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特殊纳米结构的合成及其发光性质研究

特殊纳米结构的合成及其发光性质研究

作者：孔韦海合肥工业大学

学位级别：硕士

近年来，准一维纳米材料由于其新颖的物理、化学性质以及在许多领域所展示的重要应用前景已成为当今纳米材料的前沿和热点。简单的一维纳米结构在其制备、形貌控制及物理性质等方面的研究已经趋于成熟，但是具有特殊结构的准一维纳米材... 详细信息

近年来，准一维纳米材料由于其新颖的物理、化学性质以及在许多领域所展示的重要应用前景已成为当今纳米材料的前沿和热点。简单的一维纳米结构在其制备、形貌控制及物理性质等方面的研究已经趋于成熟，但是具有特殊结构的准一维纳米材料的可控合成尤其在物性方面的研究仍是一个很大的挑战。因为特殊结构的纳米材料是研究电、光、磁、热和气敏等物理性质尺寸与维度依赖的理想体系，而且可以作为连接与功能组元，在“由下至上”设计与构建新一代电子、光电器件中发挥不可替代的作用。本文以超细分等级树状ZnS纳米结构、Z字形SnO和SnO纳米线和特殊ZnO纳米结构为主要研究对象，围绕这些特殊纳米结构的合成、生长机制和光致发光性质，我们做了一系列的研究，主要研究工作及结果如下： 1．自组装超细分等级ZnS树状纳米结构在H的气氛下，我们用热蒸发技术成功的制备了超细分等级ZnS树状纳米结构，利用场发射扫描电子显微镜(FE—SEM)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)分析其形貌和微观结构。研究结果表明树状的纳米结构是从微米片和底层排列整齐的亚微米线上生长出来的，这是一个自发的自组装的过程。由于在整个制备过程中没有催化剂的引入，所以我们认为这种树状纳米结构是VS(气一固)机制生长的。纳米晶粒的尺寸和形状的同时控制加之在某一特定的晶面上生长分等级的纳米结构开辟了一个合成奇特纳米结构的新途径，这种树状的纳米结构可以作为高效率的空间光子探测器的组块。 2．Z字形SnO和SnO纳米线的生长机制和光致发光性能的研究我们用气相合成的方法在没有添加催化剂的条件下，通过蒸发SnO粉末和C粉，在普通Si衬底上得到了Z字形SnO纳米线。产物的结构、形貌和光致发光性质分别用X射线衍射(XRD)、FE—SEM、透射电子显微镜(TEM)、HRTEM和光致发光光谱仪(PL)进行了测试分析。结果表明，Z字形SnO和SnO纳米线都是四方结构的。不同之处，Z字形SnO纳米线是不规则的，相邻两段纳米线的长度、截面形状和夹角不是完全相同的。而SnO纳米线有着规则的形貌，在整个结构中相邻两段纳米线的直径和夹角几乎完全相等。室温下此合成产物的光致发光光谱显示有两个峰，一个在380nm(3.26 eV)，另一个强峰在580nm(2.14 eV)。这种新颖的Z形SnO和SnO纳米线在化学、光学、电子、机械、特别是气敏元件等领域都有着很大的应用前景。 3．温度对ZnO纳米结构形貌的影响及光致发光性质的研究在1100℃条件下，通过热蒸发摩尔比大约为3:1:1的高纯的ZnO粉末、InO粉末和碳粉的混合物，在Si衬底上得到了不同的ZnO纳米结构：纳米片阵列、纳米锥阵列、纳米棒阵列、六角纳米结构和纳米钉阵列。利用XRD、FE-SEM、EDS、PL测试手段对产物的结构、形貌和光致发光性质进行了分析。分析发现温度对产物形貌的影响主要体现在：温度高的区域蒸汽压高，在反应的开始阶段就在si衬底上形成了一层缓冲层，缓冲层晶粒的大小直接决定了产物的形貌大小(纳米棒的直径等)。这个区域的纳米结构都是以缓冲层为模板同质外延生长出来的，形成的纳米结构都有着一致的取向，易于形成纳米阵列体系;在温度低的区域蒸汽压也较低，随着反应进行只在Si衬底上形成了一些Zn的小液滴，Zn液滴的大小决定纳米棒的直径，在生长的过程中由于载流气、催化剂液滴大小的变化、催化剂位置的不同等影响因素，直接导致了产物形貌的变化。对于产物的形貌，类InMO(ZnO)n (M=In，n为整数)化合物起到了非常重要的作用，其原因还有待进一步研究证实。室温光致发光测量表明：产物都在380nm波长处有一个紫外发光峰，还有分别在496nm和492nm波长处有一个绿光峰，而且缺陷峰强度较大，可能源于单离化氧空位、氧反位和表面缺陷等。

关键词：热蒸发自组装纳米结构阵列光致发光

应变强化对022Cr17Ni12Mo2奥氏体不锈钢显微组织和力学行为的影响

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中国机械工程 2016年第8期27卷 1117-1122页

作者：孔韦海陈学东闫永超胡盼合肥工业大学合肥230009 合肥通用机械研究院国家压力容器与管道安全工程技术研究中心合肥230031

采用电液伺服万能试验机、X射线衍射仪、金相显微镜和透射电子显微镜,研究了应变强化对022Cr17Ni12Mo2奥氏体不锈钢微观组织和力学行为的影响。结果表明:前期预应变强化过程中,材料没有发生相变,形变孪晶数量的增加使材料的屈服强度和... 详细信息

采用电液伺服万能试验机、X射线衍射仪、金相显微镜和透射电子显微镜,研究了应变强化对022Cr17Ni12Mo2奥氏体不锈钢微观组织和力学行为的影响。结果表明:前期预应变强化过程中,材料没有发生相变,形变孪晶数量的增加使材料的屈服强度和硬度得到大幅提高,但塑性有所降低,发生形变孪晶诱发强度效应。随着预应变量的增大,应变强化能力减弱,瞬变应变有所降低,位错的滑移模式发生转变,从单系滑移和平面滑移向多系滑移和交滑移转变。

关键词：应变强化形变孪晶诱发强度力学行为 022Cr17Ni12M02 奥氏体不锈钢

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耐蚀合金临界点蚀温度标准试验方法比较

腐蚀与防护 2019年第2期40卷 105-109页

作者：万章孔韦海张强合肥通用机械研究院有限公司合肥230031 合肥通用机械研究院特种设备检验站有限公司合肥230031 国家压力容器与管道安全工程技术研究中心合肥230031

对失重法、恒电位法和动电位法三种标准临界点蚀温度(CPT)测定方法进行了对比,分析三种试验方法的特点及适应性,着重研究了不同试验环境和方法对S22053双相不锈钢CPT测定的影响。结果表明:由于试验条件及判定发生点蚀的临界条件有所不同... 详细信息

对失重法、恒电位法和动电位法三种标准临界点蚀温度(CPT)测定方法进行了对比,分析三种试验方法的特点及适应性,着重研究了不同试验环境和方法对S22053双相不锈钢CPT测定的影响。结果表明:由于试验条件及判定发生点蚀的临界条件有所不同,三种测试方法测得的S22053双相不锈钢的CPT不同,分别为35.6,53.1,55.0℃。失重法采用的试验环境最苛刻,测得的CPT远低于恒电位法和动电位法测得的,且测试时间长,对于单一材料的点蚀形成过程不能准确地描述,但对设备要求低,且操作简单;动电位法和恒电位法对设备要求高,尤其是恒电位法,其升温速率和溶液中的温度梯度对试验结果均存在影响,但二者的测量参数都可较准确地反映材料形成稳态点蚀的临界条件;且恒电位法还具有试样数量少、测试时间短及测得的CPT为一个具体的数值等优点。

关键词：临界点蚀温度失重法动电位法恒电位法

S22053不锈钢在6%FeCl_3溶液中的点蚀行为

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腐蚀与防护 2019年第1期40卷 18-22页

采用动电位电化学阻抗谱技术研究了不同电位条件下S22053不锈钢在6%(质量分数)FeCl_3溶液中的点蚀行为。结果表明,电位为0.3～0.9V(SCE,下同)时,S22053不锈钢处于稳定的钝化状态;电位为1.0V时,钝化膜上诱导点蚀;电位为1.1～1.2V时,蚀坑... 详细信息

采用动电位电化学阻抗谱技术研究了不同电位条件下S22053不锈钢在6%(质量分数)FeCl_3溶液中的点蚀行为。结果表明,电位为0.3～0.9V(SCE,下同)时,S22053不锈钢处于稳定的钝化状态;电位为1.0V时,钝化膜上诱导点蚀;电位为1.1～1.2V时,蚀坑持续扩展,且以向蚀坑深处扩展为主;电位为1.3～1.4V时,新的点蚀在钝化部位诱导产生。点蚀发生后,电化学阻抗谱主要表征蚀坑处的特征。

关键词： S22053不锈钢点蚀动电位电化学阻抗谱 FeCl3溶液

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应变强化奥氏体不锈钢的低温冲击韧性

机械工程材料 2015年第6期39卷 73-78页

作者：陈勇陆戴丁孔韦海合肥通用机械研究院国家压力容器与管道安全工程技术研究中心安徽省压力容器与管道安全技术重点实验室合肥230031

对S30408和S31603奥氏体不锈钢在室温下进行不同应变量10%~20%的应变强化处理,然后分别在常温至-269℃进行低温冲击试验,研究了应变量对试验钢低温冲击韧性的影响。结果表明：两种钢的冲击韧性随着应变量的增大逐渐降低,应变强化后两种... 详细信息

对S30408和S31603奥氏体不锈钢在室温下进行不同应变量10%~20%的应变强化处理,然后分别在常温至-269℃进行低温冲击试验,研究了应变量对试验钢低温冲击韧性的影响。结果表明：两种钢的冲击韧性随着应变量的增大逐渐降低,应变强化后两种试验钢冲击吸收能随着试验温度的降低而逐渐降低,当温度低于-196℃（77 K）后冲击吸收能趋于平缓,呈现出＂平台＂;两种钢经过20%应变量强化后低温韧性仍较好,能够满足奥氏体不锈钢应变强化技术标准中低温冲击韧性指标要求。

关键词：应变强化奥氏体不锈钢低温冲击韧性

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奥氏体不锈钢压力容器应变强化设计技术探讨

化学工程与装备 2013年第12期 106-107+114页

作者：汪志福孔韦海新疆石油勘察设计研究院合肥通用机械研究院

应变强化技术的主要作用就是将奥氏体不锈钢的屈服强度能够有效的提高,这样可以减轻不锈钢压力容器的厚度,从而将容器的重量也加以减轻,并降低在运输和制造过程中的能量损耗,尽量降低压力容器的质量。本文主要研究了奥氏体不锈钢压力容... 详细信息

应变强化技术的主要作用就是将奥氏体不锈钢的屈服强度能够有效的提高,这样可以减轻不锈钢压力容器的厚度,从而将容器的重量也加以减轻,并降低在运输和制造过程中的能量损耗,尽量降低压力容器的质量。本文主要研究了奥氏体不锈钢压力容器对外界压力的反应,并从强度、蠕变、疲劳、均匀腐蚀、应力腐蚀开裂(SCC)等方桌综述了奥氏体不锈钢应变强化后的性能变化,并提出进一步研究的方向,以降低奥氏体不锈钢压力容器的总质量。

关键词：压力容器奥氏体不锈钢应变强化

成膜电位对S22053不锈钢在FeCl_3溶液中钝化膜性能的影响

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机械工程材料 2019年第4期43卷 15-19,63页

作者：孔韦海万章艾志斌张强胡盼合肥通用机械研究院有限公司合肥通用机械研究院特种设备检验站有限公司国家压力容器与管道安全工程技术研究中心合肥230031

应用阳极极化、恒电位成膜极化、电化学阻抗谱以及Mott-Schottky测试等方法研究了在质量分数6%FeCl_3溶液中S22053不锈钢表面钝化膜的性能。结果表明:S22053不锈钢的成膜电位在0.3～0.9V;当成膜电位在0.3～0.8V时,随成膜电位的增加阻抗... 详细信息

应用阳极极化、恒电位成膜极化、电化学阻抗谱以及Mott-Schottky测试等方法研究了在质量分数6%FeCl_3溶液中S22053不锈钢表面钝化膜的性能。结果表明:S22053不锈钢的成膜电位在0.3～0.9V;当成膜电位在0.3～0.8V时,随成膜电位的增加阻抗最大模值增大,钝化膜稳定性增强,当成膜电位在0.8～0.9V时则相反;在不同成膜电位极化30min成膜后,钝化膜在扫描电位0～0.6V范围内均呈n型半导体特征,在0.6～0.9V范围内呈p型半导体特征;由电化学阻抗谱测试得到的钝化膜厚度和由Mott-Schottky曲线得到的空间电荷层厚度随成膜电位的变化趋势一致,二者均在成膜电位0.8V时出现峰值。

关键词：成膜电位 S22053不锈钢电化学阻抗谱 Mott-Schottky曲线钝化膜

间隙装配工况下阀杆动密封结构接触压力试验研究

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机电工程 2023年第9期40卷 1316-1325页

作者：高俊峰孔韦海姜恒李伟王洋明友合肥通用机械研究院有限公司安徽合肥230031

平板闸阀用于接通或切断管道中的流体介质。由于阀杆的动密封结构易出现泄漏,会造成严重的安全事故。阀杆填料密封性能是制约装置长期可靠运行的关键因素。针对阀杆动密封结构在间隙装配工况下密封面接触压力精确计算的问题,以Z943Y-30... 详细信息

平板闸阀用于接通或切断管道中的流体介质。由于阀杆的动密封结构易出现泄漏,会造成严重的安全事故。阀杆填料密封性能是制约装置长期可靠运行的关键因素。针对阀杆动密封结构在间隙装配工况下密封面接触压力精确计算的问题,以Z943Y-300Lb高压平板闸阀为例,对其阀杆动密封结构的接触压力机制进行了理论推导、仿真分析和试验研究。首先,借助弹性力学理论,推导了阀杆动密封结构的轴向力学模型,在多工况条件下对其进行了接触压力理论分析;然后,利用ANSYS软件对阀杆动密封结构进行了接触压力静力学分析,并研究了阀杆内、外存在不同装配间隙值对其力学分布的影响;最后,搭建了试验测试平台,进行了高压平板闸阀密封面不同位置的接触压力测试,并根据测试结果对仿真结果的正确性进行了验证。研究结果表明:在进行间隙装配时,接触压力最大值小于无间隙装配的接触压力,内接触压力高达2.8 MPa,外接触压力高达2.3 MPa;外间隙值为0.2 mm时,内、外接触压力差最小,仅为0.39 MPa;接触压力理论值与测试数据误差仅为2.3%。该研究可精确获得密封面不同位置处的接触压力。

关键词：高压平板闸阀间隙装配阀杆动密封结构密封泄漏接触压力精确计算

应变速率对304奥氏体不锈钢应变硬化行为的影响

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压力容器 2013年第7期30卷 6-11页

作者：汪志福孔韦海新疆石油勘察设计研究院新疆克拉玛依834000 合肥通用机械研究院国家压力容器与管道安全工程技术研究中心安徽合肥230031 合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009

304不锈钢属于非稳态奥氏体不锈钢,在应变强化过程中,应变温度、应变速率、应变量等均可改变应变诱发马氏体的转变量和转变速率及内部组织滑移线、形变孪晶、位错和层错密度的转变量和转变速率,从而表现出不同的应变硬化行为。针对304... 详细信息

304不锈钢属于非稳态奥氏体不锈钢,在应变强化过程中,应变温度、应变速率、应变量等均可改变应变诱发马氏体的转变量和转变速率及内部组织滑移线、形变孪晶、位错和层错密度的转变量和转变速率,从而表现出不同的应变硬化行为。针对304奥氏体不锈钢,主要从应变速率敏感指数、应变硬化指数两方面,研究了应变速率对其室温应变硬化行为的影响。

关键词：应变速率奥氏体不锈钢应变硬化