热电氧化物(Ca_3Co_2O_6)_(1-x)(Ca_3Co_4O_9)_x的制备和表征

热电氧化物Ca3Co2O6和Ca3Co4O9是Ca-Co-O体系中两个确定的态,其热电性质显著不同.我们采用“快速加热法”制备了(Ca3Co2O6)1-x(Ca3Co4O9)x(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1),并利用XRD、SEM等实验方法分析表征样品,系统研究了热电氧化物从Ca3Co2O6到Ca3Co4O9的转化过程.从SEM图中可知Ca3Co2O6为无规取向棒状结构,Ca3Co4O9为法向取向与表面近似垂直的片状结构,XRD结果显示x=0.4之前的样品Ca3Co2O6和Ca3Co4O9两相衍射峰并存,x=0.6以后的样品是Ca3Co4O9单相.     

Mg_2Si_(1-x)Sn_x合金的组织和性能

采用机械合金化+热压烧结制备Mg_2Si_(1-x)Sn_x(x=0、0.2、0.4、0.6、0.8)合金,对合金的组织性能进行了研究.结果表明:Mg2Si中的部分Si被Sn替代,晶体结构并不发生改变.随Sn替代量的增加,合金的点阵常数逐渐增大,整个XRD衍射峰向低角偏移增大,致密度先增大后减小,晶粒得到细化.随Sn替代量的增加,合金的抗压强度、抗弯强度先增大后减小,断裂方式由解理断裂向准解理断裂转变;引入Sn元素,Mg2Si1-xSnx的力学性能和热电性能得到提高,当x=0.4时,合金具有最佳的综合性能.合金的强化是由细晶强化、固溶强化和第二相强化3种机制共同作用的结果.     

无机钙钛矿材料力学及电子输运性质调控研究

应用第一性原理并结合玻尔兹曼输运理论系统研究了无机钙钛矿CsBX3(B=Ge,Sn,Pb;X=C1,Br,I)热电材料的力学性质和电子输运性质.结果 表明:通过改变X位卤族元素及B位金属元素原子种类,可较好调控无机钙钛矿材料的力学及电子输运性质;随着X位卤族元素原子半径的逐渐减小,无机钙钛矿材料力学性质参数(体积模量、...     

MgH_2反应法制备Mg_2(Sn,Si)基热电材料及性能研究

采用Mg H2与Sn粉、Si粉通过固相反应法结合FAPAS法,实现了Mg2(Sn,Si)基热电材料的制备及快速致密化。采用Mg H2代替单质Mg粉与Sn粉、Si粉为原料进行固相反应可有效避免Mg单质的挥发和氧化。相较于纯Mg2Sn和纯Mg2Si样品,Mg2(Sn,Si)系列固溶体热导率显著降低,但同时电性能也有所下降,样品在500 K时获得最佳ZT值,其中Mg2Si0.5Sn0.5样品的ZT值最高,在500 K时达到0.18.Mg H2反应法由于反应温度低,容易实现,产品晶粒尺寸小,热电性能佳,对于制备Mg-Si体系热电材料有很大的优势。     

Mn_(3+x)Sn_(1-x)和Mn_(3.1)Sn_(0.9)N化合物的制备与结构

采用电弧熔炼和退火的方法,成功地制备了Mn3＋xSn1-x（x=0．1,0．05,0）系列样品。采用热重-热扫描（TG-DSC）研究了Mn3．1Sn0．9的吸氮峰,并成功氮化出Mn3．1Sn0．9N化合物。X射线衍射,扫描电镜和能谱X射线分析证明Mn3．1Sn0．9与Mn3．05Sn0．95均为Mn3Sn单相。而Mn3．0Sn1.0样品为Mn1.77Sn与Mn3Sn两相共存。在N2气氛下Mn3．1Sn0．9的TG-DSC曲线显示,在1151K和1267K出现2个吸氮峰。在1151K对Mn3．1Sn0．9渗氮得到Mn3．1Sn0．9N单相。Mn3．1Sn0．9与Mn3．1Sn0．9N化合物的结构相关,但各自的Mn原子间距差别明显。在Mn3．1Sn0．9N的八面体间隙位引入N原子,通过相邻2层的间隙或者同一层的间隙才能进入体心位。这也说明在TG-DSC曲线上出现2个连续的、相隔不远的吸氮峰的原因。实验上也证明在2个温度渗氮得到的是相同的化合物。     

不同离子掺杂对层状钙钛矿氧化物La_(1.3)Sr_(1.7)Mn_2O_7的影响

采用固相法制备了La_(1.3-x)R_xSr_(1.7)Mn_2O_7(R=Eu,Gd,Dy;x=0,0.1)系列样品,研究Ln位离子及离子半径对钙钛矿氧化物物性的影响.结果表明:由于Eu、Gd、Dy的半径依次减小,所以La_(1.2)Eu_(0.1)Sr_(1.7)Mn_2O_7、La_(1.2)Gd_(0.1)Sr_(1.7)Mn_2O_7和La_(1.2)Dy_(0.1)Sr_(1.7)Mn_2O_7的晶格失配度依次增大,导致3个样品的磁性、磁转变温度、MI转变温度依次减小乃至消失,电阻率随之增加.其结果归结于畸变引起强的电-声相互作用,导致双交换作用减弱,使样品的物性发生改变.     

Co非化学计量比对Ba(Co_(1/3)Nb_(2/3))O_3微波介质陶瓷性能的影响

采用传统固相法制备Ba(Co(1+x)/3Nb2/3)O3+x/3微波介质陶瓷。系统研究Ba(Co(1+x)/3Nb2/3)O3+x/3中Co非化学计量比对陶瓷的物相组成、显微结构、烧结性能和微波介电性能的影响。结果表明:系统的主晶相为复合钙钛矿型Ba(Co1/3Nb2/3)O3,过多的Co增量与缺量都会引起CoO在高温下熔融挥发,导致富Nb相的生成,从而恶化材料的微波介电性能;而少量的Co缺失不会生成其他杂相,可以促进烧结的致密化,从晶胞参数c/a的角度可证实其B位离子有序排列的提升。x=-0.025的样品具备优良的微波介电性能:εr=31.8,Qf=73 777 GHz(f=6.228 GHz),τf=-15×10-6℃-1。     

锡替代钴对DyCo2合金的结构和磁热效应的影响

通过X射线衍射和磁性测量研究了D y(Co1-xSnx)2(x=0.025,0.040,0.050,0.075,0.080,0.100)合金的相结构和磁热性能.经分析可知Sn在D yCo2中的替代是有限的,X射线粉末衍射分析确定试样由D yCo2,D yCo3和D y5Sn3三相组成,D yCo2为主要相.随着Sn成分的增加,杂质相D yCo3和D y5Sn3的含量增加.试样D y(Co0.975Sn0.025)2保持一级磁相变,其他所有试样保持二级磁相变.Sn的替代使居里温度稍微有所提高,从142 K(x=0)到148 K(x=0.080).在外加磁场2 T的作用下,试样D y(Co1-xSnx)2(x=0.025,0.040,0.050)最大磁熵变值分别为5.46,4.10和3.96 J.kg-1.K-1.     

(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)Ti_(1-x)Zr_xO_3(x=0-0.05)压电陶瓷的制备及其电学性能研究

采用固相合成法制备了(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)Ti_(1-x)Zr_xO_3(x=0-0.05)压电陶瓷,通过XRD、SEM和电学性能测试方法研究了不同含量ZrO_2对陶瓷样品结构和性能的影响.XRD分析发现,ZrO_2的掺杂没有改变陶瓷的钙钛矿结构,但Zr元素的掺杂使得晶胞参数减小;SEM图片显示,随着ZrO_2的加入,样品平均晶粒尺寸减小,且晶粒尺寸分布更加均匀;ZrO_2的加入显著影响了样品的电学性能,随着ZrO_2的加入,室温剩余极化强度(P_r)、矫顽场(E_c)和压电常数(d_(33))都先增加后减小,当x=0.01时P_r和E_c分别达到最大值35.7μC/cm~2和4.72kV/mm,当x=0.03时d_(33)达到最大值144pC/N;随着ZrO_2的加入,陶瓷样品常温介电常数增大,退极化温度T_d逐渐下降,且各样品都具有典型的弛豫特性.     

KBr掺杂多晶SnSe化合物热电性能的研究

采用感应熔炼结合快速感应热压方法制备了K_xSn_(1-x)SeBr_x(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06)系列样品,研究了KBr掺杂对多晶Sn Se热电性能的影响.当温度为373 K时,x=0.05的样品电导率达到39.12 S/cm,是纯Sn Se的24倍;同时在T=810 K时获得一个较低的晶格热导率0.26 W/(m·K),峰值ZT达到了0.85,提高了70%.结果表明:KBr掺杂能有效提高Sn Se材料在中低段(300~700 K)的热电性能.     

75%La(Ni_(0.85)Co_(0.15))_(5-x)(Mn_(0.4)Al_(0.3))_x+12.5%Mg_2Ni(x=0,0.3,0.6)合金储氢性能研究

利用高频感应熔炉制备摩尔比率为75%La(Ni0.85Co0.15)5-x(Mn0.4Al0.3)x+12.5%Mg2Ni(x=0,0.3,0.6)合金,测试合金的储氢性能,分析Mn、Al元素组合对合金储氢性能的影响。结果发现,合金均由多相组成,其中主相分别是CaCu5型的LaNi5相和PuNi3型的(La,Mg)Ni3相。随着元素(Mn,Al)含量增大,合金电极的循环稳定性有一定的改善,80次循环放电容量保持率从x=0时的59.1%提高到x=0.6时的74.5%。     

Rietveld方法研究Bi_(1-x)Sm_xFeO_3晶体结构

采用溶胶-凝胶法成功制备B i1-xSmxFeO3(BSFOx,x=0.000~0.175)粉体.测得BSFOx(x=0.000~0.175)样品的X射线衍射谱(XRD).XRD结果显示Sm掺杂引起了晶格常数变化并最终导致结构相变.XRD的R ietveld全谱拟合结果表明x=0.000~0.125的BSFOx样品为三角相结构,且随着掺杂含量Sm的增加,晶格常数a、c线性减小;Sm掺杂量增加到x=0.150时,样品转变为正交相结构.     

(Mn1-xCox)65Ge35(x=0.2～0.5)合金的磁热效应

在氩气的保护下用熔炼法制备了(Mn1-xCox)65Ge35系列合金,通过X射线衍射和振动样品磁强计研究了样品的结构和磁熵变.结果表明,(Mn1-xCox)65Ge35系列合金在Co含量x=0.2时,样品为正交结构,磁矩反铁磁排列; 当Co含量0.2≤x≤0.5时,样品为六角结构,磁矩铁磁排列.随着Co含量的增加,合金的居里温度在250～302K范围内变化.在低磁场(0-1.5T)下,(Mn1-xCox)65Ge35系列合金的最大等温磁熵变为1.7J·kg-1·K-1.     

MgH2-X(X=Si,Ge,Sn,Pb)体系解氢能力的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,研究了MgH2-X(X=Si,Ge,Sn,Pb)合金化体系的能量、几何与电子结构.负形成热的计算发现:合金化元素X在镁氢化合物(MgH2)中少量固溶时,体系相结构稳定性变差,预示着解氢能力得到改善.电子态密度(DOS)与电子密度的进一步分析发现:镁氢化合物X合金化后,X与其周围的H原子相互作用不明显,而Mg-H之间的成键作用减弱.体系Ge合金化解氢能力增强的理论计算与实验结果一致,预测Si,Sn,Pb少量固溶于MgH2能提高体系的解氢能力.     

镁合金表面Ni(P)-Sn界面扩散层研究

对AZ91D镁合金表面进行化学镀Ni(P)以及热浸镀纯锡,从而获得了Ni(P)-Sn双层镀膜.220℃进行2 h热扩散处理后,研究镀层界面的结构和腐蚀性能.通过SEM、能谱仪分别进行界面结构检测和元素分析,采用XRD对Ni(P)-Sn镀层表层相结构进行分析,利用动电位极化曲线检测了镀层热处理前后的的耐腐蚀性能.研究结果表明:沿界面连续分布的Ni-P化合物层能有效地阻止Sn向Ni层的扩散,化合相Ni3Sn4呈"块状"漂浮在Sn层中,该相的产生和生长破坏了镀层的单一相区,从而导致热处理后镀层耐腐蚀性能下降.     

Mn_(50)Ni_(32–x)Cu_xCo_8Ti_(10)合金条带马氏体相变和磁热效应

本文主要研究了Cu取代和退火等因素对全过渡族Mn_(50)Ni_(32–x)Cu_xCo_8Ti_(10)(x=1, 2)合金条带马氏体相变行为和磁热性能的影响.研究发现, Cu取代后,合金马氏体相变温度往低温方向移动,且对Cu含量非常敏感;同时奥氏体铁磁性增强,导致相变前后磁化强度突变增大;发生明显的磁场驱动变磁性马氏体相变;磁熵变随着Cu含量的增加而逐渐增大,尤其是有效制冷能力相对于Cu取代前样品成倍增大.本文以x=1样品研究了退火对马氏体相变的影响,退火后,合金马氏体相变变得缓慢,奥氏体铁磁性减弱,相变前后磁化强度突变减小,磁场驱动变磁性变弱,由此导致磁熵变大幅度减小,但由于制冷温区成倍增大,致使有效制冷能力几乎不减小.本文从过渡元素取代导致3d电子之间相互作用的改变和退火导致γ相的析出分别讨论了Cu取代和退火影响合金马氏体相变的物理机制.     

Sm替代对DyMn6Ge6化合物磁性和磁电阻效应的影响

利用X射线衍射和磁化强度测量,研究了Dy1-xSMxMn6Ge6(x=0.2～1.0)化合物的磁性和输运性质.结果表明x≤0.4的样品主要由HfFe6Ge6型相构成;0.6≤x≤1.0的样品主要由YCo6Ge6型相构成.样品的点阵常数和单胞体积随着Sm含量的增加而增大,随着Sm含量的增加,样品发生反铁磁-亚铁磁-铁磁性转变.x=0.2,0.4的样品为反铁磁性,其奈尔温度分别为425,430K,并在50K下发生二次磁相转变.x=0.6,0.8,1.0的样品在磁场高达5T下的磁电阻曲线上的拐点可能是由于磁场对费米面的影响,也可能是由于磁矩和洛仑兹力对传导电子散射作用之间竞争的结果.     

双层钙钛矿锰氧化物La_(1.34)Sr_(1.66)Mn_(2-x)Cr_xO_7的磁性和输运性质

采用固相反应法制备了双层钙钛矿结构锰氧化物La1.34Sr1366Mn2-xCrCrxO7(x=0,0.1,0.2,0.3.0.4)多晶系列样品,XRD分析表明,所有样品均为Sr3Ti2O7型四方结构,空间群为14/mmm.随着Cr3+离子掺杂浓度的增加,该系列样品的晶胞体积单凋减小.对于少量Cr3+离子掺杂的样品(x=0.1),三维长程铁磁有序转变温度Tc3D升高,二维短程铁磁有序转变温度Tc2D降低;结构分析表明,x=0.1样品的晶格常数c最小,a最大,c/a达到极小值;样品中严重的品格畸变导致双交换作用强度的改变是其磁有序转变温度变化的主要原因.对于大量Cr3+离子掺杂的样品(x=0.3,0.4),Tc3D降低,Tc2D基本保持不变.样品在150～300K范围内电阻率随着温度的降低单凋增加,显示出绝缘体或半导体行为,并且随着Cr离子的掺杂电阻率单调增加.     

Ba_(1-x)Ca_xZr_(0.2)Ti_(0.8)O_3陶瓷的晶体结构、储能性能及其极化机理

采用柠檬酸盐法制备名义组成为Ba_(1-x)Ca_xZr_(0.2)Ti_(0.8)O_3(x=0、0.05、0.10)的陶瓷材料,分析了不同钙含量对陶瓷样品结构及储能性能的影响。结果表明,x=0和x=0.05的陶瓷材料显微结构均呈现出双峰式晶粒尺寸分布,而x=0.10的陶瓷样品晶粒大小分布均匀;随着钙含量增加,Ba_(1-x)Ca_xZr_(0.2)Ti_(0.8)O_3晶格常数逐渐减小,晶体结构呈现单一钙钛矿相,当x=0.10时,陶瓷样品储能性能恶化;陶瓷材料储能性能与缺陷偶极子诱导的极化团簇转向行为有关。通过分析介电常数、介电损耗和交流电导率随测试频率的变化规律,证实了样品中极化实体的极化行为与氧空位跃迁存在关联。     

La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.5-x)M_x(M=Si,Zn;x=0～0.5)储氢合金的相结构与电化学性能

研究Si和Zn元素分别部分替代Ni后合金La0.75Mg0.25Ni3.5-xMx(M=Si,Zn;x=0～0.5)的微观组织及电化学性能.X射线衍射(XRD)结果表明, La0.75Mg0.25Ni3.5-xSix合金由CaCu5型相、Ce2Ni7型相和LaMgNi4型相组成,随着Si含量增加,CaCu5型相明显增加.La0.75Mg0.25Ni3.5-xZnx合金由CaCu5型相、Ce2Ni7型相和LaNi3型相组成.随着Zn的增加,合金中Ce2Ni7型相逐渐减少,CaCu5型相和LaNi3型相则相应增加.电化学实验表明,2种元素的加入均使得合金的高倍率放电性能下降;Si的加入降低了合金最大放电容量和交换电流密度,但活化次数也随之减少,电化学循环稳定性提高.Zn元素的加入,对合金最大放电容量影响较小.