弥散强化
Cu-2.7%Al2 O3弥散强化铜合金的微观组织和力学性能研究
Ｃｕ?２．７％Ａｌ２Ｏ３弥散强化铜合金的微观组织和力学性能研究 ① 向紫琪，雷一前，肖一柱，庞一咏 （中南大学材料科学与工程学院，湖南长沙４１００８３）摘一要：研究了Ｃｕ?２．７％Ａｌ２Ｏ３弥散强化铜（ＡＤＳＣ）合金的微观组织和力学性能三研究表明，纳米级的Ａｌ２Ｏ３弥散分布在铜基体中，多数为近球形，在晶界处有部分粗大的Ａｌ２Ｏ３粒子存在三Ａｌ２Ｏ３粒子与位错的交互作用以及霍尔?佩奇机制的贡献占其室温屈服强度的９０％，高温下合金的强度主要与Ａｌ２Ｏ３粒子对位错的强烈钉扎以及对晶界和亚晶界滑动的阻碍作用有关三该合金的室温抗拉强度超过了５６０ＭＰａ，７００?下的强度几乎与纯铜在室温下的强度相当三不同温度下的拉伸断口分析表明，弥散强化铜（ＡＤＳＣ）合金的塑性随温度升高逐渐降低三该合金的可加工性能优良，旋锻加工后，垂直于加工方向的晶粒进一步细化，平行于加工方向的纤维组织进一步拉长，横向和纵向硬度值均在１６０?５Ｈｖ范围内三 关键词：Ｃｕ－Ａｌ２Ｏ３弥散铜合金；微观组织；力学性能；强化机制 中图分类号：ＴＧ１４６．１文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１４．０６．０３２ 文章编号：０２５３－６０９９（２０１４）０６－０１３２－０５ＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｔｈｅＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＣｕ?２．７％Ａｌ２Ｏ３ＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎＳｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄＣｏｐｐｅｒＡｌｌｏｙＸＩＡＮＧＺｉ?ｑｉ，ＬＥＩＱｉａｎ，ＸＩＡＯＺｈｕ，ＰＡＮＧＹｏｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８３，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＣｕ?２．７％Ａｌ２Ｏ３ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｃｏｐｐｅｒ（ＡＤＳＣ）ａｌｌｏｙｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｎａｎｏ?Ａｌ２Ｏ３ｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｍｏｓｔｏｆｗｈｉｃｈａｒｅｎｅａｒｌｙｓｐｈｅｒｉｃａｌ，ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｉｎｔｈｅｍａｔｒｉｘｃｏｐｐｅｒ，ｗｉｔｈｓｏｍｅｃｏａｒｓｅｏｎｅｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄａｔｔｈｅｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ．ＴｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｄｂｙｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓｗｉｔｈＡｌ２Ｏ３ｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄＨａｌｌ?Ｐｅｔｃｈｍｅｃｈａｎｉｓｍａｃｃｏｕｎｔｅｄｆｏｒ９０％ｏｆｔｈｅｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅａｌｌｏｙａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅｈｉｇｈ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅａｌｌｏｙｗａｓａｔｔｒｉｂｕｔｅｄｔｏｔｈｅｓｔｒｏｎｇｐｉｎｎｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅａｌｕｍｉｎａｐａｒｔｉｃｌｅｓｏｎｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｉｍｐｅｄｉｍｅｎｔｔｏｔｈｅｓｌｉｄｉｎｇｏｆｇｒａｉｎａｎｄｓｕｂ?ｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ．Ｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅａｌｌｏｙｗａｓｏｖｅｒ５６０ＭＰａａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｗａｓａｌｍｏｓｔｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｔｏｔｈａｔｏｆｐｕｒｅｃｏｐｐｅｒａｔ７００?．ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｅｎｓｉｌｅｆｒａｃｔｕｒｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｏｆＡＤＳＣａｌｌｏｙｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｔｅｓｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．ＴｈｅＡＤＳＣａｌｌｏｙｏｂｔａｉｎｅｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ．Ａｆｔｅｒｒｏｔａｒｙｓｗａｇｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｇｒａｉｎｓｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｔｏｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎｗｅｒｅｆｕｒｔｈｅｒｒｅｆｉｎｅｄ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｆｉｂｒｏｕｓｔｉｓｓｕｅｐａｒａｌｌｅｌｔｏｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎｗａｓｆｕｒｔｈｅｒｅｌｏｎｇａｔｅｄ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌａｎｄｖｅｒｔｉｃａｌｈａｒｄｎｅｓｓｖａｌｕｅｓｗｉｔｈｉｎ１６０?５Ｈｖ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｕ?Ａｌ２Ｏ３ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｃｏｐｐｅｒａｌｌｏｙ（ＡＤＳＣ）；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍ 一一Ｃｕ?Ａｌ２Ｏ３弥散强化铜（ＡＤＳＣ）合金因具有高强度 和优良的抗高温蠕变性能而引起广泛关注三Ａｌ２Ｏ３粒 子强化相弥散地分布在铜基体中，具有高温稳定性，即 使在铜的熔点附近也不发生熔化或粗化，能够有效钉 扎位错运动和阻碍晶界滑移，从而扩大了铜合金的应 用领域［１－２］三目前，在国外，Ｃｕ?Ａｌ２Ｏ３弥散强化铜主要 用来代替银基触头材料以及用作导电弹性材料，在集 成电路引线框架材料二微波管结构材料二导电剂点焊电极材料等领域也有广泛应用［３－４］三在国内，基于高强度二高导电性二高软化温度和高导热性的特点［５－６］，其应用范围主要涉及连铸钢结晶器二高强度电力线二电阻焊电极等方面三迄今，对Ｃｕ?Ａｌ２Ｏ３弥散强化铜合金的制备方法和再结晶行为都有了深入的研究［７－１０］三Ｔｉａｎ等人［１１］通①收稿日期：２０１４－０６－２７基金项目：国家自然科学基金（５１２７１２０３） 作者简介：向紫琪（１９８８－），男，湖南娄底人，硕士研究生，主要研究弥散强化铜合金三第３４卷第６期２０１４年１２月矿一冶一工一程ＭＩＮＩＮＧＡＮＤＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ．３４?６Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２０１４
弥散强化
弥散强化 各种热力机械(燃气轮机、喷气发动机、火箭)、宇航工业、原子能工业对耐热材料的要求很高。现在，飞机喷气发动机使用的耐热金属材料主要是镍基和钴基超合金，其主要强化机构是通过热处理析出第二相，但使用温度还是有一定限度的。钼基台金、铌等高熔点金属及其合金的高温强度是优越的，但抗氧化性差。弥散强化合金作为这二者中间的耐热材料有所希望得到应用。 金属化合物或氧化物用作高强度合金的第二相，比基体金属硬得多。在基体中渗入第二相的方法有好几种，最常见的是利用固溶体的脱溶沉淀，进行时效热处理，这就是沉淀强化；以后又发展了内氧化法、粉末冶金法，称为弥散强化。所谓弥散强化，就是使金属基体(金属或固溶体)中含有高度分散的第二相质点而达到提高强度的目的。虽然加入第二相的方法不同，但强化的机理却有共性，沉淀强化的情况更复杂。 一、弥散强化的机理 弥散强化机构的代表理论是位错理论。在弥散强化材料中，弥散相是位错线运动的障碍，位错线需要较大的应力才能克服障碍向前移动，所以弥散强化材料的强度高。位错理论有多种模型用以讨论屈服强度、硬化和蠕变。下面分析几种主要的位错理论模型。 1．屈服强度问题 (1)奥罗万机构 奥罗万机构的示意图如图7—23所示。 按照这个机构，位错线不能直接超过第二相粒子，但在外力下位错线可以环绕第二相粒子发生弯曲，最后在第二相粒子周围留下一个位错环而让位错通过。位错线的弯曲将会增加位错影响区的晶格畸变能，这就增加了位错线运动的阻力，使滑移抗力增大。 在切应力τ作用下，位错线和一系列障碍相遇将弯曲成圆弧形，圆弧的半径取决于位错所受作用力和线张力的平衡。在障碍处位错弯过角度θ(见图7-24)，障碍对具有柏氏矢量b 的位错的作用力F 将与位错的线张力T 保持平衡 θsin 2T F = 作为位错运动的障碍，第二相粒子显然比单个镕质原子要强，因此c θ(临界值)要大些。当2πθ=时，位错线成半圆形，作用于位错的力F 最大。 如果用线张力的近似值221Gb （G 是切变模量），临界切应力b F c λτmax =（λ是位错线
提高弥散强化铜合金强度的主要方法
提高弥散强化铜合金强度的主要方法 彭北山宁爱林 （邵阳学院机械工程学院湖南邵阳422004） 摘要：总结了提高弥散强化铜合金强度的几种方法，并对其强化机理进行了分析。得出结论是：第二相强化的效果最好，是制备高强高电导率材料最理想的方法。弥散强化铜的强度主要和基体及弥散相的本性、含量、大小、分布、形态以及弥散相与基体的结合情况有关，也与成形工艺有关，而弥散相的选择是首要的。 The Major Channel of Heighten the Intension of the Dispersion-strengthened Copper Alloy PengBeishan NingAilin ( Mechanical Engineering School of Shaoyang Collegiate Shaoyang hunan 422004) Abstract:Have summarized some kinds of method of heighten the intension of the dispersion-strengthened copper alloy, and analysed its reinforced mechanism. Conclusion is: the effect of the dispersion reinforcement is the best. It is the most idea to prepare the the dispersion-strengthened copper alloy. the strength of dispersion-strengthened copper is concerning nature and form, content, size, distribution and the innate quality of dispersion appearance as well as the combination condition of dispersion appearance and matrix, it is also concerning shape technology, and the option of dispersion phase is chief. 1 引言 弥散强化铜因其优良的高温强度、高导电性和高导热性，已广泛地应用于电子信息、高速电气化铁路架空线、高速列车牵引电机、汽车和彩管等行业中的电阻焊电极、大推力火箭发动机内衬等高新技术领域[1]。弥散强化铜无论是用作电阻焊电极，还是用作大推力火箭发动机内衬，不但要求其具有高导电性和高导热性，还要求其具有较高的高温强度。本文对提高弥散强化铜合金强度的的主要方法和强化机理进行了讨论，并提出自己的看法。 2 弥散强化的机理和影响弥散强化材料强度的因素 2.1 弥散强化的机理 弥散强化机构的代表理论是位错理论。弥散强化材料中，弥散相是位错线运动的障碍，位错线需要较大的应力才能克服阻碍向前移动，所以弥散强化材料的强度高。下面是几种主要的位错理论模型用以讨论屈服强度及硬化[2] [3] [4]。 2.1.1 奥罗万结构（Orowan Mechanism） 奥罗万结构的示意图如图1所示。
有机化学中用来研究反应机理的方法
有机反应机制的研究方法 有机化学中用来解释反应机理的传统方法主要集中在Kinetics 和Dynamics两方面，即理解势能面、深入研究分子运动和碰撞、测定活化参数、测定速率常数、确定某个反应机理中一系列化学步骤的顺序、确定反应限速步骤和决速步骤。 研究机理的关键目的是反应机理知识可以对如何在原子或分子水平上操纵物质给出最快速的洞察，而不是依靠运气来获得偶然性的变化从而获得想要的结果。由于动力学在辨别机理方面起着关键作用，所以动力学是整个有机反应机理研究领域中最重要的分支之一。 传统的反应机理研究方法除了动力学分析之外，还有同位素效应、结构-功能分析等。这些都是研究有机反应机理的标准实验工具，然后实验化学家可以根据其想象力和化学创造性，设计出一些完全不同于之前出现过的研究方法。因此，本文总结了一些最为常见的方法。首先分析最简单的实验，例如产物和中间体的鉴定。但也会分析一些更为微妙、精细的实验，如交叉和同位素置乱（cross-over and isotope scrambling）实验。 1.改变反应物结构以转变或捕获预想的中间体 有时可以通过合成一种类似于所研究的反应物的新反应物来破译中间体的性质，但是这需要所预测的中间体能以一种可预想的方式进行反应。没有标准的方式来处理这一类实验，所以实验者必须根据具体实验情况来设计实验。下面以酶反应作为此方法的应用实例。 Lin[1]等人设计了一种转变中间体的方法。扁桃酸消旋化酶可使扁
桃酸根离子的对映体（2-羟基苯甲酸）互换。位于羧酸跟α位的碳负离子被认为是中间体。为了测试此中间体是否存在，作者合成设计了扁桃酸跟离子的类似物i，并用酶对其进行了外消旋化。其过程是首先形成碳负离子，然后经过溴化物的1,6-消除，最后经过互变异构化，分离得到产物ii。此结果支持了在扁桃酸根离子路径中碳负离子中间体iii的存在。 2.捕获实验和竞争实验 鉴定中间体的一种常见方法是通过加入额外的试剂来捕获中间体。目前存在着几种自由基不伙计，许多好的亲核试剂是半衰期很短的亲电试剂（如碳正离子）的可行的捕获剂。必须以自己的化学知识来设计捕获中间体（如碳正离子、卡宾等）的捕获剂。但是活泼中间体的半衰期很短，所以捕获剂必须是具有很高的活性，并能与活泼中间体的标准反应路径进行竞争。同样，因为捕获反应是典型的双分子反应，所以要求捕获剂具有高的浓度。另外，还可以将捕获剂与反应物共价结合，以便更容易地捕获活泼中间体。 与捕获反应所不同的另一种反应是竞争反应。在一般的动力学实
颗粒增强复合材料的强度预测
复合材料的增强原理 在复合材料中，由于增强体的形态不同，其增强原理也有很大差别，以下简要介绍几种复合材料的增强原理。 （1）弥散强化原理 弥散增强复合材料是由弥散颗粒与基体复合而成。其增强机理与析出强化机理相似，可用Orowan 机理及位错绕过理论来解释，见图1。此时，载荷主要由基体承担，弥散微粒阻碍基体的位错运动。微粒阻碍基体位错运动的能力越大，增强的效果越大。在剪切应力的作用下，位错的曲率半径R 为 i m b G R τ2/= (1) 式中，G m 是基体的剪切模量，b 是柏氏矢量。 若微粒之间的距离为D f ，当剪切应力τi 大到使位错的曲率半径R=D f /2时，基体发生位错运动，复合材料产生塑性变形，此时剪切应力即为复合材料的屈服强度 f m c D b G /=τ (2) 假设基体的理论断裂应力为G m /30，基体屈服强度为G m /100，它们分别为发生位错运动所需剪应力的上、下限。代入式（2）中得出微粒间距的上、下限分别为0.3μm 和0.01μm 。当微粒间距在0.01~0.3μm 之间时，微粒具有增强作用。若微粒直径为d ，体积分数为V p 、微粒弥散且均匀分布，根据体视金相学，有如下关系： )1()/3 2(2/12p p p p V V d D -= (3) 代入式（2）即得： ?? ????-=)1()/32 (/2/12p p p m c V V d b G τ (4) 显然，微粒尺寸越小，体积分数越高，强化效果越好：一般V p =0.01%~0.15%，d=0.01~0.1μm 。 （2）颗粒增强原理 颗粒增强复合材料是由尺寸较大（>1μm ）的坚硬颗粒与基体复合而成。其增强原理与弥散增强有区别，在颗粒增强复合材料中，虽然载荷主要由基体承担，但颗粒也承受载荷并与约束基体的变形、颗粒阻止基体位错运动的能力越大，增强效果越好。 在外载荷的作用下，基体内位错的滑移在基体-颗粒界面上受到阻滞，并在颗粒上产生应力集中，其值为：
浅析弥散强化铜的电极产业化前景
浅析弥散强化铜的电极产业化前景 本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！ 弥散强化铜基复合材料，是通过在铜基体中加入氧化物颗粒作为增强相，并均匀弥散的分布在铜基体中，既保持了材料的导电性，又达到了提高铜基复合材料的力学性能及高温抗软化能力的目的。铜- 氧化铝复合材料不仅室温强度高、导电和导热性能优良，而且具有良好的耐磨性及高温稳定性，是一种有着广阔前景的复合材料。目前，应用最广的氧化物弥散相是Al2O3。Al2O3 弥散强化铜基复合材料不仅具有高的导电、导热性能，而且具有优越的高温性能和抗蚀性能，在电阻焊电极行业有着极大的优势和广阔的前景，是现代电子信息、能源产业发展的关键材料，已成为当前材料行业研究的热点。 弥散强化机制主要有位错绕过机制和位错切割机制。强化机理是: 在弥散强化材料中，弥散相阻碍位错线的运动，位错线需要较大的应力才能克服阻碍而向前移动，由此材料强度得以提高。对比其它几种强化方式如固溶强化、形变强化等，当温度升高时，材料随着温度升高而出现再结晶或者沉淀重溶的现象，
强化机制赖以生存的微观结构变得不稳定，强化作用逐渐失去，合金的高温热稳定性无法满足使用要求。与之相比弥散强化的优势在高温下则表现得十分的突出，具有理想的高温热稳定性。 氧化物陶瓷具有强度高、熔点高、热力学稳定性良好等优点，作为第二增强相，在接近于铜基体熔点的条件下也不会溶解或粗化，既保持了合金的导电性能，又有效地提高了合金的室温和高温强度，从而使材料具备良好的综合性能。细小、均匀弥散分布于铜基体中的氧化铝颗粒，由于在高温下仍然具有优良的尺寸和化学稳定性，具有很强的钉扎作用，从而阻止基体组织的粗化，所以Al2O3 弥散强化铜复合材料在高温下仍能保持大部分硬度。而且由于Al2O3 颗粒在铜基体中体积分数小，而且呈细小弥散分布状态，保持了铜基体高导电高导热性能，使材料在接近铜熔点的温度下也能工作。 在电阻焊电极材料行业，现大量使用的电极材料铬锆铜( Cu - Cr -Zr 系列) ，由于软化温度较低，大约在500℃左右，电极损耗严重导致焊接成本大幅提高，由于频繁地更换，也严重影响了焊接设备的效率。而弥散强化铜合金制成的点焊电极具有寿命长( 普通铬锆铜的4 ～10倍) 、抗软化、不粘附的特性，显示
颗粒增强镁基复合材料概述
颗粒增强镁基复合材料 颗粒增强金属基复合材料由于制备工艺简单、成本较低微观组织均匀、材料性能各向同性且可以采用传统的金属加工工艺进行二次加工等优点，已经成为金属基复合材料领域最重要的研究方向。颗粒增强金属基复合材料的主要基体有铝、镁钛、铜和铁等，其中铝基复合材料发展最快；而镁的密度更低，有更高的比强度、比刚度，而且具有良好的阻尼性能和电磁屏蔽等性能，镁基复合材料正成为继铝基之后的又一具有竞争力的轻金属基复合材料。镁基复合材料因其密度小，且比镁合金具有更高的比强度、比刚度、耐磨性和耐高温性能，受到航空航天、汽车、机械及电子等高技术领域的重视。颗粒增强镁基复合材料与连续纤维增强、非连续(短纤维、晶须等)纤维增强镁基复合材料相比，具有力学性能呈各向同性、制备工艺简单、增强体价格低廉、易成型、易机械加工等特点，是目前最有可能实现低成本、规模化商业生产的镁基复合材料。 一、制备方法 1、粉末冶金法 粉末冶金法是把微细纯净的镁合金粉末和增颗粒均匀混合后在模具中冷压，然后在真空中将合体加热至合金两相区进行热压，最后加工成型得复合材料的方法。 粉末冶金的特点：可控制增颗粒的体积分数，增强体在基体中分布均匀；制备温度较低，一般不会发生过量的界面反应。该法工艺设备较复杂，成本较高，不易制备形状复杂的零件。 2、熔体浸渗法 熔体浸渗法包括压力浸渗、无压浸渗和负压浸渗。 压力浸渗是先将增强颗粒做成预制件，加入液态镁合金后加压使熔融的镁合金浸渗到预制件中，制成复合材料采用高压浸渗，可克服增强颗粒与基体的不润湿情况，气孔、疏松等铸造缺陷也可以得到很好的弥补。 无压浸渗是指熔的镁合金在惰性气体的保护下，不施加任何压力对增强颗粒预制件进行浸渗。该工艺设备简单、成本低，但预制件的制备费用较高，因此不利于大规模生产。增强颗粒与基体的润湿性是无压浸渗技术的关键。 负压浸渗是通过预制件造成真空的负压环境使熔融的镁合金渗入到预制件
甲缩醛合成和应用
甲缩醛的研究进展 姓名：黄晓俊学号：S1211W213 摘要:概述了甲缩醛的基本合成方法，如甲醛和甲醇反应精馏制备甲缩醛、甲醇与多聚甲醛合成甲缩醛、二甲醚氧化法合成甲缩醛、二溴甲烷合成甲缩醛、甲醇一步氧化法合成甲缩醛，对某些合成方法进行了评述、成本分析和评价，并简单介绍了甲缩醛在各方面的应用以及发展前景。 关键词:甲缩醛; 合成; 应用; 前景 前言 近年来，随着煤化工的发展，以煤为原料合成甲醇的技术已经成熟，国内甲醇的产能呈高速增长的局面。目前我国甲醇的年产能已达3200 万吨，由于下游产品开发不够，导致甲醇生产过剩，因此推动开发甲醇下游产品并向高附加值发展对于煤化工的健康发展具有深远意义[1]。 甲缩醛是甲醇最重要的下游产品之一，其具有优良的理化性能，如良好的溶解性、低沸点、与水互溶性好等[2]，能广泛应用于化妆品、药品、家庭用品、汽车工业用品、杀虫剂、皮革上光剂、清洁剂、橡胶工业、油漆和油墨等产品中[3－10]，同时甲缩醛具有良好的去油污能力和挥发性[11]，作为清洁剂还可以替代F11 和F113 及含氯溶剂，是替代氟里昂的理想环保产品[12]。正因为甲缩醛的应用广泛，性能优异，因此近十几年来对于其合成工艺技术的研究一直在不断地深入开展，本文对甲缩醛的主要合成工艺方法进行了总结和评述。 1 甲缩醛的合成方法 1.1 甲醇与甲醛缩醛反应制备甲缩醛 合成甲缩醛的众多工艺中，甲醛和甲醇反应生成甲缩醛的工艺较为常用，因为该方法原料易得，操作方便，反应快，条件温和易控制，虽为放热反应，但是放出的热量比较小，放出的热量对反应的平衡转化率影响不大。 Guan等［13］以对甲苯磺酸作均相催化剂，精馏塔顶温度50 ℃，塔釜温度85 ℃，搅拌速率60 r /min，反应2 h，催化剂用量为反应物总质量的5%，甲缩醛为馏出物的71%。该方法将反应与分离操作结合，把催化剂以一定方式装入填料
甲缩醛的生产原理与应用
甲缩醛的生产原理与应用 化学与材料科学系09级应用化学一班周海清 摘要：本文概述了甲缩醛合成工艺的研究进展，根据反应原料和工艺流程复杂程度，对甲醇与甲醛催化缩醛反应制备甲缩醛、甲醇一步氧化法制甲缩醛、二甲醚氧化生成甲缩醛、甲与多聚醇甲醛反应制备甲缩醛等几种工艺进行了比较和评价。 关键词：甲缩醛；合成工艺；研究进展；应用 引言 甲缩醛，又称甲醛缩二甲醇二甲氧基甲烷，是重要的化工原料由于甲缩醛的含氧值和十六烷值比较高，能够使柴油在发动机中的燃烧状况得到改善，提高热效率，降低VOCs 的排放，是一种非常有前景的柴油添加剂另外，由于甲缩醛的毒性小，溶解性较好挥发快沸点低等特点，使其能广泛应用于缩醛树脂空气清新剂化妆品药品汽车工业用品中，且在空调制冷中还可以替代氟里昂，故也是一种理想的环保产品。 近年来，随着煤化工的发展，以煤为原料合成甲醇的技术已经成熟，国内甲醇的产能呈高速增长的局面。目前我国甲醇的年产能已达3200万吨，由于下游产品开发不够，导致甲醇生产过剩，因此推动开发甲醇下游产品并向高附加值发展对于煤化工的健康发展具有深远意义。 甲缩醛是甲醇最重要的下游产品之一，其具有优良的理化性能，如良好的溶解性低沸点、与水互溶性好等，能广泛应用于化妆品、药品、家庭用品、汽车工业用品、杀虫剂、皮革上光剂、清洁剂、橡胶工业、油漆和油墨等产品中，同时甲缩醛具有良好的去油污能力和挥发性，作为清洁剂还可以替代F11 和F113 及含氯溶剂，是替代氟里昂的理想环保产品[。正因为甲缩醛的应用广泛，性能优异，因此近十几年来对于其合成工艺技术的研究一直在不断地深入开展，本文对甲缩醛的主要合成工艺方法进行了总结和评述。 1.甲缩醛的研究历程
纳米金刚石弥散强化铜基复合材料的研究
纳米金刚石弥散强化铜基复合材料的研究1 赵乃勤，师春生，乔志军 天津大学材料学院，天津（300072） E-mail:nqzhao@https://www.wendangku.net/doc/d8878253.html, 摘要：采用粉末冶金法制备纳米金刚石弥散增强铜基复合材料（ND/Cu）,研究了复合材料的微观结构和性能。结果表明：纳米金刚石在铜基体中均匀分布，复合材料的硬度和高温稳定性明显提高；ND/Cu复合材料的耐磨性能随着纳米金刚石含量的增加明显提高。 关键词：纳米金刚石，粉末冶金，铜基复合材料，磨损性能 1. 引言 弥散强化铜基复合材料具有较高的强度和导电导热性，目前已广泛应用于集成电路引线框架、电阻焊电极、电触头等材料。铜基复合材料在使用过程中由于摩擦、导电等原因往往造成使用温度较高，而高温下复合材料的软化会使其强度和耐磨等性能大幅下降，因此提高铜基复合材料的耐磨性和高温稳定性具有十分重要的意义。近年来纳米材料作为弥散增强相在复合材料中所表现出的优良性能引起了广泛关注，以纳米材料增强的铜基复合材料在保持铜本身高导电导热性的同时明显提高了材料的高温稳定性和耐磨性等，代表着高性能铜基复合材料的发展方向[1-5]。爆炸法制备的纳米金刚石（ND）是纳米材料界的新成员，不但具有硬度高、导热性优良、润滑性和耐磨性好等特点，而且具有纳米材料的奇异性能，作为复合材料的增强相具有很好的应用前景，因此受到工程技术专家的广泛关注[6-7]。本文采用粉末冶金法制备ND/Cu复合材料，重点研究了ND/Cu复合材料的硬度、高温稳定性和摩擦磨损性能。 2. 实验 实验所用原料为200目电解铜粉（纯度＞99.9％），增强相为2～10nm纳米金刚石，铜粉和纳米金刚石的形貌如图1所示。 图1 电解铜粉（a）和纳米金刚石（b）的形貌图 Fig.1 Morphologies of electrolytic copper powders (a) and nanodiamonds (b) 采用粉末冶金法制备ND/Cu复合材料，制备工艺流程如图2所示。 1本课题得到教育部博士点基金（No:20050056062）的资助。
原位VC颗粒弥散强化304不锈钢的组织与性能
第40卷第6期2010年11月 东南大学学报 (自然科学版) J OURNAL OF SOUTHEA ST UN I VERSITY (N at u ral S ci ence E diti on) V o.l 40N o .6 No v .2010 do i :10.3969/.j issn.1001-0505.2010.06.034 原位VC 颗粒弥散强化304不锈钢的组织与性能 倪自飞1 孙扬善 1,2 薛 烽 1,2 (1东南大学材料科学与工程学院,南京211189) (2东南大学江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室,南京211189) 摘要:为了改善奥氏体不锈钢的力学性能,采用原位铸造法制备出VC 颗粒弥散强化304不锈钢基材料,并研究了VC 颗粒的加入对304不锈钢的显微组织和性能的影响.研究结果表明,原位VC 颗粒在铸态组织中呈现2种形貌:沿晶界呈长条状分布的颗粒和在晶内均匀分布的亚微米尺寸的等轴状颗粒.TE M 结果表明,在热处理过程中有纳米尺寸的VC 颗粒析出.原位合成VC 颗粒的加入,使304不锈钢的室温及高温强度均得到显著提高,但在一定程度上降低了其塑性和冲击韧性.与母合金304不锈钢相比,采用原位合成工艺引入VC 颗粒后,在温度为650e 、应力为100M Pa 的条件下,强化钢的抗蠕变性能得到大幅度改善.关键词:VC 颗粒;弥散强化;显微组织;性能 中图分类号:TG14211 文献标志码:A 文章编号:1001-0505(2010)06-1308-05 M icrostructure and properties of i n -situ VC dispersi on -rei nforced 304stainless steel N i Z ife i 1 Sun Y angshan 1,2 X ue Feng 1,2 (1S choo l ofM at eri a l s Science and Eng i neeri ng ,SoutheastU n i vers i ty ,Nan jing 211189,C h i na)(2Jiangsu K ey L aboratory fo r Advanced M et alli cM aterials ,SoutheastU n i versity ,Nan ji n g 211189,C h i na) Abst ract :In o rder to i m prov e the m echan i c al properties of austen itic sta i n l e ss stee ls ,VC d ispersi o n -re i n fo rced 304sta i n less stee l is fabricated by i n -situ reaction techno l o gy ,and the effects o f the VC particles on the m icrostructure and properties of the re i n fo rced steel are i n vestigated .The resu lts show that the VC partic l e s i n the as -cast m icro structures have t w o m o rpho log ies :long strip -shaped VC particles distributed a long t h e g rain boundaries and equiaxed subm icron ones un ifor m ly d istribu -ted in t h e m atrix g ra i n s .The trans m issi o n electron m icr o scope (TE M )resu lts show t h at the VC nan -o particles precipitate duri n g t h e hea t treat m en.t The additi o n o f the VC particles i n to the 304stai n less stee l results i n a significant i n crea se o f t h e tensile streng t h a t bo th t h e room te m perature and t h e high te m perature ,but a decrea se of the ductility and the toughness .Com pared w it h the 304sta i n less steel m atri x ,the creep resistance o f the 304stee l streng thened w ith the additi o n of the VC particles i n crea -ses no tab l y a t the te m perature o f 650e and the app lied stress o f 100M Pa .K ey w ords :VC particle ;dispersi o n-re i n fo rced;m icro structure ;property 收稿日期:2010-05-10. 作者简介:倪自飞(1980)),男,博士生;孙扬善(联系人),男,教授,博士生导师,yss un @s https://www.wendangku.net/doc/d8878253.html, .cn. 引文格式:倪自飞,孙扬善,薛烽.原位VC 颗粒弥散强化304不锈钢的组织与性能[J].东南大学学报:自然科学版,2010,40(6):1308 1312.[do :i 10.3969/.j iss n .1001-0505.2010.06.034] 近年来,利用原位合成工艺制备陶瓷颗粒弥散强化钢基材料的方法已广泛应用于现代工业中.与常规的合金钢相比,以高熔点陶瓷颗粒为增强相的强化钢在耐高温、耐磨损等性能上呈现出明显的优势.在有关原位合成弥散强化钢的研 究中,通常以W C 和T i C 作为增强体[1-6] ,以其他 碳化物作为增强体的报道较少.VC 颗粒具有高熔点、高硬度、高弹性模量、良好的耐腐蚀性能和耐磨损性能,因而也是钢铁基材料中一种理想的增强体 [7-9] .
甲缩醛的生产原理与工艺(DOC)
甲缩醛的生产原理与工艺 化材系 09级应用化学一班任利 09140126 摘要：综述了甲缩醛(DMM)基本性能、用途、合成工艺的最新研究进展。对醇醛缩合法和甲醇直接氧化法及二甲醚催化氧化等工艺进行了比较和评价。相比目前比较成熟的醇醛缩合法，甲醇选择氧化法虽然在工艺上尚不成熟，但是对经济、技术的长远发展有利，且对环境更友好，所以甲醇选择氧化法是未来DMM合成工艺的发展趋势。 关键词：甲缩醛基本性能生产原理工艺 1 引言 甲缩醛中文名称：甲缩醛、甲醛缩二甲醇又称二甲氧基甲烷（DMM）；英文 名称：Methylal；dimethoxymethane。分子式：CH 3O-CH 2 -OCH 3 ，分子量：76.09， 结构式如图： 甲缩醛沸点：42.3℃，闪点：-17.8℃，密度：d15/15，0.866；d20/20，0.861，自燃点：237℃，熔点：-104.8℃。外观为无色透明液体，有类似氯仿的气味。对碱比较稳定，与稀盐酸一起加热时，容易分解成甲醛和甲醇。与醇、醚、丙酮等混溶；能溶解树脂和油类，溶解能力比乙醚、丙酮强；和甲醇的共沸混合物能溶解含氮量高的硝化纤维素，因此DMM主要被用做溶剂；DMM能溶于三倍的水，16℃时在水中溶解32.3%（WT）；水在甲缩醛中溶解4.3%(WT)。，DMM分子中含氧量为42.1% (按质量) ，无C-C键，有较高的氢-碳比，燃烧的分解产物为一氧化碳和二氧化碳；其常温下对碱比较稳定，与稀盐酸一起加热时，容易分解成甲醛和甲醇，与碘化氢反应还可生成磺代甲烷和甲醛，因此可以用于生产甲醛。化工原料，能广泛应用于化妆品、药品、家庭用品、工业汽车用品、杀虫剂、皮革上光剂、橡胶工业、油漆、油墨等产品中，也由于甲缩醛具有良好的去油污能力和挥发性，作为清洁剂可以替代F11和F113及含氯溶剂，因此是替代氟里昂，减少挥发性有机物（VOCs）排放，降低对大气污染的环保产品。因其具有良好的
Pinner脒合成的反应机理及应用进展
Pinner脒合成的反应机理及应用进展 王阳阳 (西北农林科技大学理学院陕西杨凌712100) 摘要：脒类化合物在农药、医药以及其他领域上都具有很广泛的用途。合成脒类化合物的方法主要为：Pinner脒合成法。本文重点介绍了Pinner脒合成方法的机理和副反应机理，并对其在有机合成中的应用进行了探讨。 关键词：Pinner脒合成；机理；改进；应用 The reaction mechanism and application of Pinner amidine synthesis Wang Yangyang (College of science, Northwest A&F University, Yangling, 712100, China) Abstract:The amidine compounds have a very wide range of functions in the pesticide, medicine and other fields. The primary method of synthesis of amidine compounds is Pinner amidine synthesis. This article focuses on the reaction mechanism of Pinner amidine synthesis and the side reactions mechanism Its application in organic synthesis is also discussed. Key words: Pinner amidine synthesis; mechanism; improvement; application 1.前言 脒类化合物在农药和医药上具有很广泛的用途。早年发现某些脒盐可以治疗血吸虫病，但毒性较大，一些长链烷氧基取代的苯甲脒盐具有表面活性剂的作用，被称为杀虫脒［1］。现在，脒类化合物的主要用途是合成含氮的杂环化合物，如：咪唑、噻唑、嘧啶环等，在含氮杂环的合成中起着重要作用。研究发现，脒盐还可以作为水溶性偶氮类引发剂，在水溶液聚合与乳液聚合中得到广泛应用［2］。 脒类化合物的合成方法一般采用酸催化法即Pinner 脒合成法。反应式如scheme 1： Pinner脒合成： cheme 1
聚合反应机理和操作要点
聚甲醛聚合反应机理和聚合各主要设备操作要点 一．聚合反应原理： 首先V-401中的TOX进入R-400,待流量稳定后按照BF3:TOX（wt）=45~55ppm的加入量，加入BF3。BF3和R-400中的少量水及TOX中含有的少量醇，酸等杂质形成BF3-H2O引发体与TOX反应生成三价氧阳离子： 形成碳阳离子活性中心后形成长链碳阳离子： 再与DOX反应进行链增长： O H2 CH2 O H2C + H (BF3OH)O H2C CH2 (BF3OH) O H2C H O H2 CH2 (BF3OH) O H2C H HO-CH2-O-CH2-O-CH2(BF3OH) (BF3OH)O H2C CH2 O H2C + -O-CH2-O-CH2O H2C O CH2 O H2C 2 -O-CH2- -O-CH2-O-CH2-O-CH2-O-CH2-O-CH2(BF3OH) (BF3OH) -O-CH2-O-CH2
最后通过加入的MEAL甲缩醛进行链转移控制分子量，形成成熟稳定的甲氧基而封端： 二．R-400及G-410操作重点 由以上反应机理我们可以看出TOX中的水和杂质含量和BF3催化剂的加入量影响反应引发体的量，也就影响了聚合反应的反应率。若反应率过高，MEAL加入量不够，会生成大量不稳定末端基，而且大量的活性阳离子会导致聚合物链发生降解，产生大量小分子聚合物，导致POM粉粒径降低，影响X-433造粒品质，使POM粒子甲醛含量增加，MI熔融指数升高。 DOX的加入量直接影响POM最终产品的物理性质，加入量大，会使POM硬度变大，MI略微增大，若加入量过小，会使POM刚性不足，影响其物理性质。 聚甲醛的放映过程采用两级反应机制，预反应机制→主反应串联反应，在预反应机内主要完成原料混合、反应引发，在主反应内完成链增长。反应器为双螺杆输送机，采用外部夹套冷却，通过对循环水换热量、流量等进行计量控制，达到控制反应器温度的目的。
《应用化学实验》习题解答
《应用化学实验》习题解答 实验一 应用化学实验基本知识及实验技术训练 1、实验室注意事项有那五项？ （1）遵守实验室的各项制度，听从教师的指导，尊重实验室工作人员的职权。 （2）保持实验室的整洁，在整个实验过程中，保持桌面和仪器的整洁，保持水槽干净。任何固体物质都不得投入水槽中，废纸、废屑应投入废物筐中，废酸、碱液应小心倒入废液缸中。 （3）爱护公用仪器和工具，在指定地点使用并保持整洁。对公用药品不能随意挪动，保持药品的整洁，实验时，应爱护仪器，节约药品。 （4）实验过程中，非经教师许可，不得擅自离开。 （5）实验完毕离开实验室时，应关闭水、电、门、窗。 2、做好应化实验的基本要求有哪四点？ （1）充分预习 （2）认真操作 （3）做好记录 （4）书写报告 3、使用标准磨口玻璃仪器时必须注意的事宜有哪些？ （1）磨口处干净，若粘有固体物质，则使磨口对接不紧密，导致漏气，甚至损坏磨口。 （2）用后应拆卸、洗净，否则长期放置后磨口的连接处常会粘牢，无法拆开。 （3）一般使用磨口无需润滑剂，以免沾污反应物或产物，若反应物中有强碱，则应涂润滑剂，以免磨口连接处因碱腐蚀而粘牢，无法拆开。 （4）安装时，应注意正确、整齐，使磨口处不受力，否则，仪器易折断，特别在受热时，应力更大。 实验二 十二烷基硫酸钠（SDS ）的合成 1、滴加氯磺酸时，温度为什么要控制在30℃以下？ 硫酸化反应为放热反应，反应较剧烈，温度升高会使产品色泽加深，产品质量下降，且氯磺酸容易分解。 2、阴离子表面活性剂有哪几种？写出结构式. 阴离子表面活性剂主要有： 羧酸盐类阴离子表面活性剂： RCOOM 硫酸酯盐阴离子表面活性剂： ROSO3M 磺酸盐阴离子表面活性剂：RSO4M 磷酸酯盐阴离子表面活性剂： 或者硫酸酯盐阴离子表面活性剂有哪几种？ 高级醇类硫酸酯盐（伯烷基醇硫酸酯盐）、硫酸化烯烃硫酸酯盐（仲烷基醇硫酸酯盐）、 硫酸化油 等。 3、SDS 属于哪类表面活性剂，有哪些性质和用途？ 属于硫酸酯盐阴离子表面活性剂，它易溶于水，泡沫丰富，去污力强，乳化性能好，有较好的生物降解性，耐碱，耐硬水，但在强酸性溶液中易发生水解，稳定性较磺酸盐差。可用作矿井灭火剂，牙膏起泡剂，洗涤剂，乳化剂，纺织助剂及其他工业助剂。 4、氯磺酸有哪些性质，在量取时应注意哪些问题？ 氯磺酸为无色或淡黄色液体，辛辣气味，具有强的腐蚀性，能腐蚀大部分金属，不燃，强氧化剂，与 可燃性物质接触会着火，加热放出有害的氯、氯化氢和二氧化硫气体。 与水发生剧烈反应，生成盐酸、硫酸和烟。
苯甲醛的纳米二氧化钛光催化缩醛反应研究解析
苯甲醛的纳米二氧化钛光催化缩醛反应研究 摘要：首次通过非均相纳米TiO2光催化反应体系，在常温常压下，使用自制UV-LED紫外光源和恒温石英玻璃光催化反应器，成功实现了苯甲醛的缩醛反应，高效快速的合成了苯甲醛二乙缩醛，转化率和产率均接近100%，副反应极少，选择性高，操作步骤简便，整个合成工艺流程清洁无污染且反应后处理简便，催化剂重复利用率高，催化活性好。 关键字：二氧化钛光催化苯甲醛苯甲醛二乙缩醛 1 引言 缩醛通常被用作保护羰基和有机合成中间体，是一类重要化合物。以其对碱、格氏试剂、烷基锂试剂、金属氢化物、魏梯希试剂、催化加氢、氧化剂、溴化作用和酯化试剂等具有理想的化学稳定性，被广泛用于复杂有机物分子全合成过程中羰基保护。缩醛的传统合成方法中，大都采用质子酸、路易斯酸、离子交换树脂、铑螯合物以及铑、铱、钯和铂碳等过渡金属作为催化剂。这些方法产率普遍较低，反应时间长，溶剂具有腐蚀性对设备腐蚀严重，反应条件苛刻，伴随不同程度的污染，反应后处理繁琐且催化剂的回收利用率不高。如在二烃基乙缩醛的合成中，××等将原甲酸三脂引入到用无水乙醇作溶剂的反应体系中来消耗生成的水，同时也作为反应物参与反应。采用无水FeCl3、干燥HCl、强酸性大孔径离子交换树脂、WCl6或ZrCl4等作催化剂，在反应终了时需用过量三乙胺迅速中和混合物，再用无水硫酸镁进行脱水处理[ ]，尽管得到了较好的效果，但仍然存在反应操作步骤繁琐化，反应终了阶段不好控制等缺点。近几年，××等采用氯化三甲基硅烷和三氟甲磺酸三甲基硅脂能在温和的反应条件下有效的催化缩醛反应。[ ] Yamamoto等人使用Sc(NTf)3作为催化剂，在比较温和的条件下成功有效地合成出了开链缩醛和环状缩醛。[ ]然而他们使用的催化剂不环保、经济。 纳米TiO2光催化剂在催化有机物的化学合成和转化方面受到广泛关注，与传统的过渡金属催化剂相比，它具有反应条件温和、操作方便、溶剂稳定、催化活性高、化学稳定性强、清洁无污染、价廉和优良的可再生性等优点。目前纳米TiO2光催化已在芳香醇氧化[5-6]、芳香醛酮还原[7]、芳香硝基化合物还原[8]、碳-