高功率脉冲氙灯铈钨电极工作过程中表面稀土元素分布和价态演变

_{为阐明高功率脉冲氙灯铈钨电极运行过程中的演变过程及工作机理,采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)等手段研究了运行不同发次的高功率脉冲氙灯阴极表面形貌、铈元素的价态演变及其浓度-深度分布状况,结果表明：铈钨电极工作表面出现大量的龟裂纹,其裂纹程度和深度、烧蚀状况均与运行发次有关,工作次数越多裂纹和烧蚀情况越严重;随着运行发次增加,阴极表面铈元素含量向表面扩散,含量升高,最高达12%,分布更加均匀;通过对Ce³⁺/Ce⁴⁺比例分析发现：运行10083发次的铈钨阴极表面活性处于较佳状态;运行14486发次的铈钨阴极表面活性层明显减小,仅有6.66nm,氙灯性能处于下降状态。}     

基于基团贡献法估算(富锂)锂离子电池正极材料Li1+ xM 1- x O2 的热力学性质

富锂Li_1+xM_1-xO₂材料的研究主要集中在其结构和电化学性能上,而很少关注其热力学性能。开发具有高能量密度和容量的新型富锂材料取决于这种材料的结构、热力学性质和电化学性质之间的固有关系。对富锂材料Li_1+xM_1-xO₂的热力学性质了解不足,使得新型Li_1+xM_1-xO₂材料的开发和利用受到限制。鉴于Li_1+xM_1-xO₂材料缺乏热力学数据,根据基团贡献方法的原理对LiAlO₂进行拆分。基于热力学原理,提出了用于估计LiAlO₂的ΔG^θ_f,298、ΔH^θ_f,298和C_p的数学模型。采用基团贡献法估算了56种固体无机化合物的ΔG^θ_f,298和ΔH^θ_f,298以及54种固体无机化合物的C_p,298,以检验该模型的可靠性和适用性。利用基团贡献法估算了固体无机化合物的数学模型。利用基团贡献法拟合的基团参数选择的实验数据准确可靠。在结果令人满意的基础上,建立了用于估算3种类型的Li_1+xM_1-xO₂材料的ΔG^θ_f,298,ΔH^θ_f,298和C_p的数学模型,并估算了63种常见Li_1+xM_1-xO₂材料的ΔG^θ_f,298、ΔH^θ_f,298和C_p,298。     

Zn_²⁺掺杂对共沉淀法制备Ce:Gd₃Ga₃Al₂O₁₂陶瓷粉体闪烁性能的影响

本文利用化学共沉淀法制备Zn_²⁺共掺的Ce:GAGG陶瓷粉体。研究了Zn_²⁺共掺的Ce:GAGG陶瓷前驱粉体的TG/DTA和FTIR曲线；分析了不同煅烧温度对Ce:GAGG陶瓷粉体相、形貌和颗粒度分布的影响；系统研究了Zn_²⁺含量对Ce:GAGG陶瓷粉体光致发光,辐射发光,激发光谱和荧光寿命的影响。研究表明：前驱粉体在883℃的相组成为GdAlO₃相和GAGG相；前驱粉体在煅烧温度为900℃时,完全转化为GAGG相；当煅烧温度为1200℃时,GAGG颗粒尺寸控制在20nm~60nm,分布均匀；随着 Zn_²⁺含量的变化,光致发光和辐射发光强度也相应变化,特别的,当Zn_²⁺含量为0.4mol%时,光致发光和辐射发光强度达到最大值；随着Zn_²⁺掺杂含量的上升,荧光寿命出现下降的趋势。因此,Zn_²⁺含量对Ce:GAGG陶瓷粉体的辐射发光具有明显的影响,对降低荧光寿命具有积极的作用,对于提高GAGG闪烁材料的快速响应具有重要意义。     

石墨烯掺杂和烧结温度对MgB<sub>2</sub>块体微观结构和超导性能的影响

我们采用未掺杂的粉末制备了MgB<sub>2</sub>块体作对比,研究了石墨烯掺杂对MgB<sub>2</sub>块材微观结构和超导性能的影响,研究了退火温度对石墨烯掺杂MgB<sub>2</sub>块材微观结构和超导性能的影响。对烧结后的样品采用XRD,SEM,SQUID进行了相组成,微观结构和超导性能等分析检测。研究发现石墨烯掺杂明显提高了MgB<sub>2</sub>超导材料的临界电流密度,在20 K和1 T磁场下,最大的临界电流密度达到1.8×10<sub>5</sub>A/cm<sub>2</sub>。     

组成相中微观应力和应变对钛合金力学性能的贡献

分析组成相对钛合金力学性能的贡献对组织设计极为重要。通过真实组织有限元模型定量分析了α<sub>p</sub>和β<sub>t</sub>中的应力和应变,并确定了他们对Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金强度和韧性的贡献。结果表明,α<sub>p</sub>和β<sub>t</sub>中的应力呈现正态分布。β<sub>t</sub>的峰值应力和应力峰高远大于α<sub>p</sub>。然而,α<sub>p</sub>具有较大的峰值应变,β<sub>t</sub>具有较大的应变峰高。随着α<sub>p</sub>体积分数从49%降低到12%,β<sub>t</sub>对抗拉强度的贡献从59%增加到92%,对失效应变的贡献从36%增加到75%。然而,随着β<sub>t</sub>贡献的增加,合金抗拉强度增加了17%,失效应变降低了21%。研究结果定量揭示了组成相对强度和韧性的贡献,为钛合金组织设计提供了基础。     

等离子喷涂制备MoSi<sub>2</sub>-CoNiCrAlY复合涂层的高温氧化行为

以高能球磨法制备的纳米MoSi<sub>2</sub>-CoNiCrAlY复合粉末为喷涂材料,利用等离子喷涂技术在GH4169合金表面沉积了MoSi<sub>2</sub>-CoNiCrAlY复合涂层,并研究了GH4169基材和复合涂层合金试样在900°C静态大气环境下的循环氧化行为。结果表明：复合涂层表现出较好的抗高温氧化性能,其氧化速率仅为1.23×10<sub>-7</sub> mg<sub>2</sub>.cm<sub>-4</sub>.s<sub>-1</sub>,这归因于MoSi<sub>2</sub>在氧化早期形成了SiO<sub>2</sub>相,可以自封氧化膜。氧化后期SiO<sub>2</sub>的脱落,Mo<sub>5</sub>Si<sub>3</sub>相的再次氧化生成MoO<sub>3</sub>和MoO<sub>2</sub>气相,以及MoSi<sub>2</sub>的内氧化直接气化,会降低涂层的抗氧化性能。     

Cu添加对FeCoZrB非晶合金热稳定性和晶化过程的影响

本文选择在低B含量的Fe₄₂Co₄₂Zr₇B₉合金和高B含量的Fe₃₉Co₃₉Zr₇B₁₅合金基础上添加1at.%Cu,制备Fe_41.5Co_41.5Zr₇B₉Cu₁和Fe_38.5Co_38.5Zr₇B₁₅Cu₁非晶合金,利用同步热分析仪(STA), X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)测试分析合金的晶化曲线及晶化相的结构,研究Cu添加对Fe₄₂Co₄₂Zr₇B₉和Fe₃₉Co₃₉Zr₇B₁₅非晶合金热稳定性和晶化过程的影响。结果表明,Cu添加稍微提高了Fe₄₂Co₄₂Zr₇B₉非晶合金的热稳定性,明显提高了Fe₃₉Co₃₉Zr₇B₁₅非晶合金的热稳定性。对于Fe₄₂Co₄₂Zr₇B₉和Fe₃₉Co₃₉Zr₇B₁₅非晶合金,晶化初期XRD存在明显的峰位移动;对于添加Cu后的Fe_41.5Co_41.5Zr₇B₉Cu₁和Fe_38.5Co_38.5Zr₇B₁₅Cu₁合金,晶化过程中几乎没有峰位移动。TEM测试表明Cu添加改善了纳米晶粒分布的均匀度。Cu添加对高B含量Fe₃₉Co₃₉Zr₇B₁₅合金热稳定性和晶化过程的影响大于低B含量的Fe₄₂Co₄₂Zr₇B₉合金。     

玻璃形成能力及稳定性三角形判定准则

根据降温过程的玻璃形成能力（GFA）和升温过程的玻璃稳定性（GS）,构建了以伪四特征参数组合为顶点的判定玻璃形成能力和稳定性的三角形（Tri-FAS）,从而推导出判定GFA&GS的准则：G-FAS=T_g/T_l+T_x/T_l+T_x/T_g（T_x为起始结晶温度;T_l为液体温度;T_g为玻璃化转变温度）,并从降温过程非晶化与晶化之间的竞争关系和准则各组成项对准则的均衡贡献两个方面进行了修订：G-FAS_m=T_g/(1.5T_x)+T_x/T_l+T_x/T_g和G-FAS_m′=T_g/T_l+T_x/T_l+(T_x/T_g)^a (a≈1.5±0.2)。讨论了G-FAS与临界冷却速率R_c、G-FAS与T_xg（T_xg反映了玻璃的过冷液区,T_xg=T_x/T_g）的相关性,分别能够反映GFA和GS。通过大量金属玻璃和其他玻璃形成体从GFA和GS两方面对判定准则的有效性进行了评估,结果显示：该判定准则无论是GFA方面还是GS方面,在不同玻璃形成体系中均可靠有效,具有广泛应用性。提出的Tri-FAS和G-FAS判定准则在玻璃的生产和实际应用过程中具有指导作用。     

TiAl合金表面阴极微弧沉积Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>陶瓷涂层的生长过程与相组成

目的：利用阴极微弧沉积技术在预处理后的TiAl合金表面制备了Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>陶瓷涂层,研究了涂层的生长过程和相组成。方法：采用电子扫描电镜(SEM、EDS)、电子透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等方法,对Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>涂层的生长过程中的微观形貌、组织成分以及晶体结构的演变进行了研究与分析。结果：TiAl合金表面阴极微弧沉积过程中,在阴极表面发生非晶态Al(OH)<sub>3</sub>的吸附、脱水烧结形成Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>陶瓷涂层的沉积。结论：Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>涂层生长分前期Ⅰ、中期Ⅱ和后期Ⅲ三个阶段,前期起弧阻挡层被击穿,涂层生长较慢、组织致密且与基体结合良好;反应中期涂层生长较快,Al(OH)<sub>3</sub>不断吸附和脱水烧结,涂层结晶度提高;反应后期涂层生长速度变缓,表层组织疏松、多孔,相组成为87.5 %的α–Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和12.5 %的γ–Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>。     

Hf对Zr-Al-Ni-Cu金属玻璃弛豫行为的影响

通过测定快淬态和退火态比热与温度的关系,研究了Hf元素对Zr₇₀Al_7.5Ni₈Cu_14.5（70Zr）、Zr₅₅Al₁₀Ni₅Cu₃₀（55Zr）和(Zr_0.75Hf_0.25)₆₅Al_7.5Ni₁₀Cu_17.5（65Zr_0.75Hf_0.25）厘米级金属玻璃焓和硬度弛豫的影响。结果显示：70Zr和55Zr合金的结构弛豫表现为单峰现象,在退火温度（T_a）接近玻璃转变温度（T_g）时出现弛豫峰;而65Zr_0.75Hf_0.25合金的结构弛豫表现为双峰现象,分别在523和648 K（接近T_g）时出现焓弛豫峰。70Zr和55Zr合金在T_g温度附近出现明显的单峰弛豫行为,表明合金在T_g之前的整个温度范围内具有较高的抵抗退火诱导结构弛豫的能力;另一方面,65Zr_0.75Hf_0.25合金在523 K附近出现一个弛豫子峰,可能是由于Zr-Hf原子对的键合性较弱,混合焓接近于零,随后在T_g附近出现明显的主弛豫。65Zr_0.75Hf_0.25和(Zr_0.5Hf_0.5)₆₅Al_7.5Ni₁₀Cu_17.5（65Zr_0.5Hf_0.5）合金的硬度也表现出类似的双峰现象,导致第一峰的T_a与焓弛豫峰的T_a一致。结果表明,满足非晶形成三原则的Zr、Al、Ni和Cu组成的类二十面体中程有序结构在低T_a温度下保持稳定;只有背离非晶形成三原则的65Zr_0.75Hf_0.25和65Zr_0.5Hf_0.5金属玻璃焓弛豫和硬度弛豫出现了双峰,表明形成大块金属玻璃非必要组元的增加将导致合金结构在低温退火过程中的不稳定性。     

CRYSTALLIZATION PROCESS AND NON–ISOTHERMAL CRYSTALLIZATION KINETICS OF MELT–SPUN Nd–Fe–B AMORPHOUS THICK RIBBONS

利用熔体快淬法在12 m/s的辊速下制备了Nd₆Fe₇₂B₂₂和Nd₆Fe₆₈Ti₄B₁₇C₅非晶厚带. 通过DSC和XRD, 并借助Kempen模型和 Kissinger方程, 研究了合金的非晶晶化过程及非等温晶化动力学. 结果表明, 两种合金厚带具有不同的晶化过程以及晶化动力学机制. Nd₆Fe₇₂B₂₂合金的晶化过程分为三步完成: 非晶
相 (AP)→ Nd₂Fe₂₃B₃→Nd₂Fe₁₄B+ α--Fe +Fe₃B→Nd₂Fe₁₄B+α--Fe+Fe₃B+NdFe₄B₄, 而Nd₆Fe₆₈Ti₄B₁₇C₅ 合金一步完成晶化: AP→Nd₂(Fe, Ti)₁₄(B, C)+α--Fe + Fe₃B. 与Nd₆Fe₇₂B₂₂合金由界面控制的多晶型晶化不同, Nd₆Fe₆₈Ti₄B₁₇C₅合金以扩散控制的共晶型晶化为主.     

Mn掺杂提高IrO2-Ta2O5 电极在硫酸溶液中析氧的电催化活性

制备了不同 Mn 含量的IrO₂-Ta₂O₅-MnO_x电极。揭示了Mn含量对该类电极的物理和电化学特性的影响。结果表明,涂??覆的IrO₂-Ta₂O₅-MnO_x层由于其凹凸不平的多孔结构而具有较大的比表面积。少量Mn的加入抑制了活性成分IrO₂的结晶,并将其转化为Ir³⁺。适当地用 Mn 代替Ir可以显著提高 IrO₂-Ta₂O₅-MnO_x 电极的电催化性能。高的电催化活性、长的寿命和低的成本得益于 Mn 掺杂的电极具有更大的活性表面积,从而促进了硫酸溶液中氧的析出。     

NH4HF2 氟化Al2O3 制备无水AlF3 研究

采用热重-差热分析（TG-DTA）方法对不同NH₄HF₂/Al₂O₃质量比的Al₂O₃+NH₄HF₂混合物的热行为进行了分析,确定了DTA曲线的临界温度。进一步分析了各临界温度前后直接热处理所得产物的形貌和物相。结果表明,质量比对临界反应温度和反应过程没有影响。氟化反应在室温下以(NH₄)₃AlF₆的形成开始,在162.3~162.8 ℃时占主导地位,在180 ℃左右完成。进一步热处理后,(NH₄)₃AlF₆在249.8~250.1 ℃分解为NH₄AlF₄,在356.8~357.7 ℃分解为β-AlF₃;随后β-AlF₃在400~650 ℃向α-AlF₃转变。     

功率超声对Cu/Sn体系溶解行为的影响

_{摘要: 本文采用浸没法研究了在523K、553K和573K的温度下有无超声作用Cu/Sn体系的溶解行为。实验发现超声波作用下Cu丝在熔融Sn中的溶解速率是无超声作用的6.79~24.106倍。结合有限元模拟的方法分别从超声波空化效应、微射流效应和声流效应等角度出发解释这一现象。研究结果表明,空化泡坍塌瞬间会在Cu/Sn界面的局部产生1500K左右的高温,不但提高了Cu在Sn液中的固溶度极限,而且使“微点”区域Cu发生熔化；微射流效应能减薄金属间化合物(IMC)层厚度和改变其形貌,增加了原子扩散的通道；声流效应会产生搅拌作用,将Cu/Sn固液界面前沿的溶质Cu原子不断推向Sn液内部,使溶质原子溶度一直低于饱和溶解度。综合以上各方面的因素使得超声波作用下固体Cu在Sn液中溶解量和溶解速率显著增大。}     

Cr3+掺杂LiNi0.5Mn1.5O4材料的制备及性能研究

采用高温固相法合成了Cr₃₊掺杂的LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料,研究了掺杂量对材料物理性能和电化学性能的影响。利用XRD、SEM对材料的结构和形貌进行了表征,结果显示样品具有棱边清晰的尖晶石形貌。讨论了不同Cr₃₊掺杂量对LiCr_xNi_0.5-0.5xMn_1.5-0.5xO₄(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)正极材料性能的影响。充放电测试、循环伏安和交流阻抗测试结果表明：当Cr₃₊的掺杂量为x=0.1时(LiCr_0.1Ni_0.45Mn_1.45O₄)正极材料的性能最好,0.1C、0.5C、1C、2C及5C的首次放电比容量依次为131.54mAh g_-1、126.84mAh g_-1、121.28mAh g_-1、116.49mAh g_-1和96.82mAh g_-1,1C倍率下循环50次,容量保持率仍为96.5%。     

镁扩散制备Pr6O11掺杂的 MgB2块体临界电流密度和磁场性能研究

采用镁扩散方法制备了Pr₆O₁₁纳米颗粒添加的MgB₂超导块体,研究了Pr₆O₁₁掺杂对其临界电流密度(J_c),不可逆磁场(H_irr)和上临界磁场(H_c2)的影响。实验结果表明Pr₆O₁₁纳米颗粒掺杂明显提高了块体的J_c,H_irr和H_c2,但没有降低其超导转变温度T_c。在20 K自场条件下,质量比为1 wt.% Pr₆O₁₁掺杂的MgB₂块体的J_c较没掺杂样品提高了将近5倍, J_c=3.61×10₅A/cm₂。在10 K温度下,MgB₂块体H_c2 和H_irr较没掺杂样品分别提高了1.9 T and 2.6 T。同时讨论了Pr₆O₁₁纳米颗粒掺杂对MgB₂块体的电性能和磁通钉扎机制的影响。     

MICROSTRUCTURE AND PHASE EVOLUTION IN Ti60--Ti2AlNb GRADIENT MATERIAL PREPARED BY LASER SOLID FORMING

采用激光立体成形技术制备了沿沉积方向成分渐变的立墙式Ti60--Ti₂AlNb梯度材料, 研究了沉积态Ti60--Ti₂AlNb梯度材料的相 与显微组织的演变规律. 随Al和Nb含量的增加, 梯度材料中呈现α+β→α+α' →α' →α+β→α+β/B2+α₂ →β/B2+α₂→β/B2+α₂+O →B2+O → B2的相演变趋势, α相在Ti60到Ti60--60%Ti₂AlNb (质量分数) 的成分范围内一直存在. 梯度材料的硬度同样随着Al和Nb含量的增加而增加, 并随着B2+O相的形成达到极大值, 不过随着在Ti₂AlNb端部全B2相的获得, 硬度急剧降低. 基于钛合金富Ti区非平衡相图, 结合Al和Nb元素对α, α₂,β/B2和O相稳定性的影响分析, 及考虑激光立体成形所具有的反复回火/退火和热积累效应, 对梯度材料在激光立体成形过程中呈现的相演化规律进行了解释.     

Al2O3/Ti2AlN复合材料在900℃,1000℃和1100℃空气中的氧化行为

利用综合热分析仪、背散射扫描电镜(BSE)和能谱分析(EDS)对Al₂O₃/Ti₂AlN复合材料在900 ℃,1 000 ℃和1 100 ℃/20 h空气中连续氧化20h后的氧化增重及氧化层截面进行了研究。结果表明：Al₂O₃/Ti₂AlN复合材料在空气中的氧化行为符合抛物线规律,在900 ℃,1 000 ℃和1 100 ℃/20 h氧化增重分别为2.78×10_-2 kg/m₂、10.4 ×10_-2 kg/m₂、21.9 ×10_-2 kg/m₂,抛物线速率常数相应为1.08×10_-8 kg₂/m₄s、1.44×10_-7 kg₂/m₄s、6.56×10_-7 kg₂/m₄s,氧化激活能为274 kJ/mol。氧化层主要由TiO₂和Al₂O₃组成的,连续的Al₂O₃次外层可以提高其抗氧化性能。氧化层结构的改变是由于氧化温度对Ti₄₊、Al₃₊由基体表面向外扩散和O_2-向内扩散的影响,以及TiO₂和Al₂O₃在不同温度下的形核生长速率导致的。对Al₂O₃/Ti₂AlN而言,控制材料与氧化气氛的界面是提高该材料抗氧化性能的关键。     

高阻尼高强度铸态SiCp/Mg94Zn5Y1 复合材料的综合性能

采用铸造方法制备具有不同SiC_p含量（0.5%~2.0%，质量分数，下同）的SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料，并研究了复合材料的力学性能和阻尼性能。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪测试复合材料的微观组织结构和物相组成。在基体中加入SiC_p之后，SiC_p均匀分布在基体中，增强体细化了复合材料的微观组织结构。SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料包括α-Mg、I相（准晶相）和SiC_p相。分别使用动态热机械分析仪和AG-X试验机测试了SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料的阻尼性能和力学性能。复合材料的力学性能优于Mg₉₄Zn₅Y₁合金，1.0%SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料的抗压缩强度高达350 MPa；所有复合材料的阻尼性能都远高于基体合金的阻尼性能，其中0.5%SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料具有最佳的阻尼性能。此外，根据功效系数法，SiC_p含量为1.0%的SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料具有良好的综合性能。     

SOLID SOLUTION BEHAVIOR OF Y2−x−yGdxEuyO3 NANOPOWDERS DURING PROCESS OF PREPARATION AND THEIR LUMINESCENCE PROPERTIES

用柠檬酸螯合法制备Y_2-x-yGd_xEu_yO₃纳米粉体(x+y≤ 2), 通过FTIR, XRD和SEM分析了制备过程中的物相变化以及pH值对粉体 形貌的影响. 测试了Y_2-x-yGd_xEu_yO₃ 晶格常数和晶胞体积, 分析了Gd与Eu在Y₂O₃中的固溶行为及其发光性能. 结果表明: 在pH<3的体系中制备Y_2-x-yGd_xEu_yO₃粉体较为适合, 经900 ℃煅烧2 h可完全合成出立方相的Y_2-x-yGd_xEu_yO₃; 在pH=1时, 加入少量乙二醇 (5%, 体积分数) 时得到粉体形貌最佳, 粒径约90 nm, 近球形. 样品的发光性能和Y, Gd的配比以及Eu的含量有关, 当化学配比为Y_0.2Gd_1.65Eu_0.15O₃时样品发光强度最高,y值超过0.15会发生浓度猝灭, 导致发光强度降低.