真空烧结非计量La1–xErZr2O7–3x/2透明陶瓷

制备光学性能优异的陶瓷材料是无机材料研究和发展的重要方向。近年来,结构与功能一体化的透明陶瓷已然是材料研究的热点。非计量La_1–xErZr₂O_7–3x/2透明陶瓷采用燃烧法和真空烧结技术成功制备,通过X射线衍射仪、Raman光谱仪、扫描电子显微镜等测试技术,研究了La含量对相组成、微观结构和光学性能的影响。结果表明,随着La含量的降低,样品中烧绿石相和缺陷萤石相的共存状态逐渐转变为缺陷萤石相。x=0.1的样品在红外区域2.5～7.0μm表现出稳定的透过率,其透过率约为74.8%(厚度1 mm),最大红外截止值在8.5～9.0μm。x=0.2的样品在可见光到中红外区域表现出出色的透过率,并且在980 nm波长激发下,该陶瓷在684 nm处呈现出强烈的红光发射,在561 nm处呈现出微弱的绿光发射,在446 nm处呈现出微弱的蓝光发射。此外,La_1–xErZr₂O_7–3x/2透明陶瓷的透过率光谱中出现大量吸收峰,La的适量降低有助于提高光学质量。与化学计量La...     

钙钛锆石的自蔓延高温合成与热力学分析

基于自蔓延高温合成法,采用Fe₂O₃、CrO₃和Ca(NO₃)₂为氧化剂,Ti为还原剂制备了钙钛锆石。共设计了4个体系,计算了各体系的绝热温度,测量了各体系的实际燃烧温度,并探索了Ca(NO₃)₂为氧化剂时,TiO₂与Ti摩尔比（TiO₂∶Ti）对燃烧温度的影响。结果显示,所有体系均能自持发生,但以Fe₂O₃和CrO₃为氧化剂时,产物的主要物相为烧绿石(Ca₂Ti₂O₆)、Zr₅Ti₇O₂₄、钙钛矿(CaTiO₃)及少量TiO₂,以Ca(NO₃)₂为氧化剂时,各体系的主要物相均为钙钛锆石(CaZrTi₂O₇)、CaTiO₃及少量TiO₂。同时,以Ca(NO₃)₂为氧化剂时,随TiO₂∶Ti的降低,燃烧温度和绝热温度均逐渐升高。     

自蔓延高温合成掺钐烧绿石陶瓷固化体及其化学稳定性

为了探索Gd₂Ti1.3Zr0.7O₇烧绿石快速固化高放废物中锕系核素的方法,采用Sm模拟三价锕系核素,以氧化铜为氧化剂、钛粉为还原剂,氧化钆、氧化钐和二氧化锆为原料,利用自蔓延高温结合快速加压合成技术制备掺钐烧绿石陶瓷固化体,分别采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、能谱仪(EDS)、电感耦合等离子体发射光谱-质谱(ICP-MS)和维氏硬度计研究样品的物相、微观组织形貌、元素分布、化学稳定性和力学性能。结果表明:自蔓延高温快速加压合成法在极短的时间(5 min)内合成完全固溶的Gd2-xSmxTi1.3Zr0.7O₇(0≤x≤0.2)烧绿石陶瓷固化体,烧绿石陶瓷固化体(x=0.2)的相对密度达92.8%,具有优异的化学稳定性;浸出时间为42 d时,Gd和Sm的归一化浸出率分别为2.23×10-5 g·m-2·d-1、1.57×10-5 g·m-2·d-1。     

Effect of CHF_3/Ar Gas Flow Ratio on Self-masking Subwavelength Structures Prepared on Fused Silica Surface

Based on an advanced technology, randomly-aligned subwavelength structures(SWSs) were obtained by a metal-nanodot-induced one-step self-masking reactive-ion-etching process on a fused silica surface. Metal-fluoride(mainly ferrous-fluoride) nanodots induce and gather stable fluorocarbon polymer etching inhibitors in the reactive-ion-etching polymers as masks. Metal fluoride(mainly ferrous fluoride) is produced by the sputtering of argon plasma and the ion-enhanced chemical reaction of metal atoms. With an increase in CHF_3/Ar gas flow ratio, the average height of the SWSs increases, the number of SWSs per specific area increases and then decreases, and the optical transmittance of visible light increases and then decreases. The optimum CHF_3/Ar gas flow ratio for preparing SWSs is 1:5.     

掺钆铈独居石陶瓷固化体在THMC耦合作用下的化学稳定性

以氧化钆、十水草酸铈和磷酸二氢铵为原料,采用热压烧结制备掺钆铈独居石陶瓷固化体,借助X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、能谱（EDS）和电感耦合等离子体发射光谱-质谱（ICP-MS）等分析手段,研究掺钆铈独居石陶瓷固化体的热压烧结及固化体在热-水-力-化学(THMC)耦合作用下的化学稳定性。结果表明,采用热压烧结技术,实现了单相Ce_0.9Gd_0.1PO₄陶瓷固化体的低温（1150～1200 ℃）、快速（2 h）烧结,固化体的相对密度达99.62%;在THMC耦合作用下（温度为90～200 ℃(0.101～1.554 MPa),pH=5～9）,固化体具有优异的化学稳定性,浸出时间为42 d时,模拟次锕系核素Gd的归一化浸出率在10^-6～10^-5 g/(m²•d）数量级;温度和pH值对Ce的归一化浸出率影响较小;温度对Gd的归一化浸出率没有影响;与弱碱性（pH=9）水溶液相比,在弱酸性（pH=5）和中性（pH=7）水溶液中,Gd的归一化浸出率相对较高。     

燃烧反应制备Y2-xGdxTi2O7 烧绿石及其作为核废物固化材料的稳定性研究

烧绿石基陶瓷材料是理想的核废物固化基材,本研究采用燃烧反应结合快速加压工艺,以CuO 为氧化剂、Ti为还原剂,在5分钟内快速制备出烧绿石基 Y_2-xGd_xTi₂O₇/Cu复合材料固化体。以Gd作为三价锕系核素的模拟物,设计Gd取代Y_2-xGd_xTi₂O₇烧绿石中的Y位。研究结果表明,Gd能完全取代Y位形成Gd₂Ti₂O₇ 烧绿石,所得产物没有杂质相的出现,且在烧绿石基体中没有出现相分离现象。选择Gd1.0样品进行浸出实验,结果表明该样品具有优异的水热稳定性,Cu, Y 和 Gd 元素的42天归一化浸出率分别低至 2.4×10^_-2, 1.1×10^_-5和5.3×10^_-6 g?m^_-2?d^_-1。     

三维与准三维碳纤维增强轻质复合材料传热对比研究

基于随机算法,建立了三维与准三维碳纤维增强轻质复合材料代表性体积单元模型,利用周期性边界条件,开展其传热行为对比研究。结果表明：利用随机算法与周期性边界条件,可构建纤维增强复合材料代表性体积单元模型,模型预测值与实测值仅相差0.5%;相同纤维长径比与体积分数,三维碳纤维轻质复合材料面内导热系数比准三维碳纤维轻质复合材料面内导热系数低,厚度方向上则相反,且随长径比增加,三维与准三维碳纤维轻质复合材料的面内导热系数差值显著变大。     

高温热循环对Ti-22Al-25Nb合金板材性能的影响

通过设计700℃×1 h热循环疲劳试验,研究了700℃热循环对Ti-22Al-25 Nb合金板材室温性能和组织的影响规律。结果表明：700℃热循环后会在Ti-22Al-25 Nb合金板材表面形成氧化层,在氧化层与基体间形成脆性层,热循环次数越多,氧化层与脆性层越厚,室温强度与屈服强度越低;室温伸长率随着循环次数增多而降低,在热循环100次后降为2%,之后在热循环500次以内可保持在2%以上。     

基于细观特征的泡沫混凝土导热系数有限元模拟

在泡沫混凝土孔结构实测参数的基础上,基于随机算法构建了泡沫混凝土代表性体积单元（RVE）模型,结合voxel网格技术,在周期性边界条件下模拟了泡沫混凝土的传热。结果表明：基于球体随机产生算法构建的RVE模型与泡沫混凝土的实测孔结构特征高度一致,孔径分布平均偏差最高为-2.0%,孔隙率平均偏差为-0.1%;基于voxel网格技术在周期性边界条件下求解出的泡沫混凝土导热系数模拟值与实测值的平均偏差仅为-3.1%,具有良好的可靠性。