摘要：冶金工业作为国民经济发展的支柱,常见的冶炼技术有火法、湿法、电渣重熔、电子束熔炼和等离子体冶炼。等离子体具有热性能高、能量集中、化学活性高、冷却速度快和反应气氛可控等特点,已广泛的应用于熔炼、精炼和表面冶金。本文综述等离子技术在熔炼、精炼和表面冶金等领域的研究进展。其中,等离子体技术在熔炼和精炼中具有产品纯度高、功率可调、气氛可控、转化率与热利用率高和环境友好等优势;等离子体技术在表面冶金中具有涂层微观组织稳定、可获得传统工艺难以制备的合金层等特点。针对当下等离子体冶金技术存在设备寿命短、工艺参数难控制、成本高及国内冶金工业应用较少等问题,提出相应的解决策略和分析。并指出优化等离子体设备的设计,提高自动化水平;结合等离子体数值模拟等手段找到最佳工艺参数,在提高生产过程稳定性和产物品质的同时降低能耗和维护成本以及开发更大功率的大型等离子体炬,实现等离子体技术在冶金工业中的大规模应用为未来的研究重点。最后,对等离子体冶金技术的发展方向进行展望。

摘要：提出了以废弃石英光纤为原料,利用熔盐直接电解还原SiO2来制备太阳能级硅的新思路设计,该设计具有低成本低能耗、环保、工艺流程简单以及产品纯度高等优点。利用激光拉曼检测证明了硅的生成。

摘要：采用模拟和实验相结合的方法,研究了真空定向凝固系统中炉内底部保温层结构对多晶硅温度场及凝固过程中固-液界面的影响,对比了底部保温层为开口、半封闭与全封闭3种情况下的温度分布及凝固情况。模拟的结果表明,在底部保温层全封闭时,热区的辐射加热效果加强,同时也增加了冷区的散热效果,使坩埚中的硅料温度梯度增大。在此基础上,建立了不需要进行坩埚底部水冷换热的凝固系统,并进行了实验。实验结果与理论分析基本一致,说明可以通过调节炉内装置来优化多晶硅的真空定向凝固系统,对该系统的设计和优化起到指导与参考作用。

摘要：新能源汽车的高速发展,对电池材料的能量密度提出了更高的要求。SnO2-C复合材料因比容量高、倍率性能好、资源丰富、价格低廉等优点而被视为下一代锂、钠离子电池最有潜力的负极材料之一。基于SnO2-C复合材料的尺寸变化和尺寸复合方式,本文对SnO2-C复合材料进行了分类,并且详细综述了SnO2-C复合材料的最新代表性进展,重点涉及尺寸设计公式以及由此产生的协同效应和提高性能的潜力。最后,讨论了该领域未来的发展方向和前景,鉴于协同效应的优良体现,以后该研究将偏于多重复合方向,同时会探索出简单、环保、廉价的合成工艺,不断向商品化的方向靠近。其概念和策略对实际锂离子、钠离子电池金属氧化物-C复合材料的合理设计和可扩展构造提供了一些依据。

摘要：PID控制在工业控制中应用广泛,但在实际的工业生产中PID参数需要人工在线多次整定,耗时长、能耗高、效率低;整定过程影响产品质量、甚至不出产品。在用阶跃响应曲线法研究真空冶炼炉温度模型的基础上,设计了一种高精度参数模糊自整定PID控制器。经一次整定可获得较理想的PID参数。从2009年投入使用至今,结果表明：上升时间由原系统的80缩短到45 min;最大偏差减少了3/4;稳态误差由原系统的1.5%~2%降低到0.5%以下。PID参数整定克服了人为因素影响;参数整定及控制时间大为缩短;降低了能耗,提高了生产效率,提高了控制精度,保证了产品质量。

摘要：在工程材料的应用中,弹性模量是重要的性能参数,找到特定弹性性能的材料是新材料合成领域的热点问题,如何快速且准确的预测弹性在工程上具有重要意义.通过实际实验测量大量材料的弹性性能并不现实.因此,通过计算机模拟筛选材料数据,选出候选材料,再通过实际实验进行验证,是一种理想的新材料发现方法.目前材料性能预测的主要计算方法是基于第一性原理的高通量计算,这类方法效率低下,难以高效地完成大批量的材料筛选任务.而基于材料统计学的机器学习预测方法,可通过大数据挖掘,快速预测材料性能,成为一种有可能替代高通量计算的方案.本文将特征选择方法和机器学习模型进行组合,从中选择最有效的弹性模量预测组合方案,并设计交互界面对输入特征和材料弹性性能的关系进行可视化分析.实验表明Pearson/RFE和GBDT的组合模型性能最好,同时通过可视化分析发现每原子能量、熔点、密度等特征对于预测结果的影响较大.这些重要的特征可以从特征–目标关系中初步预测弹性模量的范围,目标属性值也可反过来估计材料的重要特征.这些研究成果可应用于探究弹性的影响因素、预测大批量材料性能和可视化分析指导材料合成.

摘要：应用VOF(Volume-of-Fluid)多相流模型,对单个气泡在水中的运动情况进行三维模拟,对气泡在上升过程中的变形与自由表面的波动情况进行研究,表明所建立的数学模型具有一定的合理性。以某公司的底吹氧化精炼硅包为原型,运用数值模拟的方法对富氧-硅液两相流进行三维瞬态数值模拟,研究硅包内不同截面气泡主要参数、气体体积分数分布规律、硅包内液体流动情况以及自由液面波动情况,为硅包的结构设计、寿命计算以及工业硅炉外精炼的优化提供了基础与依据。

摘要：在不同温度下,采用自主设计的测试设备测试了不同纯度和不同厚度的冶金级硅的电导率,分析了冶金级硅的纯度对电导率的影响。结果表明:采用厚度较薄的硅片进行电导率测试能更准确反映出电导率随温度的变化关系;当温度达到650℃以上时,本征激发作用明显,冶金级硅电导率开始迅速增大,并且纯度较高、金属杂质含量较少的硅电导率随温度的升高增幅较大;最后,根据测量出的电导率进行了数值拟合,得到了冶金级硅电导率随温度变化的数学表达式。

摘要：根据气液相平衡理论设计了测定合金气液相平衡的试验设备并测定了铅锑合金气液相平衡数据。测定结果证实了铅锑合金存在共沸现象,共沸现象发生在铅锑合金中锑摩尔含量为10%~20%。采用分子相互作用体积模型计算了铅锑合金的活度组元的系数,平均相对偏差和平均标准偏差分别为±0.08%和±0.005,证明该模型适用于计算铅锑合金活度系数。结合气液相平衡理论,应用该模型计算并绘制了铅锑合金气液相平衡相图(T-x-y图),计算结果并没有出现共沸现象并且与试验结果偏差很大。通过分析可知,纯金属的饱和蒸气压的准确性、金属挥发时分子形式、液态金属原子间结合力、液态金属表面张力和黏度等都会影响合金气液相平衡的计算结果,而目前的气液相平衡理论都没有考虑这些因素。本研究指出,下一步合金气液相平衡研究工作的重点是从试验角度测定纯金属的饱和蒸气压,在此基础上结合原子间结合力和分子挥发状态发展目前的气液相平衡理论,使其适用于计算共沸合金体系,从而更好地指导真空蒸馏。

摘要：设计了真空刚玉管式炉和真空石墨炉。真空刚玉管式炉不适于进行氧化铝的碳热还原-氯化-歧化反应。真空石墨炉成功用于利用该反应提取铝的实验研究,其高温反应区的温度可以控制在25℃~1570±2℃的范围内,其三氯化铝升华区的温度可以控制在25℃~200±2℃的范围内,且真空石墨炉操作方便。