共晶Al71.6Ge28.4合金液-固结构相关性

利用高温液态X射线衍射仪研究了共晶Al_71.6Ge_28.4合金熔体的液态结构及其液固相关性. 研究表明, 对Al_71.6Ge_28.4合金熔体而言, 在1150~550℃的温度范围内, 熔体原子团簇结构没有变化, 有序度随温度降低而提高; 进一步通过纳米晶粒模型分析指出, 该熔体是由72.8%α相原子团簇和27.2%β相原子团簇组成, 但其液态结构和固态结构存在较大的差异. 同时对该合金在凝固时容易产生过冷状态的原因进行了探讨.     

Al1-xMgx(0≤x≤0.10)合金熔体的黏度与成分的关系

利用高温熔体回转振动黏度仪测定了Al_1-xMg_x(0≤x≤0.10)(质量分数)合金熔体在973~1173 K温度范围内的黏度. 在该温度区间内, Al_1-xMg_x(0≤x≤0.10)合金熔体的黏度与温度的关系符合 Arrhenius公式. 在研究的合金体系内, 熔体黏度随镁含量的增加而增大. 合金熔体的黏度与其玻璃形成能力有着重要的关系.     

液态三元Ni-Cu-Pb偏晶合金相分离的相场模拟

采用亚规则溶液模型对液态三元(Ni_xCu_100-x)₅₀Pb₅₀偏晶合金相分离的演化过程进行了相场计算. 结果表明, 如果不考虑表面偏析势作用, 随液体流动性增强, 相分离后组织形态由弥散向双连续组织转变. 引入表面偏析势后发现(Pb)相优先占据表层, (Ni,Cu)相依附其形核并生长. 随相分离时间延长, (Pb)相在表层粗化和生长, 偏析层厚度逐渐增加. 同时, (Ni,Cu)相向中心迁移和聚集, 合金熔体形成两层壳核组织. 对液体浓度场计算发现, 表面浓度起伏比体相大, 并以波的形式向内部传播, 最终表面(Pb)相和内部(Ni,Cu)相的成分保持稳定. 此外, 对液体的流场计算发现, 在相分离初期界面附近流场较强, 后期显著减弱. 表面偏析是影响合金熔体表面层形成、浓度分布、流场分布和液体宏观相分离的重要因素.     

三元Fe-Co-Cu包晶合金中壳核组织形成机制

三元Cu₅₀Fe_37.5Co_12.5包晶合金液滴在自由落体过程中发生亚稳液相分离, 主要形成由L₁(Cu)和L₂(Fe,Co)两相构成的壳核组织. 在测定固相面和液相面温度以及液相分离临界过冷度的基础上分析了壳核组织形成机制, 发现分离两液相的界面能随温度降低而增大, 合金液滴沿着半径方向从内向外存在着由小变大的温度梯度. 作用于L₂(Fe,Co)相上的Marangoni力(F_M)随其尺寸增加而增大, L₂(Fe,Co)相小液滴在F_M力的作用下从外向内迁移过程中逐渐粗化, 同时发生碰撞和凝并, 进而形成壳核结构的凝固组织.     

上地幔中的岩浆混合作用: 东太平洋海隆13°N附近玄武岩高Mg# 橄榄石内熔体包裹体证据

洋中脊玄武质岩浆中早期结晶产物: 高Mg#橄榄石常捕获有早期熔体, 从而形成熔体包裹体. 这些熔体包裹体记录了岩浆早期演化的重要信息. 本研究获得的东太平洋海隆(EPR) 13°N附近5个站位玄武岩具有很小的K/Ti (0.07~0.12), Tb/Lu (1.72~1.84), Sm/Nd (0.310~0.332)变化范围和相似的稀土元素配分型式, 说明亏损上地幔源区具有相似的矿物组成. 结合前人的Sr和Nd同位素分析结果表明这些玄武岩未经受明显的洋壳混染作用. 通过对校正橄榄石分异和“铁丢失”作用后获得的65个初始熔体包裹体组成分析, 表明这些熔体包裹体具有较寄主玄武岩高的MgO含量, 因此, 可能是寄主岩浆早期不同演化阶段的产物, 从而能够指示岩浆较早期阶段的演化过程. 寄主玄武岩尚处于橄榄石+斜长石共结结晶阶段, 但熔体包裹体具有较寄主玄武岩更高的CaO/Al₂O₃比值, 且该比值与MgO正相关和Na₂O负相关的事实表明寄主玄武岩经历了较高压下的单斜辉石结晶分异. 同时, 根据单斜辉石结晶和熔体包裹体液相线组成计算其平均结晶压力为(0.83±0.25) GPa, 说明这些熔体包裹体平均捕获于洋底以下~24 km左右的上地幔中. 熔体包裹体的Ca₈/Al₈, Na₈与Fe₈ 之间良好的负相关性, 及其明显高于寄主玄武岩的Ca₈/Al₈, Na₈, Fe₈和K/Ti变化范围, 显示这些熔体包裹体形成于不同熔融程度和深度的岩浆混合作用. 另外, 根据寄主玄武岩和熔体包裹体Ca₈/Al₈, Na₈, Fe₈和K/Ti的变化范围和平均值, 这些玄武质岩浆仍需要在洋壳中经历其他组成端元的岩浆混合作用. 由此可见, 洋中脊玄武岩斑晶内熔体包裹体组成的多样性并不都反映岩浆在洋壳内的混合和结晶作用, 形成于上地幔压力下的橄榄石中熔体包裹体不能直接与其他矿物斑晶中熔体包裹体共同用于指示洋壳内的岩浆过程. 本次高Mg#橄榄石中熔体包裹体研究证明东太平洋海隆下部地幔中的确存在不同来源深度和熔融程度的岩浆混合作用.     

定向凝固Al2O3/Al-4.5Cu复合材料的弯曲性能与断裂特征

采用定向凝固的方法研究了Al₂O₃/A-4.5Cu复合材料的力学性能的变化规律 ,实验结果表明 :随着定向凝固冷却速率的提高,Al₂ O₃/Al-4.5Cu复合材料的抗弯强度和塑性提高 ,与搅拌铸造Al₂O₃/Al-4.5Cu复合材料相比 ,当定向凝固速度达到700μm/s时 ,其抗弯强度提高66% ,断裂应变提高135%.另外,在相同定向凝固条件下Al₂O₃/Al-4.5Cu复合材料与Al-4.5Cu合金相比较,其抗弯强度均得到明显改善 ,而断裂应变则降低 .搅拌铸造Al₂O₃/Al-4.5Cu复合材料表现为沿晶断裂,而定向凝固Al₂O₃/Al4.5Cu复合材料表现为韧性断裂,随着定向凝固速率的提高,其断裂面上韧窝数量明显增加.     

高压加热过程中Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块状非晶合金中的非晶-晶化-非晶相转变

众所周知，非晶合金的晶化是指由非晶态到结晶态的转变, 在加热过程中这种转变是不可逆的.在研究高压下Zr_41.2Ti_13.8Cu_12.5Ni₁₀Be_22.5块状非晶合金晶化过程时, 发现该非晶合金在加热的某一阶段出现了晶态到非晶态的逆转变. 这种反常现象可能是由于在高压退火过程中形成了吉氏自由能高于非晶态的过饱和固溶体相.     

三元Al-Cu-Si共晶合金的深过冷与快速凝固

在常规凝固条件下, 液态铝合金由于容易氧化而难以达到深过冷状态. 本文采用熔融玻璃净化法并结合循环过热实现了液态Al_80.4Cu_13.6Si₆三元共晶合金的深过冷和快速凝固, 研究了实验过程中一定冷却速率下合金熔体过热度与过冷度的相关规律, 获得的最大过冷度为147 K (0.18T_E). 不同过冷条件下三元共晶均由α(Al)固溶体、(Si)半导体相和θ(CuAl₂)金属间化合物三相构成. (Al+Si+θ)三元共晶中, (Si)小平面相独立生长, 非小平面相(Al)和θ相以层片方式协同生长. 在小过冷条件下, 只有(Al)固溶体作为领先相形成. 当过冷度超过约73 K时, (Si)相能够领先形核并生长为初生相. 小过冷时合金的凝固组织由初生(Al)枝晶、(Al+θ)二相共晶和(Al+Si+θ)三元共晶组成; 大过冷时则主要由初生(Si)块、(Al+θ)二相共晶和(Al+Si+θ)三元共晶组成. 随着过冷度的增大, 凝固组织中初生(Al)枝晶的体积分数减小而初生(Si)块的体积分数增大.     

提高(K0.5Na0.5)NbO3 陶瓷压电性能温度稳定性的新方法

分析了(K_0.5Na_0.5)NbO₃(简写为KNN)基陶瓷压电性能温度稳定性差的原因, 结合KNN固溶体的相图, 提出了解决KNN 基陶瓷压电性能温度稳定性差的新方法. 为了验证此方法的可行性, 设计了 0.9(K_1-xNa_x)NbO₃-0.06LiNbO₃-0.04CaTiO₃(简记为KNLN-CaTiO₃)陶瓷. 系统研究了KNLN-CaTiO₃ 陶瓷的结构和性能. 实验结果表明: KNLN-CT(x=0.54)陶瓷在宽阔的温度范围(25~320℃)内表现出良好的温度稳定性, 在 x=0.54 处获得了相对较高的压电性能(d₃₃=152pC/N). 这个结果证实了我们提出的解决KNN 基陶瓷压电性能温度稳定性差的方法是可行的,具有使用价值.     

颗粒填充石英纤维复合材料与因瓦合金的钎焊连接

采用Ag-21Cu-4.5Ti 钎料对表面沉积了CaCO₃颗粒的石英纤维复合材料(QFSC)与因瓦合金(Invar)进行了钎焊试验, 结果表明, 在1173 K 保温10 min 条件下可获得致密的接头. 在钎焊过程中, CaCO₃ 颗粒的分解产物CaO 与QFSC 发生界面反应生成3CaO·2SiO₂ 固溶体, 钎料与QFSC, Invar 合金均发生界面反应, 形成如下界面组织结构: QFSC/3CaO·2SiO₂+Ti₃O₅+Fe₂Ti+NiTi+Ag(s,s)+Cu(s,s)/Invar. 接头力学性能测试结果表明, 颗粒填充QFSC/Invar 接头与未表面处理QFSC/Invar 接头相比在抗剪性能上提高了约5 倍, 达到11.6 MPa.     

Ba1-xSmxFFeAs和Eu1-xSmxFFeAs体系的超导电性研究

合成了具有ZrCuSiAs型结构的Ba_1-xSm_xFFeAs和Eu_1-xSm_xFFeAs两个体系不同掺杂组分的样品, 并测量了它们的电阻率和磁化率. 发现在BaFFeAs和EuFFeAs这两个体系中用稀土金属离子取代碱土金属离子能够压制其在电阻率行为上表现出的反常, 并在样品中引入超导电性. 名义组分为Ba_0.5Sm_0.5FFeAs的样品超导转变温度为54 K, 名义组分为Eu_0.5Sm_0.5FFeAs的样品超导转变温度为51 K, 这说明铁砷氟化物和与其结构相同的氧磷族元素化物具有相同的超导转变温度.     

Er-Al-Co 块体非晶合金的磁热效应

利用水冷铜模铸造法制备了一系列不同成分的Er-Al-Co 三元块体非晶合金, 研究了该系列合金的非晶形成能力和磁热效应. 结果表明, 在磁场诱发下, 该系列非晶合金在9 K 左右发生了顺磁-铁磁性二级磁性转变. 由于具有较高的有效磁子数, 该系列非晶合金具有优异的磁热效应, 其中Er₅₆Al₂₄Co₂₀ 非晶合金最大磁熵变和磁致冷能力分别为16.06 J kg^-1 K^-1和465.7J kg^-1, 是氢液化区有竞争力的磁致冷候选材料.     

基于Keggin 型多酸和金属有机配合物的超分子化合物

利用水热技术合成了一种新的基于 Keggin 型多酸阴离子和非线性二唑衍生物的金 属有机配合物阳离子的超分子化合物[Cu₂(HL)₇(H₂O)₂(SiW₁₂O₄₀)₃]·(H₂L)_0.5·20.5H₂O (1) (L=2-(3-吡啶基)-5-(4-吡啶基)-1,3,4-噁二唑), 通过X 射线单晶衍射、红外光谱、热重等对其 结构进行了表征, 并研究了其体修饰碳糊电极在1 mol/L H₂SO₄ 溶液中的电化学行为. 结果 表明, 该化合物属于单斜晶系, C2/c 空间群, 其基本构筑单元是 Keggin 型SiW₁₂O₄₀^4-阴离 子、[Cu₂(HL)₇(H₂O)₂]¹¹⁺金属有机配合物阳离子、游离的质子化的L 配体和水分子. 化合物 1 具有良好的电化学和电催化性质.     

非等温条件下丙酸钙热解的动力学参数计算

丙酸钙(CP)可用于协同脱除燃煤电厂烟气中的SO₂ 和NO, 通过热重法研究丙酸钙的热解特性, 以期为进一步提高丙酸钙的脱硫脱硝效率提供理论依据. 为便于比较, 同时将用于炉内脱硫的石灰石(CC)的热解特性也做了相应的研究. 结果表明, CP 热分解温度较低, 在565~759 K 的温度范围内析出羧酸类气体, 伴随47.79%的失重量. 然后在843~1012 K 的温度范围内析出CO₂, 并且根据扫描电子显微镜的分析结果, 由于前阶段羧酸根的析出造成了疏松结构, CP 在此阶段析出CO₂ 的温度要比CC 析出CO₂ 的温度低, 这两者对应的最大失重速率温度分别为972 K 和1012 K. 采用非预置模型法计算CP 热解过程的动力学参数, 实验所选定的4 个升温速率分别为5, 7.5, 10 以及 15 K/min, 采用Ozawa-Flynn-Wall 算法计算热解的活化能, 其结果进一步验证了CP 的多段热解特性, 同时采用Avrami 理论计算反应级数, 在20%~80%的转化率区间内, CP 的反应级数在 0.061~0.608 之间波动, 而对应的CC 的反应级数则较大, 其变化范围为1.647~2.084.     

稀土双系列多金属氧酸盐和草酸桥连二核铜构筑的无机-有机杂化物及磁性质

在醋酸-醋酸钾缓冲溶液中, 一系列基于稀土双系列锗钨酸盐的无机-有机杂化物K₂Na_mH_9-m[{Ln(GeW₁₁O₃₉)₂}{Cu₂(bpy)₂(μ-ox)}]·nH₂O (bpy=2,2′-联吡啶, ox=C₂O₄^2-; Ln= La,Nd, Sm, Eu, Gd; n=19, 17, 22, 20, 19; m=4, 4, 4, 9, 2)被分离出来. 单晶X 射线分析表明, 化合物1~5 是同构的, 均具有一维链状结构, 由草酸二核铜[Cu₂(2,2-bpy)₂(μ-ox)]²⁺配离子桥连稀土双系列多阴离子[Ln(GeW₁₁O₃₉)₂]^13- 构建而成. 相邻链之间通过吡啶基团的π-π相互作用, 进一步形成三维结构. 磁性测试显示这些化合物具有二核铜的反铁磁性相互作用, 同时稀土离子对化合物磁性有一定影响.     

脉冲电流对Zr基大块非晶玻璃转变行为及晶化动力学的影响

用DSC分析方法从动力学角度研究了脉冲电流对Zr基大块非晶合金玻璃转变和晶化动力学的影响. 结果表明: Zr_41.3Ti_14.2Cu_12.8Ni_10.3Be_21.4大块非晶合金经过脉冲电流低温处理后, 其玻璃转变温度Tg, 起始晶化温度Tx和各晶化峰的峰值温度Tpi都显著降低, 但过冷液相区DT基本不变. 用Kissinger 方程进行计算的结果表明, 经脉冲电流低温处理后, Zr_41.3Ti_14.2Cu_12.8Ni_10.3Be_21.4大块非晶合金玻璃转变的表观激活能明显降低, 而晶化的表观激活能基本保持不变. 脉冲电流对Zr_41.3Ti_14.2Cu_12.8Ni10.3Be21.4大块非晶玻璃转变行为和晶化动力学的影响与脉冲电流处理所导致的结构弛豫有关.     

山东临朐新生代地幔捕虏体中的流体/熔体包裹体：软流圈-岩石圈相互作用的信息

橄榄岩捕虏体中的流体(熔体)包裹体是研究地幔流体的最直接样品. 应用流体包裹体显微测温学和激光拉曼技术, 研究了山东临朐乔山地幔橄榄岩捕虏体中的各类流体(熔体)包裹体(早期富CO₂流体包裹体和碳酸盐熔体包裹体, 晚期富CO₂流体包裹体和硅酸盐熔体包裹体). 其中早期富CO₂流体包裹体多为高密度纯CO₂流体包裹体, 部分含有石墨, CO, N2, 菱镁矿等多种杂质. 两期流体包裹体的最小捕获压力分别为1.42 GPa和0.80 GPa. 由于碳酸盐熔体包裹体的寄主矿物主要是斜方辉石, 据此推测碳酸盐熔体的形成可能与CO₂流体和橄榄石、单斜辉石之间的反应有关. 富CO₂流体包裹体中杂质组分的多样性说明橄榄岩曾经经历与流体/熔体灌入有关的氧化还原反应. 乔山地幔捕虏体的流体(熔体)包裹体证据说明该区陆下岩石圈地幔曾经被软流圈来源的富CO₂流体/熔体所改造.     

工作在90 K以上的超导滤波器研制

报道了一个最高工作温度可达93 K的高温超导带通滤波器研制及其特性. 滤波器工作在S波段, 相对带宽为4%, 使用Tl₂Ba₂CaCu₂O₈超导薄膜制作而成. 实验结果表明: 在93 K温度以下, 通带内插入损耗小于0.22 dB, 回波损耗好于20 dB, 带外抑制大于80 dB. 对滤波器在不同温度下工作特性进行了测试和分析, 显示该滤波器在90 K左右性能稳定, 工作正常. 在已经报道的高温超导滤波器中, 这一工作温度是最高的. 该研究结果对超导滤波器应用于高灵敏度微波通信领域很有意义.     

TiC原位增强块状Cu47Ti34Zr11Ni8非晶合金复合材料

在电弧炉中利用吸铸法制备了直径1~4 mm的原位生成TiC和β-Ti枝晶联合增强的块状Cu₄₇Ti₃₄Zr₁₁Ni₈非晶合金复合材料. DSC热分析结果表明, 原位生成TiC颗粒的引入, 没有影响基体合金的非晶形成能力. 用OM, XRD, SEM, EDS等方法研究了复合材料的相组成、微观组织以及成分分布, 结果表明, TiC颗粒作为异质形核中心促进了β-Ti枝晶的形成, 形成了TiC颗粒和β-Ti枝晶联合增强的块状Cu₄₇Ti₃₄Zr₁₁Ni₈非晶合金复合材料, 而且β-Ti枝晶的尺寸和数量与TiC颗粒的多少以及试样的尺寸有关. 室温压缩试验表明, 同单相非晶合金相比, 块状Cu₄₇Ti₃₄Zr₁₁Ni₈非晶合金复合材料提高了抗压强度及塑性.     

落管中Ag60Sb34Cu6三元合金的快速凝固机制

采用落管无容器处理技术实现了直径为60~800 mm的Ag₆₀Sb₃₄Cu₆三元合金液滴的快速凝固, 对其凝固机理进行了理论探索. 随着液滴尺寸的减小, 冷却速率从57 K/s增大至5.8×10⁴ K/s, 最大过冷度达180 K(0.23T_L), 初生ε(Ag₃Sb)枝晶发生了显著细化, 直至形成均匀的等轴晶. 实验结果表明, 深过冷条件使得(ε+ Ag)二相共晶在小液滴中难以生成, 同时初生e相中Ag的固溶度随液滴过冷度的增大显著增大. 根据差热分析与晶体生长形态, 提出了合金液滴在不同过冷度下的两种凝固方式.