矿物发光材料CaS∶Mn^(2+)的合成及其荧光性质

以方解石为原料 ,使用硫化助熔剂法合成了CaS∶Mn2 + 磷光体 ,根据荧光光谱 ,详细探讨了矿物杂质对其发光性质的影响 ,指出在矿物材料CaS∶Mn2 + 体系中 ,某些杂质离子拓宽了基质的激发带 ,有利于基质吸收能量及基质→Mn2 + 发射中心的能量传递 ,但Fe2 + 、Co2 + 、Ni2 + 等离子降低了Mn2 + 的发射强度 ,尤其是Mn2 + 与它们形成的成对离子中心或离子晶簇 ,降低了局域对称性 ,放宽了Mn2 + 跃迁发射的选择定则 ,加速了材料发光的衰减过程。

含Ca汽车控制臂用钢中复合硫化物控制机理

汽车控制臂由于形状复杂,切削量大,部分汽车控制臂用钢在加入质量分数0.03%硫元素的基础上,又进一步添加了少量钙元素,希望将钢中常见的细长条状MnS转变为纺锤状(Ca,Mn)S以增加零件的切削性能。然而,硫质量分数为0.03%时,钙元素在钢液中的溶解度很低,冷却和凝固过程单一的纯(Ca,Mn)S生成量极少。因此,提出了利用钢液中生成的含CaO类的氧化物来诱导(Ca,Mn)S在其外围形核长大,形成大量双层结构复合硫化物的形貌控制机理。为了研究最佳双层结构复合硫化物形成机理,选取了3炉不同冶炼工艺的汽车控制臂用钢,利用带能谱分析的电子扫描显微镜观察了铸坯和轧材中典型复合硫化物形貌、成分特征,并手动测量了其尺寸,最后利用热力学软件FactSage计算了钢中夹杂物的生成行为。研究结果表明,当钢中不进行钙处理时,复合硫化物内部氧化物主要为Al;O;或低MgO比例的镁铝尖晶石,外围硫化物为纯MnS,轧制后成细长条状。当钢中进行钙处理后,可以得到两种不同类型的复合硫化物。一种内部氧化物中CaO组元含量较高,外围硫化物主要是高CaS比例的(Ca,Mn)S,基本不变形,成典型的D类或Ds类形貌;另一种核心氧化物中CaO组元低,外围硫化物主要是低CaS比例的(Ca,Mn)S,轧制后成纺锤状。控制钙处理后钢液氧化物中合适的CaO比例使得氧化物既具有高效的硫化物形核能力,又能促进合适CaS比例的(Ca,Mn)S在其外围生成,这是钢中得到大量纺锤状双层结构复合硫化物的关键。当钢中Ca/S比约为0.07时,外围硫化物中的钙元素质量分数为2%~5%最为理想。

国内外钙处理含硫钢中硫化物的特征和分布

为了对比国内外硫化物的控制水平,利用扫描电镜观察和分析了国内外含硫钢中硫化物的特征和分布。结果表明,国外含硫钢硫化物变形程度小、分布均匀,国内含硫钢中硫化物的变形程度大,存在聚集现象;硫化物类型主要有单一MnS和复合硫化物,复合硫化物主要可分为外围高CaS含量的(Ca,Mn)S和低CaS含量的(Ca,Mn)S 2种类型,核心氧化物都为CaO-MgO-Al_(2)O_(3)。与国内相比,国外含硫钢中单一MnS数量更少,纵横比更低,低CaS含量的复合(Ca,Mn)S数量更多,核心中w(CaO)/w(Al_(2)O_(3))更低。增大钢中低CaS含量的(Ca,Mn)S比例,将有利于降低单一MnS的数量和尺寸,实现这一目标的关键在于氧化物核心的控制。