重金属在水泥熟料矿物中的固溶机理研究进展

综述了水泥工业处置废弃物过程中常见的几种重金属元素(Cr、Cu、Zn、Pb、Cd)在水泥熟料矿物中的固溶机理。一些重金属离子更容易固溶进入硅酸盐矿物,一些重金属离子更容易固溶进入中间相矿物,并因固溶量的不同而稳定不同的矿物晶型,超过极限固溶量时形成新的矿物。重金属离子在水泥熟料矿物相中的固溶方式和极限固溶量都与其矿物相的晶体结构有关。应进行深入研究,以便于水泥工业无害化利用产业废弃物。

固溶Ce对α-Fe力学性能影响的机理研究

针对实验方法研究固溶稀土对钢力学性能的影响未能获得满意结果的研究现状,采用模拟计算的方式开展研究,基于密度泛函理论采用第一性原理计算方法,通过溶解能、几何结构、电子结构、Bader电荷等维度来揭示Ce原子在α-Fe中的固溶机理,并对Fe-Ce掺杂体系的力学性能进行详细计算。溶解能计算结果表明,Ce以取代Fe原子的方式占位于α-Fe基体中。在Fe-Ce掺杂体系中,Ce原子失去电子,致使Ce原子半径减小,产生极化效应,这有利于Ce在Fe中的固溶。纯Fe及Fe-Ce掺杂体系力学性质计算结果表明,Ce的掺杂降低了体系的不可压缩性、抗剪切应变能力、刚度以及维氏硬度,但提高了体系的韧性以及可加工性。Ce掺杂导致体系金属键强度降低,这是Fe-Ce掺杂体系不可压缩性、刚性和硬度降低的主要原因;另一方面,Ce的掺杂增加了体系中电子云的密度,这有利于掺杂体系韧性的提高。

“非整比化合物”概念辨析

“非整比化合物”是固体化学和材料化学等学科领域普遍接受的概念。然而,在文献中这个概念的含义是含混的。本文通过对一些实例的组成分析,廓清了晶格缺陷、固溶体及“非整比化合物”之间的关系。通过结构分析,阐明了“道尔顿体”和“柏托雷体”的区别及“柏托雷体”与其虚拟母体化合物的关系。在此基础上对“非整比化合物”的概念给予较为全面的说明。在一定的条件下,晶态无机物质(包括金属和化合物)的晶格中可以形成高浓度(用常规化学方法可定量检测)缺陷的状态,缺陷的主要种类有空位、填隙、取代和变价等。这种含有高浓度缺陷的物质可以用固溶体的形式表示其组成。在相图中,对于母体化合物组成处于固溶区边界的固溶体其母体称为“道尔顿体”,固溶体称为“道尔顿固溶体”;而母体组成不处于固溶体边界的固溶体称为“柏托雷体”,其母体可以看成是组成处在固溶体区域外某个组成的“虚化合物”。由于其组成可变,且各元素原子个数比偏离简单整数比,广义的“非整比化合物”包含“道尔顿固溶体”和“柏托雷体”。由于不存在真实的母体化合物,狭义的“非整比化合物”仅指“柏托雷体”。