掺钕氧化钪激光透明陶瓷纳米粉体的合成及研究

研究了化学共沉淀法合成Nd:Sc2O3纳米粉的工艺.以Sc2O3为基质材料,掺杂0.5％(原子分数)的Nd3+,添加适量聚乙二醇(PEG)和(NH4)2SO,作为分散剂,以氨水(NH3·H2O)和碳酸氢铵(NH4HCO3)混合溶液作复合沉淀剂,采用化学共沉淀法获得了碱式稀土碳酸盐前躯体,在1100℃下煅烧该前躯体4h,制备出性能良好的Nd:Sc2O3纳米粉.采用热重-差热分析仪(TG/DSC)、红外光谱分析仪(IR)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等测试手段对Nd:Sc2O3前躯体和煅烧后的粉体进行表征.实验结果表明:在室温下,用氨水和碳酸氧铵混合溶液作为复合沉淀剂合成出的前躯体为碱式稀土碳酸盐.通过XRD和EDS能谱分析,Nd3+完全固溶于Sc2O3的立方晶格中,这将有利于制备激光透明陶瓷.在1100℃的温度下煅烧此前躯体得到的Nd:Sc2O3纳米粉具有颗粒粒度小(约50 nm)、分散性好、团聚程度轻、结晶良好的性能.因此,采用此工艺合成的粉体将有可能制备出的Nd:Sc2O3透明陶瓷.     

L1_2型Al_3(Yb,Zr)相结构的第一性原理计算和实验研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势从头算量子力学方法,对L1_2结构的Al_3Zr,Al_3Sc,Al_3Yb,以及Zr替代部分Sc或Yb的Al_3(Sc_(0.5),Zr_(0.5))和Al_3(Yb_(0.5)Zr_(0.5))化合物的晶格常数和形成焓进行计算。计算结果表明,L1_2结构Al_3(Yb_(0.5),Zr_(0.5))化合物是热力学稳定的,在铝中易以共格态形式析出。通过透射电镜观察发现,Al-Zr-Yb合金经热处理后析出大量尺寸为20～80 nm的L1_2结构Al_3(Yb,Zr)弥散相,芯部富Zr的Al_3(Yb,Zr)和芯部富Yb的Al_3(Yb,Zr)相均为明显的壳核结构。L1_2结构Al_3(Yb,Zr)相的高温析出硬化作用及稳定性和抑制再结晶效果均优于L1_2结构Al_3Zr相。     

水热法合成的纳米氧化锆结构

以Zr4 和Y3 的氢氧化物为水热前驱体,氢氧化钾和碳酸钾作矿化剂,采用水热法制备氧化钇稳定氧化锆(YSZ)纳米粉末,研究水热处理温度、pH值和矿化剂浓度对水热合成纳米氧化锆晶型结构的影响.实验结果表明:高的反应温度有利于立方氧化锆的生成,矿化剂的加入对合成产物晶化度和晶粒大小有显著的影响,体系pH值会影响水热前驱体的结构,进而影响水热合成纳米氧化锆的晶型.在Y2O3掺杂量比较大的时候,pH值的变化对氧化锆晶型的影响不明显,晶型由掺杂量决定.     

Sc、Zr、Ti复合合金化对Al-5Mg 合金组织和性能的影响

通过向合金中单独或联合添加微量的Sc、Zr、Ti,研究了Sc、Zr、Ti复合合金化对Al-5Mg合金微观组织、再结晶抗力及力学性能的影响.研究结果表明合金中单独添加0.2%Sc,使合金的再结晶抗力、硬度和强度明显增加而塑性明显下降,但对合金没有晶粒细化效果.Sc、Zr复合合金化明显改善了Sc对晶粒的细化能力和再结晶抗力,合金的强度和硬度也进一步增加,但对塑性的影响不大.添加0.036%Ti进行Sc、Zr、Ti复合合金化使合金具有最佳的晶粒细化效果和再结晶抗力,但对合金的力学性能影响不大.原因在于Sc、Zr、Ti复合合金化降低了Al-Al3Sc共晶点,而且Zr、Ti可以代替部分Sc形成Al3Sc1-xZrx或Al3Sc1-xTix复合粒子,有利于凝固过程中形成与α-Al具有良好晶格匹配性的一次Al3Sc1-xZrx或Al3Sc1-xTix复合粒子及挤压和退火过程中二次复合粒子的析出.这些大量的、弥散分布的、与基体共格的粒子可以有效地阻止位错的运动和亚晶界的迁移,从而产生良好的细晶强化、弥散强化和亚结构强化效果.     

Sc和Y共掺杂对镁基储氢材料性能的影响

对氢气分子在Sc和Y共掺杂的Mg(0001)面的解离情况进行了系统的研究,采用的研究法是利用基于密度泛函理论的第一性原理计算。对Sc原子和Y原子共同掺杂在Mg(0001)表面的稳定替代位置进行了研究,发现Sc原子和Y原子将选择共同停留在第一层并且是相邻的位置时最稳定。氢气分子在由Sc和Y共同掺杂的Mg(0001)表面解离时,其解离势垒被降低至0.05 eV。利用分波态密度分析了氢气分子在其表面分解的过渡态时的电子分布,通过分析发现,Sc原子及Y原子的d带电子与H原子的s带电子发生了明显的作用,其中Sc原子的d带电子的贡献起主要作用。研究表明,Sc和Y共同掺杂可以有效提高镁基储氢材料的吸放氢动力学性能,是改善镁基储氢材料的动力学性能很好的催化剂。     

微量钪(Sc)对5A01合金性能与显微组织的影响

研究了在5A01合金基础上添加0．2％Sc和0．3％Sc后合金的显微组织、力学性能、腐蚀性能及焊接性能。结果表明，微量Sc的加入，初生Al3Sc或Al3（Sc，Zr）粒子可成为有效的非均质晶核，大大地细化合金的铸态晶粒，次生Al3Sc或Al3（Sc，Zr）粒子，能有效地钉轧位错和亚晶界，稳定亚结构并强烈抑制合金的再结晶。因此，加入Sc后的试验合金基体及焊接强度提高，腐蚀性能和焊接性能与5A01合金相当甚至更好。     

溶胶-凝胶法制备Y_2Zr_2O_7:Tm~(3+)及其发光性能研究

以柠檬酸为络合剂采用溶胶-凝胶法制备了(Y1-xTmx)2Zr2O7(x=0.005,0.01,0.03,0.05)荧光粉.采用X-射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱仪分别检测了Y2Zr2O7∶Tm3+的晶体结构、颗粒形貌以及样品的荧光光谱.XRD图谱表明,所得到的产物Y2Zr2O7∶Tm3+为单一相的萤石结构,而且Tm3+的掺杂并没有改变其晶体结构.荧光光谱的测试表明,在359 nm波长的紫外光激发下,1000℃下烧结的(Y1-xTmx)2Zr2O7(x=0.01)样品的发光性能最好,发射峰对应于Tm3+的1D2→3F4跃迁和1G4→3H6跃迁,并对其发光机理进行了探讨.样品在454nm处的发光强度随Tm3+离子掺杂浓度的增加先升高后降低,即出现了浓度猝灭的现象,当Tm3+掺杂浓度摩尔百分比为1%时,样品的发光强度达到最大.     

微量钪和锆对2618铝合金铸锭组织的影响

研究了在2618合金中添加0.3％Sc和0.3％Zr后的合金铸态及均匀化退火组织。采用金相显微镜观察合金中化合物的形貌及分布,用扫描电镜能谱分析其成分。结果表明:合金中生成的一次Al_3(Sc,Zr)相质点可作基体形核核心,对枝晶网有细化作用,从而导致铸锭枝晶间化合物分布更均匀。均匀化退火后基体中有大量弥散相析出,但很难发现有含Cu和Sc、Zr的难溶化合物出现。     

BaTi0.9Zr0.1O3:xTb4O7介电陶瓷的研制及其结构与介电特性的研究

采用溶胶．凝胶法制备了一系列的BaTiO3：xTb4O7,BaTi0.09Zr0.1O3;：xTb4O7粉体。测试表明所获得陶瓷在室温具有高介电常数。通过XRD衍射和SEM扫描电镜分别对粉体的结构和陶瓷的形貌进行了表征。此外，采用溶胶．凝胶法合成BaTi0．09Zr0.1O3后，再用固相法掺杂了Tb4O7介-温测试表明固相掺杂Tb4O7使陶瓷的居里温度向低温方向移动，陶瓷的室温介电常数显著提高。     

沉淀法制备掺锆氧化锌纳米粉末的形貌与光学性能

采用直接沉淀法制备未掺杂和掺杂Zr元素的ZnO纳米粉末,通过X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及紫外可见光谱(UV-Vis)分析、光学性能测试等,研究Zr掺杂量(0~5%,摩尔分数)与溶液pH值(6.5~13.0)对粉末粒度、形貌与结构及光学性能的影响。结果表明:Zr掺杂使ZnO粉末粒径减小。Zr掺杂量为1%的粉末粒径最小,晶粒尺寸为28 nm,Zr完全进入ZnO晶格中;当Zr掺杂量增加到3%和5%时,粉末粒径增大,并出现ZrO2相。反应溶液的pH值为6.5时,Zr-ZnO纳米粉末形貌为类球形。随pH值增大,Zr-ZnO粉末形貌逐渐向短棒状转变,粉末粒径先减小然后增大。随Zr掺杂量从0增加到5%,ZnO的光吸收峰先出现"蓝移"后出现"红移",表明Zr掺杂可提高ZnO粉末的禁带宽度,随Zr含量增加,粉末的禁带宽度先增大后减小,1%Zr-ZnO的禁带宽度最大。     

微量Sc、Zr和Er对5182铝合金焊缝组织与性能的影响

在ER5356铝合金焊丝中添加了微量的Sc、Zr和Er,制备出微合金化ER5356铝合金焊丝.使用微合金化焊丝焊接4 mm厚的5182铝合金板材,焊接采用手工钨极惰性气体保护焊.利用金相显微镜,X射线衍射以及透射电镜研究了微量的Sc、Zr和Er对5182铝合金焊缝处显微组织的影响.结果表明,在ER5356铝合金焊丝中添加的Sc、Zr和Er可以有效改善5182铝合金板材焊后焊缝处的显微组织,显著细化组织晶粒.其中,ER5356铝合金焊丝中单独添加0.3%Sc焊后效果最佳.     

微米级氧化铜（CuO）块状晶体粉末的制备与表征

文章利用一种新颖的浓缩沉淀结合后续热处理的方法制备成功微米级氧化铜块状晶体粉末。采用热重分析（TGA）、差式量热扫描（DSC）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等分析手段对所获得的前驱体以及煅烧后的粉末进行了表征。结果表明,经过浓缩法制备的前驱体为一种碱式硝酸铜（Cu4（NO3）2（OH）6）粉末,这种前驱体粉末在235℃左右分解成氧化铜（CuO）,CuO粉末的平均粒径约为5μm且为一种块状晶体粉末。     

新型铋黄颜料的制备

以Bi（NO3）3·5H2O、NH4VO3和（NH4）6Mo7O24为原料,研究了浓度、pH值、反应温度、反应时间等工艺条件对纳米级钒钼酸铋（铋黄）粉末制备的影响。采用X射线粉末衍射表征其物相结构,透射电子显微镜表征产物的形貌和微观结构。产物粒径及比表面积采用激光粒度分布测试仪和比表面积测试仪测定。研究结果表明：采用此技术制备的纳米级铋黄颜料,与同类颜料比较性能优越。     

微量Nd和Sc对A1-6．5Mg-0．5Mn合金组织及力学性能的影响

采用拉伸力学性能测试、扫描电镜及透射电镜观察等手段研究了微量Nd和Sc对Al-6．5Mg-0．5Mn合金的显微组织及力学性能的影响。结果表明：分别单独添加Nd,Sc使合金的抗拉强度均有所提高;同时添加Nd和Sc可使合金的抗拉强度、屈服强度分别提高65MPa、55MPa,但合金的伸长率有所降低;合金中晶界上形成含Nd或Sc的化合物,这些化合物钉扎亚晶界、从而抑制合金的再结晶晶粒的形成。     

Fe(Ⅱ)-H_2O_2不同温度浸润改性活性炭吸附去除水中砷(Ⅴ)

Fe(Ⅱ)-H2O2不同温度浸润改性活性炭是采用FeSO4·7H2O添加H2O2在温度100℃下纯浸润24 h(Fe(Ⅱ)-24 h)和高温蒸发15 min(Fe(Ⅱ)-15 min)制备.对2类材料进行SEM表征并对其吸附1.1 mg/L砷(Ⅴ)的性能进行比较.SEM显示Fe(Ⅱ)(0.485%)-24 h(0.485%为Fe(Ⅱ)-24 h的铁含量,下同)表面覆盖厚的棒状纳米羟基铁,Fe(Ⅱ)(1.35%)-15 min表面覆盖薄而烧结扭曲羟基铁;高温蒸发15 min有利于铁负载;Fe(Ⅱ)-24 h(108~142 mg/gFe)对砷(Ⅴ)吸附的铁效率是Fe(Ⅱ)-15 min(57~63 mg/gFe)的2倍;Fe(Ⅱ)(0.485%)-24 h在2pH3.5或9pH12时对砷(Ⅴ)的吸附平衡容量高于Fe(Ⅱ)(1.35%)-15 min,同时Fe(Ⅱ)(0.485%)-24 h在不同pH值的条件下铁的溶出量低于Fe(Ⅱ)(1.35%)-15 min;SO42-、NO3-、ClO4-、PO43-抑制Fe(Ⅱ)(0.485%)-24 h对砷(Ⅴ)的去除,PO43-抑制效果更为明显,Cl-(100 mg/L)和BrO3-促进其对砷(Ⅴ)的去除.     

环境友好催化合成苯乙酮1,2-丙二醇缩酮

以硫酸铁和硝酸钴为主要原料,采用沉淀-浸渍法制备新型固体超强酸催化剂SO42-/CoFe2O4,并用于苯乙酮1,2-丙二醇缩酮的合成反应。该催化剂制备的最优条件为:焙烧温度为500℃(,NH4)2SO4浸渍浓度0.6mol/L,焙烧时间为2.5 h。采用该催化剂通过正交试验得到合成苯乙酮1,2-丙二醇缩酮的最佳条件为:n(醇)∶n(酮)=1.6∶1.0,催化剂用量为0.6 g,带水剂甲苯用量为12 mL,反应时间为2.0 h,其收率可达89.7%以上。该催化剂具有催化活性高、不污染环境、可重复使用等特点。     

复合固体超强酸SO4^2-/Fe2O3-MoO3催化合成苯乙酮环乙二缩酮

以硝酸铁和钼酸铵为原料,柠檬酸为络合剂,采用溶胶-凝胶法,制备固体超强酸SO4^2-/Fe2O3-MoO3。催化剂制备的最佳条件为,浸泡液浓度0.5 mol/L,焙烧温度350℃,焙烧时间3.0 h。用该催化剂通过正交试验合成苯乙酮环乙二缩酮的最佳条件为,醇酮摩尔比1.7∶1.0,催化剂用量0.9 g（以0.10 mol苯乙酮为准）,带水剂用量15 mL,反应时间2.5 h,其收率可达88%以上。     

Preparation of Scandium-Bearing Master Alloys by Aluminum-Magnesium Thermoreduction

The new preparation method of scandium-bearing master alloys, in which scandium oxide was fluorinated by reaction with NH4HF2 and then reduced by aluminum-magnesium in fused salt containing alkali and alkaline fluoride under atmosphere, was studied. The effect of sorts of metallic reductive and technique conditions such as reducing temperature and time on the recovery of Sc was discussed. When the liquid aluminum-magnesium was used as the reductive agent, the all-recovery exceeds 80% and the concentration of Sc in master alloy prepared exceeds 1.9%. The best reducing reaction temperature and time are 1100 K and 40 rain respectively. The newly produced Sc from reduction combines with A1 to produce the stable compound Al3Sc, so the reduction progress is sustained and the recovery of Sc is increased.     

CaCO3抑制三氧化钼挥发热力学及动力学分析

三氧化钼（MoO₃）的挥发特性是导致Mo收得率较低的主要原因,采用CaCO₃对MoO₃进行稳定化处理是抑制MoO₃挥发的行之有效的方法。从热力学及动力学角度研究了CaCO₃和MoO₃低温固相反应。结果表明,二者在450℃就可反应生成稳定CaMO₄,600～700℃反应速率较快且MoO₃未开始挥发,在此温度区间对MoO₃预处理效果较好。采用Coats-Redfern法计算了不同升温速率下CaC0₃和MoO₃固相反应动力学参数,活化能（E）和指前因子（A）分别为167.45 kJ/mol、1.22×10⁷s^-1,速率常数k=1.22×10⁷×exp（-20 140/T）。     

运用神经网络预报烧结终点

针对现场烧结终点控制复杂与难度大的实际,开发了神经网路预报系统。预报系统采用4层前向神经网络,进行多因素输入建模,输出采用具有极值特性的二次曲线计算的烧结终点与实际最高废气温度,预报烧结终点与最高废气温度,为现场终点控制的最新可行方法。网络结构设计先进合理、精度高、泛化能力强,训练方差为0000 018 14,用训练样本集测试输出,烧结终点绝对平均误差为0.04,终点废气温度绝对平均误差为4.57 ℃。采用训练后网络预报,烧结终点（风箱号）绝对误差最大仅为0.09,终点废气温度绝对误差最大为3.57 ℃,命中率100％。用预报结果有针对性调节烧结参数可收到明显效果。