水热法制备陶瓷粉体中的聚集生长

通过水热陶瓷粉体制备实验和粉体检测表征，对水热条件下粉体晶粒的生长过程作了深入的研究，提出了水热体系中存在聚集生长。水热条件下晶粒的聚集生长有２种类型。第１类聚集生长是物料从尺寸晶粒向大尺寸大晶粒输运的重结晶过程；第２类聚集生长则是通过小晶粒聚集，由于彼此某些显露的晶面结构相容进而在一定条件下实现配向生长的过程。２类聚集生长的热力学驱动力都是由于晶粒平均粒度的增在降低了体系总的表面自由能。晶粒稳定     

钨酸铅晶粒生长基元及水热制备研究

钨酸铅（ＰｂＷＯ４）晶体结构可看作是钨氧四面体ＷＯ４与铅离子Ｐｂ＾２＋的有序结合，根据“生长基元”模型，钨酸铅晶体的生长基元是由钨氧四面体和铅离子有序结合而的具有不同几何结构的聚集体，棱锥体状、四方柱状和四棱柱状生长基地是钨酸铅晶体的有利生长基元，这些有利生长期的几何构型与钨酸铅晶体结晶学单形的几何方位相一致，在低受 度生长条件下，钨酸铅晶粒的生长这些有利生长基元几何构型的聚合，这些结论完全被水热     

二氧化钛晶粒的水热制备及其形成机理研究

进行了ＴｉＯ２晶粒水热制备实验，水热条件下ＴｉＯ２晶粒同质变体的生成与反应介质酸碱度，前驱物有关，从“生长基元”模型出发，建立了ＴｉＯ２晶体各同质变体相应生长基元的空间格点图，进行了反应介质酸碱度不同情况下生长基元稳定能计算，结合制备实验结果，对水热条件下ＴｉＯ２晶粒同质变体的形成进行了讨论。     

水热条件下二氧化钛晶体同质变体的形成

以二氧化钛为对象,对水热条件下晶体同质变体的形成过程进行了研究. 根据实验结果和理论分析,可将水热条件下晶体同质变体的形成过程概括为一个“基元过程”,它包括了生长基元的形成、生长基元之间的聚合反应导致晶核的形成、晶粒的生长等基本阶段. 环境相与生长条件对同质变体形成的作用主要体现于生长基元结构的不同. 例如,改变反应介质的酸碱度,水热反应体系中稳定能最高的生长基元的结构不同,这是不同水热条件下可以制得二氧化钛不同变体的原因. 生长基元在不同晶面族上的吸附、运动、结晶或脱附主要与晶相结构有关. 晶相内部缺陷的形成又与过程受到干扰有关.     

水热条件下二氧化钛晶体同质变体的形成

以二氧化钛为对象,对水热条件下晶体同质变体的形成过程进行了研究.根据实验结果和理论分析,可将水热条件下晶体同质变体的形成过程概括为一个"基元过程”,它包括了生长基元的形成、生长基元之间的聚合反应导致晶核的形成、晶粒的生长等基本阶段.环境相与生长条件对同质变体形成的作用主要体现于生长基元结构的不同.例如,改变反应介质的酸碱度,水热反应体系中稳定能最高的生长基元的结构不同,这是不同水热条件下可以制得二氧化钛不同变体的原因.生长基元在不同晶面族上的吸附、运动、结晶或脱附主要与晶相结构有关.晶相内部缺陷的形成又与过程受到干扰有关.     

碱式氯化镁晶须生长机理

运用负离子配位多面体生长基元理论模型讨论了碱式氯化镁晶须形成的机制.发现碱式氯化镁晶须的生长习性与负离子配位多面体在不同环境中密切相关.碱式氯化镁晶须生长基元是[Mg-（OH）4]2-及[Mg-Cl4]2-.生长过程是基元的叠合过程,体系的性质不同或受热方式不同,都会使基元有不同的叠合途径和方向.本文用负离子配位多面体生长基元理论模型对碱式氯化镁晶须形成机制做了一定的解释.     

计算结晶学:铝-尖晶石体结构与生长形态

现代计算技术向科学技术研究各个领域渗透,形成了诸多新兴交叉学科,在对结晶学发展历史和需要解决的基本科学问题作了分析之后,基于理论研究、晶体制备实验与数学建模计算三者必须紧密结合、互为依托的认识,提出了计算结晶学的构想,并以复杂氧化物晶体体系;铝-尖晶石晶体为例,通过选取晶体的基本结构单元,确定晶体结构的数学表达、进行生长基元稳定能计算并给出晶体的有利生长基元,描述晶体生长形态成过程等,阐述了计算结晶学的基体思想与研究方法,所得到的结论与水热法制备铝-尖晶石晶粒的实验结果一致.     

水滑石晶体生长机理

从“生长基元”角度出发，研究了水滑石晶体生长机理，结果表明水滑石生长形态符合负离子配位多面体生长模型．采用Raman光谱分析了镁铝水滑石、铜镁铝类水滑石、铜锌镁铝类水滑石生长溶液拉曼位移，发现镁铝水滑石层板生长基元是[Mg-（0H）6]^4-，[Al-（0H）6]^3-；含铜锌类水滑石的生长基元是[Mg-（0H）6]^4-（M=Zn^2＋，Cu^2-），[Mg-（0H）6]^4-，[A1-（0H）6]^3-，水滑石的生长是生长基元先叠合为金属板层，然后再吸附阴离子A”及H：0，依此循环而组成层状化合物．水滑石生长基元所处生长环境不同，会使生长形态不同，以至形成不同外形的水滑石．文章还分析了为什么含铜类水滑石较难合成的原因．     

晶种诱导长柱状晶生长规律与高韧性氧化铝陶瓷材料

研究了晶种引入和烧结方式对氧化铝长柱状晶粒生长和氧化铝陶瓷断裂韧性的影响. 实验以氢氧化铝为初始原料, 通过湿法球磨把高纯氧化铝磨球的磨屑作为晶种引入到氢氧化铝粉料中, 使氢氧化铝粉在较低温度锻烧转相为α相氧化铝. 研究发现这种转相后的α相氧化铝粉(含有晶种)经热压烧结可获得长柱状晶显微结构, 并且Al₂O₃晶粒形貌随晶种的引入量的不同而发生变化, 而无压烧结Al₂O₃晶粒主要呈等轴状. 具有长柱状α-Al₂O₃晶粒的微观结构可显著提高氧化铝材料的断裂韧性. 在40 MPa热压烧结(1600℃×2 h)的试样, 断裂韧性达到7.10 MPa·m^1/2, 比普通的氧化铝陶瓷断裂韧性提高1倍, 并且抗弯强度也高达630 MPa.     

计算结晶学:铝-尖晶石晶体结构与生长形态

现代计算技术向科学技术研究各个领域渗透,形成了诸多新兴交叉学科.在对结晶学发展历史和需要解决的基本科学问题作了分析之后,基于理论研究、晶体制备实验与数学建模计算三者必须紧密结合、互为依托的认识,提出了计算结晶学的构想,并以复杂氧化物晶体体系:铝-尖晶石晶体为例,通过选取晶体的基本结构单元,确定晶体结构的数学表达,进行生长基元稳定能计算并给出晶体的有利生长基元,描述晶体生长形态的形成过程等,阐述了计算结晶学的基本思想与研究方法.所得到的结论与水热法制备铝-尖晶石晶粒的实验结果一致.     

负离子配位多面体生长基元模型及其在

负离子配位多面体生长基元理论模型强调了晶体结构对晶体生长的影响, 并与晶体生长的实际条件有机地联系起来, 较好地弥补了以往晶体生长理论脱离实际的不足. 总结了晶体生长溶液与熔体结构的测定结果, 表明了晶体生长中存在着负离子配位多面体生长基元, 并且在不同过饱和度溶液或不同过冷度熔体中, 负离子配位多面体可以形成不同维度的聚集体. 并用该理论模型讨论了晶体生长中的尚未破解的一些疑难问题, 如: 枝蔓晶的形成、极性晶体生长习性及同质异构和异质同构晶体的形成等.     

计算结晶学: 铝-尖晶石晶体结构与生长形态

现代计算技术向科学技术研究各个领域渗透, 形成了诸多新兴交叉学科. 在对结晶学发展历史和需要解决的基本科学问题作了分析之后, 基于理论研究、晶体制备实验与数学建模计算三者必须紧密结合、互为依托的认识, 提出了计算结晶学的构想, 并以复杂氧化物晶体体系: 铝-尖晶石晶体为例, 通过选取晶体的基本结构单元, 确定晶体结构的数学表达, 进行生长基元稳定能计算并给出晶体的有利生长基元, 描述晶体生长形态的形成过程等, 阐述了计算结晶学的基本思想与研究方法. 所得到的结论与水热法制备铝-尖晶石晶粒的实验结果一致.     

负离子配位多面体生长基元模型及其在晶体生长中的应用

负离子配位多面体生长基元理论模型强调了晶体结构对晶体生长的影响,并与晶体生长的实际条件有机地联系起来,较好地弥补了以往晶体生长理论脱离实际的不足.总结了晶体生长溶液与熔体结构的测定结果,表明了晶体生长中存在着负离子配位多面体生长基元,并且在不同过饱和度溶液或不同过冷度熔体中,负离子配位多面体可以形成不同维度的聚集体.并用该理论模型讨论了晶体生长中的尚未破解的一些疑难问题,如:枝蔓晶的形成、极性晶体生长习性及同质异构和异质同构晶体的形成等.     

应力对铁磁性形状记忆合金Ni50Mn19Fe6Ga25马氏体相变的影响

X射线衍射结果表明, Ni50Mn19Fe6Ga25合金甩带样品在室温是L2₁结构, 并且存在[100]织构. [100]轴垂直于试样表面, 而[110]轴与带向成45度角, 并且在带向与带的法线方向确定的平面内. 应力测试表明沿带向存在拉应力, 对应择尤取向的晶粒拉应力的方向就是沿[010]方向. 原位X射线衍射变温分析表明, 未退火的样品降温时没有发生明显的马氏体转变, 而经900 K, 24 h去应力退火后的样品, 再降温时发生明显的由立方到四方的结构转变. 这表明沿[010]方向的拉应力阻止了马氏体转变.     

配位多面体生长机理模型与晶体的生长习性

从阴、阳离子在界面上互相配位的角度介绍一种新的生长机理模型——配位多面体生长机理模型. 指出了生长基元进入晶格的驱动力为离子之间的静电引力,其相对大小由界面上的离子络合母相中一个离子后的静电键强近似测定.讨论了NaCl,ZnS,CaF₂和CsI晶体的生长习性,提出了一种新的生长习性规则. 即当晶体的生长速度由台阶产生速度决定时,晶体的生长习性与晶体结构中配位能力最小的离子在界面上的配位数有关,离子在界面上的配位数越小,该晶面的生长速度越快. 当晶体生长依靠台阶移动速度时,晶体的生长习性与晶体结构中配位能力最小的离子在界面上的密度有关,在界面上离子的密度越小,该晶面的生长速度越快.     

FeS2(pyrite)电沉积薄膜及其生长机制

采用电沉积硫化亚铁膜之后再硫化的方法制备了FeS₂薄膜材料. 即先用含铁和硫元素的水溶液在导电玻璃上电化学沉积FeS薄膜, 然后将薄膜在硫气氛中退火制得FeS₂样品. 计算了电沉积FeS薄膜的实验参数, 研究了硫化过程中温度对FeS₂结构的影响及晶粒的生长动力学过程, 计算了晶粒生长的表观活化能、生长速率常数及时间指数, 并对样品的电学性能进行了分析.     

水热反应条件二氧化锆同质变体的形成

直接选用氧氯化锆水溶液为前驱物,经水热反应得到粒度小且分布窄的单斜相二氧化锆晶粒. 但是,无论直接选用锆盐水溶液中加碱液得到的胶状沉淀为前驱物,还是将得到的沉淀进行分离、清洗及干燥后作为前驱物,水热反应产物都是单斜相和四方相变体的混合物. 随着介质pH值的增大,产物中四方相变体的含量、晶粒生长形态及粒度均发生变化. 水热条件下晶粒的形成分为“均匀溶液饱和析出机制”、“溶解_结晶机制”和“原位结晶机制”3种类型. 水热反应条件（如前驱物形式、介质的酸碱度等）的改变,使得晶粒的形成依据不同的机制进行. 这是产物物相、晶粒生长形态和粒度发生变化的原因.     

定向凝固下共晶合金中相的竞争生长

通过讨论定向凝固下共晶合金中各相的凝固界面温度, 获得了共晶组织凝固的速率区间. 分析了有初生相下不同凝固速率中共晶凝固组织对应的固相成分, 给出了共晶合金出现共晶晕圈组织和同时存在α 相、β 相和(α+β)共晶三者竞争生长的凝固条件. 对Sn-Pb和Al-Si共晶合金的计算结果表明, Sn-Pb共晶合金定向凝固下不存在α相、β相和(α+β)共晶三者同时竞争生长的凝固组织, 也不存在共晶晕圈组织, 但Al-Si共晶合金中这两类组织都有可能存在, 数值计算结果与实验结果基本吻合.     

单晶铜线材在冷拉拔变形过程中的组织演化

采用光学金相、电子背散射衍射和透射电子显微镜对单晶铜线材拉拔变形的组织演化进行了分析. 发现单晶铜线材除了有少量的晶界之外, 还有枝晶和少量生长孪晶, 但凝固过程中所产生的枝晶在变形组织中却很难观察到. 在室温下拉拔变形过程中, 单晶铜线材的组织演化可分为 3 个阶段, 当真应变小于0.94时, 宏观尺度上晶粒没有发生明显的分裂, 从微观尺度上讲, 组织的演化为位错胞形成以及沿拉丝方向拉长的变形阶段; 真应变为0.94~1.96时, 宏观上出现晶粒分裂, 微观上胞块和沿{111}的MBs开始增多; 真应变大于1.96时, 宏观上晶粒分裂加剧, 形成纤维状组织, 微观上出现剪切变形的S带. 随变形量的增加, 由晶粒竞争生长形成的á100ñ丝织构转变为á100ñ, á111ñ以及比较弱的á112ñ丝织构, 剪切变形是织构组分转变的原因. 变形形成的界面, 其角度随变形量增加而增大. 真应变为0.94时, 界面属于小角度界面; 真应变为1.96时, 界面角度超过50°, 并在25°~30°高角度范围出现了由织构演化所形成的第2个峰.     

晶粒尺寸对氧化锌非线性电阻片中温度和热应力的影响

微观温度分布不均匀将降低氧化锌(ZnO)非线性电阻片的冲击能量吸收能力. 采用二维Voronoi网络(Voronoi diagram)模型, 从微观角度分析了氧化锌非线性电阻片中的电流、温度和热应力的分布. 结果表明: 在击穿区(中电场区), 流经电阻片的电流集中于少数晶粒连结而成的通道, 导致电阻片吸收冲击能量时内部能量吸收不均匀, 引起局部高温和很大的热应力, 造成电阻片发生穿孔或破裂损坏. 另外讨论了晶粒尺寸对氧化锌非线性电阻片内部温度和热应力的影响.