Al-Er合金中Al_3Er相的形成及演化

采用金属型水冷模铸造制备了不同含铒量的Al-Er二元合金,通过对铸态及均匀化处理后实验合金的金相观察、电子探针(EPMA)以及透射电镜分析,研究了对不同含量的Er在Al-Er合金中的存在形式及固溶Er在纯铝中的固溶度。结果表明,在本实验条件下铒元素以过饱和固溶体形式存在于α-Al中和以Al3Er化合物的形式分布在晶界上,另外Er在铝基体的最大固溶度为0.1%(质量分数)。

纳米相氟氧化物玻璃陶瓷中Er^(3+)Yb^(3+)离子对的量子剪裁发光造成的强的光谱调制（英文）

研究了纳米相氟氧化物玻璃陶瓷中Er^(3+)Yb^(3+)离子对的量子剪裁发光造成的强的光谱调制现象。测量了Er^(3+)Yb^(3+)双掺纳米相氟氧化物玻璃陶瓷的X射线衍射谱、表面形貌、激发光谱、吸收光谱、和发光光谱;而且也与Tb^(3+)Yb^(3+)双掺纳米相氟氧化物玻璃陶瓷的相对应的光谱参数进行了比较。发现378nm光激发样品(A)Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B)Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV所导致的652.0nm红色发光强度为522nm光激发时的680.85倍和303.80倍;我们还发现378nm光激发所导致的样品(A)Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B)Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的652.0nm红色发光强度为样品(C)Er(0.5%)∶FOV的491.05和184.12倍。我们还发现在378nm光激发时的样品(A)Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B)Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的{978.0和1 012.0nm}红外发光强度依次分别为样品(C)Er(0.5%)∶FOV的{58.00和293.62}倍和{25.11和67.50}倍。更进一步,对于652.0nm波长发光的激发谱,发现(A)Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和(B)Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的378.5nm激发谱峰强度是(C)Er(0.5%)∶FOV的大约606.02和199.83倍。同时,也发现样品(A)Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B)Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的一级量子剪裁红外1 012或978nm发光强度为样品(D)Tb(0.7%)Yb(5.0%)∶FOV的二级量子剪裁红外976nm发光强度的101.38和29.19倍。发现的该量子剪裁是目前所报道的最强的量子剪裁。因此,相信所发现的氟氧化物纳米玻璃陶瓷中Er^(3+)Yb^(3+)离子对的一级量子剪裁发光是强的可以作为量子剪裁层应用到提高晶硅太阳能电池的发电效率。研究结果也能加速对目前国际热点的下一代环保的光谱调制太阳能电池的探索。

Al-Er二元合金的价电子结构与固溶度研究

利用固体与分子经验电子理论(EET),计算分析了Al-Er合金的价电子结构。计算了不同温度下Er在基体铝中的平衡固溶度,同时结合界面前的溶质原子再分配原理,研究了在凝固过程中溶质原子Er的分配问题。结果表明:在Al3Er晶胞中最强Al-Er共价键的共价电子数为0.35798,表明Al-Er之间存在强烈的相互作用,在合金凝固过程中存在较大的形成金属间化合物Al3Er的趋势。固溶体中3种晶胞中最强键键能的关系为:EEr>EAl-Er>EAl。因此Er元素的加入可以提高Al基体的结合强度,从而提高合金的抗高温性能。Er在基体铝中平衡固溶度很低,共晶温度928K下铒的固溶度仅为0.017%,平衡分配系数K约为0.0028<<1,运用sheil模型计算表明当铒含量很低的情况下,凝固过程溶体中也会存在较大的成分过冷,随着凝固过程的进行,固液界面铒原子偏聚与铝结合生成Al3Er,起到异质形核的作用,细化了铸态晶粒组织。

Er含量对均匀化退火前后Al-5Mg-0.5Mn-0.24Zr合金组织及力学性能的影响

本工作在5083铝合金Al-5Mg-0.5Mn中复合添加0.24%(质量分数)Zr和不同含量的Er制备了Al-5Mg-0.5Mn-0.24Zr-x Er合金,并对其进行320℃×20 h+450℃×20 h双级均匀化退火,研究不同Er含量与0.24%Zr复合添加对其组织及力学性能的影响规律以及Al 3Er的演变过程,借助TEM和元素的面扫分析手段探讨了Er元素的分布特征。研究结果表明,当Er含量为0.42%时,均匀化退火前Al-5Mg-0.5Mn-0.24Zr-x Er合金的最大显微硬度、抗拉强度和延伸率分别为77.6HV、232.8 MPa和15.3%;经过320℃×20 h+450℃×20 h均匀化退火后,合金的显微硬度、抗拉强度和延伸率分别为86.1HV、262.4 MPa和13.3%。随着Er含量在0.068%~0.52%区间增大,合金中形成的(Al,Mg,Mn,Er,Zr)复合白色相不断增多,其尺寸也不断增大,从球状、小块状及长条状向粗大鱼骨状转变;经过320℃×20 h+450℃×20 h的均匀化退火后,上述白色相逐渐扩散溶解,粗大鱼骨状基本消失,转变成小球状及小长条状,弥散分布在合金中。均匀化退火前,Er、Mg元素经常“相伴偏聚”,Er主要以Al(Er x Mg 1-x)粗大复合相的形式存在;均匀化退火后,合金中析出了5~25 nm的Al 3Er粒子,其与基体形成了基本完全共格的关系,而10~30 nm的Al 3(Er,Zr)粒子则均匀分布于基体中,进一步提高了合金的强度。

Er对AC7A铝镁合金铸态组织和力学性能的影响

采用铸锭冶金法制备AC7A铝镁合金和添加稀土的AC7A合金,通过金相显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析和力学性能测试,观察分析了稀土Er元素在AC7A铝镁合金铸态组织中的存在形式及其含量对力学性能的影响。结果表明,稀土Er元素除了固溶在α-Al基体中,还会析出大量的初生Al3Er相。这些析出相在合金结晶时可以作为α(Al)的非均匀形核质点,降低形核功,明显细化铸造组织,使得AC7A合金的力学性能有一定程度的提高。