铁基非晶条带催化降解性能的退火晶化调控机理

非晶合金是原子结构长程无序的亚稳态材料,具有优异的催化降解性能,同时也很容易发生晶化,但晶化对催化降解性能的影响机理目前尚不明确.本文研究了退火晶化对Fe-Si-B-Cu-Nb工业非晶条带微观结构及其对酸性橙7催化降解性能的影响.研究发现:经460—580℃退火后,条带的催化降解性能大幅下降,其反应速率常数低于0.01 min–1,α-Fe析出相导致其非晶结构的破坏,降低了羟基自由基的形成速率;而经过650—700℃退火后,条带的催化降解性能显著提高,反应速率可提升至退火前的3.77倍,降解15 min时的脱色率达99.22%,为退火前的1.12倍,催化降解性能的提高得益于晶化相与金属化合物间的原电池效应及富集Cu团簇和零价铁之间的置换反应.本研究揭示了退火晶化对偶氮染料的铁基非晶条带催化降解性能的作用机理,为利用老化的铁基非晶工业条带处理印染废水、实现“以废治废”,提供了有益的理论与实验支撑.

NiB和NiP超细非晶态合金的退火晶化行为及催化性能

采用X射线吸收精细结构 (XAFS) ,X射线衍射 (XRD)和差热分析 (DTA)等方法研究了以化学还原法制备的NiB和NiP超细非晶态合金催化剂在退火过程中的结构变化 .XRD结果表明 ,在 30 0℃下退火时 ,NiB超细非晶态合金晶化生成纳米晶Ni3 B亚稳物相 ,NiP超细非晶态合金则主要晶化生成金属Ni和部分晶态Ni3 P的混合物相 ;在 5 0 0℃退火且近于完全晶化的条件下 ,大部分超细非晶态合金都晶化为金属Ni.XAFS结果定量地说明 ,对于NiB和NiP初始样品 ,第一近邻Ni Ni配位的平均键长Rj 分别为 0 2 74和 0 2 71nm ,其结构无序度σS 很大 ,分别为 0 0 33和 0 0 2 8nm ,其热无序度σT 分别为 0 0 0 6 9和 0 0 0 6 0nm .30 0℃退火后 ,晶化生成的Ni3 B的Ni Ni配位的σS 降低到初始样品的 33% ,仅为 0 0 11nm .5 0 0℃退火后 ,NiB样品的结构参数与金属Ni基本一致 ,但NiP样品的Ni Ni配位的σS 还远大于σT,仍为 0 0 12 5nm ,表明NiB和NiP超细非晶态合金的退火晶化行为有很大的差别 .纳米晶Ni3 B催化苯加氢反应的转化率比超细Ni B非晶态合金或多晶金属Ni更高 ,表明纳米晶Ni3 B中的Ni与B原子组成了苯加氢催化反应的活性中心 .

EXAFS研究Ni-B和Ni-Ce-B超细非晶态合金的退火晶化

采用同步辐射 EXAFS技术定量地研究化学还原法制备的 Ni-B和 Ni-Ce-B超细非晶态合金中 Ni原子的局域环境结构随退火温度升高而产生的变化 .结果表明 ,对于 Ni-B和 Ni-Ce-B超细非晶态合金初始样品 :Ni-Ni最邻近配位壳层的平均键长 RNi— Ni、配位数 N、热无序σT、结构无序σS分别为 0 .2 75nm,1 1 .9,0 .0 0 69nm,0 .0 3 4 nm;0 .2 76nm,1 2 .4 ,0 .0 0 67nm,0 .0 3 5nm.Ni-B最邻近配位壳层的 RNi— B,N,σT,σS分别为 0 .2 1 5nm,2 .7,0 .0 0 55nm,0 .0 0 3 8nm;0 .2 1 4 nm,2 .9,0 .0 0 58nm,0 .0 0 4 2 nm.Ni— Ni配位的σS很大 ,是其 σT的 4～ 5倍 ,比 Ni-B配位的 σS大近一个数量级 .在 3 0 0℃退火后 ,Ni-B样品开始发生晶化生成晶态 Ni3 B,其 RNi— Ni和σS分别为 0 .2 54nm和 0 .0 1 1 nm,σS降低近 2倍 ;而 0 .3 %原子比的 Ce掺入后使 Ni-Ce-B超细非晶态合金的晶化温度升高 1 0 0℃左右 .在 50 0℃退火后 ,Ni-B样品的结构参数与 Ni箔的相近 ,但 Ni-Ce-B样品的 Ni-Ni配位的 σS仍为 0 .0 0 73 nm,Ni-B配位的 N为 1 .2 ,表明稀土元素 Ce(以Ce O2 存在 )显著增强了 Ni与 B的相互作用 ,且同时使退火晶化生成的

非晶态Ni-W-P镀层退火晶化和激光晶化组织结构的演变

用XRD定量分析法并结合扫描电镜形貌观察,研究化学沉积高磷（13.3%）含量的Ni-W-P镀层在不同热处理条件下的晶化程度、晶粒尺寸及晶格应变等组织结构的演变规律。结果表明：高磷非晶态镀层在退火晶化过程中,Ni3P相的体积分数始终高于Ni相的,700℃时,两相的体积分数之差显著增大,镀层仍有残存的非晶相;在400~500℃之间形成的Ni3P的晶粒尺寸大于Ni的;温度为500~700℃时,Ni相的尺寸大于Ni3P的,但均未超过纳米级。镀层晶格应变表现为随退火温度的升高而降低,镀态时晶格应变最大。激光晶化处理的非晶态Ni-W-P镀层的显微结构特征介于400~500℃之间退火的镀层晶化特征。随扫描速度增加,不仅Ni3P晶粒尺寸增大,而且两相的尺寸差变大。

Ni-B和Ni-Ce-B超细非晶态合金的退火晶化及其催化性能

采用XAFS ,XRD和DTA方法研究了Ni B和Ni Ce B超细非晶态合金在退火过程中的结构变化及其结构与催化性能的关系 .活性结果表明 ,在退火温度为 62 3K时 ,Ni B和Ni Ce B样品的苯加氢催化反应转化率最高 ,分别为 63 %和 81% ,0 3 %Ce的掺入提高了Ni Ce B的催化活性 .DTA结果表明 ,Ni B超细非晶态合金在 5 98和65 3K有两个晶化峰 ,而Ni Ce B样品有 5 4 8,60 3 ,696和 80 1K四个晶化峰 .XAFS和XRD结果进一步说明 ,在5 73K退火时 ,Ni B样品晶化生成晶态Ni3B和纳米晶Ni,此时Ni Ce B仅有少量晶态Ni3B生成 .在 673K退火时 ,Ni B样品中的Ni3B开始分解生成晶态Ni,同时纳米晶Ni聚集并形成大颗粒晶态Ni,而Ni Ce B样品晶化生成晶态Ni3B和纳米晶Ni.在 773K和更高的温度退火处理后 ,Ni B样品中Ni的局域环境结构与金属Ni箔基本一致 ,但Ni Ce B样品晶化生成的Ni晶格有较大畸变 ,同时Ni3B并未分解 .说明 0 3 %的Ce对提高Ni Ce B样品的稳定性有显著作用 .本文首次报道了Ni B和Ni Ce B超细非晶态合金中苯加氢催化活性中心为纳米晶Ni和类似于金属Ni的Ni B非晶态合金 .

真空蒸积Ge-Au、Ge-Ag合金膜的退火晶化

本文通过透射电镜研究 Ge-Au、Ge-Ag 膜退火后的形貌与结构,根据合金膜自由能的变化得出计算晶化激活能的公式,提出了利用真空退火相图描述合金膜晶化行为的新方法.

超细Ni—B非晶态合金的退火晶化及其催化性能

本文采用XAFS、XRD、DTA三种方法研究化学还原法制备的NiB超细非晶态合金在退火过程中的结构变化及结构与催化性能的关系。XRD和XAFS结果表明，NiB超细非晶态合金的退火晶化过程分两步进行，在325℃的退火温度下，NiB超细非晶态合金晶化生成纳米晶Ni和NiB亚稳物相；在380℃或更高的退火温度下，绝大部分Ni3B进一步晶化分解生成金属Ni物相，其产物中Ni的局域环境结构与金属Ni箔的基本一致。我们发现纳米晶Ni比超细Ni-B非晶态合金或晶态金属Ni粉末有更好的苯加氢催化活性。

SiN_X覆盖层厚度对非晶In-Ga-Zn-O薄膜退火晶化的影响研究

采用射频磁控溅射在二氧化硅衬底上沉积一层厚度200nm的非晶In-Ga-Zn-O(IGZO)薄膜,并在IGZO膜层上沉积厚度分别为20nm、50nm、60nm、70nm、90nm的SiNX薄膜覆盖层,于350℃条件下N2气氛中退火1h。采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能量色散谱仪(EDS)对IGZO薄膜的微观结构及成分进行研究。研究结果表明,退火后无覆盖层的IGZO膜层仍为非晶状态,70nm以上SiNX覆盖层下的IGZO薄膜不发生晶化。与此不同,20~60nm的SiNX覆盖层下IGZO膜层与SiNX覆盖层的界面处存在纳米凸起柱,使IGZO薄膜与SiNX覆盖层的接触界面脱离,此厚度的SiNX覆盖层具有诱导非晶IGZO薄膜晶化的作用,IGZO膜层内部的晶粒直径约10nm。成分分析结果表明,结晶处In原子含量增加,IGZO薄膜中In原子的局域团聚是IGZO薄膜发生晶化的原因。

超细Ni-B非晶态合金的退火晶化及其催化性能

采用Ｘ射线吸收精细结构（ＸＡＦＳ）、Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、差热分析（ＤＴＡ）３种方法研究化学还原法制备的ＮｉＢ超细非晶态合金在退火过程中的结构变化及结构与催化性能的关系．ＸＲＤ和ＸＡＦＳ结果表明， ＮｉＢ超细非晶态合金的退火晶化过程分两步进行，在 ３２５℃的退火温度下， ＮｉＢ超细非晶态合金晶化生成纳米晶 Ｎｉ３Ｂ亚稳物相；在 ３８０℃或更高的退火温度下，绝大部分Ｎｉ３Ｂ进一步晶化分解生成金属Ｎｉ物相，其产物中Ｎｉ的局域环境结构与金属Ｎｉ箔的基本一致．发现纳米晶Ｎｉ３Ｂ比超细Ｎｉ－Ｂ非晶态合金或晶态金属Ｎｉ粉末有更好的苯加氢催化活性，表明其催化反应活性中心由具有适当几何构型的Ｎｉ与Ｂ原子组成．

退火晶化对化学沉积Ni-W-P合金镀层耐磨性的影响

用化学沉积法制备Ni-W-P合金镀层。利用扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)技术,并结合JADE软件定量分析镀层微观组织特征,研究了退火晶化前后显微组织对镀层耐磨性的影响。结果表明,化学沉积Ni-5.24wt%W-6.71wt%P镀层镀态下的晶化程度约为24%,退火温度升高到700℃时,晶化程度约为94%,未达到完全晶化。在Ni3P相晶化反应温度下,Ni3P相的晶粒尺寸大于Ni相,高于其晶化温度时,Ni相晶粒尺寸大于Ni3P相。退火温度超过600℃时,两相的晶粒尺寸迅速粗化。镀层磨损率随退火温度的升高而减小,500℃时出现最小值,超过500℃时,磨损率又开始增大。镀层较高的耐磨性除了与其硬度有关外,还取决于适当的晶化程度和较小的晶粒尺寸。

在不同时间下退火对非晶硅薄膜晶化的影响

用玻璃作衬底在不同温度下用PECVD法直接沉积非晶硅(a-Si:H)薄膜,在400℃和500℃分别光退火5min、10min、20min、30min、40min、60min、120min,用拉曼光谱分析前后样品,发现随着晶化时间的延长晶化效果越好,500℃退火的薄膜比400℃的晶化效果好。

XAFS研究Ni-P和Ni-Ce-P超细非晶合金的退火晶化

采用原子配位分布函数为Gaussian函数PG 和指数函数PE 直积的非对称模型进行拟合计算 ,XAFS定量地研究化学还原法制备的Ni P和Ni Ce P超细非晶合金大无序度体系中Ni原子的局域环境结构随退火温度升高而产生的变化 .结果表明Ni P和Ni Ce P原样的Ni Ni配位的平均键长Rj、配位数N、热无序度σT、结构无序度σS 分别为 0 2 71nm ,10 0 ,0 0 0 6 0nm ,0 0 2 8nm和 0 2 71nm ,10 6 ,0 0 0 70nm ,0 0 30nm ,其结构无序度很大 ,为热无序度的 40 0 %左右 .在 5 73K退火后 ,Ni P样品已产生晶化 ,但Ni Ce P样品的晶化温度升高 10 0K左右 ,表明加入 2 %原子比的Ce能明显增加Ni P超细非晶合金的热稳定性 .在 773K退火后 ,Ni P和Ni Ce P样品晶化都近于完全且Ni Ni配位有相同的结构参数 ,其径向结构函数形状与Ni箔的类似 ,但Ni Ni配位的结构无序度为 0 0 11nm ,说明晶化后生成的金属Ni的晶格参数受P的影响产生很大的畸变 .

非晶硅薄膜的激光晶化及深度剖析喇曼光谱研究

利用共焦显微喇曼光谱仪,对采用PECVD方法制备的非晶硅薄膜进行了退火晶化。晶化后薄膜的喇曼光谱表明,薄膜由非晶硅结构转变为微晶硅结构,同时根据微晶硅结构的喇曼光谱的晶化峰位的移动,可以计算出晶化后微晶硅晶粒尺寸为5nm左右。在对晶化后的薄膜进行深度剖析喇曼光谱研究中,对光谱进行分峰拟合,根据晶化峰的积分强度和非晶峰的积分强度的深度剖析曲线,可以看出晶化程度最高的部分位于薄膜中央,也就是在薄膜上层和接近衬底底部材料结构仍是非晶硅结构,而位于薄膜中间的材料结构转变为微晶硅结构。

非晶合金Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9的激波晶化及其特征

研究了非晶合金Fe73 .5Cu1Nb3Si13 .5B9(FINEMET)的激波晶化。与退火晶化比较 ,激波晶化具有一系列鲜明特征 ,这些特征是固态下扩散性相变理论难以解释的 ,有深刻的物理内涵。

Ti_(62)Zr_(17)Cu_6Ni_(15)合金晶化实验分析

对Ti6 2 Zr1 7Cu6 Ni1 5非晶合金原始样品进行了退火晶化处理和激波晶化处理 ,对样品作了XRD分析并重点对样品进行了差示扫描量热分析 (DSC)以及动力学分析 .

溅射制备不同厚度Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3薄膜结晶态的研究

研究了射频磁控溅射的Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3(PZT52/48)薄膜在退火晶化时,厚度对其结晶态及表面形貌的影响。首先利用Materials Studio软件对PZT分子进行了模拟,并模拟了X射线衍射(XRD)得到PZT的特征峰图;实验上,采用退火炉对不同厚度的PZT(52/48)薄膜进行了不同温度及时间的退火;接着采用XRD对各样片薄膜进行了结晶物相分析;采用FIB对部分样片薄膜表面形貌进行了观察。实验结果显示,薄膜的厚度及退火条件在一定程度上对其结晶态的影响是一致的;对于一定厚度的薄膜,合适且相同的退火(650℃)条件都可以使其形成单一的PZT(52/48)物相;二次退火对较厚薄膜结晶化有一定的作用,但随着溅射薄膜厚度的增加而累加了内应力,退火后形成有PZT(52/48)物相的较厚薄膜表面出现裂纹越明显。

用于热机械微纳加工的掺Al多晶硅加热器

针对热机械式微纳米结构的加工,提出了一种以掺Al多晶硅为材料,集成于微悬臂梁上的加热器。采用Al诱导退火晶化(AIC)方法,在750 K对Al/a-Si∶H复合薄膜低温晶化18 h,制备出掺Al多晶硅。通过低温退火,使复合薄膜的拉曼特征峰由478 cm-1移至520 cm-1,完成由非晶硅向多晶硅的转变;由四探针仪测得室温下样品的电阻率由退火前的1010Ω.cm降至16.8×10-3Ω.cm,实现了多晶硅的Al掺杂;在扫描电镜下观测到退火后Al与a-Si∶H层的界限消失并形成一层均匀的薄膜;这些结果表明得到了晶化程度很高的Al掺杂多晶硅。继而研究了掺Al多晶硅与氮化硅悬臂梁的集成工艺,采用微加工方法将掺Al多晶硅制成微加热器。使用ANSYS软件仿真加热器的工作过程,在10 V,0.3μs脉冲驱动下,加热器升温至782.8 K,降温时间约1μs。仿真分析显示,采用AIC法制得的掺Al多晶硅具有良好的热电特性,符合用于对高分子材料进行热机械微纳加工的微加热器的性能要求。

PECVD制备纳米晶多晶硅薄膜

以Si(100)为衬底,采用磁控溅射和射频等离子体增强化学气相沉积系统制备了Si(100)/Al膜/非晶Si膜结构的样品。对该样品进行Al诱导真空退火以制备多晶硅薄膜,采用X射线衍射仪(XRD)和AFM分析薄膜微结构及表面形貌。实验结果表明,在经过500℃、550℃Al诱导退火后,形成了择优取向为〈111〉晶向的多晶硅薄膜。AFM给出了550℃退火后薄膜表面形貌,为100～200nm大小的圆丘状硅晶粒,密集排列在薄膜表面;并对Al诱导真空退火晶化的机理进行了分析。

不同冶炼方式下的H13的锻造生产及组织性能对比

随着新能源汽车的快速发展,急需对高热疲劳性、高使用寿命的铝压铸模具钢材进行研发应用。而H13属于热作模具钢,普遍应用于铝挤压、铝压铸、热模锻等行业,市场需求量较大。主要根据原材料冶炼方式的不同,对H13锻圆的锻造生产以及组织性能进行对比分析。

加压退火对(La_(0.6)Ce_(0.4))_(65)Al_(10)Cu_(25)块体非晶合金晶化行为和热稳定性的影响

利用铜模铸造法制备了(La0.6Ce0.4)65Al10Cu25块体非晶合金,并在其过冷液相区内不同温度下,采用不同压力对该非晶合金进行加压退火处理,通过X射线衍射仪和差示扫描量热法研究了加压退火处理对该非晶合金晶化行为及热稳定性的影响。结果表明,加压退火促进了(La0.6Ce0.4)65Al10Cu25非晶合金的晶化过程,使得晶化初始温度Tx降低(dTx/dP=-5.17K/GPa),晶化激活能Ep随退火压力的增加而增大,并从能量和化学短程序畴的角度解释了加压退火对(La0.6Ce0.4)65Al10Cu25非晶合金晶化过程的影响机理。