纳米柱状多孔WO3- x /TiO2 薄膜的电致变色性能

采用反应磁控溅射在掠射角度α=0°和α=80°的条件下制备氧化钨（WO_3-x）薄膜,然后在其表面沉积二氧化钛（TiO₂）。利用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电镜（FE-SEM）和X射线光电子能谱仪（XPS）对WO_3-x/TiO₂薄膜的晶体结构、表面/断面形貌以及表面化学成分进行表征。在三电极体系1 mol/L LiClO₄/PC溶液中,采用电化学工作站和紫外-可见分光光度计测试了WO_3-x/TiO₂薄膜的电致变色性能。XRD结果表明,WO_3-x/TiO₂薄膜为非晶态结构,与掠射角度无关。当掠射角度为80°时,获得了纳米柱状多孔薄膜。从 W 4f和Ti 2p的XPS谱图确认氧化钨为亚化学计量比的WO_3-x,而氧化钛为满足化学计量比的TiO₂。与致密薄膜相比,纳米柱状多孔薄膜需要较低的驱动电压且具有较快的响应速度。纳米柱状多孔薄膜的电荷容量为83.78 mC,是致密薄膜电荷容量30.83 mC的2倍以上。在±1.2 V驱动电压下,注入和脱出离子扩散速率分别为D_in=5.69×10^-10 cm²/s和D_de= 5.08×10^-10 cm²/s。与纯WO₃薄膜相比,WO_3-x/TiO₂薄膜的电致变色循环稳定性更好。纳米柱状多孔薄膜在可见光范围内具有较大的光调制幅度,因此其光密度变化（ΔOD）大于致密薄膜。     

0.74BiFe1- x Ga x O3-0.26BaTiO3 高温无铅压电陶瓷的相变行为及电性能

准同型相界（MPB）对提升压电陶瓷的压电性能具有重要的作用。BiFeO₃-BaTiO₃体系的准同型相界通常位于0.70BiFeO₃-0.30BaTiO₃组分附近。然而，对于BiFeO₃-BaTiO₃体系，BaTiO₃含量越高其居里温度越低。因此，在较低的BaTiO₃含量组分附近构建准同型相界是使其同时获得良好的压电活性和高居里温度的有效策略。采用固相法制备了0.74BiFe_1-xGa_xO₃-0.26BaTiO₃（x=0~0.05）系列无铅压电陶瓷，研究了Ga含量对其物相结构与电性能的影响。结果表明：随着Ga含量的增加，陶瓷样品从三方相逐渐向赝立方相转变。当x≤0.01，陶瓷样品为三方相结构；而当0.04≤x≤0.05，陶瓷样品为赝立方结构，在0.02≤x≤0.03形成了准同型相界（三方-赝立方）。另外，由于容忍因子的升高，该系列陶瓷的居里温度随着Ga含量的增加而略有降低。位于准同型附近的陶瓷样品表现出良好的压电活性和较高的居里温度。     

从吸附角度观察Mg-Ca合金中Mg2Ca和 α-Mg的氧化：DFT研究

基于DFT计算O₂在α-Mg（0001）和Mg₂Ca（0001）上的吸附过程,以探明Mg-Ca合金中的α-Mg和Mg₂Ca氧化机理。结果表明,在吸附过程中,O₂与α-Mg和Mg₂Ca有很强的相互作用,且均为化学吸附,但Mg₂Ca的吸附结构不如α-Mg的吸附结构稳定。在氧化过程中,O₂与α-Mg和Mg₂Ca中的Ca和Mg原子发生反应,形成Mg-Ca-O氧化膜,从而提高Mg-Ca合金的抗氧化性。但Mg₂Ca的吸附结构稳定性比α-Mg差,因此Mg₂Ca形成的氧化膜对基体的保护作用比α-Mg弱。     

空气气氛下碳热还原筛分法制备Magnéli相Ti n O2 n -1

介绍了一种在空气气氛中通过碳热还原筛分法制备Magnéli相（Ti_nO_2n-1，4＜n＜10）低价钛氧化物的方法，研究了还原温度和还原时间对还原产物的物相、电阻率的影响。结果表明，提高还原温度和延长还原时间有利于将TiO₂还原为Magnéli相Ti_nO_2n-1。将Magnéli相Ti_nO_2n-1 (n=4，5) 粉末在1350 ℃下干燥20 min，通过扫描电子显微镜观察，其粒径为0.5~8 μm。在还原温度为1350 ℃时，还原产物的电阻率随还原时间的延长而显著降低。在1350 ℃下还原50 min的产物的电阻率最小，为79.3 Ω?cm，其物相组成几乎全部为Ti₃O₅。     

基于第一性原理的石榴石型Li7La3Zr2O12 固态电解质的设计与合成

基于密度泛函理论（DFT）的第一原理方法计算了四方相和立方相中2种不同的Li₇La₃Zr₂O₁₂（LLZO）固体电解质材料的能带结构,晶格参数,态密度和成键特性。基于理论计算结果,通过电子结构特性解释了四面体相的离子电导率低于立方相的离子电导率的原因。基于LLZO的第一性原理计算,设计了2种晶体结构的LLZO材料,并通过高温固相法制备并分析了不同烧结时间的LLZO颗粒的性能。探索了合成工艺参数对Li₇La₃Zr₂O₁₂性能的影响。立方晶Li₇La₃Zr₂O₁₂（C-LLZO）的平均晶格大小为a=b=c=1.302 246 nm,而四方Li₇La₃Zr₂O₁₂（T-LLZO）的平均晶格大小为a=b=1.313 064 nm,c=1.266 024 nm。在1000 ℃下烧结12 h的C-LLZO为纯立方相,在室温（25 ℃）下最大离子电导率为9.8×10^-5 S·cm^-1。T-LLZO在室温（25 ℃）下的离子电导率为5.96×10^-8 S·cm^-1,在800 ℃下烧结6 h具有纯的四方相结构,与计算结果基本吻合。     

Mn1-xZnxFe2O4 (0≤x≤1)纳米粉体的模板辅助溶胶凝胶法制备及其磁性能研究

通过模板辅助溶胶-凝胶法制备了一系列的Mn_1-xZn_xFe₂O₄(0≤x≤1,步长为0.2)纳米粉体。利用XRD和VSM对材料的物相和磁性能进行了表征,主要研究了Mn_1-xZn_xFe₂O₄分子式中Zn含量的变化对样品的微观结构和磁性能的影响。实验结果表明,具有不同Zn含量的Mn_1-xZn_xFe₂O₄样品均为尖晶石结构;随着Zn含量的增加,样品的晶面间距d、平均晶粒尺寸D、饱和磁化强度M_s和居里温度T_c都呈现出下降的趋势,而样品的矫顽力H_c则呈现出先升高后降低的趋势。分析认为,M_s的下降可以用Yafet-Kittel倾角理论解释,T_c的降低归因于晶格中反铁磁性耦合的降低,而H_c的变化则主要是由于材料的磁晶各向异性常数K₁的变化引起的。     

Mn掺杂提高IrO2-Ta2O5 电极在硫酸溶液中析氧的电催化活性

制备了不同 Mn 含量的IrO₂-Ta₂O₅-MnO_x电极。揭示了Mn含量对该类电极的物理和电化学特性的影响。结果表明,涂??覆的IrO₂-Ta₂O₅-MnO_x层由于其凹凸不平的多孔结构而具有较大的比表面积。少量Mn的加入抑制了活性成分IrO₂的结晶,并将其转化为Ir³⁺。适当地用 Mn 代替Ir可以显著提高 IrO₂-Ta₂O₅-MnO_x 电极的电催化性能。高的电催化活性、长的寿命和低的成本得益于 Mn 掺杂的电极具有更大的活性表面积,从而促进了硫酸溶液中氧的析出。     

基于三态组织的近 α 钛合金近 β 锻+固溶时效工艺参数匹配

基于正交试验结果,对近β锻+固溶时效工艺参数进行了显著性分析,并详细讨论了工艺参数对TA15钛合金显微组织的影响及合理的工艺参数,以获得性能优异的三态组织。结果表明：变形温度、固溶温度和固溶时间是3个最为重要的工艺参数,分别对等轴α_p相的体积分数和直径、片层α_s相的体积分数及片层α_s相的厚度影响最大。较合理的TA15钛合金处理工艺参数为970 ℃/0.1 s^-1/60%变形程度/水淬+930 ℃/1.5 h/空冷+550 ℃/5 h/空冷。     

CO2 在 δ-Pu(100)表面吸附行为的第一性原理研究

结合密度泛函理论框架内的周期性平板模型,运用第一性原理计算方法研究了CO₂在δ-Pu(100)表面的吸附行为。结果表明,CO₂分子以C端向下和C-Pu、O-Pu多键结合的方式吸附在δ-Pu(100)表面。吸附类型属于强化学吸附,最稳定的吸附构型是H₁-C₄O₄,此时吸附能为-6.430 eV,吸附稳定性顺序为穴位>桥位>顶位。CO₂分子主要和表面Pu原子反应,而与其它3层Pu原子的反应较弱。更多的电子向CO₂ 2π_u轨道转移有利于C-O键的弯曲和活化。此外,CO₂分子和Pu原子之间的化学键主要是离子态,反应机理是CO₂的C 2s、C 2p、O 2s 和O 2p轨道与Pu 6p、Pu 6d、Pu 5f轨道发生了重叠杂化作用,产生了新的键结构。H₁-C₄O₄构型的功函数变化最小,表明其它电子容易从该构型表面逃逸,且需要的能量最小。     

激光热喷涂Co30Cr8W1.6C3Ni1.4Si涂层在PAO+2.5%MoDTC油中摩擦学特性

为了提高TC4合金的耐磨性能,采用激光热喷涂技术在其表面制备了Co₃₀Cr₈W_1.6C₃Ni_1.4Si涂层。通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析了涂层的形貌和物相,并通过摩擦磨损实验研究了涂层在PAO+2.5% MoDTC（质量分数）油中的磨损行为。结果表明,激光热喷涂的Co₃₀Cr₈W_1.6C₃Ni_1.4Si涂层主要由Ti、WC_1-x、CoO、Co₂Ti₄O和CoAl相组成,在涂层界面形成冶金结合。在激光功率为1000、1200和1400 W时所制备的涂层平均摩擦因数分别为0.151、0.120和0.171,其对应的磨损率分别为1.17×10^-6、1.33×10^-6和2.80×10^-6 mm³?N^-1?m^-1,磨损机理为磨粒磨损,其枝晶尺寸对降磨起主要作用。     

MnBi/Sm2Co17复合磁粉制备、磁性能及微结构研究

采用化学辅助高能球磨工艺制备了MnBi/Sm_2Co_(17)纳米晶复合磁粉,研究了MnBi合金添加量对复合磁体磁性能和微结构的影响。随着MnBi合金添加量的增加,复合磁粉的内禀矫顽力先稍上升,后基本保持不变,但均低于纯MnBi磁粉的864kA/m;磁粉的饱和磁化强度和剩余磁化强度均逐渐下降。复合磁粉中没有发现明显的元素互扩散现象。采用Henkel曲线分析了复合磁体的交换耦合作用,复合磁粉的δM在添加量为15%(质量分数)时达到极大值,说明该复合磁体具有较强的交换耦合作用,结合磁粉形貌分析了随着MnBi合金添加量的增加复合磁粉剩磁比的演变规律。     

针状Ti-55511合金热变形及后续退火过程中组织演变及其力学性能研究

对针状Ti–55511近β钛合金进行750 °C热轧和600 °C/1h退火,研究合金在热轧及退火中组织演变及力学性能。结果表明,热轧时,针片α相将发生动态再结晶（DRX）,与β相的Burgers取向关系（Burgers orientation relationship）发生破坏,进而形成细小的等轴α相,使合金强度及塑性提高。后续退火过程中,α相通过静态再结晶（SRX）进一步发生球化和长大,次生α相析出,β相发生再结晶,合金的强度提高,塑性降低。在变形初期,针片α相内产生两种孪晶变体（交叉状孪晶）,随着α相球化程度增加`,α相内将产生三种孪晶变体（针织状孪晶）。在后续退火过程中,这些孪晶将逐渐缩短,进而分解消失,表现在退火样品中α晶粒内存在纳米级孪晶（孪晶缩短）与层错（孪晶分解）。     

Mg-3Sn-1Mn-1La镁合金热压缩组织演变与应变修正本构方程

通过对铸态Mg-3Sn-1Mn-1La合金在变形温度为200~450℃、应变速率为0.001~1.0s^-1条件下进行热压缩实验,研究了其热变形行为和微观组织变化规律。结果表明:随着变形温度的降低和应变速率的升高,流变应力明显增大而再结晶晶粒尺寸减小。在变形温度较低的条件下,连续动态再结晶是主要的再结晶机制。然而,当变形温度升高时,非连续动态再结晶机制占主导。分析和修正了摩擦和变形热对流变应力的影响。结果表明,与摩擦相比变形热对流变应力的影响更加明显,且随着应变速率的增加和变形温度的降低,变形热对流变应力的影响更加明显。在实验数据的基础上建立了应变修正的本构方程。通过对实验值与预测值的对比发现,所建立的本构方程能够准确地描述实验合金的热变形行为。     

镀镍槽液中镍含量的在线监测系统研究

目的研发一种能够在线监测镀镍槽液中镍离子含量的测试系统,并将此方法推广至镀铬、镉、铜等槽液。方法利用计算机VC++语言编程技术、Modbus通讯技术、西门子PLC技术组成监控系统,通过耐酸碱计量泵和耐酸碱流量计对镀镍槽液取液量进行控制和校正,采用电化学测试方法对待测槽液在线监测,采用VC++语言编程技术采集电化学测试数据,最终实现对镀镍槽液中镍离子含量的自动监测。结果采用此自动控制系统测量镀镍槽液中镍离子的质量浓度,其与极化曲线中-1.0 V(vs.SCE)电位下的极化电流之间的线性拟合方程为:I=0.002 01+6.90×10-5ρ。以120 g/L待测溶液为分析对象,采用此自动检测系统测得镀镍液中Ni2+质量浓度为115.5 g/L,而采用EDTA直接滴定分析测得Ni2+质量浓度为113.7 g/L,测量误差分别为3.78%和5.25%。结论该镀镍槽液中镍离子含量的在线监测方法可靠性高,除了对镀镍槽液状态进行监控分析外,还能对镀铬槽液、镀镉槽液等进行监控分析,可适应较恶劣的生产环境。     

Origin of giant dielectric constant in Ba[(Fe1−xCox)1/2Nb1/2]O3

The X-ray diffraction Rietveld refinement of Ba[(Fe_1−xCo_x)_1/2Nb_1/2]O₃ with 0 ≤ X ≤ 1 shows cubic structure formation with space group P_m3_m. No distinct tilting of oxygen octahedron is observed. The dielectric measurement of such a cubic system exhibited giant values (?′ > 10⁴) in the temperature range of 298-483 K and frequency range of 10²-10⁵ Hz. An analysis of the permittivity, electric modulus, and electrical conductivity properties in these systems confirmed the presence of oxygen vacancies induced dipolar relaxation. Our investigations show that the observed extremely high dielectric constant values are predominantly the result of oxygen vacancies induced dipoles produced at the grain boundaries. Additional significant intrinsic contributions to the permittivity comes from the directly doped electrons at the unit cell, as indicated by the enhancement in the observed values of the permittivity on replacement of Fe³⁺ (3d⁵) by Co³⁺ (3d⁶). The contributions of the doped free charges and the oxygen vacancy induced dipoles are separated using the Jump Relaxation Model.     

基于动态再结晶动力学方程的镍基高温合金热变形流变应力预测

采用等温热压缩实验,研究了一种典型镍基高温合金在1010-1160oC及0.001-1s-1条件下的高温流变行为。结果表明在合金的高温变形过程中发生了动态回复(DRV)以及动态再结晶(DRX)现象。通过深入分析不同变形条件下合金的高温流变行为,分别建立了合金在加工硬化-动态回复阶段以及动态再结晶阶段的流变应力本构方程。其中,在动态再结晶阶段,流变应力本构方程的建立是基于一种新型的动态再结晶动力学方程,该方程中引入了最大软化速率应变。此外,采用线性拟合的方法,建立了本构方程中材料常数与Zener-Hollomon参数间的函数关系。同时,通过对比分析流变应力的实测值和预测值,并计算两者之间的相关系数(R)和平均相对误差绝对值(AARE),验证了所建立本构方程的准确性,它可以精确预测所研究合金的高温流变应力。     

Electronic structure and optical property of As2(Te1−xSx)3 and As2(Te1−xSex)3 crystals

Single crystals of S- and Se-incorporated As₂Te₃ have been grown by vertical Bridgman method. The electronic structure and optical property of As₂(Te_1−xS_x)₃ [ATS] and As₂(Te_1−xSe_x)₃ [ATSe] series compounds have been characterized experimentally by thermoreflectance (TR) measurements in a wide energy range of 0.7-6 eV. X-ray diffraction measurements showed that the diffraction peaks of sulfur- and selenium-incorporated As₂(Te_1−xS_x)₃ 0 ≤ x ≤ 0.3 and As₂(Te_1−xSe_x)₃ 0 ≤ x ≤ 0.6 crystals shift to higher diffraction angles with the increase of the sulfur or selenium incorporations. The analysis of X-ray measurement revealed similar crystalline phase for the As₂Te₃ and those of the S- or Se-incorporated As₂Te₃. The experimental TR spectra of As₂(Te_1−xS_x)₃ (0 ≤ x ≤ 1) and As₂(Te_1−xSe_x)₃ (0 ≤ x ≤ 1) exhibit a lot of derivative-like spectral features in the vicinity of band edge as well as in the higher-lying bands. Transition energies and broadening parameters of the TR features at 40 and 300 K were analyzed. Compositional dependences of band gap and interband transition energies of the ATS and ATSe series were evaluated. The origins for the interband transitions in the ATS and ATSe are assigned. Based on the experimental analyses, the electronic structure of the diarsenic trichalcogenides, As₂(Te_1−xSe_x)₃ and As₂(Te_1−xS_x)₃, is hence being realized.     

Structural and electrical properties of Gd(Ni1/2Zr1/2)O3

The Gd(Ni_1/2Zr_1/2)O₃ (GNZ) ceramic is synthesized by the solid-state reaction technique. The X-ray diffraction pattern of the sample shows monoclinic phase at room temperature. The dielectric dispersion of the material is investigated in the temperature range from 303 K to 673 K and in the frequency range from 100 Hz to 1 MHz. The relaxation peak is observed in the frequency dependence of the loss tangent. The relaxation time at different temperatures is found to obey Arrhenius law having activation energy of 1.1 eV which indicates the hopping of ions at the lattice site and may be responsible for the dielectric relaxation of GNZ. The scaling behaviour of loss tangent suggests that the relaxation mechanism is temperature independent. The frequency dependent conductivity spectra follow the power law. In the impedance formalism, the Cole-Cole model is used to study the relaxation mechanism of GNZ.     

Extrinsic and intrinsic magnetic properties of Co1−x Fex Sb3

We report magnetic properties of iron in Co_1−x Fe_x Sb₃ for x in the range 0<x<0.2, since x=0.2 is found to be the limit of solubility of iron in the skutterudite lattice. The magnetic ions diluted in the matrix carry a small magnetic moment reduced to that of the spin-only S=1/2 value of the Fe³⁺ in the low spin d⁵ configuration in presence of a strong crystal field that screens the orbital momentum. The magnetic properties give evidence that a small fraction of iron is spin-frozen in magnetite ferrimagnetic clusters, and antiferromagnetic FeO clusters. Because both types of clusters represent only very minor phases, their detection by the usual analytical means such as X-rays is not possible. The remaining part is diluted in the matrix to form a semimagnetic semiconductor characterized by a Fe–Fe nearest-neighbor exchange interaction J that is antiferromagnetic, with |J|/k_B19.6  K.     

Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2/Ag电极材料的制备及电化学性能

以碳酸盐为沉淀剂,采用共沉淀法合成晶型良好的亚微米级Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2粉末,并将其与AgNO3复合,采用无电流分解沉积法制备出了Ag表面修饰的Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2/Ag电极材料.利用X-射线衍射、扫描电镜及电化学测试等方法表征材料的结构、形貌和电化学性能.结果表明:Ag单质的存在可明显改善Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2的电化学性能,尤其是倍率特性,以0.2C、0.5C、1C倍率放电进行测试,经过40次循环后比容量分别为156.2、144.3、137.7mAh·g-1,其容量保持率分别为96.2％、95.3％、93.9％.Ag的表面修饰能使Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2电荷转移阻抗大幅度减小,阻抗从65Ω减小到50Ω.