Na2B4O7浓度对5A06铝合金微弧氧化膜层特性的影响

为了提高5A06铝合金表面耐蚀、耐磨性能,选用Na2B4O7,电解液体系对其进行微弧氧化处理。对其在不同浓度下制备出的膜层厚度及显微硬度进行测试,并借助扫描电镜及莱卡金相显微镜对膜层微观形貌进行分析。结果表明:不同主成膜剂Na2B4O7浓度下制备出的微弧氧化膜层均呈“火山喷射口”状凸起形貌。当Na2B4O7质量浓度为10g/L时,膜层连续均匀,厚度达26.2μm,显微硬度高达905 HV0.1,耐磨损时间长达2.5 min,表面综合性能较基体本身有所提高。

金属钛表面Na_2B_4O_7-Al熔盐渗硼

分别以熔融Na2B4O7和Na2B4O7+Al为渗硼剂,在钛金属表面渗硼,以期获得含TiB2和TiB双层结构的硼化层。通过X射线衍射(XRD)分析涂层表面的物相结构。结果表明,单独以Na2B4O7作为渗硼剂时基体表面没有生成硼化物,主要生成Na2Ti4O8。在Na2B4O7中添加10%Al(质量分数)后,钛表面有明显的TiB2和TiB生成。温度升高有利于TiB2的生成,但会抑制TiB的生成。热力学分析表明,与单独用Na2B4O7做渗硼剂相比,以Na2B4O7+Al为渗硼剂时生成活性B原子的反应趋势较大,因而活性B原子的浓度较高。动力学分析表明,低温时由于B原子在TiB相中的扩散速度大于其在TiB2相和Ti相中的扩散速度,因而有TiB和TiB2生成。高温时由于B原子在Ti相中的扩散速度大于其在TiB相中的扩散速度,因而主要生成TiB2。

硼砂饱和溶液的差示FTIR光谱和Raman光谱分析

记录了硼砂饱和溶液的差示FTIR光谱和Raman光谱 ,分别对其FTIR吸收波数和Raman位移进行了归属。该溶液中硼的存在形式有H3 BO3 ,B(OH) -4,B3 O3 (OH) 2 -5,B4O5(OH) 2 -4等。提出了硼砂饱和溶液中硼氧配阴离子的存在形式及其与析出Na2 B4O7·10H2 O固相的关系。

钛金属熔融Na_2B_4O_7硼化:热力学和动力学过程

以无水硼砂为硼化剂在金属钛表面进行硼化,通过XRD分析样品表面的物相组成。结果表明,当温度为900℃时,钛金属表面主要生成Na0.23TiO,基本没有硼化物生成;当温度升高到950℃时,钛金属表面只生成少量的硼化物;而当温度高于950℃时,钛金属表面有明显的硼化物生成。随着温度的升高,硼化物种TiB2的量增多,而TiB量减少。热力学分析表明,随着温度的升高,生成TiB2和TiB的趋势应该降低,这与实验结果相矛盾。根据Sar-ma的B原子在金属钛中的扩散动力学,由于低温时B原子在TiB中的扩散速度大于其在TiB2和Ti中的扩散速度,故能同时生成TiB2和TiB;而高温时由于B在Ti中的扩散速度大于其在TiB中的扩散速度,主要生成TiB2,而TiB的生成受到抑制。

CaCO_3在硼酸盐中的热分解行为及其对熔体泡沫化的影响

以Ｎａ２Ｂ４Ｏ７熔体模拟冶金炉渣，提出了ＣａＣＯ３在熔渣中热分解的一种数学模型．实验证明，ＣａＣＯ３粒度变化和熔渣中ＣａＯ含量变化对内生气源发泡过程的影响均与熔渣中ＣａＣＯ３的分解行为有关．因此，吹气法测定的泡沫化指数 不能用于评价因内生气源引起的熔渣泡沫化稳定性．

硼酸盐熔体发泡行为的研究

本文测定了CaO—Na2B4O7熔渣体系的粘度．当CaO含量（mol分数，％）由0增至28．6时其粘度由0．759降至0．033Pa·s．采用外生气源（Ar气）和内生气源（CaCO3热分解）两种供气方式，分别研究了该渣系的发泡行为由外生气源发泡实验得到的发泡指数Σ值较为接近，而用熔渣物性参数计算公式所估算的发泡指数Σ值相差很大．由于发泡指数Σ不能描述内生气源发泡过程泡沫高度与时间的变化关系。

含硼助熔剂对YAG∶Ce荧光粉晶相、形貌及发光性能的影响

采用高温固相法分别以H3BO3和Na2B4O7作为助熔剂合成了Ce离子掺杂的Y3Al5O12(YAG∶Ce)黄色荧光材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光分光光度计(PL)对合成出的YAG∶Ce样品进行了表征,在此基础上研究了H3BO3和Na2B4O7助熔剂浓度对YAG∶Ce的晶相、微观形貌及光学性能的影响。结果表明,随着H3BO3的增加,发光强度先增大后降低,并且当H3BO3用量为1.5wt%时,发光强度达到最大,同时颗粒分散性最好;然而当增加Na2B4O7用量时,发光强度先增强再降低,晶体发育程度及颗粒分散性先改善再恶化,当用量为6.0wt%时,发光强度最大,颗粒分散性最优。此外,含硼助熔剂由于B离子的引入,有效地提高了YAG晶体对发光中心Ce离子的容纳量。H3BO3和Na2B4O7使Ce离子猝灭浓度分别提高到了0.15和0.10。

Na_2B_4O_7在NaCl-KCl-NaF熔盐体系中的溶解度及溶解机理

采用等温饱和法研究了Na_2B_4O_7在NaCl-KCl-NaF熔盐体系中的溶解度。通过热力学及X射线衍射分析,确定了Na_2B_4O_7的溶解机理。结果表明:随温度的升高Na_2B_4O_7在NaCl-KCl-NaF熔盐体系中的溶解度增大,温度达到750℃时溶解度显著增大;Na_2B_4O_7在熔盐体系中的溶解平衡时间随温度的升高而缩短,温度达到750℃后在3.5h溶解均能达到平衡;Na_2B_4O_7在NaCl-KCl-NaF熔盐体系中的溶解机理为物理溶解。

Na_2B_4O_7添加剂对复合钢管陶瓷衬层组织性能的影响

采用铝热离心法制备了陶瓷内衬钢管，研究了Ｎａ２Ｂ４Ｏ７ 添加剂和过铝量对陶瓷内衬致密度、组织和性能的影响。在自蔓延过程中作为稀释剂存在的Ｎａ２Ｂ４Ｏ７，降低燃烧温度和燃烧速率。添加剂对陶瓷致密化具有双重影响。５％ ～１０ ｗ ｔ％ 添加剂，延长陶瓷层的熔融期，可明显改善陶瓷致密度和内表面光整度。陶瓷层无裂纹和剥皮现象。陶瓷晶粒呈等轴状。随着添加剂量的增加，陶瓷硬度和耐蚀性均稍有下降。陶瓷内衬钢管具有优异的抗热冲击性能。

Na_2CO_3-Na_2B_4O_7-H_2O三元体系288K相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了三元体系 Na2 CO3- Na2 B4 O7- H2 O 2 88K时的相平衡及平衡液相的主要物化性质 (密度 ,电导率 ,p H)。研究发现 :该三元体系为简单共饱和型 ,无复盐及固溶体形成 ,根据溶解度数据绘制出相图 ,相图中单变量曲线所对应的平衡固相分别为 :Na2 CO3· 10 H2 O,Na2 B4 O7· 10 H2 O。并简要讨论了物化性质的变化规律。

纯钛的熔盐渗硼

采用熔盐法(Na_2B_4O_7)对钛(TA2)表面进行渗硼实验。通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、显微硬度测试等分析手段,研究TA2渗硼后的物相组成、组织形貌、显微硬度。结果表明:渗层由外表层的TiB——2和内表层晶须状的TiB组成。XRD分析表明,渗硼后钛试样表面生成硼钛化合物,随保温时间的延长,TiB峰位变强。EDS分析得出,B原子扩散后,被基体钛吸附,形成过渡层,导致过渡层中的Ti含量减少,而B含量明显升高。渗硼层显微硬度由外层至内层逐渐减小,变化范围约为23000MPa～7500MPa,高于TA2基体的硬度。

Na_2B_4O_7对再生铝合金除铁效果的影响

采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪、金相显微镜等手段研究不同Na2B4O7添加量、反应温度及保温时间对再生铝合金的除铁效果的影响,利用阿基米德原理间接得到在不同温度下Na2B4O7不同的添加量对气孔率的影响。结果表明:在720℃温度下添加0.5%的Na2B4O7、保温30 min除铁率达到最大值7.57%。680℃和760℃温度下随着Na2B4O7添加量的提高导致试样内部气孔的增多而密度均在递减,在720℃下添加量为0.5%时试样密度在增大甚至达到2.69 g/cm3,超出无添加时达到3.46%。适宜的除铁工艺为:Na2B4O7添加量为0.5%,处理温度720℃,保温时间30 min。

硼酸盐熔体中内生气源发泡性能方程的发泡和消泡系数

建立了由分解反应产生的内生气源在熔渣中发泡过程方程，并给出了泡沫高度与时间的数学关系式通过试验测定了由碳酸盐分解产生的内生气源，在不同含量CaO和MgO的Na2B4O7熔体发泡过程中泡沫高度的变化应用试验数据确定了在不同条件下发泡过程方程中的生泡和消泡系数，井讨论了影响这两个系数的各种因素温度、发泡剂的粒度和种类及熔渣成分均影响发泡过程发泡剂粒度对泡沫高度均影响明显，而对”大理石”而言。

四硼酸钠对AZ91D镁合金微弧氧化膜特性的影响

利用微弧氧化技术在AZ91D镁合金基体上制备了一系列陶瓷膜层。利用扫描电镜、膜层测厚仪、超景深光学显微镜分别研究了陶瓷膜层的微观形貌特征、厚度及表面粗糙度;采用交流阻抗谱测试了膜层在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能。结果表明,四硼酸钠质量浓度的变化对微弧氧化过程中的起弧电压和终止电压影响不大,适量的四硼酸钠可以稳定微弧氧化过程的控制电压;随着四硼酸钠质量浓度的增加,微弧氧化膜层的厚度先增加后降低,膜层表面粗糙度随着四硼酸钠质量浓度的增加呈先增加后降低的变化趋势;当四硼酸钠质量浓度为3g/L时,膜层较致密,表现出良好的耐蚀性能。

纯钽表面微弧氧化“类骨小梁”状多孔涂层的细胞相容性

目的 提高医用纯钽的生物活性,利用微弧氧化(MAO)技术在其表面制备出“类骨小梁”状分级多孔涂层,并对比该涂层与传统“火山坑”状MAO涂层以及机械抛光纯钽表面在表面粗糙度、亲水性以及细胞相容性方面的差异。方法 使用0.1 mol/L Na2B4O7和0.05 mol/L Na3PO4电解液在纯钽表面分别制备出“类骨小梁”状及“火山坑”状多孔涂层(分别命名为B-MAO和P-MAO涂层)。采用扫描电镜、X射线衍射以及X射线光电子能谱对不同结构涂层进行形貌观察和相组成分析,使用十字划格法评价涂层结合强度,使用激光共聚焦显微镜测定涂层的表面粗糙度,使用接触角仪测量其亲水性,并将小鼠前成骨细胞(MC3T3-E1)接种于材料表面,对比不同形貌状态对细胞铺展、增殖以及成骨分化的影响。结果 MAO涂层物相主要为Ta2O5。B-MAO涂层由于内部孔隙度高,应力释放充分,涂层结合强度高,而P-MAO涂层则因具有分层现象和较大的残余应力,易从基体剥落。抛光纯钽表面、P-MAO、B-MAO涂层表面的粗糙度分别为0.06、1.50、1.58μm,与之相应的接触角分别为42.6°、15.5°、7.2°。细胞初期粘附结果表明,MAO涂层表面细胞数量多于抛光纯钽表面,且B-MAO涂层细胞铺展能力优于P-MAO涂层和抛光钽表面。CCK-8测试结果表明,细胞数量随时间逐渐增加,MAO组细胞增殖能力好于抛光组,B-MAO组细胞增殖能力最优。ALP活性方面,B-MAO组也高于P-MAO和抛光组。结论 MAO涂层相较于抛光纯钽表面具有更高的粗糙度以及亲水性,从而具有高的细胞粘附和增殖能力。“类骨小梁”状分级多孔涂层由于具有更高的结合强度和超亲水性,在细胞铺展、增殖以及成骨分化能力高于“火山坑”状单级多孔涂层,在硬组织替代领域具有较大应用潜力。

硼砂水溶液的低温热容及热化学性质研究

利用精密绝热量热仪测定了0.03355mol·kg-1的硼砂水溶液在78～351K温区的热容,从实验热容测定结果得到了该水溶液的凝固点为272.905K。用最小二乘法将实验热容值对温度进行拟合,建立了该溶液的热容随温度变化的多项式方程。根据热力学函数关系式,用此多项式方程进行数值积分,获得了以298.15K为基准的该溶液在80～350K温区每隔5K的热力学函数值,并计算出摩尔熔化焓和熔化熵分别为4.536kJ·mol-1和16.22J·K-1·mol-1。根据溶液凝固点降低值,计算出了该溶液的活度为0.99763。

CONTENTS ＆ ABSTRACTS

Effects of Na2B4O7 on the Microstructure and Properties of Magnesium Alloy Wastes,Effects of Magnetic Interaction on Precipitated Phase of the BiMn,Bonding Interface of Semi-solid Casting-rolling Steel-Al-Pb,Cladding-rolling for Hypereutectic High Si Aluminum Alloy,Microstructure and Mechanical Properties of ZL205A Alloy in Sand

硼对电解锌用铝阴极板组织与耐腐蚀性能的影响

通过在780℃熔融工业纯铝(1070)中添加硼酸盐(Na_2B_4O_7),制备了电解锌用铝合金阴极板,研究了硼酸盐添加量与反应时间对阴极板显微组织与耐蚀性能的影响.研究结果表明,随着Na_2B_4O_7添加量的提高以及保温时间的延长,Al阴极板中的Fe相含量逐渐减少,且析出形貌由针状逐渐变为细小的颗粒状.因此,在铝熔液中加入Na_2B_4O_7可有效降低Al中的Fe含量,并改变Fe相的形貌.对不同Na_2B_4O_7添加量和保温时间所得到的Al阴极板在模拟电解液浸泡腐蚀实验以及电化学测试的结果表明:随着硼酸盐添加量的增加,合金阴极板的耐蚀性能逐渐增加,当硼酸盐的添加量为0.7%(质量分数),保温时间为60min时,所得到的Al阴极板Fe相含量最少,并表现出最佳的耐蚀性.

四硼酸钠对水玻璃改性作用的研究

讨论了四硼酸钠对水玻璃结构、性能的影响。结果表明,四硼酸钠可以提高水玻璃硬化后的强度和抗吸湿性。四硼酸钠与水玻璃可形成[BO4]、[SiO4]复合玻璃网络,提高网络的完整度,从而使水玻璃的粘结强度得到提高;[BO4]可吸附阳离子,减少钠离子的迁移,使水玻璃的抗吸湿性得到改善。

三元体系NaCl-Na_2B_4O_7-H_2O 363.15K下介稳相平衡研究

采用等温蒸发法研究了三元体系Na Cl-Na2B4O7-H2O 363.15 K下的介稳相平衡,测定了平衡时各组分的溶解度及平衡液相的密度、p H等物化性质。该三元体系在363.15 K下的介稳相图含有1个共饱点E,2条单变量曲线AE,EB,2个结晶区。2个结晶区分别对应单盐Na Cl和单盐Na2B4O7·5H2O。共饱点E对应的平衡固相为Na Cl+Na2B4O7·5H2O,平衡液相组成为w(Na Cl)24.84%,w(Na2B4O7)7.18%,w(H2O)67.98%。研究结果表明,该三元体系为简单三元体系,无复盐和固溶体生成。