Spin‐polarized electron gas in Co2M Si/SrTiO3 (M = Ti,V, Cr,Mn, and Fe) heterostructures

Spin‐polarized density functional theory is used to study the TiO₂ terminated interfaces between the magnetic Heusler alloys Co₂Si (M = Ti, V, Cr, Mn, and Fe) and the non‐polar band insulator SrTiO₃. The structural relaxation at the interface turns out to depend systematically on the lattice mis‐ match. Charge transfer from the Heusler alloys (mainly the M 3d orbitals) to the Ti d_xy orbitals of the TiO₂ interface layer is found to gradually grow from M = Ti to Fe, resulting in an electron gas with increasing density of spin‐polarized charge carriers. (© 2016 WILEY‐VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, Weinheim)     

High-resolution transmission electron microscopy study on reversion of Al2CuMg precipitates in Al–Cu–Mg alloys under irradiation

Image deconvolution analyses showed that reversion of S-Al₂CuMg precipitates occurred in an Al–Cu–Mg alloy during high-resolution transmission electron microscopy observations. A fraction of Mg and Cu atoms in the precipitates diffused into Al matrix due to electron beam irradiation at 300 kV, resulting in structural/chemical reversion of the precipitates. The structural reversion of the S-Al₂CuMg precipitates is closely related with irradiation-induced displacement of atoms. The strong attraction between Cu and Mg atoms might assist the sub-threshold displacement of Cu atoms. One transitional structure is determined to be S′′-Al₁₀Cu₃Mg₃, a precursor of S-Al₂CuMg. Two other transitional structures, Al₃CuMg and Al₁₈Cu₅Mg₅ which have the same lattice parameters of a = c = 0.405 nm as that of S′′-Al₁₀Cu₃Mg₃, but different b values, are suggested.     

飞秒激光冲击AZ31B镁合金过程的数值模拟

采用有限元分析法对飞秒激光冲击AZ31B镁合金进行数值模拟,研究了激光冲击处理对镁合金变形过程的影响,分析了单脉冲激光冲击下材料内部的位移、动能、应力和应变的分布情况,得到了材料的瞬态速度和应变率变化过程.仿真结果表明,单脉冲飞秒激光冲击镁合金产生的塑性变形,可在材料表面形成微米级凹坑,中心点处最大位移为34μm,最大变形速度390m/s;在冲击初期,材料表面的应力和应变主要分布在冲击区域中心节点和边缘附近,并且得到镁合金的最大应力和最大应变率分别为955 MPa和1.8×106 s-1.研究结果能够为深入分析飞秒激光与镁合金作用时材料变形参量的变化规律提供数值理论依据.     

Catalytic and kinetic spectrophotometric method for determination of vanadium(V) by 2,3,4-trihydroxyacetophenonephenylhydrazone

A new catalytic and kinetic spectrophotometric method for the determination of vanadium(V) was studied using 2,3,4-trihydroxyacetophenonephenylhydrazone (THAPPH) as an analytical reagent. The present method was developed on the catalytic effect of vanadium on oxidation of THAPPH by hydrogen peroxide in hydrochloric acid–potassium chloride buffer (pH = 2.8) at the 20th minute. The metal ion has formed 1:2 (M:L) complex with THAPPH. Beer’s law was obeyed in the range 20–120 ng/mL of V(V) at λ_max 390 nm. The sensitivity of the method was calculated in terms of molar absorptivity (1.999 × 10⁵ L mol⁻¹cm⁻¹) and Sandell’s sensitivity (0.000254 μg cm⁻²), shows that this method is more sensitive. The standard deviation (0.0022), relative standard deviation (0.56%), confidence limit (±0.0015) and standard error (0.0007) revealed that the developed method has more precision and accuracy. The stability constant was calculated with the help of Asmu’s (9.411 × 10⁻¹¹) and Edmond’s & Birnbaum’s (9.504 × 10⁻¹¹) methods at room temperature. The interfering effect of various cations and anions was also studied. The present method was successfully applied for the determination of vanadium(V) in environmental and alloy samples. The method’s validity was checked by comparing the results obtained with atomic-absorption spectrophotometry and also by evaluation of results using F-test.     

铝合金表面电偶腐蚀与电子功函数的关系

铝合金中经常会引入一些第二相来改善其性能,第二相由于和铝基体的电位差不同,将会对铝合金的局部腐蚀产生重大的影响.为了揭示铝合金腐蚀的物理本质,本文利用基于密度泛函理论第一性原理的计算方法,详细计算了铝合金中一些主要第二相(Al_2Cu、Al_3Ti和Al_7Cu_2Fe)的多种晶面的电子功函数,分析了电子从各个晶面逸出的难易,求得了第二相与Al基体的本征电势差,我们发现不同的晶面暴露在合金最外层,会显著地影响本征电势差;即便是同一晶面,暴露在最外层的原子种类和构型不同,对腐蚀的影响也不一样.从电子的层面解释了电偶腐蚀发生的原因.     

在LiCl-KCl-ZnCl_2熔盐体系中电化学共还原提取钕

针对镧系元素钕,本文通过循环伏安、开路计时电位、方波伏安等方法研究了773 K时Nd(III)在钼电极上在LiCl-KCl-ZnCl2熔盐体系中的电化学行为及Zn-Nd合金的形成过程.结果表明:在LiCl-KCl-ZnCl2熔盐中,Nd(III)在预先沉积的Zn阴极上欠电位沉积形成三种Zn-Nd金属间化合物.基于电化学行为研究,采用恒电位电解提取Nd并用方波伏安曲线测量来检测Nd(III)离子浓度的变化,然后通过电解前后Nd(III)离子浓度变化评估了Nd的电解提取效率.实验结果表明:-1.84 V恒电位电解进行50 h后,Nd(III)离子浓度接近于零,提取效率为99.67%.在973 K时通过恒电流电解提取Nd并获得了Zn-Nd合金,通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)附带能量散射谱(EDS)对合金的相组成和微观形貌进行了分析.XRD分析表明在Zn-Nd合金中存在Nd2Zn17,LiZn和Zn相,EDS能谱分析表明Nd在合金中的原子分数高达14.99%.     

高频燃烧–红外吸收法测定低合金钢中的碳含量

采用高频红外碳硫分析仪测定低合金钢中的碳含量。分别考察了取样量、助熔剂种类、助熔剂用量对测量结果的影响。结果显示当取样量为400 mg、钨助熔剂用量为样品取样量的1.2倍时,测定低合金钢中的碳含量效果最好,测定结果的相对标准偏差为0.9%(n=10),加标回收率在97.5%~102.7%之间。     

基于FeWOx/SiO2载氧体的甲烷化学链部分氧化反应

甲烷具有价格低廉且储量丰富的优点,因此将甲烷转化为合成气(一种H2:CO为2的混合物),从而进一步合成有价值的化学品和液体燃料引起了人们的极大关注.化学链甲烷部分氧化(CLPOM)技术能避免甲烷与空气直接接触而引起爆炸的危险,可以降低后续对合成气与氮气分离操作所带来的费用,因此日益受到关注.CLOPM过程主要分为两步:第一步,CH4被载氧体所携带的氧部分氧化,载氧体被还原;第二步,利用氧化剂(例如空气)将被还原的载氧体再氧化恢复.因此,载氧体在CLOPM过程中起到至关重要的作用.载氧体的选择主要存在两个问题:(1)甲烷被活化所产生含碳产物的能力与晶格氧的给氧能力不匹配所带来的严重碳沉积;(2)金属离子间扩散速率不匹配而造成载氧体在氧化还原过程中结构的不可逆变化.基于上述两个问题,本文设计了FeWOx/SiO2载氧体用于CLPOM.与未改性的WO3/SiO2载氧体相比,甲烷的转化率和合成气的收率都有显著提高.FeWOx/SiO2在900℃、1 atm反应条件下表现出62%的甲烷转化率、93%的CO气相选择性、94%的H2选择性和2.4的H2/CO比值,同时在50个循环中表现出优异的催化活性和稳定性.本工作利用CH4脉冲反应研究了FeWOx/SiO2的甲烷表面反应过程;采用CH4-TPR和H2-TPR相结合探究了甲烷活化速率与晶格氧扩散速率之间的关系;通过XPS和XRD对FeWOx/SiO2在氧化还原过程中的结构稳定性进行了探讨.综合上述实验结果,对FeWOx/SiO2应用于CLPOM的反应机理进行了阐述.H2-TPR结果表明,在FeWOx/SiO2中,相较于Fe2O3/SiO2,Fe-O的活性受到抑制,使其更倾向于与甲烷发生部分氧化反应;相较于WO3/SiO2,W-O的活性得到明显提升,因此更多的晶格氧可以参与到部分氧化反应中来氧化积碳,从而使合成气收率大幅度提升.从CH4-TPR结果可以看出,对于FeWOx/SiO2,CO与H2的生成温度最接近,意味着晶格氧的传输速率较快并且能够与甲烷活化产生含碳中间物种的速率相匹配,将其及时氧化生成CO,避免由于积碳造成的催化剂失活.结合XPS和XRD结果可以得出,在甲烷还原过程中,FeWOx经历一步还原形成Fe-W合金,由于其间存在强相互作用,因而抑制了还原过程中催化剂相分离现象的发生.同时,根据铁钨离子在空气条件下扩散速率的公式计算可以得出,其相近的离子氧化速率也保证了在氧化过程中催化剂结构的稳定性.本工作为进一步构建用于甲烷化学链部分氧化制合成气的复合金属氧化物载氧体提供了研究思路.     

基于OTDR和SMA原理的分布温度阈值执行器的设计

温度阈值执行器的设计是准分布光纤温度报警系统对温度报警空间定位的关键.本文分析了基于OTDR和SMA设计温度阈值执行器的原理,提出了执行器的物理模型.通过实验测试,从SMA弹簧样品中选出了满足执行器技术要求的记忆弹簧,完成了执行器的机械设计.系统运行表明:执行器能有效运作,能够实现准分布温度报警,并且系统具有接近1.5 m的空间分辨率和低于16 s的响应时间等优良的性能参数.