ"相转变而成。θ'相属正方结构，θ'相在一定面上与基体铝共格，在另一晶面上共格关系遭到部分破坏。 θ相是平衡相，为正方有序结构。由于θ相完全脱离了母相，完全失去与基体的共格关系，引起应力场显著减弱。这也就意味着合金的硬度和强度下降。 图1-2 时效时铝-铜合金的硬度与时间关系 时效强化效果与加热温度和保温时间有关。当温度一定时，随着时效时间延长，时效曲线上出现峰值，超过峰值时间，析出相聚集长大，强度下降，此时为过时效。随着时效温度提高，峰值强度下降，出现峰值的时间提前。 三、实验材料及设备 1.2024铝合金试样。 2．材料：金相砂纸、研磨膏、抛光呢、4%硝酸酒精、氢氟酸、盐酸、酒精、脱脂棉等 3．主要设备：箱式电阻炉、淬火水槽、抛光机、砂轮机、布什硬度计等。 四、实验内容与步骤
各国铝合金牌号对照表及铝合金不同时效方法比较 1.各国铝合金牌号对照表 2.几种高性能铝合金简介 7075:锌是7075中主要合金元素，向含3%-7.5%锌的合金中添加镁，可形成强化效果显著的MgZn2，使该合金的热处理效果远远胜过于铝-锌二元合金。提高合金中的锌、镁含量，抗拉强度会得到进一步的提高，但其抗应力腐蚀和抗剥落腐蚀的能力会随之下降。经受热处理，能到达非常高的强度特性。7075材料一般都加入少量铜、铬等合金，该系当中以7075-T651铝合金尤为上品，被誉为铝合金中最优良的产品，强度高、远胜任何软钢。此合金并具有良好机械性及阳极反应。代表用途有航空航天、模具加工、机械设备、工装夹具，特别用于制造飞机结构及其他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构体。 6061:该合金的主要合金元素是镁与硅，并形成Mg2Si相。若含有一定量的锰与铬，可以中和铁的坏作用；有时还添加少量的铜或锌，以提高合金的强度，而又不使其抗蚀性有明显降低；导电材料中还有少量的铜，以抵销钛及铁对导电性的不良影响；锆或钛能细化晶粒与控制再结晶组织；为了改善可切削性能，可加入铅与铋。在Mg2Si固溶于铝中，
使合金有人工时效硬化功能。 6061-T651是6061合金的主要合金，是经热处理预拉伸工艺生产的高品质铝合金产品，其强度虽不能与2XXX系或7XXX系相比，但其镁、硅合金特性多，具有加工性能极佳、优良的焊接特点及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、材料致密无缺陷及易于抛光、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。 代表用途包括航天固定装置、电器固定装置、通讯领域，也广泛应用于自动化机械零件、精密加工、模具制造、电子及精密仪器、SMT、PC板焊锡载具等等。 2024铝合金属Al-Cu-Mg系铝合金，主要特征及应用范围：这是一种高强度硬铝，可进行热处理强化，在淬火和刚淬火状态下塑性中等，点焊焊接良好，用气焊时有形成晶间裂纹的倾向，合金在淬火和冷作硬化后其可切削性能尚好，退火后可切削性低：抗腐蚀性不高，常采用阳极氧化处理与涂漆方法或表面加包铝层以提高其抗腐蚀能力。用途主要用于制作各种高负荷的零件和构件（但不包括冲压件锻件）如飞机上的骨架零件，蒙皮，隔框，翼肋，翼梁，铆钉等150℃以下工作零件。 3.铝合金的基本状态 4.T细分状态代号说明与应用
变形铝合金时效热处理相关知识汇总（1）时效 aging 经固溶处理或冷变形后的合金，在室温或高于室温下，组织和性能随时间延续而变化，硬度、强度增高，塑性、韧性降低的现象。在室温下发生时效称自然时效。高于室温发生时效称人工时效。时效现象除铝铜合金外，在钢、铜合金，铁基、镍基、钴基高温合金中普遍存在，是提高合金强度的重要方法。低碳钢冷变形后在常温长时放置即出现屈服强度提高。硬铝合金经高温(520℃)淬火后在100～200℃时效，可获得最佳的强化效果。马氏体时效钢，沉淀硬化不锈钢，铁基、镍基、钴基高温合金均可在固溶处理后选择不同温度时效处理，可以从中获得最佳的组织和性能。 （2）时效处理 aging treatment 过饱和固溶体合金在室温或加热至一定温度保温，使溶质组元富集或析出第二相的热处理工艺。常温下时效称自然时效。高于室温加热时效称人工时效。时效析出第二相获得强化的现象称时效强化。低于或高于强化峰值温度的时效分别称为亚时效与过时效处理。形变后时效称形变时效或直接时效。在应力下时效称应力时效。强化效果取决于析出第二相的类型、数量、尺寸、形态、稳定性等因素。广泛用于铝合金、钛合金、高温合金、沉淀硬化钢、马氏体时效钢等。铝合金时效硬化峰值出现在溶质组元的富集G-P区(Ⅱ)末期。时效处理是强化合金的有效方法，可显著提高合金的强度和硬度，调整时效温度、时间可使合金的组织、性能满足使用要求，获得高的屈服强度、蠕变强度、疲劳性能等。含铜4%的铝合金经自然时效后强度为400MPa，比退火状态强度大一倍。时效硬化合金使用时，使用温度不应超过其时效温度。
（3）时效硬化 age hardening 经固溶处理的过饱和固溶体在室温或室温以上时效处理，硬度或强度显著增加的现象。原因是过饱和固溶体在时效过程中发生沉淀、偏聚、有序化等反应的产物，增加了位错运动的阻力形成的。位错与析出产物交互作用下硬化机制有位错剪切析出相粒子，基体与粒子间相界面积增加，使外力转变为界面能; 析出相与基体的层错能差异; 基体与析出粒子的切变模量不同。另外，析出相与基体共格应变场交互作用;参数不匹配;有序共格沉淀硬化作用;位错运动产生反相畴界，使位错不能通过析出相而弯曲绕过形成位错环也可产生硬化。控制时效温度、时间等条件可使合金获得不同的组织结构和强化效果。 （4）自然时效 natural aging 过饱和固溶体(主要是某些铝合金) 在室温(10～40℃)停放一段时间的过程称为自然时效。在室温下停放时，强度随时间的延续缓慢上升，达到一定数值后趋于稳定; 与此同时，合金的塑性逐渐减小。在硬度及强度明显增大前的一段时间内，塑性也较高，可进行成型加工及矫正等工序，然后再自然时效一段时间，待硬度(强度) 达稳定值后即可投入安装使用。对明显硬化前的时间间隔较短的合金，还可采用冷冻方法延迟时效过程，以便进行加工及矫正。自然时效倾向较小的合金则需采用人工时效进行强化。 （5）人工时效 Artificial ageing 将经过固溶处理的合金加热到低于溶解度曲线的某一温度保温一段时间，使第二相在该温度下发生脱溶，合金的强度和硬度升高。人工时效所需时间较短，但强化效果较差。在工业上比自然时效应用更加广泛。
文章编号:100025889(2003)022******* 铁碳体系析氢与吸氧反应过程净化废水机理的研究 张庆芳1,王有乐1,马 炜2 (1.甘肃工业大学石油化工学院,甘肃兰州 730050;2.兰州万众电子通讯有限公司,甘肃兰州 730050) 摘要:通过实验证实了析氢与吸氧反应的存在,并针对特定的废水确定了各自的最佳处理条件.同时还对析氢反应和吸氧反应各自占优势时的处理效果与两者优势相当时的处理效果进行了比较分析,认为不论是哪种反应占优势,还是两者并存,都能产生较好的处理效果,只是针对不同的废水可能应有所偏重. 关键词:铁碳体系;析氢与吸氧反应;废水处理 中图分类号:X703.1 文献标识码:A I nvestigation of mechanism of w aste w ater decontamination with reaction of hydrogen separation and oxygen absoption in iron2carbon system ZHANG Qing2fang1,WANG Y ou2le1,Ma Wei2 (1.C ollege of Petrochemical T echnology,G ansu Univ.of T ech.,Lanzhou 730050,China;https://www.doczj.com/doc/9e9068180.html,nzhou W anzhong E lectronic C ommunication C o Ltd,Lanzhou 730050,China) Abstract:The existence of oxygen abs option and hydrogen separation is verified with the experiment and their several optimal treatment conditions are determined for a specially designated kind of wastewater.The treatment effects in both siteeations,where either hydrogen separation or oxygen abs option reaction has an advantage over the other as well as they are on an equality with each other,are com pared and analyzed.It is believed that a better treatment effect can be achieved with the both situations,excepting a little difference for different kinds of wastewater. K ey w ords:iron2carbon system;reaction of hydrogen separation and oxygen abs orption;wastewater treatment 在铁碳体系(Fe2C)中充满废水可形成许多微原电池,碳的电位高,形成微阴极,铁的电位低可成为微阳极.这些微原电池可发生以下电化学反应,阳极:Fe Fe2++2e;阴极:2H++2e2[H],O2+ 2H2O+4e4OH-.其中新生态的[H]和Fe2+与废水中许多组分发生氧化还原反应,使大分子物质分解为小分子物质,难降解物质转变成易生物降解物质,起到净化废水的作用[1～4]. 另外新生态的Fe2+和Fe3+具有高活性,其水解产物能形成微絮体,吸附废水中的污染物,聚结成较大的絮体沉淀:Fe2++2OH-Fe(OH)2↓,4Fe (OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3↓,同时在微电解过程中产生羟基自由基(?OH),使有机污染物 收稿日期:2002204221 基金项目:甘肃省自然科学基金(ZS0222A252024) 作者简介:张庆芳(19722),甘肃天水人,讲师,硕士生.氧化. 以上电化学反应实际上是铁碳体系中析氢和吸氧腐蚀过程所引起的,析氢过程与废水中pH值有关,吸氧过程又与废水的供气量有关,二者是微电解处理废水的关键因素,决定废水的处理效果.本文就铁碳体系的析氢和吸氧反应过程对染色废水的脱色机理及脱色效率进行了实验研究. 1 实验设计及处理工艺 1.1 染色废水的性质 原废水取自兰州一毛厂印染车间染缸中的浓脚水,其中的染料品种包括酸性、直接、阳离子、活性、分散和硫化染料等数种[5～7].色度为200倍,pH为3.4. 1.2 铁碳体系的组成 铁碳体系由铁粉和活性炭粒组成,铁碳比为2∶1 第29卷第2期2003年6月 甘 肃 工 业 大 学 学 报 Journal of G ansu University of T echnology V ol.29N o.2 Jun.2003