铝硅酸盐Raman活性分子振动解析

分别测定了蓝晶石、红柱石和硅线石三种铝硅酸盐天然矿物晶体以及K2O-Al2O3-SiO2三元铝硅酸盐玻璃的Raman光谱。构建了一组硅铝四面体聚集体结构模型，采用量子化学自洽场分子轨道从头计算的方法计算了其Raman振动频率。分析研究了上述Raman光谱振动特征，确定了特征谱峰的归属，解析了铝对铝硅酸盐Raman活性分子振动特征的影响。结果表明，随四配位铝的增加，导致8001200cm^-1波数区间内谱峰频率降低，该区间的谱峰是Si-Oab间非桥氧对称伸缩振动引起的，其中不含Al-O振动；700800cm。区间内出现的谱峰归属于Al-Oab间非桥氧的对称伸缩振动。

旋转磁场对高硅铝合金凝固过程中相组织演变的影响

研究旋转磁场的励磁电流和旋转频率对高硅铝合金凝固组织的影响,并利用高速摄像机、SEM和EDS对高硅铝合金中硅相及其他金属间化合物形貌的演变进行分析。结果表明,旋转磁场可以抑制高硅铝合金的宏观偏析,细化初晶硅颗粒,形成类共晶组织;随着励磁电流和旋转频率的增大,初晶硅转变方式为长棒状-块状-大块块状团簇,共晶硅转变方式为长针状-蠕虫状-针状:旋转磁场还可以改善A1_2Cu相和A1-Si-Fe相的形貌,使其依附甚至包覆在Si相周围生长,抑制合金熔体中Si相的长大,有助于改善合金的力学性能。

电磁制动下板坯结晶器内金属流动的物理模拟

以水银为实验工质,通过物理模拟考察板坯连铸电磁制动时,电磁场对结晶器内液态金属流动的影响规律。采用超声波多普勒测速仪测量了结晶器上部磁场B1=0、0.18、0.36 T和0.5 T,结晶器下部磁场B2=0.5 T情况下,板坯结晶器(模型)内水银的流速分布,考察了磁场强度对结晶器内及液面处金属流动,及其对结晶器窄壁的冲刷作用等的影响。实验结果表明,板坯连铸时,对于抑制液面波动的结晶器上部磁场应选择较低的磁场强度,而用于实现钢水稳定和形成活塞流的结晶器下部磁场,则应选择高的磁场强度。在本文实验条件下,磁场匹配关系B1=0.18 T、B2=0.5 T时,结晶器内的金属流场较为理想,表现为届时既可控制液面波动,又能使结晶器下部的金属流动基本实现活塞流。

铝硅酸盐矿物的Raman振动特征解析

分别测定了蓝晶石、红柱石和夕线石3种铝硅酸盐天然矿物晶体的Raman光谱,并利用Materials Studio3.0软件计算3种矿物的Raman振动频率,分析其简正振动模式,确定了三种矿物特征谱峰的归属,解析了铝对铝硅酸盐Raman光谱振动特征的影响。结果表明:随着四配位铝的增加(从蓝晶石、红柱石到夕线石),800～1200cm-1波数区间内谱峰频率降低,该区间的谱峰归属于Si—Onb间非桥氧对称伸缩振动;700～800cm-1区间内出现的谱峰归属于Al—Onb间非桥氧的对称伸缩振动。当铝全部为六配位时,会引起800～1200cm-1区间内的谱峰向高频方向迁移。这为进一步利用Raman光谱来研究硅酸盐玻璃和熔体结构中铝的作用提供了重要依据。

电磁连铸对黄铜凝固组织和性能的影响

实验研究电磁连铸在黄铜半连铸生产中的应用,及其对铜坯凝固组织、力学性能、物理性能的影响。H96和H65黄铜圆坯电磁连铸生产实验的结果表明,电磁连铸使铜液的流动增强,有利于熔池中温度的均匀化,实现了晶核数目的增值,表现在铸坯组织的细化和等轴晶范围与比率上升,铸坯密度增大,力学性能和导电率提高。

透闪石结构的Raman光谱

将硅氧“四面体应力指数(stressindexoftetrahedron,SIT)”值的计算和透闪石矿物Raman光谱的实际测定与量子化学自洽场分子轨道“从头计算”的方法相结合,用以探讨透闪石的Raman光谱在800～1200cm–1高频区间内特征Raman谱峰的位移和结构含义,为深入理解链状硅酸盐矿物的结构特征提供理论依据。研究表明:实际测定的透闪石Raman光谱高频区的特征峰值1030cm–1和1061cm–1与用SIT计算和用量子化学“从头计算”方法对透闪石晶体模拟结构Si6O17Na10计算所获得的结果基本一致,证明了链状硅酸盐矿物透闪石的晶体结构中Q2和Q3两种结构单元所对应的特征Raman谱峰应分别位于1033cm–1和1059cm–1处,代表了Q2和Q3两种结构单元中非桥氧的对称伸缩振动。实际测定的透闪石Raman光谱中930cm–1附近的谱峰,可能为Si—Onb间伸缩振动的反映。在SIT的计算和量子化学“从头计算”结果中都缺乏这个谱峰,初步的解释是与透闪石晶体中Q2的2个非桥氧与金属阳离子的配位互不等价,导致Q2非桥氧的伸缩振动发生分裂有关。

水口浸入深度与拉坯速度对电磁制动下板坯结晶器内金属流动的影响

以水银为实验工质,通过物理模拟考察板坯连铸电磁制动时,水口浸入深度和拉坯速度对结晶器内液态金属流动的影响规律。采用超声波多普勒测速仪测量了在结晶器上部磁场B1=0.18 T和下部磁场B2=0.5 T的情况下,板坯结晶器(模型)内水银的流速分布。实验表明:(1)加大水口浸入深度整体上使液面水平流速下降,且提高该流动的稳定性(湍流度降低);而当水口浸入深度过深时,会引起液面水平流向改变。(2)水口出流的射流流速及其对结晶器窄面的撞击强度,以及液面的水平流速与其湍流度依然随拉坯速度提高而增强;同时,结晶器窄面附近上、下回流区金属液的铅垂速度均趋增大,且上回流区金属液对窄面冲刷的相对强度表现为先升高后降低,而下回流区金属液对窄面冲刷的相对强度则呈持续增强趋势。

氟对连铸保护渣熔体、玻璃和晶体微结构的影响

连铸保护渣的物化性质与其结构密切相关。而氟化物对调节连铸保护渣高温物化性能具有重要作用,因此研究氟对多元硅酸盐结构影响有助于深入了解氟的作用特性,进而为环保型连铸保护渣的开发奠定理论基础。论文通过拉曼光谱研究了氟对保护渣高温熔体、玻璃及晶体中硅酸盐微结构单元的影响。结果表明:随着CaF2含量的增加,硅酸盐微结构单元种类和相对数量发生变化,硅酸盐网络化程度降低,熔体粘度减小;在性能相近的无氟渣和高氟渣中,高氟渣晶体中硅酸盐微结构单元主要为单体结构硅酸盐,无氟渣主要为链状结构硅酸盐。论文研究结果对无氟保护渣的开发具有一定的指导意义。