熔盐辅助合成硼化铪工艺研究

这是一篇冶金工程领域的论文。以氧化铪和碳化硼为原料,采用氯化钠为熔盐介质,通过硼/碳热还原法合成了纯度较高的硼化铪粉体。研究了反应温度、保温时间等合成工艺参数以及原料配比对材料晶相组成和显微结构的影响。结果表明,以氯化钠为熔盐介质时,氧化铪在1300℃的合成温度下开始转化为硼化铪,其温度远低于传统的硼化铪合成所需温度。在硼过量20%,反应温度和保温时间分别为1400℃和2 h所制备的硼化铪粉体纯度较高,X射线衍射中可以明显观察到硼化铪结晶峰,且在扫描电镜中可以观察到紧密团聚形貌的硼化铪。

EAST-CTI测试平台上六硼化镧等离子体源的研制

为了更方便和深入研究紧凑环注入(CTI)系统产生的等离子体团在等离子体中的演化过程,特设计了一套大尺寸、均匀的六硼化镧等离子体源,用来产生磁化、高密度等离子体。等离子体源的阴极采用钨丝间接加热的方式来达到工作温度,阴极最高可达到1800℃。阳极采用耐高温、透过率50%的钼金属网,与阴极之间轴向间距1m。在阴极和阳极之间施加40~200V偏压,阴极发射的电子与中性气体碰撞、电离进而产生长1m直径100mm的稳态磁化等离子体柱。在台面实验中,测试了源的放电性能和等离子体相关参数。实验结果表明,在阴极发射电流密度为1~2A·cm^(-2)的情况下,测得的氩等离子体电子密度可达到10^(18)m^(-3)量级,电子温度约为8eV。通过增加阴、阳极之间偏压,阴极发射电流密度最高达到8.5A·cm^(-2),等离子体参数与托卡马克边界参数相近。该等离子体源满足设计要求并具备为EAST-CTI系统开展台面实验的能力。

电位滴定法测定硼化锆中硼含量

硼化锆是第三代核反应堆的重要燃料,其硼元素含量对材料的性能具有重要影响。目前,对硼化锆中硼元素含量的测定尚未建立分析方法标准。本文建立电位滴定测定硼化锆中硼含量的新方法,探讨了硼化锆的溶解方式、滴定模式、滴定时pH值和甘露醇用量等试验条件,并验证了方法的准确度和精密度。优化后的实验条件为:样品前处理方式为加入3 g氢氧化钠于750℃中熔融20 min,加入2 g甘露醇,采用SET(pH值)+DET滴定方式。加标回收率为99.7%~100.2%,相对标准偏差优于电感耦合等离子体原子发射光谱法。该方法具有良好的准确性和重复率,操作简单、快捷,适用于硼化锆中硼含量的检测。

模具超硬刀具材料高硼化钨的结构研究

为研究模具超硬刀具材料高硼化钨的结构,基于WB3-hP16结构,以及调整钨、硼原子对Wyckoff 2b和2c位置的占据成分,建立可能存在的结构体系,运用第一性原理计算,得出高硼化钨的稳定结构应为WB3.86,其中三角硼群的占据1/4的Wyckoff 2b位置,并且计算分析其力学性质,其具有最高的硬度值(42.24GPa),并且其硬度、体变模量、剪切模量和杨氏模量都与其实验更为接近。另外还研究了其微观特性,其费米能位于其最低点,得出结论:高硼化钨的结构为WB3.86结构,为实际合成高硼化钨提供理论依据以及合成配比,更有利于超硬刀具材料高硼化钨的有效合成。

过渡金属硼化物合金的电化学性能研究

采用化学还原法合成金属硼化物的前驱物,并经过不同温度热处理得到了Co-B、Ni-B和Ni-Co-B合金。所合成的金属硼化物在KOH碱性溶液中具有良好的充放电性能。在30 mA/g的电流密度下恒流放电至1 V时,50℃热处理的Co-B和Ni-B合金的放电容量分别为310 mAh/g和103 mAh/g。将Co掺杂到Ni-B合金中得到Ni-Co-B合金,不仅可以活化B元素,还可以活化较为惰性的Ni,从而大幅度改善金属硼化物的电化学性能;300℃热处理Ni-Co-B合金的放电容量为258 mAh.g-1,与Co-B合金的放电容量十分接近。

二硼化钛颗粒材料的电阻变化特性及其在故障限流中的应用

二硼化钛(TiB2)颗粒材料具有故障限流的潜力。为实现这个目标,对颗粒材料的限流特性进行了研究。首先对压力-电阻关系进行了分析,二者满足幂函数关系。然后制作基于颗粒材料的样机,通过试验研究了材料尺寸和机构速度对限流效果的影响,发现材料尺寸越大、速度越快,限流效果越好。为进一步验证材料的限流能力,对材料的耐压特性进行测量,发现颗粒材料电压存在一个饱和值,该值取决于颗粒尺寸与材料性质。最后在PSCAD中建立颗粒材料电阻模型,对材料在电力系统中的限流效果进行仿真。仿真结果表明:颗粒材料与电抗器并联限流的方案可行性更高,可将故障电流峰值从34 kA限制到25.9 kA。该研究为颗粒材料在故障限流中的应用提供了参考。

电催化合成1,2-二硼化合物的研究

1,2-二硼化合物是一种新型的有机硼类化合物,该化合物可构建复杂和精细的化学品。然而,用简单的烯烃为原料合成二硼化合物的方法非常有限,这是合成领域中一个具有挑战性的研究。利用绿色可持续的电力作为输出能源,提出了一种由N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和N,N-二异丙基乙胺(DIEA)共同促进1,2-二硼化合物的电催化合成方法,其中溶剂DMF和DIEA的促进作用对整个催化体系的产率有非常重要的影响。该方法具有高收率和良好的功能相容性等优点,这种1,2-二硼化合成方法的原材料易获取,为烯烃二硼化反应提供了一种独特的方案。

硼化钨材料中子屏蔽性能及次级γ剂量产生的模拟研究

对辐射防护材料硼化钨的中子吸收和次级γ射线屏蔽性能进行分析。采用Geant4程序,对材料厚度0~2 cm、能量为热中子~20 MeV的入射中子进行模拟分析。研究结果表明:(1)硼化钨材料主要作用于热中子~10-2 MeV中子的吸收屏蔽。由不同材料对应的中子宏观分出截面和材料密度可知,厚度一定时,W_(2)B_(5)的中子吸收性能最优,质量一定时,WB_(4)中子吸收性能最优。以热中子为例,W_(2)B_(5)材料的中子宏观分出截面约为B203材料的8.67倍,是PB202屏蔽材料的40.59倍;(2)相比于传统中子吸收材料,W-B系化合物在低能中子吸收方面优势更为显著;(3)随着入射中子能量的增大,次级γ剂量对总剂量的贡献呈下降趋势;随着硼化钨材料厚度的增加,次级γ剂量对总剂量的贡献不断升高。为明确硼化钨应用场景及优势,实现中子源屏蔽装置的优化设计提供数据参考,具有实际的工程指导价值。

超高温稀土硼化物(Y_(1-x)Yb_(x))B_(6)的制备及力学性能研究

六硼化钇(YB_(6))高温下结构不稳定限制了其在超高温领域的应用,通过引入Yb元素,可形成高温稳定的(Y 1-x Yb x)B_(6)固溶体。本文以(Y_(0.5)Yb_(0.5))_(2)O_(3)和B 4C为原料采用硼/碳热还原法制备了(Y_(0.5)Yb_(0.5))B_(6)粉体,通过无压烧结实现了陶瓷致密化,并结合密度泛函理论计算综合分析了材料的晶体结构、微观形貌和力学性能。结果表明,在1650℃下热处理,B 4C过量6.25%时合成的(Y_(0.5)Yb_(0.5))B_(6)粉体纯度最高。在2000℃下无压烧结获得的(Y_(0.5)Yb_(0.5))B_(6)陶瓷致密度为95.80%,但晶粒尺寸偏大,可达(80.71±35.51)μm。通过两步烧结法所得陶瓷致密度、晶粒尺寸、硬度和断裂韧性分别为95.47%、(14.54±6.31)μm、(14.53±1.37)GPa和(2.81±0.34)MPa·m^(1/2)。陶瓷断口处与典型的高损伤容限陶瓷Ti_(3)SiC_(2)、Hf_(3)AlN的断口形貌十分类似,表明(Y_(0.5)Yb_(0.5))B_(6)具有良好的损伤容忍度,有望提高超高温陶瓷的韧性与延性。

硼含量对硼化钨物相、形貌的影响及耐磨性研究

采用高温固相反应法合成硼化钨粉体,并通过XRD、SEM对合成粉体的物相组成及粉体形貌进行了分析。结果表明B/W理论摩尔比为1:1.05时,硼化钨的物相为WB相,粉末呈现出不定形状态,颗粒出现大的裂纹;随着B元素比例升高,部分WB与B粉生成WB_(2),粉末表面由非规则形态的WBx晶粒交织组成,并含有少量的孔隙;硼化钨硬度高,破碎后呈现出脆性断裂,断裂面出现明显的棱角。

自蔓延辅助闪烧法制备二硼化钛陶瓷的特性研究

将原料Ti粉和B粉(晶体硼)按摩尔比1∶2进行混料,在特定压力性进行材料装填预压,并在样品两端加恒定电压20V,在自蔓延反应温度下完成热压辅助闪烧工艺。制备出导电性良好、致密性良好的TiB2材料。通过材料表征,分析认为在自蔓延辅助闪烧(FS)热压过程实现晶粒重排,晶体的塑性变形与细小颗粒尺寸及致密化优化,该方法为制备功能陶瓷材料提供新的思路。

安徽工大团队成功研发低硼化钛含量新型陶瓷

碳化硼(B_(4)C)陶瓷具有熔点高、密度低、化学稳定性强以及耐磨性好等优良性能,广泛应用于耐磨、装甲防护等领域。在碳化硼基体中引入第二相硼化钛(TiB_(2)),形成B_(4)C-TiB_(2)复相陶瓷,不仅能有效提高碳化硼陶瓷的力学性能,还能显著降低复相陶瓷的电阻率,实现结构功能一体化。然而,由于硼化钛比碳化硼密度更大,本征硬度更低,硼化钛的加入也增加了材料的比重,降低了材料的硬度。

具有导电性的硼化物复合陶瓷

硼化物陶瓷除具有一般高性能结构陶瓷材料的特点外,还具有一些比较特殊的性能,因而引起国内外材料研究者和使用者的注目。本文着重介绍了有关硼化物陶瓷的结构、性能和应用,以及最新的研究进展。

三元硼化物基金属陶瓷的研究进展

综述了国内外三元硼化物基金属陶瓷的研究进展情况,对此种金属陶瓷与金属的覆层材料的应用进行了展望。

硼化物自生复合材料的制备

用电子束悬浮区熔法制备了ＬａＢ６－ＺｒＢ２共晶自生复合材料，其组织为ＬａＢ２基体上均匀分布着直径为０．２～１．１μｍ的ＺｒＢ２纤维。单位面积上的ＺｒＢ２纤维数可达到１０８根／ｃｍ２。

熔盐电解合成希土六硼化物的研究——REBO_3、LiBO_2和LiF体系熔盐电解合成RER_6

本文在800℃和空气中电解REBO_3-LiBO_2-LiF(?)盐体系合成了单相的REB_6.石墨川埚兼作容器和阳极.耐火金属棒如Cu和Mo等被悬吊在电解质中作为阴极.根据似二元体系LiBO_2-LiF和LiBO_2-LaBO_3的低熔点组成以La_2O_3、B_2O_3、Li_2CO_3和LiF为原料找到了具有较低熔点的熔盐体系.根据X射线粉末衍射,该熔体是由REBO_3、LiBO_2和LiF三个物相组成.

反应硼化烧结法制备三元硼化物基耐磨覆层材料

用反应硼化烧结法在 12 90℃± 5℃下真空烧结成功制备出三元硼化物基硬质覆层材料YF - 1,其表面硬质覆层的硬度可达 82 - 90HRA。用扫描电镜 (SEM)、X射线衍射 (XRD)和电于探针 (EPMA)对YF - 1的显微结构进行了分析 ,结果表明 :表面硬质覆层材料主要是由三元硼化物基硬质相和铁基粘结相组成 ,硬质相Mo2 FeB2 是在真空烧结过程中原位反应生成的 ;硬质覆层和基体Q2 35钢的界面为一较大区域 ,界面结合良好。对YF -

铜锰合金内硼化及其热力学分析

在对钢件渗硼及铜合金内氧化进行长期研究的基础上，对ＣＵ－Ｍｎ合金内硼化进行了热力学计算和分析，结果表明：内硼化处理可在Ｃｕ－Ｍｎ合金实现，形成的内硼化物是ＭｎＢ２或ＭｎＢ相，由于ＭｎＢ２具有更负的形成自由能，因而可优先形成．

氢硼化离子交换树脂-硼化镍(催化)还原芳香肟的反应研究

以氢硼化离子交换树脂为还原剂,甲醇作溶剂,加入催化量的醋酸镍,原位制备硼化镍催化剂的方法,还原芳香酮肟得到的产物为相应的α-取代苄胺,还原芳香醛肟得到的主要产物为双苄基仲胺,还原产物均经1HNMR,MS和元素分析确认.

一硼化铌超导体电子结构研究

使用准确的第一性原理方法,对一硼化铌超导体进行了电子结构研究,发现了一硼化物超导体所具有特殊的电子结构属性.