煤粉燃烧火焰区域中碳烟的结构与行为

在25 kW的一维下行炉的煤粉燃烧火焰区域,通过两级稀释水冷等速取样系统和荷电低压撞击器(ELPI)颗粒分级系统收集碳烟颗粒,利用高分辨透射电镜(HRTEM)获取超细颗粒物中碳烟的纳米结构图像,通过纳米结构图像分析研究碳烟在火焰区域内的各种行为.结果表明,在火焰区域中形成的碳烟因其行为不同而呈现出多样化的纳米结构,包括同心圆洋葱状、胶囊状、碳纤维微晶状和碳包覆的金属氧化物等,这些纳米结构客观反映了碳烟在火焰区域内较高梯度的含氧条件和高温环境下,存在着复杂的反应机理,包括碳烟基本粒子的形成、粒子间的碰撞聚并、在碳烟形成演变过程中所发生的石墨化作用和氧化反应、以及碳烟和随同煤粉挥发分析出的有机键连接金属元素间的相互作用.     

非晶硅太阳电池窗口层材料掺硼非晶金刚石的研究

以固态掺杂方式利用过滤阴极真空电弧技术制备掺硼非晶金刚石薄膜, 获得性能优良的宽带隙p型半导体材料, 再利用等离子增强化学气相沉积技术制备p-i-n结构非晶硅太阳电池的本征层和n型层, 最终制成以掺硼非晶金刚石薄膜为窗口层的非晶硅太阳电池. 利用Lambda950紫外-可见光分光光度计表征薄膜的光学带隙, 并测试电池开路电压、短路电流、填充因子以及转化效率等参数, 再分析电池的光谱响应特性. 实验表明, 掺硼非晶金刚石薄膜的光学带隙(～2.0eV)比p型非晶硅更宽, 以掺硼非晶金刚石薄膜用作非晶硅太阳电池的窗口层, 能够改善电池的光谱响应特征, 并提高转化效率达10%以上.     

高强脉冲电流工艺参数对Fe基非晶合金纳米晶化的影响

高强脉冲电流能使Fe基非晶合金在低于非晶转变温度70～100K的条件下实现快速晶化。脉冲频率和处理时间对Fe基非晶合金晶化过程有显著影响。在高强脉冲电流的作用下,随着处理时间的增加,Fe基非晶合金先发生结构弛豫,然后在某一临界处理时间之后发生快速晶化,析出大量的α-Fe(Si)纳米相,最后晶化过程趋于稳定。提高脉冲频率f,可以有效缩短临界处理时间,但不改变Fe基非晶合金纳米晶化过程中显微硬度的变化趋势。与等温退火工艺相比,高强脉冲电流处理是一种高效的非晶合金快速晶化方法。     

Sm-Co二元合金非晶块体材料的制备与表征

稀土-过渡金属二元系合金稳定的非晶块体材料的制备一直是非晶材料研究领域的挑战性难题。本研究组以Sm-Co二元合金体系为例,探索出了一条制备稀土-过渡金属二元合金非晶块体材料的创新途径。采用真空感应熔炼制备Sm-Co合金铸锭、高能球磨制取合金非晶态粉末、高压放电等离子烧结致密化的工艺路线,制备获得了稳定的Sm-Co二元合金非晶块体。对块体材料进行XRD、DSC、TEM等表征和分析,研究了二元非晶合金块体的结构和制备工艺的关系。     

塑性变形对Zr-Al-Ni-Cu-Ag非晶合金中二十面体准晶相析出的影响

利用x射线衍射(XRD)和差示扫描量热法(DSC)研究了轧制对Zr65Al7.5Ni10Cu12.5Ag5非晶合金中二十面体准晶相析出的影响.实验发现,经轧制塑性变形合金在随后的加热过程中二十面体准晶相的析出量增加,在变形量ε=70%时达到最大.另外,析出的二十面体准晶相的稳定性随着变形量增大而提高,在ε=70%时达到最大,随后又开始降低.这是由于合金在塑性变形过程中的原子组态发生变化所致.     

Si对Ni基非晶合金玻璃形成能力及热稳定性的影响

研究Si对NiCuTiZrAl非晶合金的玻璃形成能力及热稳定性的影响。利用铜模铸造制备NiCuTiZrAlSi非晶合金,3.5%Si的添加显著改善非晶合金的玻璃形成能力。在DSC、DTA、XRD及TEM分析的基础上,利用SEM(EDS)技术对类金属Si提高非晶合金的玻璃形成能力及热稳定性进行深入分析。适量元素Si添加不仅可以延缓熔体中初生相Ni(TiZr)和(TiZr)(CuAl)2形成,而且可抑制元素O的有害作用,这为类金属提高非晶合金的玻璃形成能力提供有效证据。利用Kissinger方程进行不同含Si量的NiCuTiZrAl非晶合金晶化动力学研究表明,放热峰Tp处晶化激活能随着Si量增加而增大。     

Applicability of Johnson-Mehl-Avrami model to crystallization kinetics of Zr60Al15Ni25 bulk amorphous alloy

The applicability of Johnson-Mehl-Avrami（JMA） model to the crystallization kinetics of Zr60Al15Ni25 bulk amorphous alloy is investigated by differential scanning calorimetry（DSC） under isochronal and isothermal conditions. A criterion Xm, at which a defined function z（x） exhibits the maximum value, is introduced to check the validity of JMA model to the kinetics analysis. The value Of Xm has a constant of 0.632 for JMA model. It is found that the values Of Xm at different isothermal annealing temperatures （743,748, 753 and 758 K） are almost near 0.632, which indicates that the isothermal crystallization kinetics can be modeled by JMA equation. However, the values Of Xm at different heating rates （10, 20, 30 and 40 K/min） are about 0.52, implying that JMA model is not valid to the isochronal crystallization kinetics. The reason why the JMA model is not valid to the isochronal crystallization kinetics is discussed.     

Nd7．5Fe85．9Nb0.25Dy0．75B5．5Cu0．1非晶合金中Nd2Fe14B相的晶化动力学

利用差示扫描热分析法（DSC）研究了非晶Nd7．5Fe85．9Nb0.25Dy0．75B5．5Cu0．1合金中Nd2Fe14B相的晶化动力学。结果表明：当非晶合金以10℃／min升温时,Nd2Fe14B的晶化峰值温度为697.93℃,晶化初期Nd2Fe14B相的晶化激活能为372．17kJ／mol,随其晶化体积分数的增加,晶化激活能逐渐减小。     

热处理对Fe80Zr5Nb4B11非晶合金的结构及磁性能影响

采用单辊快淬法制备Fe80Zr5Nb4B11合金,并在不同温度下对其进行退火,研究热处理对该合金的结构和磁性能的影响。利用X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）表征合金的结构,利用振动样品磁强计（VSM）测量合金的磁性能。结果表明：随着退火温度的增加,α-Fe晶体相从非晶基体中析出;晶粒尺寸逐渐增大;Fe80Zr5Nb4B11合金的比饱和磁化强度（Ms）在300℃下降,之后保持持续上升的趋势;而矫顽力（Hc）的变化相对复杂,呈现先上升→下降→上升的趋势,这些特征与其微观结构密切相关。     

Effect of the atomic packing density on the structural change rate of amorphous alloys under elastostatic stress

This study deals with the fundamental issue of whether the atomistic-scale structure of amorphous alloys can be altered by the application of elastic stress. The prolonged imposition of elastostatic stress on amorphous alloys induces permanent structural change. The rate of change largely depends on the atomic packing density, which is characterized by the fractions of various short-range ordered clusters. This structural change is accompanied by the formation of excess free volume, which in turn affects the mechanical properties in subsequent compression tests. The findings of the experiments and molecular dynamics simulations were analyzed in terms of atomistic-scale structural changes.