Pr2O3对含Cr2O3辉石系矿渣微晶玻璃晶化行为的影响

以白云鄂博西尾矿和粉煤灰为主要原料,分别制备了添加0,2.0wt;,4.0wt;和6.0wt; Pr2O3的辉石系矿渣微晶玻璃;综合采用基于DSC/DTA结果的析晶活化能Ek、Avrami指数以及粘流活化能Eη和背散射电子SEM显微形貌分析研究了Pr2O3对析晶的影响.结果表明在所研究范围内,Pr2O3含量的提高在整体上抑制了辉石相的析出.其原因除了与富Pr颗粒相对辉石相在析晶过程中的“钉扎”有关外,还与Pr2O3含量提高后使基础玻璃网络聚合程度加大,从而增大了辉石相形成所需离子扩散的阻力有关.     

粒度对水泥基压电复合材料的压电性能和力学性能的影响

本文制备了含不同粒度锆钛酸铅(PZT)的水泥基压电复合材料.其中,PZT 压电陶瓷粉体采用球磨法制得,其平均粒度范围为 3～482 μm.研究发现,PZT 粒度对复合材料的压电、介电性能以及力学性能有重要影响.随着PZT 陶瓷相粒度的增大,复合材料的压电应变常数(d33)和介电常数(εr)升高,但复合材料的老化稳定性变差、介电损耗(tanδ)增加、弯曲强度降低.     

铝诱导表面织构玻璃及其对硅薄膜陷光作用的影响

采用铝诱导表面织构方法在玻璃衬底上制备了蜂窝状的凹坑结构;使用热丝化学气相沉积技术在该类衬底上制备了硅薄膜.扫描探针显微镜(SPM)图像表明,通过改变刻蚀时间、刻蚀溶液比例、Al膜厚度和退火时间等制备条件,可以有效控制玻璃表面凹坑结构的尺寸,使其在直径上从0.5μm到6μm,深度上从60 nm到700 nm可调.光吸收谱测试表明此类衬底对硅薄膜的光吸收有着明显的增强效果,以凹坑平均直径为2.3 μm,深度为358nm的铝诱导表面织构玻璃为衬底所制备的厚度为150 nm的硅薄膜,在350～1200 nm波长范围内的光吸收与使用平面玻璃为衬底的样品相比可提高28.5;.凹坑的尺寸大小对光吸收增强效果有重要影响.     

原位生长莫来石增强磷酸铬铝复相陶瓷的制备及性能

以磷酸铬铝粘接剂、熔融石英、氢氧化铝为原料制备莫来石原位增强磷酸铬铝复相陶瓷,采用热分析、XRD、SEM、EDS、矢量网络分析测试等手段,研究不同温度对烧结体物相、显微结构、机械及介电性能的影响,并探讨莫来石原位生长和增强机理.结果表明:在1250 ～ 1500℃范围内,随温度升高,材料的致密度、抗弯强度、维氏硬度和介电常数均升高.1500℃煅烧可得致密的原位合成莫来石/磷酸铬铝复相陶瓷,材料晶粒发育比较完善,短棒状莫来石和球状磷酸铬铝晶粒清晰可见,基体致密程度受游离SiO2控制.复合材料介电常数、弯曲强度、维氏硬度分别达到3.7、117 MPa和5.3 GPa.当煅烧至1600℃时,晶粒快速长大,材料的强度降低.磷酸铬铝与莫来石颗粒间通过弥散强化、细晶强化、晶粒拔出等机制对复合材料起到增强的作用.     

晶核剂对锂锌硅系微晶玻璃析晶及显微结构的影响

采用差热分析方法研究了LZS系玻璃陶瓷的析晶动力学,讨论了晶核剂对微晶玻璃的晶相、显微结构及析晶动力学参数的影响.结果表明:与TiO2相比,P2O5能够更加有效地促进玻璃析晶,但两者效果相差不大.使用不同的晶核剂不会影响玻璃析出的晶相,但使用P2O5作为晶核剂能得到均匀细小的晶体.     

不同铝硅比对莫来石材料显微结构及性能的影响

选用铝矾土作为铝源,煤矸石为硅源,氟化铝和五氧化二钒为添加剂,通过固相反应原位制备了主晶相为莫来石相的晶体.利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜以及相应的EDS等手段对莫来石进行了表征分析,并考察了在不同铝硅比的条件下对所制试样的显气孔率、吸水率、体积密度、抗折强度以及显微结构的变化特征.结果表明:当铝矾土与煤矸石的铝硅摩尔比为3.05:2时,显气孔率为23.6;、吸水率为10.55;、体积密度为2.3 g/cm3、抗折强度为114 MPa,试样的综合性能最优.     

铝层厚度对铝诱导非晶硅薄膜晶化过程的影响

基于铝诱导非晶硅薄膜固相晶化方法,利用直流磁控溅射离子镀技术制备了Al/Si/…Al/Si/glass周期性结构的薄膜.采用真空退火炉对Al/Si多层薄膜进行了500℃退火实验,通过透射电子显微镜(TEM)分析了退火前、后Al/Si多层薄膜截面形貌的变化规律,并结合扩散过程探讨了铝层厚度对铝诱导非晶硅薄膜晶化过程的本质影响机理.研究结果表明:在铝诱导非晶硅薄膜固相晶化过程中,随退火过程的进行,Al、Si原子会沿Al/si层间界面进行互扩散运动且在Si层中达到临界浓度Cs的Al原子所在区域整体呈线形平行于Al/Si界面逐渐向铝原子扩散距离增大的方向推进;随着Al层厚度的增加,Al在Si层中达到临界浓度Cs的区域整体向前推进速度加快,已扩散区域产生硅初始晶核的数量也随之增大;随Al/Si层厚比的增大,虽因铝诱导而晶化的硅薄膜均为多晶态,但非晶硅薄膜在晶化过程中的生长晶面数量增多,同时硅晶粒的尺寸有所减小.     

TiO2对自然冷却黄磷炉渣微晶玻璃析晶行为的影响

以自然冷却黄磷炉渣为主要原料,采用熔融法制备CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃,并借助DTA、XRD、SEM等分析了TiO2作为晶核剂对微晶玻璃析晶及其性能的影响规律.利用修正后的Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程初步计算微晶玻璃样品的析晶活化能E及晶体生长指数n.结果表明:自然冷却黄磷炉渣中固有的晶核剂可有效的促进CaO-Al2O3-SiO2系统的析晶,炉渣固有的TiO2可促进大量晶核的形成,晶化指数达到4.84,随着TiO2的加入,系统的析晶活化能由126.1483 kJ/mol增加到363.8206 kJ/mol,而晶化指数变为3.24.晶化机制由体积析晶变为二维析晶.主晶相的种类没有随TiO2量的增加而改变,均为硅灰石(CaSiO3)和钙铁辉石((Ca,Fe) SiO3).     

晶核剂P2O5对CaO-Al2O3-SiO2系黄磷炉渣微晶玻璃析晶的影响

采用熔融法以自然冷却黄磷炉渣为主要原料,P2O5为晶核剂,制备了黄磷炉渣微晶玻璃.利用X射线衍射仪(XRD)、差热分析(DTA)和扫描电子显微镜(SEM)等分析技术手段,探究了晶核剂P2O5(以KH2PO4的形式引入)对黄磷炉渣微晶玻璃晶化行为及物化性能的影响规律.结果表明:黄磷炉渣基础玻璃的析晶峰温度Tp及析晶活化能E随着P2O5晶核剂的增加呈现先减小后增大的趋势;当晶核剂P2O5加入量达到4wt;时,黄磷炉渣基础玻璃的析晶峰温度Tp及析晶活化能E最小,析晶效果最优,物化性能最优;主晶相硅灰石(CaSiO3)并不随着晶核剂P2O5加入量的增大而发生改变,同时能够促进晶相氟磷灰石(Ca5(PQ)3F)生成.     

退火时间对铝诱导非晶硅薄膜晶化过程的影响

基于铝诱导非晶硅薄膜固相晶化方法,利用直流磁控溅射离子镀技术制备了Al/ Si…Al/ Si/ glass周期性结构的薄膜.采用真空退火炉对Al/ Si多层薄膜进行了500℃退火实验,通过透射电子显微镜(TEM)分析了不同退火时间下Al/ Si多层薄膜截面形貌的变化规律,并结合扩散过程探讨了退火时间对铝诱导非晶硅薄膜晶化过程的影响机理.研究结果表明:在铝诱导非晶硅薄膜固相晶化过程中,在退火过程的初期,晶态硅薄膜的生长主要来源于因Al的存在而形成的硅初始品核数量增加的贡献.随退火时间的延长,晶态硅薄膜的生长主要是依靠临界浓度线已推进区域中未参与形核的硅原子扩散至初始品核位置并进行外延生长来实现的.经500℃退火1 h后,Al/ Si薄膜的截面形貌巾出现了沿Si(111)晶面生长的栾品组织.     

Fe2O3掺杂对MgO-Al2O3-SiO2系玻璃析晶和性能的影响

采用高温熔融法和两步法微晶热处理制备了MgO-Al2O3-SiO2系堇青石微晶玻璃和铁尖晶石微晶玻璃.利用DSC分析、X射线衍射、FTIR和扫描电子显微镜等手段研究了Fe2O3对玻璃的析晶性能、显微结构和物理性能的影响.结果表明,Fe2 O3的加入可有效降低析晶活化能,促进晶体的析出.当Fe2O3含量达到7.44;时,主晶相由堇青石变为铁尖晶石.Fe2O3掺杂使样品的介电常数由3.2增大至5.8、热膨胀系数由1.941× 10-7增大至7.74×10-6、维氏硬度由7.131GPa增大至11.655 GPa,同时介电损耗由0.05降低至0.015.     

Effect of Halide Ions on the Electronic Conductivity in Calcium Borate Glasses

Some halogen-doped calcium borate glasses containing iron have been prepared according to the percentage molar composition [(30 – x) CaO · x CaX₂ · 10 Fe₂O₃ · 60 B₂O₃] and annealed. It is found that the conduction in the semiconducting glasses is mainly due to electronic conduction. The results show that the halide ions may be introduced as modifiers for CaX₂ concentration < 10 mol% (X >= F, Cl, and Br) but they are network formers at CaX₂ > 10 mol%. It is proposed that at 10 mol% the network structure for all glasses seems to be the same. The dependence of resistivity on the halide ions concentration as well as the slight variation of activation energies, could be explained on the basis of electron-lattice interaction. Mathematical expressions for fitting and describing the dependence of resistivity on CaX₂ concentration are deduced and formulated by the following equations: ϱ = ϱ₀ exp [± ac(1 – bc)] and ϱ ϱ= ±₁₀ exp [± a′c(1 – b′c)] for the two regions around the critical concentration.     

掺杂对GaN晶体力学性能影响的研究

对GaN单晶力学性能的研究有助于解决其在生长、加工和器件应用中的开裂问题。本文围绕掺杂对GaN单晶力学性能的影响,通过纳米压痕法测试了不同掺杂类型(非掺、Si掺和Fe掺)GaN单晶的弹性模量和硬度,测试结果表明掺杂对GaN单晶的硬度有重要影响。Si掺、Fe掺GaN较非掺样品硬度有所提升,用重掺杂的氨热GaN单晶作为对照,也证明了这一结论。通过高分辨X射线衍射分析和原子力显微镜表征实验发现,晶体结晶质量、接触面积等因素对GaN单晶硬度的影响较小。对GaN表面纳米压痕滑移带长度和晶体晶格常数进行测试,结果表明,掺杂影响GaN单晶硬度的主要原因是缺陷对GaN位错增殖、滑移的阻碍作用和掺杂引起的GaN晶格常数的变化。     

模板剂对合成氧化锆晶体性质的影响研究

采用液相法,以ZrOC12·8H2O为锆源,NaHCO3为沉淀剂,考察了模板剂对介孔氧化锆制备的影响.采用XRD、SEM、BET和TPD等手段对合成晶体微观结构、孔结构及表面化学性质进行分析表征.结果表明,模板剂对合成氧化锆晶相组成、微观形貌、比表面积、孔径分布及表面化学性质具有较大的影响.以阴离子型SDS制得t-ZrO2,以非离子型PEG-6000制得m-ZrO2;m-ZrO2表面弱酸强度和弱酸总量大于t-ZrO2,但弱碱强度和弱碱总量小于t-ZrO2;以阴离子型SDS为模板剂,成功制备出比表面积214.76 m2/g,表面同时具有弱酸弱碱位的四方晶相介孔氧化锆.     

生长温度对KDP晶体光学性质影响的研究

用降温法在不同的温度下快速生长KDP晶体,并测量其透过光谱、光学均匀性、金属杂质含量和光散射性能.结果表明随着生长温度的提高,KDP晶体的紫外光吸收和光散射点密度明显降低,但均匀性和杂质金属离子含量并无明显变化.     

Bi掺杂量对Mg-Si-Sn-Bi材料热电性能的影响

利用粉末冷压成型及真空烧结制备了不同Bi掺杂量的Mg-Si-Sn-Bi材料,并对制备材料组成和热电性能进行研究.结果表明,制备材料由Mg2Sn、Mg2Si和Mg2(Si,Sn)固溶体相组成.随测试温度的增加,制备材料的电阻率都急剧减小,这是典型的半导体特征.在研究范围内,掺杂Bi元素含量增加,制备材料的电阻率开始逐渐减小,但Bi掺杂量增加到一定值后,材料的电阻率又增加,而且掺杂后的材料电阻率都低于未掺杂的.制备材料的Seebeck系数是负值,表明这些材料都为n型半导体.对于掺杂Bi的材料,随着测试温度由室温增加到730 K,测得的Seebeck系数绝对值开始时轻微增加,约在240～270 K达到最大值,再随着温度增加,Seebeck系数绝对值又显著单调减小.对于掺杂Bi元素的材料,随Bi掺杂量的增加,Seebeck系数的绝对值先减少后增加,这是掺杂造成载流子浓度增加和散射过程加大相互竞争的结果.掺杂Bi的Mg-Si-Sn材料的功率因子都高于未掺杂的材料,且Bi掺杂量增加,制备材料的功率因子显著增加.对于1.29at; Bi和1.63at; Bi掺杂量的材料,功率因子分别在500 K和530 K存在一个极大值.     

NiO对白云石烧结性能的影响

以天然白云石为原料,采用二步煅烧工艺,研究了NiO对白云石烧结性能的影响,并采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对试样进行分析.研究结果表明:NiO添加到白云石中,高温烧结后,NiO完全固溶到MgO晶格中,改变MgO晶格常数,导致MgO晶格畸变,促进白云石的烧结.烧结温度为1600℃,无NiO添加剂时,白云石熟料的体积密度为3.30 g/cm3,显气孔率为3.4;,MgO晶粒尺寸为3.26 μm.当NiO添加量为0.75;时,白云石熟料的体积密度提高到3.33 g/cm3,显气孔率为2.7;,MgO晶粒尺寸达到3.54μm.     

SiO2对MgO陶瓷烧结性能影响

以微米MgO (AR)为主要原料,纳米SiO2 (AR)为添加剂,制备镁基陶瓷材料,旨在提高MgO陶瓷烧结性能.通过XRD和SEM等检测手段对煅烧后试样的物相组成和微观结构进行表征,重点研究添加剂SiO2对MgO陶瓷的物相组成、结构及相对密度影响.结果表明:添加SiO2对MgO陶瓷基体起到促烧作用.随着SiO2加入量的增加,烧后试样的相对密度和烧后线变化率呈先增大后减小趋势.加入4mol;的SiO2,经1550℃煅烧后试样相对密度达到96.5;;引入的SiO2与基体中的MgO生成M2SO4新相,同时钉扎在方镁石晶界及晶界气孔处,通过抑制方镁石相的晶界移动,进而阻碍方镁石晶粒的长大,促进了基体致密化程度.     

机械力粉磨对再生微粉性能的影响

为提高再生微粉的利用率,对再生微粉进行机械力粉磨处理.研究了超微气流粉碎和振动球磨对再生微粉性能的影响.采用激光粒度分析仪、XRD、SEM和压力试验机对再生微粉的粒径分布、物相构型、微观形貌和砂浆的抗压强度进行表征,并按国标对再生微粉活性指数进行检测.结果表明:气流粉碎机粉磨的再生微粉的粒径分布范围窄、粒形规整、填充效果好、活性高;利用气流粉碎机对再生微粉进行处理,提高了再生微粉的利用率和利用范围.     

不同溶剂对合成堇青石粉体结晶性能的影响

以硝酸镁、硝酸铝、正硅酸乙酯作为原料,通过液相法合成堇青石粉体,研究不同溶剂以及体系pH值对合成堇青石粉体结晶性能的影响.利用DTA-TGA、XRD测试手段对粉体进行表征,结果表明:以水为溶剂,体系pH=4时,在1000 ℃时,衍射图谱相对比较平滑,开始生成μ-堇青石以及尖晶石,在1200 ℃,μ-堇青石及尖晶石的衍射峰强度开始降低,开始有α-堇青石生成,在1250 ℃,μ-堇青石的峰基本消失不见,而α-堇青石的峰强度升高,在1350 ℃时,α-堇青石相增多,几乎全部转化为α-堇青石.