基于第一性原理的KMgF_3晶体电子结构和光学性质研究

应用第一性原理研究了完整KMgF3晶体的态密度、介电函数、吸收光谱、复折射率和复数光电导谱.结果表明,介电函数虚部、吸收光谱、复折射率和复数光电导谱的峰值位置与KMgF3晶体的电子结构存在一一对应关系,它们都与KMgF3晶体的的电子结构有关.计算结果与实验结果相吻合.     

基于第一性原理的BaTiO3晶体电子结构和光学性质研究

应用第一性原理模拟得到了完整的压电材料BaTiO₃晶体的态密度、介电函数、吸收光谱、复折射率和复数光电导谱.计算结果表明,介电函数虚部、吸收光谱、复折射率和复数光电导谱的峰值位置存在对应关系,它们均与BaTiO₃晶体的的电子结构有关.计算结果与实验结果基本相符.     

NaCaF3晶体的电子结构及光学性质

基于第一性原理超软赝势平面波方法,对钙钛矿结构NaCaF_3晶体的电子结构与光学性质进行了研究.对NaCaF_3晶体的结构进行了几何优化,计算了其能带结构、态密度、介电函数、能量损失函数、反射光谱和吸收光谱,获得了相关的光学性质.研究结果表明NaCaF_3晶体是间接带隙化合物并具有宽带隙,而且表现出光学各向异性,其光反射峰值的位置和能量损失函数计算的结果相吻合,光学吸收边在4.989 e V处.此外,根据介电函数虚部的色散关系可推断出其在较高能量的光谱范围内具有良好的透过率.     

含Nb介孔Al2O3分子筛的合成及其性质研究

将过渡金属元素Nb嵌入介孔Al2O3中以期改变Al2O3表面酸性。以三嵌段共聚物P123为模板剂,无水AlCl3和草酸铌为前驱物,在乙醇溶剂中采用溶胶-凝胶法合成含Nb介孔Al2O3分子筛,并用X-射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、低温氮气吸附-脱附等方法对其结构进行表征,采用Hammett指示剂法对其表面酸量、酸强度分布进行表征。结果表明,Nb嵌入介孔Al2O3骨架中,形成Nb-O-Al键,改变了介孔Al2O3分子筛孔径,使表面出现了较强的酸中心,提高了表面酸强度和总酸量。     

磁控溅射CrAlTiN镀层的微观结构研究

使用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对磁控溅射CrAlTiN镀层的相组成、化学态和截面微观结构进行了综合分析。分析结果表明,CrAlTiN镀层具有明显的纳米多层结构,多层膜的周期为4.9nm。CrAlTiN镀层是由多种物相组成的复合镀层,以CrN型金属氮化物为主体,同时含有少量的Cr、Al金属单质以及M2O3(Al2O3,Cr2O3和Ti2O3)型金属氧化物,镀层生长时Al、Ti金属原子取代CrN晶格中的Cr原子形成CrN型金属氮化物。     

CrSi_2电子结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于第一性原理的密度泛函理论赝势平面波方法,对CrSi2的能带结构、态密度和光学性质进行了理论计算,能带结构计算表明CrSi2属于一种间接带隙半导体,禁带宽度为0.353eV;其能态密度主要由Cr的3d层电子和Si的3p层电子的能态密度决定;同时也计算了CrSi2的介电函数、反射率、折射率及吸收系数等.经比较,计算结果与已有的实验数据符合较好.     

CrSi2电子结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于第一性原理的密度泛函理论赝势平面波方法,对CrSi2的能带结构、态密度和光学性质进行了理论计算,能带结构计算表明CrSi2属于一种间接带隙半导体,禁带宽度为0．353eV;其能态密度主要由Cr的3d层电子和Si的3p层电子的能态密度决定;同时也计算了CrSi2的介电函数、反射率、折射率及吸收系数等．经比较,计算结果与已有的实验数据符合较好．     

Ni-Cr-Al合金择优氧化及其影响机理的第一原理研究

采用基于密度泛函理论的赝势平面波第一原理方法,研究了Ni-Cr-Al合金择优氧化及其影响机理。研究结果表明,Al,Cr不在Ni表面发生偏聚,Y却发生偏聚。氧吸附促使含Al,Cr镍合金表面偏聚反转,这对发生择优氧化起到了决定性的作用。合金元素向表面偏聚强弱的顺序为Y>Cr>Al。Cr,Al,Y存在使O于Ni合金表面化学吸附更稳定,尤其是Cr,这可以解释Ni合金氧化皮外层一般是Cr2O3,内层是Al2O3的事实。稀土促进Ni-Cr-Al合金选择性氧化是因为稀土氧化物Y2O3有助于Cr2O3,Al2O3成核。合金元素Al,Cr,Y使Ni合金表面活性增强,有助于表面Al,Cr,Y氧化物形成,产生择优氧化。O与Al,Cr,Y形成较强的共价键,与Ni形成较弱的共价键,因此Ni-Cr-Al合金表面容易生成Al2O3或Cr2O3氧化膜。O吸附使Ni,Cr,Y的d电子转移到氧原子上,因此形成的化学键兼有共价键和离子键的特性。     

高铝钢精炼渣的热力学计算与分析

为了在高铝钢中得到最低的溶解氧含量,必须找到CaO-Al2O3-MgO体系中Al2O3活度最低点的位置。因此,利用炉渣结构的共存理论,结合CaO-Al2O3-MgO相图,利用Matlab软件计算了CaO-Al2O3-MgO体系中Al2O3活度。通过对不同模型计算出的CaO-Al2O3渣系中Al2O3活度值比较,表明其变化趋势基本相同。由共存理论对CaO-Al2O3-MgO体系中Al2O3活度进行计算得到,在一定的MgO含量下,随着CaO含量增加,炉渣中Al2O3活度降低;在一定的CaO含量下,随着MgO含量增加,炉渣中Al2O3活度降低,且Al2O3活度最低值在CaO和MgO均达饱和的区域。     

Ni-Fe-Cr基高温合金表面AICrN涂层制备及高温氧化性能

采用阴极弧离子镀法在Ni-Fe-Cr基高温合金表面制备了AlCrN涂层.通过电子扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和X射线光电子谱仪等分析了AlCrN涂层表面和界面的形貌、能谱、物相以及结合能谱,并进行了800和900℃高温氧化实验,研究了AlCrN涂层抗高温氧化性能及其机理.实验结果表明:AlCrN涂层主要成分为Al、Cr和N元素,添加Al元素后表现出较强的AlN择优取向;Al2p峰谱为Al—N和Al—O结合键,Cr2p峰谱为Cr—O和Cr—N结合键,N1s峰谱以Cr—N和Al—N的形态存在,另外含有少量的N—Cr—O和N—Al—O结合键;经过高温氧化后AlCrN涂层表面氧化物为Cr₂O₃,对高温合金基体有良好的保护作用.     

AlCr2O3体系燃烧合成反应的热力学分析与实验

首先对Ａｌ－Ｃｒ２Ｏ３体系的燃烧合成反应进行了热力学分析,讨论了起始反应温度,Ａｌ２Ｏ３和Ｃｒ２Ｏ３稀释剂以及ＭｏＯ３添加剂对Ａｌ－Ｃｒ２Ｏ３体系的绝热反应温度的影响。最后对Ａｌ－Ｃｒ２Ｏ３体系进行了热爆和点燃模式的燃烧合成实验,并对实验结果进行了分析。     

Effect of Al2O3 on the viscosity of CaO-SiO2-Al2O3-MgO-Cr2O3 slags

We investigated the effect of Al2O3 content on the viscosity of CaO-SiO2-Al2O3-8wt%MgO-1wt%Cr2O3(mass ratio of CaO/SiO2 is 1.0,and Al2O3 content is 17wt%-29wt%)slags.The results show that the viscosity of the slag increases gradually with increases in the Al2O3 content in the range of 17wt%to 29wt%due to the role of Al2O3 as a network former in the polymerization of the aluminosilicate structure of the slag.With increases in the Al2O3 content from 17wt%to 29wt%,the apparent activation energy of the slags also increases from 180.85 to 210.23 kJ/mol,which is consistent with the variation in the critical temperature.The Fourier-transform infrared spectra indicate that the degree of polymerization of this slag is increased by the addition of Al2O3.The application of Iida’s model for predicting the slag viscosity in the presence of Cr2O3 indicates that the calculated viscosity values fit well with the measured values when both the temperature and Al2O3 content are at relatively low levels,i.e.,the temperature range of 1673 to 1803 K and the Al2O3 content range of 17wt%-29wt%in CaO-SiO2-Al2O3-8wt%MgO-1wt%Cr2O3 slag.     

掺杂金属氧化物贮氢电极的电化学性能

研究了掺杂金属氧化物Fe3O4和Cr2O3贮氢电极MmNi3.5Mn0.4Co0.7Al 0.4(Mm: 混合稀土)的电化学性能.结果表明,Fe3O4和Cr2O3的掺杂均使贮氢电极的放电容量增大和充电效率提高,且活化性能得到改善,活化次数减少到3～5次.Cr2O3的掺杂可使贮氢电极的放电过电位减少3.0 mV、快速放电能力(放电电流密度为500 mA*g-1)提高8.1%,同时改善了电极的循环稳定性;在同样条件下,Fe3O4的掺杂使电极过电位增大50.2 mV、快速放电能力降低11.6%,并导致电极的电荷保持能力下降.从MmNi3.5Mn0.4Co0.7Al 0.4电极的综合性能考虑,Cr2O3的掺杂对改善贮氢电极的电化学性能是有利的.     

铅硼硅酸盐玻璃中Al2O3含量对复相玻璃陶瓷性能的影响

以低软化点的铅硼硅酸盐玻璃和Al2O3粉末为原料,制备Al2O3/玻璃低温共烧复合玻璃陶瓷材料。考察烧结温度和添加不同质量分数的Al2O3对复合玻璃陶瓷烧结机制和微波介电性能的影响,并探讨了作用机制。结果表明:Al2O3掺入PbO-B2O3-SiO2玻璃中改善了与Al2O3陶瓷的界面润湿,对烧结有一定的促进作用。在添加质量分数为4%Al2O3的复相玻璃陶瓷、烧成温度为850℃时性能最好,其密度为3.1 g/cm3,介电常数为8.46,介电损耗为0.001 1。     

无机厚膜电致发光显示器件的研究

采用丝网印刷技术,在Al2O3陶瓷基板上印刷、高温烧结内电极及绝缘层,制备出陶瓷厚膜基板,进而制备了新型厚膜电致发光显示器(TDEL).整个器件结构为陶瓷基板/内电极/厚膜绝缘层/发光层/薄膜绝缘层/ITO透明电极.测试了器件的阈值电压、亮度与电压、亮度与频率关系,并对器件衰减特性进行了分析.结果显示厚膜电致发光器件比薄膜电致发光器件有更低的阈值电压和较小的介电损耗,有效地防止了串扰现象.     

铬铁矿球团焙烧固结特性

本文系统研究铬铁矿球团的焙烧固结特性.结果表明：预热时间对于预热球强度影响不大,在预热时间为10 min时,随着预热温度的提高,预热球强度和氧化率呈直线型增加,适宜温度为1050益,此时预热球强度可达每个400 N以上;与传统铁矿球团相比,铬铁矿球团焙烧所需的温度高,焙烧时间为10 min时,焙烧温度从1250益提高到1350益,球团强度从每个1078 N提高到1973 N.在铬铁矿球团预热和焙烧过程中,铬尖晶石( Fe,Mg)( Cr,Fe,Al)2 O4氧化生成富镁的( Fe,Mg)( Cr, Fe,Al)2O4和铬铁铝复合氧化物(Cr,Fe,Al)2O3,当温度高于1000益时,(Cr,Fe,Al)2O3新相生成,其主要以环状分布在颗粒外层,颗粒内部为针状与(Fe,Mg)(Cr,Fe,Al)2O4形成交织结构,降低Cr/Fe比或升高焙烧温度均有助于(Cr,Fe,Al)2O3向颗粒外层富集和再结晶长大,有利于球团的固结,提高球团强度.     

CuO-ZnO-CrOX-Al2O3催化剂前驱体组成及分解的热分析研究

采用热分析方法对CuO-ZnO-Al2O3和CuO-ZnO-CrOx-Al2O3催化剂的前驱体进行了研究，结果表明，当铬元素以硝酸铬引入时，Cr(NO3)3与碳酸钠反应生成Cr(OH)3沉淀，沉淀物的热分解产物为Cr2O3。当Cr元素采用Na2CrO4引入时，沉淀物的热分解产物为CrO3和CuO3。     

耐火材料对钢中氧含量影响的实验研究

通过实验研究MgO-Cr2O3,MgO-Al2O3,Al2O3和MgO-C系耐火材料对钢中氧含量和夹杂物的影响,以及采用热力学原理分析耐火材料向钢中的传氧机理.结果表明:在1600℃下,上述4种耐火材料向钢中的传氧能力依次为MgO-Cr2O3>MgO-Al2O3>Al2O3>MgO-C;耐火材料中闭口气孔内氧化物组分分解所产生的平衡氧分压大于钢中的平衡氧分压,是耐火材料向钢中传氧的根本原因;MgO-C系耐火材料内部生成的CO在钢水界面处发生分解反应并溶入到钢中.     

18wt%Cr–8wt%Ni不锈钢中增塑性MnO–Al2O3–SiO2基非金属夹杂物的演变及其浸泡性能

The properties of MnO–Al₂O₃–SiO₂-based plasticized inclusion are likely to change during soaking  process due to its low melting point. In this study, the evolution of the MnO–Al₂O₃–SiO₂-based inclusion of 18wt%Cr?8wt%Ni stainless steel under isothermal soaking process at 1250°C for different times was investigated by laboratory-scale experiments and thermodynamic analysis. The results showed that the inclusion population density increased at the first stage and then decreased while their average size first decreased and then increased. In addition, almost no Cr₂O₃-concentrated regions existed within the inclusion before soaking, but more and more Cr₂O₃ precipitates were formed during soaking. Furthermore, the plasticity of the inclusion deteriorated due to a decrease in the amount of liquid phase and an increase in the high-melting-point-phase MnO–Cr₂O₃ spinel after the soaking process. In-situ observations by high-temperature confocal laser scanning microscopy (CLSM) confirmed that liquid phases were produced in the inclusions and the inclusions grew rather quickly during the soaking process. Both the experimental results and thermodynamic analysis conclude that there are three routes for inclusion evolution during the soaking process. In particular, Ostwald ripening plays an important role in the inclusion evolution, i.e., MnO–Al₂O₃–SiO₂-based inclusions grow by absorbing the newly precipitated smaller-size MnO–Cr₂O₃ inclusions.     

The effect of Al and Cr elements on the oxidation resistance of MoSi_2 via first-principles calculation

The properties of structure, energy and oxidation resistance of interstitial and substitutable MoSi_2 systems have been investigated using the density functional theory. The calculated lattice constants for pristine MoSi_2 confirm the early experimental results. In the interstitial MoSi_2, the impurity energy of O atom was computed for the stable interstitial site in the systems. The results reveal that the O atom prefers to occupy the Oct2 site with the lowest impurity energy. In the substitution MoSi_2, the Si sites tend to be substituted with Al and Cr atoms,whereas, Mo sites do not behave like the Si sites. The co-substitution of Al/Cr atoms and the direction of the O diffusion in MoSi_2 have been analyzed as well. The results from electronic structural analysis indicate that the SiO bond is the main factor to inhibit the diffusion of O, and the alloying elements of Al and Cr contribute to the oxidation resistance of MoSi_2.