Ge、Si元素对ZrO2和Zr(Fe,Cr)2能量与电子结构的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究Ge、Si元素对锆合金中与腐蚀相关的ZrO_2氧化膜相和Zr(Fe,Cr)_2第二相能量与电子结构的影响。合金形成热、结合能的计算结果表明:ZrO_2四方相结构不稳定,立方相易形成且结构稳定,氧化膜晶体结构从四方相向立方相发生转变影响锆合金的耐腐蚀性能;Ge、Si元素均降低ZrO_2立方相的结构稳定性和形成能力,与Ge相比,Si易取代Zr(Fe,Cr)_2第二相中的Cr,增加锆合金Fe/Cr原子比。电子态密度和Mulliken电子占据数的计算结果表明:ZrO_2中Zr与O存在杂化共振与较强的离子键作用,Ge、Si降低ZrO_2立方相结构稳定性的原因主要在于削弱了Zr-O之间的离子键作用;ZrO_2氧化膜相和Zr(Fe,Cr)_2第二相是影响锆合金耐腐蚀性能的两个重要因素,对Si而言,形成含Si的Zr(Fe,Cr)_2第二相对锆合金耐腐蚀性能产生不利影响,改善锆合金耐腐蚀性能需要ZrO_2晶体结构改变占主导地位;对Ge而言,含Ge的Zr(Fe,Cr)_2第二相难形成,第二相对锆合金耐腐蚀性能的影响相对Si较小,减缓ZrO_2由四方相向立方相的转变倾向,是Ge改善锆合金耐腐蚀性能的重要原因。     

锆合金耐腐蚀性能及氧化特性概述

归纳了研究锆合金腐蚀方面的一些重要结果,总结了合金元素、第二相、β固溶热处理、累积退火参数、中间退火以及最终退火热处理对锆合金显微组织及耐腐蚀性能的影响规律,讨论了锆合金氧化膜显微组织与腐蚀行为的关系,提出了如何提高锆合金抗腐蚀性能的一些措施.     

LiOH水溶液提高Zr-4合金腐蚀速率的机理

在不同水化学条件下的高压釜中研究了Zr-4合金在LiOH水溶液中的耐腐蚀性能.结果表明,不同的腐蚀介质对氧化膜内的压应力和t-ZrO2的含量的影响有很大不同;Zr-4合金在LiOH或KOH水溶液中腐蚀时,Li 比K 进入氧化膜深而且浓度高;在LiOH水溶液中腐蚀时,氧化膜中OH-的浓度比在KOH水溶液中高.锆合金在LiOH水溶液中腐蚀时,氧化膜的生长主要是通过OH-从合金的表面向内扩散,与锆反应生成氧化锆和原子氢.Li 半径较小,容易进入氧化膜,因此较多的OH-进入氧化膜的深处,并与t-ZrO2中的氧空位反应,使t-ZrO2向m-ZrO2转变.这导致氧化膜出现裂纹,使氧化膜中的压应力松弛,降低氧化膜的保护能力,提高了锆合金的腐蚀速率.     

组织纳米化对锆合金耐腐蚀性能的影响

随着对锆合金核材料使用性能要求的提高,对其耐腐蚀性能也提出了更高的要求.总结了常用包壳锆合金材料的耐腐蚀性能及其耐腐蚀性能的影响规律与作用机制,纳米材料的结构特征、腐蚀性能,以及影响其腐蚀性能的可能因素和影响机制,对锆合金纳米化后的耐腐蚀性影响因素进行了探讨.     

α-Zr基体显微组织对新锆合金氧化膜的形成及其耐腐蚀性能的影响

通过静态高压釜实验研究了NZ2、NZ8两种含Nb锆合金在400℃/10.3MPa蒸汽中的腐蚀规律;透射电镜及中子衍射对两种新锆合金α-Zr基体的显微结构进行分析;X射线衍射法、拉曼光谱法研究了它们在400℃蒸汽中腐蚀后氧化膜的晶体结构。腐蚀规律研究表明,400℃蒸汽中,NZ2合金的耐腐蚀性能较NZ8的好。α-Zr基体的显微结构研究显示,NZ2合金第二相粒子主要包括C14型Zr(Fe,Cr)2和Zr(Fe,Cr,Nb)2两种类型,α-Zr基体中固溶的Nb含量低于平衡固溶度;NZ8合金中只发现了一种Zr-Fe-Nb第二相粒子,Nb元素过饱和存在于α-Zr基体。氧化膜晶体结构研究显示,转折前氧化膜由四方相和单斜相组成,转折时,氧化膜内部出现了立方相,立方相的形成与Nb的添加密切相关;氧化膜中四方相含量越高,锆合金的耐腐蚀性能越好。大量Zr-Fe-Nb第二相粒子以及α-Zr基体中过饱和的Nb含量增加了NZ8合金氧化膜局部体积膨胀,促进了裂纹的生成,加速了氧化膜内部四方相向单斜相的转变,从而使腐蚀加速,而α-Zr基体中低于平衡固溶度的Nb含量及少量Zr(Fe,Cr)2和Zr(Fe,Cr,Nb)2第二相粒子使NZ2合金耐腐蚀性能相对较好。     

NZ2合金在不同介质中腐蚀后氧化膜的晶体结构

通过分析NZ2合金在360℃、18.6MPa含锂水和400℃、10.3MPa蒸汽中腐蚀后氧化膜的晶体结构,研究了腐蚀过程中氧化膜晶体结构的转变及其对锆合金耐腐蚀性能的影响.结果表明:NZ2合金腐蚀后氧化膜的结构以单斜氧化锆为主,还有一定量畸变了的四方氧化锆.四方氧化锆主要由氧化膜内的压应力稳定.随着腐蚀时间的延长,氧化膜与金属间的界面向前推进,当氧化锆中的压应力不足以稳定四方相时,四方氧化锫转变为单斜氧化锆.从氧化膜与金属间的界面到氧化膜的外表面,四方相的含量不断降低,界面处的四方相含量最高.NZ2合金在360℃含锂水中腐蚀时,氧化膜内四方相向单斜相的转变速度比在400℃蒸汽中腐蚀时四方相向单斜相的转变速度低得多.四方相向单斜相的转变是决定锆合金抗腐蚀性能的主要因素,四方相转变得越快,其含量越低,腐蚀速率越高.     

锆合金织构对腐蚀性能影响的研究进展

锆的晶体结构是密排六方,其腐蚀各向异性比较显著。另外,锆合金在加工成材的过程中会产生织构,这将影响锆合金的耐腐蚀性能。论述了锆合金腐蚀各向异性的研究方法、结果和进展,并讨论了织构对锆合金耐腐蚀性能的影响,为认识锆合金的腐蚀行为、研究其腐蚀机理提供参考。     

添加钼对锆合金性能的影响研究

添加合金元素来提高锆合金的力学性能和耐腐蚀性能，近年来受到研究学者的广泛关注。概述了加钼锆合金的国内外研究现状和发展趋势，着重介绍了添加钼元素对锆合金力学性能、耐腐蚀性能、微观组织、形变织构、第二相等方面的影响。在锆一铌合金中添加适量的钼，再通过适当的热机械处理，可以得到高强度、耐腐蚀、晶粒细小的锆合金。     

添加钼对锆合金性能的影响研究

添加合金元素来提高锆合金的力学性能和耐腐蚀性能,近年来受到研究学者的广泛关注。概述了加钼锆合金的国内外研究现状和发展趋势,着重介绍了添加钼元素对锆合金力学性能、耐腐蚀性能、微观组织、形变织构、第二相等方面的影响。在锆-铌合金中添加适量的钼,再通过适当的热机械处理,可以得到高强度、耐腐蚀、晶粒细小的锆合金。     

核工业用高性能锆合金的研究

介绍了国外开发与研究锆合金的现状,着重概述了我国高性能锆合金的研究结果.我国在跟踪国际锆合金发展的同时,不但通过对锆-4合金耐腐蚀性能的改进研究,研制出了具有工艺代表性的改进型锆-4合金包壳材料,而且开发了2种新型锆合金.新型锆合金的堆外性能研究结果表明,其抗疖状耐腐蚀性能、抗吸氢性能大大优于锆-4合金,其他性能好于锆-4合金或与锆-4合金相当,新锆合金的综合性能明显优于锆-4合金.     

氢化锆在高温水蒸气中的氧化行为

通过恒温恒压氧化实验研究了氢化锆在300~700℃高温水蒸气中的氧化行为。结果表明,氢化锆的质量增重随着氧化温度的升高而增大。在氧化过程进行15h以后,OH-/O在氧化膜中的内扩散成为氧化反应的控速步骤。水蒸气中的H抑制了氢化锆在高温氧化条件下的氢损失。氧化膜主要由单斜相M-ZrO2组成,氧化膜的最外层由四方相T-ZrO2和立方相C-ZrO2组成。     

12Cr2MoWVTiB钢高温再热器管氧化膜的特征

电厂的12Cr2MoWVTiB钢高温再热器管实际运行中易出现氧化失效,为了对其实施有效的监督,采用扫描电镜、电子探针和X射线衍射对高温高压水蒸气下运行5.0×10~4h形成的氧化膜形貌、结构、成分及物相进行了分析.结果表明:氧化膜蒸汽侧形貌呈丘状或蘑菇云状,氧化膜基体侧呈方解石状,氧化膜横断面呈石状;氧化膜结构明显分为3层,外层、中间层和内层氧化膜均由粗大的柱状晶构成,各柱状晶层间有大量孔洞,而内层氧化膜与基体结合处氧化膜晶粒为细小等轴晶;O元素含量从外层氧化膜到靠近基体处,存在正的浓度梯度分布,而Fe,Cr,Mo元素含量存在负的浓度梯度分布,Cr,Mo元素在紧靠基体的氧化膜侧产生富集,含量均高于钢基体中的含量;氧化膜物相为Fe_3O_4和FeCr_2O_4.     

脉冲激光沉积法制备VO_2热致变色薄膜研究进展

基于半导体和金属间的相变特性,伴随着温度、电场、压力的变化,具有相关智能特性的VO_2薄膜材料具有较大的应用潜力.本文主要阐述脉冲激光沉积技术在制备金属氧化物方面的物理过程和技术特点,详细介绍脉冲激光沉积制备VO_2薄膜材料的工艺参数和国内外研究进展,并与几种常规制备方法进行对比,给出脉冲激光沉积掺杂对VO_2薄膜材料特性的影响,以及采用脉冲激光沉积制备VO_2纳米材料,讨论了脉冲激光沉积制备具有智能特性的VO_2薄膜材料存在的问题和发展方向.     

Bi2Ti2O7薄膜制备及 Bi2Ti2O7绝缘栅场效应管研制

采用化学溶液沉积法,以硝酸铋和钛酸四丁酯为原料成功地制备了Bi2Ti2O7介质膜。制膜过程简单,成本低廉,得到的薄膜具有良好的绝缘性和较高的介电常数,用其制备的绝缘栅场效应管理与相同尺寸的SiO2绝缘栅场效应管相比,具有较高的跨导和较低的开启电压。     

Preparation and characterization of Nb2O5-Al2O3 composite oxide formed by cathodic electroplating and anodizing

Al foil was coated with niobium oxide by cathodic electroplating and anodized in a neutral boric acid solution to achieve high capacitance in a thin film capacitor. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray diffraction (XRD) revealed the niobium oxide layer on Al to be a hydroxide-rich amorphous phase. The film was crystalline and had stoichiometric stability after annealing at temperatures up to 600 °C followed by anodizing at 500 V, and the specific capacitance of the Nb₂O₅-Al₂O₃ composite oxide was approximately 27% higher than that of Al₂O₃ without a Nb₂O₅ layer. The capacitance was quite stable to the resonance frequency. Overall, the Nb₂O₅-Al₂O₃ composite oxide film is a suitable material for thin film capacitors.     

Characterization of Sol-gel-derived TiO2 and TiO2-SiO2 Films for Biomedical Applications

In order to improve the corrosion resistance and biocompatibility of NiTi surgical alloy, TiO2 and TiO2-SiO2 thin films were prepared by sol-gel method. The surface characteristics of the film, which include surface composition, microstructure and surface morphology, were studied by X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM) and X-ray photoelectron spectra (XPS), respectively. A scratching test was used to assess the interface adhesive strength between the film and substrate. The corrosion resistance of NiTi alloy coated with oxide films were studied by anodic polarization curves measurement in biological solution. Additionally, a preliminary study of the in vitro bioactivity of the films was conducted. The results indicated that TiO2 and TiO2-SiO2 (Ti/Si=4:1) films have higher electrochemical corrosion resistance and can be used as protective layers on NiTi alloy. In addition, TiO2-SiO2 composite films have better bioactivity than TiO2 film.     

AL5252铝合金阳极氧化及封孔处理后的性能

AL5252铝合金在使用中易遭受腐蚀。先对AL5252铝合金阳极氧化再作封孔处理,对比分析了其封孔前后的表面与截面形貌、膜基结合强度和表面粗糙度等。结果表明:AL5252铝合金阳极氧化后表面形成了形状、大小不规则的多孔型氧化膜,封孔后膜表面呈蜂窝状,生成勃姆石和镍的氢氧化物沉淀并封闭了氧化膜的多孔层,使之具有较好抗腐蚀能力;阳极氧化膜与基体结合强度较高,但封孔后膜基结合强度略微降低,膜表面粗糙度增高。     

CU-Ni合金表面膜在海水中的转化行为

关于Cu-Ni合金耐蚀机理、至今只限於研究腐蚀产物膜的形成及脱落过程．很少有人注意富Ni腐蚀产物膜的形成与合金原始表面膜的依赖关系若Cu-Ni合金表面膜层富锰．膜的内层形成两价或低于两价的Mn氧化物，它在海水中将不断转化成富Ni的腐蚀产物膜；反之几合金原始表面膜贫Mn，膜的内层形成高价锰的氧化物，则在海水中转化成贫Ni的腐蚀产物膜转化过程是Mn离子向海水中逃逸、Ni不断向表面层扩散氧化的过程富Ni腐蚀产物膜耐海水腐蚀而贫Ni腐蚀产物膜不耐蚀     

掺银离子TiO2薄膜的结构及与不锈钢基板的界面反应

采用溶胶-凝胶法在不锈钢表面制备掺银的TiO2薄膜,研究氧化处理对不锈钢表面Ag/TiO2抗菌薄膜组成和性能的影响,利用X-射线衍射谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线光电子能谱(XPS)等对经氧化处理和未经处理的不锈钢表面Ag/TiO2薄膜进行比较,研究薄膜的结构、界面反应特征及机制.发现:未经氧化处理的不锈钢由于其中的铁原子进入薄膜与TiO2反应形成钛酸铁固溶体薄膜;经氧化处理后不锈钢表面形成一层比较致密的氧化铁层,阻止了不锈钢内部的铁原子扩散进入薄膜与TiO2反应,表面同时形成钛酸铁和锐钛矿型的TiO2薄膜;锐钛矿型的TiO2与银离子反应形成钛酸银,既保持了银离子的高杀菌性能(样品的6小时抗菌率达到100%),同时又不至使金属银形成而使材料变色.在未经氧化处理的不锈钢表面,掺银TiO2薄膜中的银离子转化为单质银,抗菌性能低.     

氧化亚锡薄膜晶体管的研究进展EI北大核心CSCD

p型金属氧化物材料氧化亚锡由于其特有的光学和电学性能,使得其在催化、传感、光电器件等领域受到越来越多人的青睐。本文重点介绍了氧化亚锡在薄膜晶体管中的研究应用,薄膜晶体管作为显示器驱动面板核心部件,其在显示器中的作用至关重要。本文归纳了氧化亚锡薄膜晶体管的研究进展,对氧化亚锡微观性能分析、氧化亚锡薄膜材料制备以及晶体管制备方法等进行介绍。通过对氧化亚锡晶体结构以及电子结构进行详细介绍,探讨了氧化亚锡性能微观调控机制;并通过对氧化亚锡材料的制备以及器件的应用研究,分析了氧化亚锡薄膜晶体管所面临的器件电流开关比低的问题并展望其在互补金属氧化物半导体器件方向的前景,以期为制备稳定和环保的p型金属氧化物薄膜晶体管提供参考。