等离子体增强磁控溅射沉积碳化硅薄膜的化学结构与成膜机理

以CH4和Ar为工作气体,单晶硅为溅射靶,通过微波电子回旋共振(MW-ECR)等离子体增强非平衡磁控溅射方法在不同的CH4流量和沉积温度下制备了a-Si1-xCx∶H薄膜.利用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱,X光电子能谱(XPS)和纳米硬度仪等表征方法研究不同沉积参数下薄膜的化学结构、化学配比和硬度的变化.结果表明:室温(25℃)下随CH4流量由5cm·3min-1增加到45cm3·min-1(标准状态)时,薄膜中Si—CH2键,C—H键含量逐渐增加,Si—H键变化不明显;膜中C原子百分比由28%增至76%,Si原子百分比由62%降至19%.当CH4流量为15cm3·min-1时,随沉积温度的升高,薄膜中Si和C原子百分比含量分别为52%和43%,且基本保持不变;膜中Si—H键和C—H键转化为Si—C键,薄膜的显微硬度显著提高,在沉积温度为600℃时达到29.7GPa.根据分析结果,提出了室温和高温下a-Si1-xCx:H薄膜生长模型.     

电解液阴极大气辉光放电原子发射光谱检测水硬度

在自制的电解液阴极大气辉光放电原子发射谱(ELCAD-AES)装置上,研究了钙镁标准溶液的特征发射光谱,定量检测了Mg和Ca的含量,两元素的检出限分别为0.2mg/L和0.8mg/L。通过准确性和加标回收实验,以及与乙二胺四乙酸二钠盐络合滴定(EDTA滴定)法测量结果的比较,证明了ELCAD-AES方法测量水硬度的可靠性。测定了沸腾前后的自来水和地下水,以及湖水中Mg和Ca的含量,获得了这些水样的硬度。所建立的ELCAD-AES方法可用于水体硬度或金属元素的快速在线监测。     

基片偏压对MCECR溅射硬碳膜特性的影响

采用封闭式电子回旋共振(MCECR)氩等离子体溅射碳靶的方法在硅片上沉积了高质量的硬碳膜, 膜层厚度约40 nm. 使用X射线光电子能谱仪(XPS)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)分析了碳膜结构,并用POD摩擦磨损仪测试了碳膜的摩擦磨损特性,用纳米压入仪测试了碳膜的纳米硬度.详细研究了基片偏压对碳膜的结构、摩擦磨损特性以及纳米硬度的影响,得到了最佳基片偏压.     

概念密度泛函理论及近来的一些进展

概念密度泛函理论(又称密度泛函活性理论或化学密度泛函理论)是密度泛函理论(DFT)的化学活性理论. 本文对其理论框架和最新进展进行了概述, 包括电负性、硬度、软度、福井函数、亲电性, 及其从这些概念中得到的原理. 介绍了二元描述符和立体效应定量描述的新进展, 并对今后的发展作出了展望.     

固态二氧化碳电子结构及性能的理论研究

采用基于赝势平面波理论的第一性原理计算方法,研究了9种结构的固态二氧化碳的结构和性质.经过结构的几何优化,得到α石英稳定结构晶格常数与他人的计算值基本一致.通过对平衡态能量的分析,我们得出β方石英(cristobalite)结构是能量最低的结构.这与文献的研究结果一致.对弹性性质的计算结果表明,除了超石英(stishovite)和立方黄铁矿(cubic-pyrite)结构之外,其他的结构都是弹性稳定的.利用基于Mulliken轨道重叠布居数的共价固体本征硬度计算方法,预测了各个结构的本征硬度值.结果表明, 关键词： 第一性原理计算 固态二氧化碳 电子结构 硬度     

新型TBM刀圈材料微观组织及耐磨性能研究

TBM刀圈材料是一种对强韧性、耐磨性要求很高的合金钢材料. 目前常用的H13、DC53型TBM刀圈材料综合性能有待提高. 通过优化合金元素配比,制备出一种强韧型综合性能较好的新型TBM刀圈材料DB1,利用光学显微镜和扫描电子显微镜对DB1、H13和DC53的微观组织及断口形貌进行了观察分析,研究了不同载荷和不同硬度岩石条件下DB1与H13、DC53的磨损性能的差异,并对其磨损表面形貌进行扫描电子显微镜观察分析. 结果表明:一次碳化物的平均尺寸和含量对TBM刀圈材料的硬度、韧性及耐磨性有重要影响;适量的一次碳化物有助于提高材料的硬度及耐磨性;过多的一次碳化物会导致材料韧性急剧下降. 岩石抗压强度与刀圈具有匹配性,新型TBM刀圈材料DB1钢用于中等抗压强度的岩石时具有较好的耐磨性.      

不同贮藏期水蜜桃硬度及糖度的检测研究

糖度和硬度作为水蜜桃的两个重要指标,决定其内部品质。在运输或售卖期间,水蜜桃果内水分流失,表面开始松软进而腐烂,内部品质发生变化。研究旨在探讨可见/近红外光谱预测水蜜桃不同贮藏期糖度和硬度的可行性,进一步预测水蜜桃的最佳贮藏期。采用漫透射和漫反射方式采集4个贮藏阶段的水蜜桃光谱,并测量糖度和硬度。分析了4个阶段水蜜桃的平均光谱,光谱强度随着贮藏天数增加而不断提高,且在650～680 nm区域内受果皮颜色及色素的变化产生波峰偏移。同时,分析了糖度和硬度的变化,糖度在贮藏期间逐渐提高,硬度在贮藏期间快速下降,最终糖度增加了3.31%,硬度下降了58.8%。采用多元散射校正、S-G卷积平滑、归一化处理及基线校正等预处理方法来减少噪声和误差对光谱的影响,并使用无信息变量消除(UVE)和连续投影算法(SPA)筛选特征波长,最后利用偏最小二乘回归(PLS)分别建立糖度和硬度的预测模型。分析糖度、硬度的PLS回归系数与平均光谱的波形发现,糖度的高回归系数分布在光谱多处,而硬度的该系数均在波峰波谷附近。SPA和UVE筛选的特征波长建立的糖度模型效果不佳,而硬度模型效果良好。结果表明,漫透射和漫反射检测方式下,糖度的最佳预测相关系数(R_p)及预测均方根误差(RMSEP)分别为0. 886,0.727和0.820,1.003,预处理方法分别是多元散射校正、平滑窗口宽度为3的S-G卷积平滑。此外,漫透射建立的硬度SPA-PLS模型,选用15个光谱变量,得到的R_p和RMSEP为0.798和0.976;而漫反射建立的UVE-PLS模型,选用113个光谱变量,得到的R_p和RMSEP为0.841和0.829。可以看出,漫透射方式预测水蜜桃贮藏期间的糖度更佳,而漫反射预测硬度更佳。利用可见/近红外光谱所建立的糖度和硬度预测模型,能够可靠地预测水蜜桃贮藏期内糖度和硬度的变化,对指导采摘、售卖时间和减少腐烂具有一定的参考价值。     

2H-PbI_2晶体的电子结构和力学性质

采用基于密度泛函平面波赝势方法(PWP)方法,计算了六角晶系2H-PbI2晶体的电子结构、力学性质和硬度.采用局域密度近似(LDA)方法计算的晶格常数、带隙、弹性常数与实验值和理论值符合较好.计算表明,2H-PbI2是一种直接带隙的半导体,带隙大约为2.38eV.运用复杂晶体硬度计算公式计算了六角晶系2H-PbI2晶体的硬度,硬度值大约为2.54GPa.还发现2H-PbI2晶体的各向异性非常明显.     

激光沉积修复BT20合金的显微组织和力学性能

针对BT20钛合金锻件当量孔损伤进行激光沉积修复试验,考察了修复试样的组织和力学特点。修复区与基材之间形成了致密冶金结合,Al,Zr,Mo,V合金元素由锻件基体到激光修复区均匀分布,无宏观偏析,硬度分布从基材到修复区依次提高。热影响区组织是由基材的双态组织过渡到网篮组织;修复区组织为粗大的原始柱状β晶,晶粒内为α/β网篮组织,晶内α片层取向随机,宽0.4~0.5μm。修复过程中发现,激光加工工艺参数选择不当、坡度过大等原因会造成修复区组织形成气孔和熔合不良等缺陷,但是通过优化工艺参数可以获得无缺陷修复试样。修复试样的室温静拉伸结果表明,试样的抗拉强度接近锻件基体强度,但修复件的韧性比锻件稍有提高。     

Fe2O3对CaO-Al2O3-MgO-SiO2系微晶玻璃析晶及断裂特性的影响

采用熔融法,利用纯化学试剂制备了CaO-A12O3-MgO-SiO2 (CAMS)系微晶玻璃,利用DTA、XRD、拉曼光谱仪等研究了Fe2O3对微晶玻璃析晶特性的影响规律,微晶玻璃的物化性能由抗折强度、杨氏模量、剪切模量、泊松比、维氏硬度等进行评价.结果表明,微晶玻璃的析晶特性随着Fe2 O3含量的增加而增强,对应母体玻璃中首先出现富铁相,进而促进辉石主晶相的析出.微晶玻璃的断裂特性及裂纹扩展方式均随析晶度的提高得到明显改善.但过量的Fe2O3添加则对微晶玻璃的析晶特性无明显影响,反而降低了玻璃相的致密性.微晶玻璃的耐酸性、抗折强度、杨氏模量及剪切模量均呈现先增加后降低的趋势,微晶玻璃的Fe2 O3含量为6.6wt;时综合性能最优.