一维四棱柱状Bi_2O_3纳米棒的微乳法合成及光性能

纳米氧化铋是一种重要的功能材料,其可控制备一直是研究的热点。以TritonX-100/正庚烷/正戊醇/水为微乳液体系,采用反相微乳法合成了一维四棱柱状Bi_2O_3纳米棒。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了煅烧温度和煅烧时间对Bi_2O_3样品晶型和微观形貌的影响。表征结果表明,随煅烧温度增加,产物由四方相β-Bi_2O_3向单斜相α-Bi_2O_3转变,样品为一维四棱柱状纳米棒,其直径为50～100 nm,长为300～600 nm。对前驱体的形成机制进行分析发现,定向附着、自组织和奥斯瓦尔德熟化在微乳体系合成纳米材料的过程中起到了重要作用。紫外-可见光谱(UV-Vis)分析表明,亚稳相β-Bi_2O_3(550 nm)相比稳定相α-Bi_2O_3(460 nm)具有更宽的可见光响应范围和更窄的禁带宽度(分别为2.30和2.74 eV),属于电子从价带跃迁到导带引起的吸收,为Bi_2O_3的直接带隙吸收。荧光光谱(PL)表明β-Bi_2O_3在400～600nm具有宽的发射谱带,466 nm处的强蓝带发射归属于Bi~(3+)的~3P_1→~1S_0跃迁和O~(2-)→Bi~(3+)荷移跃迁,562 nm处绿峰归属于晶体表面氧空位和生长过程中形成的缺陷。     

Al_2O_3电解质新型结构SOFC制备及性能研究

本文主要研究了以Al_2O_3为电解质的新型结构低温固体氧化物燃料电池。分别以三种不同结构的氧化铝(α-Al_2O_3、β-Al_2O_3和含有一定γ相的α-Al_2O_3)为电解质制备了结构为:泡沫镍-Ni_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)LiO_2(NCAL)/Al_2O_3/NCAL-泡沫镍的SOFC,并在H_2燃料中测试了电化学性能。研究发现三种电池开路电压和最大输出功率密度都有明显差异。α-Al_2O_3、β-Al_2O_3和含有一定γ相的α-Al_2O_3电解质电池在550℃下H_2/air气氛中的开路电压分别为:1.057V、0.415V和0.945V;三种电池的最大功率密度分别为173.44mW·m~(-2)、3.76mW·m~(-2)和99.11mW·m~(-2)。交流阻抗谱结果显示α-Al_2O_3的离子电导率最高,为0.17S·cm~(-1)。通过Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_2(GDC)/Al_2O_3双层电解质电池的离子过滤实验发现Al_2O_3电解质中的载流子包含氧离子。对不同结构Al_2O_3粉体材料及其在电池中电化学性能测试前后表面氧元素的结合能的XPS表征结果研究发现:不同结构的Al_2O_3的离子电导率大小跟其表面氧空位浓度有关,氧空位浓度越大,离子电导率越高。Al_2O_3的表面氧空位浓度在氢气通入后也会显著增加。界面氧离子传导应该是这种以氧化铝为电解质的新型结构SOFC的氧离子传导机理。     

镧、铒、镱镓酸盐的合成及物相分析

本文用固相反应,在大气压力下,1300℃恒温5小时合成出LaGaO_3、Er_3Ga_5O_(12)和Yb_3Ga_5O_(12)。研究了双掺Yb_2O_3、Er_2O_3的LaGaO_3的物相变化与Yb_2O_3和Er_2O_3掺入量的关系。     

CaO-Al_2O_3基连铸保护渣对Al_2O_3溶解行为的研究

采用旋转柱体法,研究了高铝高锰钢连铸过程中CaO-Al_2O_3-B_2O_3渣系对Al_2O_3的溶解行为,考察了Al_2O_3棒直径、温度和保护渣成分对Al_2O_3溶解行为的影响。结果表明,在一定时间内,1 300℃下,同种保护渣中Al_2O_3的溶解量随Al_2O_3直径的增大而增加;在一定直径和保护渣成分情况下,Al_2O_3的溶解量随温度的升高而增加;在一定直径和温度(1 300℃)下,2#渣中Al_2O_3的溶解量最大;Al_2O_3的溶解速率在熔渣液渣面处最大。此外,在保护渣吸收Al_2O_3能力及吸收后性能稳定性方面,2#渣优于其他三种保护渣。     

Nd_2O_3掺杂的HfO_2高k栅介质薄膜ALD制备及性能研究

采用原子层沉积技术(ALD)制备了Nd_2O_3掺杂的HfO_2高k栅介质薄膜(Hf-Nd-O),通过X射线光电子能谱(XPS)研究了薄膜中元素的成分、结合能及化学计量比,分析了Nd_2O_3掺杂后薄膜中氧空位浓度和界面层成分的变化;通过测量薄膜的光致发光(PL)图谱,比较了Nd_2O_3掺杂前后铪基薄膜中的氧空位浓度变化,分析了Nd_2O_3掺杂对HfO_2薄膜中氧空位浓度的影响;通过高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)研究了薄膜厚度及形态;制备了Pt/HfO_2(Hf-Nd-O)/IL/n-Si/AgMOS结构,应用半导体参数测试仪得到薄膜的电容-电压(C-V)和漏电流密度-电压(J-V)特性曲线。结果表明,Nd_2O_3掺入HfO_2薄膜后,整个铪基薄膜体系的氧空位减少,Hf-O键的结合能提高,Hf和O的原子比更接近理想的化学计量比(1∶2);在同样物理厚度与界面制备工艺条件下,Nd_2O_3的掺入使得MOS结构的饱和电容值提高,EOT降低,V_g=(V_(fb)+1)V时,Nd_2O_3掺杂的HfO_2薄膜的漏电流密度为8.7×10~(-3)A·cm~2,相比于纯HfO_2薄膜的3.5×10~(-2)A·cm~2有明显降低,电学性能整体得到提高。     

透氧膜法直接制备LaNi_4Al合金的研究

采用固体透氧膜(SOM)法电解La_2O_3-NiO-Al_2O_3烧结片,直接制备储氢合金LaNi4Al。该工艺用只允许氧离子通过的固体透氧膜隔开阴极和阳极,可采用较高的电解电压(3.8V)以获取更高的电解速率。采用SEM和XRD分析了烧结阴极片形貌、组成以及在熔盐中浸蚀后的变化,通过电解中间产物相组成分析了反应机理。结果表明:SOM法由La_2O_3-NiO-Al_2O_3直接制备LaNi4Al是可行的;La_2O_3-NiO-Al_2O_3阴极片1150℃烧结后的组成为LaAlO_3、NiO;烧结片电解机理为LaAlO_3脱氧生成LaOCl、Al,NiO脱氧反应生成Ni,随后LaOCl、Al、Ni反应生成LaNi4Al;反应的电流效率为92.7%,能耗3.55kW·h/kg。工艺流程短、效率高,有良好的应用前景。     

Gd_2O_3添加对UO_2芯块物理性能的影响研究

含钆UO_2芯块制造过程中Gd_2O_3的添加会导致混料不均匀和烧结后芯块缺陷。针对上述问题进行了理论分析和工艺试验,研究了Gd_2O_3对芯块物理性能的影响。针对Gd_2O_3与UO_2粉末极难混匀的特性,通过实施多种试验并对试验后粉末中Gd_2O_3含量的检测结果进行分析计算,确定了含钆芯块制造中Gd_2O_3混合均匀化的工艺和参数。在此基础上进行了Gd_2O_3添加对芯块压制、密度控制、微观结构等方面的影响规律研究。研究表明,Gd_2O_3粉末的添加会微弱降低芯块的最终密度,同时使芯块出现烧结缺陷;微湿气氛烧结可解决含钆芯块出现烧结缺陷的问题。     

超低氧特殊钢中非金属夹杂物研究

针对超低氧含量特殊钢中大型非金属夹杂物问题开展了相关工业试验和实验室研究,研究结果表明:1)当钢液w(T.O)低于(13~15)×10~(-6)后,通过LF精炼进一步降低钢液总氧和夹杂物含量变得困难。而RH真空精炼在钢液超低氧含量条件下则具有非常强的进一步降氧和去除夹杂物的能力,将RH精炼时间延长至33 min左右,钢液w(T.O)降至4.7×10-6,尺寸1.5μm以上夹杂物数量减少至1.77个/mm~2。2)超低氧特殊钢中夹杂物在钢液二次精炼过程会经历"Al_2O_3→MgO-Al_2O_3→CaO-MgOAl_2O_3→CaO-Al_2O_3"转变,其中Al_2O_3向MgO-Al_2O_3系夹杂物转变是由于钢液[Mg]与Al_2O_3夹杂物的反应,而[Mg]主要来源于[Al]还原钢包包衬MgO的反应。3)在w(T.O)=5.9×10-6的特殊钢连铸圆坯试样中检测到尺寸100~330μm的大型簇群状CaO-MgO-Al_2O_3系夹杂物,构成簇群的微小颗粒与钢液中微小夹杂物类似,表明是在连铸过程由钢液中微小夹杂物聚合而成。4)经过RH精炼,钢中夹杂物绝大多数已转变为液态CaO-Al_2O_3系夹杂物,而连铸过程发生的二次氧化,会将钢中夹杂物转变为高熔点的CaO-Al_2O_3系、MgO-Al_2O_3系或CaO-MgO-Al_2O_3系固态夹杂物,固态夹杂物更易聚合为大型夹杂物,因此在超低氧特殊钢生产中必须非常严格地控制二次氧化。     

DP590钢夹杂物在精炼及浇铸过程中的演变行为

围绕某钢铁企业生产的DP590钢中非金属夹杂物在精炼及浇铸过程中的演变行为,采用氧氮分析、显微夹杂统计及SEM-EDS能谱分析等手段进行了系统深入的研究。利用Fact-Sage软件计算并绘制了1 600℃时CaS-CaO-Al_2O_3三元相图,分析了精炼和连铸过程中夹杂物在CaS-CaO-Al_2O_3三元相图中的演变行为。研究发现,在该厂现行工艺条件下,LF喂钙处理可降低钢中的全氧含量和非金属显微夹杂含量。转炉炉后出钢至精炼出站全氧含量降低了27×10~(-6),非金属显微夹杂物含量减少了54.5%。稳态连铸坯中的氧、氮含量和显微夹杂含量较低。LF精炼喂钙线之前显微夹杂的主要成分为Al_2O_3。在LF精炼钙处理后,中间包及连铸坯中发现了大量的球形Ca O-Al_2O_3类夹杂,这表明钙处理效果良好,实现了将Al_2O_3夹杂物变性的目的。热力学计算结果表明钙处理过程中夹杂物的演变行为为Al_2O_3→Al_2O_3+CaO·6Al_2O_3+CaS→Al_2O_3+CaO·2Al_2O_3+Ca S(Ca S较多,Ca O较少)→Al_2O_3+CaO·2Al_2O_3+CaS(CaS较少,CaO较多)。     

YBa_2Cu_3O_(7-x)-Nb_2O_5系超导体制备及结构

日本研究人员在950℃恒温24h,制成了掺Nb_2O_5的 YBa_2Cu_3O_(7-x)超导体,其冷却速率为5℃/min。在 Nb_2O_5≤0.5wt%范围内,当增加Nb_2O_5掺杂量时,超导体体密度及临界电流密度(77K,H=0T)分别增至5.80g/cm~3和437     

直拉重掺硼硅单晶的研究进展

系统介绍了直拉重掺硼(B)硅单晶研究的最新进展。主要内容包括重掺B硅单晶的基本性质，利用重掺B籽晶进行无缩颈硅单晶生长技术，重掺B硅单晶的机械性能，重掺B硅单晶中的氧和氧沉淀，以及B的大量掺杂与大直径直拉硅单晶中空洞型(Void)原生缺陷的控制关系。在此基础上，探讨了当前直拉重掺B硅单晶生产和研究中存在的主要问题。     

纯铁液中稀土元素—氧—硫平衡的研究

前人所测纯铁液中之K_(Ce_2O_2∽)及K_(Ce_2S_3)值均偏大,盖因实验方法不够完善所致,如所测之[Ce]、[O]、[S]含量均非溶解态之量。在早先制定的实验方法的基础上,本工作采用灵敏度较高的放射性测量技术,通过将试样在低温有机电解液中电解的方法,排除稀土夹杂物,测定了样中溶解态的稀土元素与硫含量,并用ZrO_2(MgO)管定氧测头测定了铁液中的氧活度,在1550～1710℃测定了纯铁液中平衡常数K_(Ce_2O_2S)、K_(Nd_2O_2S)、K_(Y_2O_2S)及K_(Ce_2S_3)与温度的关系,活度相互作用系数e_S~(Nd)及e_S~Y值。计算了Nd_2O_2S、Y_2O_2S及Ce_2S_3之标准生成自由能。     

新型太阳能选择性吸收薄膜Cu/SS-TiON(HMVF)/SS-TiON(LMVF)/Al_2O_3的制备与光学性能

对应用于太阳能光热领域的TiO_2进行掺氮,并与不锈钢(stainless steel,SS)复合,采用磁控溅射法制备SS-TiON(HMVF,high metal volume fraction)/SS-TiON(LMVF,low metal volume fraction)串联双吸收层,并制备4层结构的太阳能光谱选择性吸收光热薄膜Cu/SS-TiON(HMVF)/SS-TiON(LMVF)/Al_2O_3。利用紫外–可见分光光度计、红外光谱仪、吸收率发射率测试仪、X射线光电子能谱仪与原子力显微镜等表征该太阳能光热吸收薄膜的光学性能、成分、结构与形貌。结果表明,通过优化双吸收层的厚度与成分,沉积在Al基底上的Cu/SS-TiON(HMVF)/SS-TiON(LMVF)/Al_2O_3太阳能选择性吸收薄膜,具有较高的吸收率(0.902)和较低的发射率(0.052)。该膜系经400℃高温条件下大气退火2 h后,由于出现晶粒团聚现象,光学性能有所下降。     

IF钢冷轧板表面条状缺陷成因及控制

条状缺陷是IF钢冷轧板常见的表面缺陷之一,针对邯钢IF钢冷轧板表面出现的条状缺陷,分析了该类条状缺陷的成因,并提出了合理的控制措施。通过SEM-EDS分析发现条状缺陷内部存在大量的小尺寸Al_2O_3颗粒,分析其来源于铸坯中大型Al_2O_3夹杂物。对不同浇注阶段铸坯进行SLIME法大样电解并采用SEM-EDS分析其大型夹杂物类型,发现在交接坯和换水口坯中存在较多的大型Al_2O_3夹杂物,分析其来源为水口结瘤物。综合分析后得出此类条状缺陷成因是水口结瘤物脱落被卷入结晶器,并在铸坯中形成大型Al_2O_3夹杂物,进而在冷轧板轧制过程中形成表面条状缺陷。     

钙处理对成品无取向硅钢夹杂物特性的影响

通过取样检测结合热力学计算,分析了钙处理对成品无取向硅钢中夹杂物特征及硫化物夹杂的析出机制的影响。结果表明,钢中尺寸大于3μm的有害夹杂物主要是AlN、MgO-SiO_2、CaO-Al_2O_3-SiO_2类复合夹杂物及其与MgS、MnS、CaS的复合析出物。钙处理钢中没有检测到单独的Al_2O_3、SiO_2及铝酸钙类夹杂物。钙处理钢中形成的液态3CaO·Al_2O_3、MgO·SiO_2和Al_2O_3夹杂物被精炼渣吸收,改性去除了钢中大尺寸Al_2O_3夹杂物。钙处理钢中尺寸大于3μm的氧化物夹杂主要是含CaO和(或)CaS的Al_2O_3-SiO_2类夹杂。硫化物在MgO-SiO_2类氧化物表面的析出有利于其形貌趋于规则。钢中不同形貌的AlN夹杂物呈多尺度分布,钙处理对大尺寸AlN的析出特性影响不大。氧硫化物及其与AlN复合析出并定向长大的过程,与其晶体结构有关。氧化物夹杂的硫容量决定了其与硫复合的难易程度。钙处理钢中CaS在氧化物表面呈局部包裹析出和局部吸附析出。     

氧化铕中十四个稀土杂质的发射光谱分析

在直流电弧中研究了发射光谱分析的有关条件,使用二米平面光栅摄谱仪一级光谱二次投射氩、氧控制气氛测定氧化铕中十四个稀土杂质,测定下限CeO_2、Pr_6O_(11)2×10~(-3)％,Nd_2O_3、Tb_4O_71×10~(-3)％,Gd_2O_37×10(-4)％,La_2O_3、Sm_2O_3、Dy_2O_3、Ho_2O_3、Er_2O_35×10~(-4)％,Tm_2O_3、Lu_2O_3×10(-4)％,Y_2O_31×10(-4)％,Yb_2O_33×10(-5)％,杂质总量测定下限0.01％,单次测定相对均方偏差5.6～15％,加料试验,数据符合较好。     

采用方波伏安法研究Nd_2O_3在NdF_3-LiF熔盐中的溶解度和溶解速度

采用方波伏安法,在石墨电极上测定了NdF_3-LiF-Nd_2O_3熔盐体系中氧离子的氧化过程。得出了氧离子氧化峰值电流密度Ip和Nd_2O_3浓度之间的关系曲线,通过最小二乘法建立了如下的方程式:Ip=0.09594[Nd2O3]+0.00497。由该方程式得到的氧化钕浓度(%,质量分数)与X射线荧光光谱(XRF)测试结果比较,平均误差为5.405%。通过方波伏安曲线及该方程式表征了Nd_2O_3在NdF_3-Li F熔盐中的溶解度和溶解速度。Nd_2O_3在NdF_3-Li F熔盐中的溶解是一个吸热过程。随着温度的升高,Nd_2O_3的溶解度呈线性增加,随着Nd F3浓度的增加,Nd_2O_3溶解度也随之增加。温度为1200℃时,当支持电解质中NdF_3浓度从70%(质量分数)增加到90%(质量分数)时,Nd_2O_3溶解度增加1.3%,Nd_2O_3在NdF_3-Li F熔盐中溶解速率在10 min左右达到最大值,该值与电解质组成几乎无关。当NdF_3∶Li F=90∶10(质量比),T=1200℃条件下氧化钕的溶解速度在10~20 min内保持最大值,其值为0.057%·min-1。     

高性能GCr15轴承钢中夹杂物控制与疲劳性能

GCr15轴承钢的冶炼工艺对钢的疲劳性能具有显著影响。研究了LF+VD、电渣重熔(ESR)和真空感应+真空自耗(VIM+VAR)冶炼工艺对钢中氧、氮、硫的质量分数和非金属夹杂物的分布特征以及疲劳性能的影响规律。结果表明,VIM+VAR冶炼钢中氧和氮的质量分数分别为0.000 5%和0.001 6%,夹杂物总数量仅为1.54个/mm~2。ESR冶炼钢中氧和氮的质量分数分别为0.001 8%和0.011 0%,夹杂总数量为17.78个/mm~2,夹杂物尺寸均小于13μm。LF+VD冶炼钢中硫的质量分数为0.002 6%,钢中硫和氧的质量比为3.7,夹杂总数量最多为20.73个/mm~2,大于13μm的夹杂物中CaS和CaS与Oxide复合夹杂比例较高。旋转弯曲疲劳试验结果表明,LF+VD、ESR和VIM+VAR冶炼钢的安全疲劳极限分别为980、1 164和1 158 MPa,引起疲劳破坏的夹杂物类型与制备工艺有关,LF+VD冶炼钢的夹杂物有CaS、CaS(Oxide)和CaO·Al_2O_3,ESR冶炼钢的夹杂物有Al_2O_3和CaO·Al_2O_3,VIM+VAR冶炼钢的夹杂物有TiN、MgO·Al_2O_3和CaS(Oxide)。依据真实应力因素和疲劳寿命,钢中夹杂物的危害程度由大到小依次为TiN、CaO·Al_2O_3、MgO·Al_2O_3、Al_2O_3、CaS(Oxide)和CaS,夹杂物类型和尺寸的不同导致了GCr15轴承钢安全疲劳极限的差异。     

在硅衬底上生长超导薄膜过渡层

本文介绍了在Si(100)衬底上异质外延生长超导薄膜过渡层的方法,研究了过渡层的晶体性质和表面形貌。在Si(100)衬底上外延生长的过渡层依次为Y_2O_3(110)、ZrO_2(100)和Y_2O_3(100)/ZrO_2(100)。最上层生长的即是YBa_2Cu_3O_(7-x)超导膜层,其T_c值达88K。 过渡层用真空蒸镀的方法。首先蒸镀金属钇,并以氧等离子体将其氧化,制成Y_3O_3过渡层。采用ZrO_2晶拉电子束蒸发沉积制成了ZrO_2过渡层。生长器中基础压力为1.33×10~(-5)Pa,生长过程中压力     

制备参数对氧载体组织性能的影响

利用SEM、XRD、BET、万能摩擦磨损试验机,研究了Al_2O_3, Fe_2O_3, ZrO_2, TiO_2, SiO_2五种惰性载体及其加入不同比例、不同煅烧温度和不同时间等制备参数对铜基氧载体相组成、表面微观形貌、比表面积、机械强度等性能的影响.CuO和Al_2O_3和Fe_2O_3反应生成不具有放氧性能的CuAlO_2、CuFeO_2的尖晶石化合物,其他三种惰性载体(ZrO_2、TiO_2、SiO_2)与CuO不发生反应,适合于制备铜基氧载体.随着惰性载体含量的增加,氧载体晶粒排列变疏松,孔隙增多,比表面积逐渐增大,机械强度影响不大.煅烧温度越高,氧载体表面分布致密、晶粒增大、比表面积减小,机械强度增强.另外,煅烧时间的改变不会影响氧载体的组织性能.