基于拓扑规则Pb-S-O体系优势区图的绘制与应用

应用相律对Pb-S-O体系内组分进行分析,确定了该体系可能存在的4个三凝聚相点。结合拓扑规则和相关平衡反应的热力学计算,绘制该体系三凝聚相点之间的两种关联图:α型平面拓扑图和β型平面拓扑图。分析结果表明:β型平面拓扑图与传统Pb-S-O体系优势区图一致,说明可以基于拓扑规则绘制Pb-S-O体系优势区图;α型平面拓扑图可以解释Kivcet炼铅工艺在高氧位、高硫位条件下直接生成大量粗金属Pb的现象。     

Bi2S3-ZnO-Na2CO3体系热力学分析及应用

对Bi2S3-ZnO-Na2CO3低温熔盐体系进行热力学分析,计算了在700～1 500 K温度下体系中各反应的标准吉布斯自由能变化值(ΔG TΘ),并绘制了相应的ΔG TΘ—T图。热力学分析结果表明,在700～1 100 K温度范围内,Bi2S3中的Bi会被C还原成金属Bi进入金属相中,S将以ZnS形式进入固体物渣中。根据分析结果,在700～1 100 K温度下,以Na2CO3等钠盐为熔剂、ZnO为固硫剂、粉煤为还原剂,开展了验证试验。试验得到了直收率达98%的粗铋,S几乎100%以ZnS的形式固定在渣中,与热力学分析结果一致。     

Fe2+-Ni2+-NH3-NH4+-C2O42-H2O体系的沉淀配合平衡热力学

针对草酸盐配位共沉淀热分解还原法制备超细铁镍合金粉过程中Fe2+-Ni2+-NH3-NH4+-C2O42--H2O体系的溶液平衡建立热力学分析模型,并根据模型进行相关计算,揭示反应体系中各物质随pH值、氨及草酸浓度的变化关系。结果表明:溶液中的Fe主要以[Fe(C2O4)n]2 2n络合物形式存在,而铁氨络合物含量很低。当氨含量较低时,溶液中的Ni主要以[Ni(C2O4)n]2 2n存在;氨含量较高时,在酸性条件下,溶液中的Ni主要以[Ni(C2O4)n]2 2n存在,在碱性条件下,则主要以[Ni(NH3)n]2+存在。低pH值下,Ni的沉淀率较Fe的高,而高pH值下,Ni的沉淀率则较Fe的低。     

Zn(Ⅱ)-NH3-Cl--CO32--H2O体系中Zn(Ⅱ)配合平衡

用双平衡法研究Zn(Ⅱ)-NH3-Cl--CO32--H2O体系中Zn(Ⅱ)配合平衡热力学,求出氨水浓度和氯离子浓度在0～10 mol/L范围内变化时,体系中各物种的平衡浓度,绘制热力学平衡图,并对热力学计算结果进行实验验证和差异分析.结果表明:锌离子浓度理论计算值与实验值之间的平均相对误差为7.47%,这说明该热力学模型是正确的,所选数据的准确性较好.     

W-Mo-H2O体系钨钼分离的热力学分析

绘制25℃时W-H2O系、Mo-H2O系以及W-Mo-H2O系中存在的物种随pH值、钨、钼浓度变化的热力学平衡图,并总结其变化规律。热力学分析表明:W-Mo-H2O系中的钨、钼在酸化过程中一般经历从单体离子到杂多酸根离子再到同多酸根离子的转变过程。在pH值为6.5-7.5的范围内,钨转变成聚合离子的程度均高于钼,表明单钨酸根离子的聚合能力强于单钼酸根离子的;而在pH值为3.0-6.5的弱酸性区间内,溶液中形成浓度较高的钨钼杂多酸根离子,这对于钨钼分离极其不利。     

CaCl2-Ca（OH）2-H2O体系中氢氧化钙的平衡浓度

绘制了25℃时CaCl2-Ca(OH)2-H2O体系的c(CaCl2)—c(Ca(OH)2)图和c(CaCl2)—pH值图。结果表明:体系中c(Ca(OH)2)和pH值随着c(CaCl2)的增加而不断减小,c(Ca(OH)2)变化趋势与Debye-Huckel计算值相符,当c(CaCl2)<3.78 mol/L时,体系pH值>10.4。当c(CaCl2)>2.57mol/L时,有沉淀物CaClOH生成。经计算,理论上CaCl2母液可以循环配制石灰水132次,研究结果为石灰水法制备氢氧化镁工艺中CaCl2母液循环配制石灰水提供了一定的理论依据。     

基于拓扑规则In-S-O体系优势区图的绘制与应用（英文）

运用数学拓扑规则绘制优势区图。基于相律分析,确定In-S-O体系可能存在的三凝聚相点;利用拓扑规则分析和热力学计算,绘制该体系三凝聚相点之间的4种关联图-α型和β型稳定型和不稳定型平面拓扑图。计算结果表明,α型稳定型平面拓扑图与传统In-S-O体系优势区图一致,这说明基于拓扑规则绘制In-S-O体系优势区图是可行的;此外,β不稳定型平面拓扑图可以解释在熔池熔炼过程中铟金属的行为。     

五价锑离子与氯离子配位稳定常数测定及Sb-S-Cl-H2O体系热力学(英文)

测定五价锑离子与氯离子的配位常数,并进行Sb-S-Cl-H₂O体系的热力学研究。采用分光光度法进行配位稳定常数的测定,在一定波长(380nm)下测定含五价锑离子溶液在不同氯离子条件下的光度值,通过理论计算得到五价锑离子与氯离子的配位稳定常数。配位稳定常数以10为底的对数函数值分别为1.795、3.150、4.191、4.955、5.427和5.511,填补了锑湿法冶金中的部分数据空白。结合配位稳定常数,通过热力学计算研究五价锑离子的赋存形式和分布规律,并将锑离子与氯离子配位行为的影响带入Sb-S-Cl-H₂O体系进行热力学研究,得到复合电位-pH图。     

单晶金红石型TiO2纳米棒的湿法合成（英文）

用TiO2粉末、NaOH和蒸馏水为原料合成金红石型TiO2纳米棒。XRD和FESEM分析表明,制备的样品为单晶且无杂质,其平均粒径约为40 nm。当样品于600°C退火2 h后,FESEM观察发现生成了TiO2纳米棒。XRD分析表明纳米棒为单晶。纳米棒表面光滑,其长约为1μm,直径约为80 nm。紫外和拉曼光谱研究表明,所制备样品的能带间隙为3.40 eV。     

以无序合金的实验数据为基础的Au3Cu,AuCu3,AuCuI和AuCuII的特征原子占据图（英文）

根据无序Au1_xCux合金的实验生成热和晶格常数得到只考虑近邻原子组态的特征原子的势能、体积和电子结构,计算L12-Au3Cu,L12-AuCu3和L10-AuCu化合物的特征原子占据(CAO)图、电子结构、能量和体积性质。Johasson-Linde(J-L)模型的CAO图表明,AuCuI→AuCuII转变是一个放热且体积缩小的反应,但正好与实验现象相反。根据Guymont-Feutelais-Legendre(G-F-L)模型的CAO图,AuCuII晶胞由两个周期反相(PAD)的AuCuI区域和两个PAD边界区域组成;从G-F-L模型的CAO图得出的公式可用来计算PAD AuCuI区域和PAD边界区域的能量性质、体积性质和有序度及AuCuII相的平均性质,计算结果与实验现象相吻合。     

用于室温相变储能材料的NaNO3-LiNO3-KNO3-H2O体系相图预测

采用Pitzer-Simonson-Clegg模型对四元体系NaNO3-LiNO3-KNO3-H2O在273~358 K的溶解度相图进行预测,模型参数拟合于二元体系NaNO3-H2O、LiNO3-H2O、KNO3-H2O和三元体系NaNO3-LiNO3-H2O、NaNO3-KNO3-H2O、LiNO3-KNO3-H2O的水活度、渗透系数及溶解度数据,发现一个四元共晶点,该点组成为5.9%NaNO3、76.2%LiNO3.3H2O和17.9%KNO3(质量分数),相变温度为295.6 K。通过吸放热行为测试及DSC检测对共晶点组成材料的储热性能进行研究。结果表明:该材料在相变温度附近具有良好的储放热性能,且热焓很大,可作为潜在的室温相变储能材料。     

NaOH-NaAl（OH）4-H2O三元溶液体系的比定压热容

采用C80热量仪测量了温度范围为298.15~363.15 K,总碱质量摩尔浓度mT(mNaOH+mNaAl(OH)4)为0.88~6.16mol/kg,苛性比αK(mT/mNaAl(OH)4)为1.9~5.0,及常压条件下NaOH-NaAl(OH)4-H2O三元溶液体系的比定压热容;建立铝酸钠溶液体系比定压热容与总碱度、苛性比和温度的关系式;用该关系式对文献结果进行计算,比定压热容的计算值与其实验值之间的平均偏差小于0.014。根据测定结果计算研究铝酸钠溶液的表观摩尔比定压热容(cpΦ)随温度、浓度、及1/αK的变化规律。结果表明:铝酸钠溶液的表观摩尔热容cpΦ随温度的变化有一个最大值出现;与体系的1/αK成线性关系。     

反应生成Al_2O_3（P）／Al－Zn复合材料的研制

热力学和动力学分析表明，ＺｎＯ／Ａｌ体系在１２４３Ｋ能够反应生成Ａｌ２Ｏ３（Ｐ）／Ａｌ－Ｚｎ复合材料，但反应有约２０ｍｉｎ的孕育期。生成的复合材料中，Ａｌ２Ｏ３颗粒的分布不均匀，有待于在今后的研究中予以解决。     

稀土元素Y对NiAl-Al2O3抗氧化性能的影响（英文）

为考察稀土元素Y对NiAl-Al2O3抗氧化性能的影响,通过脉冲电流辅助烧结(PCAS)制备了NiAl-Al2O3和NiAl-Al2O3-Y块体材料,并在1000℃下测试了材料的恒温氧化和循环氧化性能。结果表明,稀土元素Y对NiAl-Al2O3的氧化产物没有影响。恒温氧化后,NiAl-Al2O3和NiAl-Al2O3-Y表面都形成一层α-Al2O3氧化膜。Y的添加改变了氧化膜的形貌并造成了屋脊状形貌的消失。此外,NiAl-Al2O3-Y的质量增加也明显较少。在热循环测试中,NiAl-Al2O3-Y的氧化膜中没有观察到NiAl-Al2O3中常见的裂纹和剥离现象,这是由于Y能够阻碍Al2O3的θα转化并减少空洞的形成所造成的。     

含MO（MO=FeO,NiO）的低碱度CaO-MgO-Al2O3-SiO2熔渣电导率（英文）

作为有色冶金渣中有价金属回收基础,利用电化学交流阻抗谱法,测定低碱度MO(MO=FeO,NiO)-CaOMgO-Al2O3-SiO2五元熔渣体系的电导率。结果表明:随着熔渣体系温度的升高和MO浓度的增大,熔渣电导率增大。在1573～1773K下,(CaO+MgO)与(SiO2+Al2O3)质量比为0.47,当MO浓度小于12%时,熔渣电导率为1.4～14.4S/m。随着熔渣中MO浓度的增大,熔渣电导率增大的幅度增加。当熔渣中FeO和NiO浓度小于8%时,两种熔渣的电导率相差不大;当浓度达到12%时,含FeO的熔渣电导率明显大于含NiO的熔渣电导率。随着MO浓度的增加,电导活化能降低。     

NaCl-KCl-IrCl3熔盐体系中电沉积Ir层的机理（英文）

在NaCl-KCl-IrCl3熔盐体系中利用循环伏安法和计时电位法研究Ir的沉积机理并通过恒电位法在Pt基体上制备出Ir层。利用扫描电子、显微镜(SEM)能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对Ir层的表面形貌和成分进行分析。结果表明:在NaCl-KCl-IrCl3熔盐体系中Ir的电沉积过程为Ir3+获得3个电子一步沉积为Ir,并且Ir(Ⅲ)→Ir(0)的电极反应过程为可逆扩散控制过程;在1063、1113、1143和1183K下Ir(Ⅲ)离子的扩散系数分别为0.60×10-4、1.23×10-4、2.77×10-4和4.40×10-4cm2-s,Ir(Ⅲ)在NaCl-KC-IrCl3熔盐体系中电极反应的活化能Ea=162.61kJ/mol;沉积电位对所获得的Ir层的形貌有较大影响,其中在峰值电位下所获得的Ir层较厚;熔盐温度对电沉积Ir层的形貌也有较大影响,在较低熔盐温度下获得的Ir层较薄,较高熔盐温度获得的Ir层的孔隙较多。     

LiCl-KCl-MgCl2-Gd2O3熔盐共电沉积制备Mg-Li-Gd合金（英文）

在823K和973K的条件下,采用恒电流密度共电沉积法在LiCl-KCl-MgCl2-Gd2O3熔盐体系中制备Mg-Li-Gd合金,并运用XRD、SEM、EDS和OM对所制备合金进行微观组织分析。结果表明:在开始的30min内,主要是Mg和Gd的沉积,所得合金含96.53%Mg,3.20%Gd和0.27%Li(质量分数),然后Li迅速沉积。可以通过控制电解时间或改变Gd2O3的浓度调节Mg-Li-Gd合金的组成。XRD分析可知,在Mg-Li-Gd合金中存在Mg3Gd相和Mg2Gd相。从Gd元素的面扫描分析可知,Gd元素主要分布在Mg-Li-Gd合金的晶界处。Gd的添加增强了合金的抗腐蚀能力。     

低价锆氧化物Zr3O的结构、热力学和弹性性质第一性原理研究(英文)

采用第一性原理系统地研究3种Zr₃O晶形(空间群分别为R■c (斜方六面体)、R32 (斜方六面体)和P6322(六面体))的晶格动力学及其与温度相关的热力学和力学性质。计算得到的3种Zr₃O晶形的晶体结构参数与实验结果一致。此外,证明3种Zr₃O结构在动力学和热力学上均具有稳定性。获得了3种Zr₃O晶形在0～1500 K温度范围内的熵、焓、吉布斯自由能、比热容、热膨胀系数和弹性模量等性质。发现3种Zr₃O晶形在0K时的相对稳定性顺序为Zr₃O (R■c)> Zr₃O (R32)> Zr₃O (P6₃22);然而,在50 K时Zr₃O(R■c)转变成Zr₃O (R32),在540K时转变为Zr₃O(P6₃22)。相较于其他2种Zr₃O相,Zr₃O(R...     

氟化物熔盐体系中Mg2+和B3+的电化学沉积行为（英文）

采用循环伏安和线性扫描伏安技术,研究在880℃下Mg2+和B3+分别在KF-MgF2和KF-KBF4氟化物熔盐体系中的电化学沉积行为。结果表明:Mg2+在KF-1%MgF2熔盐体系中的还原是一步两电子反应,Mg2++2e-→Mg;B3+在KF-KBF4熔盐体系中的还原是一步三电子反应,B3++3e-→B。Mg2+和B3+的还原过程受扩散控制,Mg2+在KF-MgF2体系中的扩散系数为6.8×10-7cm2/s,B3+在KF-KBF4熔盐体系中的扩散系数为7.85×10-7cm2/s。在温度为750℃、摩尔比为6:1:2的KF-MgF2-KBF4熔盐体系中进行电沉积制备MgB2。X射线衍射分析结果表明,在石墨阴极的表面得到了MgB2。     

0.5Y2O3/Al2O3-Cu/20Mo3SiC复合材料的热变形行为及热加工图

采用真空快速热压烧结法制备了0.5Y₂O₃/Al₂O₃-Cu/20Mo3SiC复合材料,在650～950℃温度范围和0.001～10 s^-1应变速率条件下,利用Gleeble-1500D数控动态-力学模拟试验机对0.5Y₂O₃/Al₂O₃-Cu/20Mo3SiC复合材料进行热变形试验,根据试验结果绘制了其真应力-真应变曲线。根据动态材料学模型,构建了复合材料的热加工图,确定其适宜的热加工参数。结果表明：0.5Y₂O₃/Al₂O₃-Cu/20Mo3SiC复合材料的真应力-真应变曲线存在典型的动态再结晶特征,其热激活能为211.109 kJ/mol,并构建了本构方程;基于动态材料模型构造的热加工图,确定了复合材料最佳的热加工工艺参数为：变形温度为725～950℃,应变速率为0.006～0.223 s^...