高纯钌粉制备技术的研究和进展

目前大量使用的钌靶主要用粉末冶金方法制备,所用原料为高纯钌粉。粉末质量是影响钌靶制备和使用性能的关键问题。基于文献和实验,详细列出了高纯钌粉在纯度、尺寸等方面的具体特征,给出了高纯钌粉的具体指标和要求。系统概述了高纯钌粉的主要制备工艺路线和流程(包括物料预处理、氧化溶解、氧化蒸馏、吸收浓缩、沉淀结晶、煅烧分解、还原制粉),以及各过程中的主要原理、工艺步骤和加工方法。在此基础上,系统总结和归纳了目前国内外主要厂家和研究机构的主要生产工艺和流程,并对其制备方法、工艺路线及特点进行了分析和讨论。在研究制备原理和工艺的基础上发现控制杂质含量的基本原则,即通过多次反复四氧化钌的氧化蒸馏和吸收这一过程可降低杂质阳离子含量,而通过煅烧、氢气还原、真空处理等可以有效去除杂质阴离子,根据钌粉中超标的离子种类,就可确定需要改进的工艺环节和步骤。分析了热等静压、放电等离子烧结和真空热压等方法制备钌靶时,所需钌粉在纯度和晶粒尺寸方面的具体要求,以及钌粉末的晶粒尺寸和形貌对靶材的机械加工性能、溅射性能的影响。最后给出了高纯钌粉制备技术方面急待解决的重要问题和发展方向。     

Effect of Zr, Mo and Y Adding on Microstructure, Mechanical and Electrical Properties of Au-Pd, Pt-Ir and Pd-Ru Systems

将金属粉末注射成形充模过程视为粉末、粘结剂和空气的三相流动过程,给出了金属粉末注射成形充模多相流动的控制方程。根据钳口复杂模腔的铁粉注射成形实际参数确定了充模多相流动控制方程的初边界条件,基于CFX计算流体力学软件对钳口铁粉注射成形充模多相流动过程实现了三维数值模拟。给出了钳口铁粉注射成形充模多相流动中固相粉末的速度流线图,分析了模腔中温度场和压力场分布的瞬态情况,以及模腔中不同位置的温度和压力随时间变化的曲线;分析了钳口铁粉注射成形充模多相流动过程中不同时刻粉末体积分数的分布情况。数值模拟结果可用于分析注射成形过程中产生粉末粘结剂两相分离和成形坯密度分布不均的原因,数值模拟为研究注射成形产品缺陷产生的原因提供了直观分析方法。     

RhZr相结构稳定性和电子结构性质的第一性原理研究

用第一性原理计算研究RhZr两种晶体结构的结构稳定性和电子结构性质。采用基于第一性原理的平面波赝势法,分别用局域密度近似和广义梯度近似法,对晶体原子的结构进行优化,并分别对正交晶系RhZr和立方晶系RhZr的基态性质,如晶格参数、能态密度、形成能以及形成焓等进行计算。计算结果表明：正交晶系RhZr比立方晶系RhZr更容易生成,而且生成的正交晶系RhZr比立方晶系RhZr更稳定。能态密度计算结果表明：立方晶系RhZr比正交晶系RhZr稳定,是因为在立方晶系RhZr中不仅存在Rh？Zr还存在Rh？Rh或者Zr？Zr之间的相互作用键。由态密度分析还可看出,在费米面附近Rh的4d轨道与Zr的4d轨道存在较强的轨道杂化。     

铂和铑的晶格反演势的构建研究

采用密度泛函理论计算分别得到的铂和铑的晶格内聚能-最近原子距离曲线,而后基于晶格反演方法构建得到了铂和铑的晶格反演势。同时详细给出了FCC晶格的反演系数等的具体计算方法和算法。通过将铂和铑的晶格反演势与已有的相应势函数比较发现两者是基本相同的,这证明了构建的铂和铑反演势是有效的。     

连续铸造Ag-28Cu合金的组织形貌表征

采用连续铸造技术制备了Ag-28Cu合金棒材,用金相显微镜(OM)与扫描电镜(SEM)对其组织形貌进行了分析表征。结果表明,Ag-28Cu连铸合金的组织均为典型的三区结构:细等轴晶区、柱状晶区和中心的等轴晶区,在铸锭中还散落着形貌清晰、形态规整的白色枝晶。     

W-Re高比重合金的SPS烧结

采用放电等离子烧结(SPS)设备制备了W-Re高比重合金,烧结温度为1800℃,烧结压力为40MPa,保温时间为5min。对SPS烧结的W-Re合金试样进行了密度、硬度等性能测试。采用金相显微镜观察试样的金相组织、晶粒大小。结果表明:采用SPS烧结,可以在较低的温度下实现W-Re合金的致密化,并能有效控制晶粒长大,提高材料的硬度。     

Ni含量对AgNi电接触材料性能和电弧特性的影响

AgNi触头是一种工业上应用最广泛的电接触材料。采用粉末冶金方法制备了不同Ni含量的AgNi电接触材料,在直流阻性负载条件下(24 V,20 A,DC)测试触点电弧侵蚀行为。利用扫描电子显微镜、力学性能测试以及电接触测试系统研究Ni含量对AgNi触头材料的微观组织、电弧侵蚀形貌、力学性能、电接触性能的影响,揭示AgNi触头的电弧侵蚀机理。结果表明：Ni在Ag基体中呈纤维状弥散分布,随着Ni含量增加AgNi材料的强度和电阻率都增大,但塑性下降;随着Ni含量增加,AgNi触点接触电阻显著增加,抗熔焊性能下降。AgNi触点燃弧时间随Ni含量增加波动增大,但平均燃弧时间和燃弧能量没有明显增大,AgNi30的最大燃弧能量随分断次数增加明显。除了AgNi10以外,AgNi触点材料转移方向为阳极向阴极转移,转移量随Ni含量增加先增大后减小,电弧侵蚀后触点形貌为阳极形成凹坑而阴极形成凸点,且随着Ni含量增加,凹坑和凸点大而集中。     

Pt-M(M=Fe, Co, Ni)金属间化合物电子结构和弹性性质的第一性原理研究

通过基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Pt-M(M=Fe,Co,Ni)各金属间化合物的结构、能量、电子结构和弹性性质。首先对Pt-M(M=Fe,Co,Ni)金属间化合物进行几何优化,对其能带结构、总态密度、分态密度、键合特征和弹性性质进行研究,并计算各金属间化合物的结合能与生成焓。计算所得晶格参数与实验值和文献计算值吻合。PtFe_3的生成焓最小,结合能最大,说明PtFe_3较其他合金相更稳定、键合力更强。通过对Pt-M(M=Fe,Co,Ni)的能带结构和电子态密度进行计算,分析了其结构稳定性的物理本质。PtFe_3-t中Pt-Fe和Fe-Fe键相比其他合金相键长较短且电荷密度较高,说明PtFe_3-t中Pt-Fe和Fe-Fe键的键能比其他合金相大,所以PtFe_3-t合金相的结构稳定性最好。对Pt-M(M=Fe,Co,Ni)弹性性质的研究表明PtFe_3为脆性相,PtFe、Pt3Fe、PtCo、Pt_3Co、PtNi和PtNi3为延性相,其中Pt_3Co的塑性最好,PtFe_3-t有较高的弹性模量,其原子间结合力相对较强,材料的强度较大。     

不同制备工艺对银氧化锌触头材料性能的影响

分别采用普通粉末冶金法和热等静压两种方法制备了银氧化锌触头材料,并对其机械物理性能、金相组织、加工性能、电性能等进行了比较分析。结果表明,热等静压工艺生产的银氧化锌触头材料性能优越,与国外同类产品性能相当。     

石墨烯含量对多层石墨烯/银复合材料组织和性能的影响

采用粉末冶金法制备了多层石墨烯/银电接触复合材料,并系统研究了多层石墨烯含量对多层石墨烯/银复合材料微观组织、导电率、硬度及电弧侵蚀的影响。结果表明,复合材料密度随多层石墨烯含量的增加而减小。多层石墨烯含量为0.5%的石墨烯/银复合材料具有最佳的导电率,为84.5% IACS。当多层石墨烯含量高于2.0%以后,复合材料硬度降低幅度明显增大。多层石墨烯含量为1.5%的多层石墨烯/银电接触复合材料表现出最优异的抗电弧侵蚀性能。