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悬浮液等离子喷涂制备Y_(2)O_(3)涂层及耐等离子刻蚀性

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无机材料学报 2024年第8期39卷 929-936页

作者：马文申喆刘琪高元明白玉李荣星内蒙古工业大学材料科学与工程学院内蒙古自治区薄膜与涂层重点实验室呼和浩特010051 内蒙古自治区稀土新材料及功能涂层工程研究中心呼和浩特010051

随着高端芯片竞争的白热化,Y_(2)O_(3)涂层作为等离子体刻蚀工艺腔的重要组成部分,对其研究逐渐成为科研热点。利用悬浮液等离子喷涂(Suspension Plasma Spraying,SPS)在铝合金表面制备Y_(2)O_(3)涂层,研究了不同工艺参数对涂层的物相... 详细信息

随着高端芯片竞争的白热化,Y_(2)O_(3)涂层作为等离子体刻蚀工艺腔的重要组成部分,对其研究逐渐成为科研热点。利用悬浮液等离子喷涂(Suspension Plasma Spraying,SPS)在铝合金表面制备Y_(2)O_(3)涂层,研究了不同工艺参数对涂层的物相组成、力学性能、显微形貌和介电强度等的影响;在CF4/Ar/O_(2)氟等离子体环境中对Y_(2)O_(3)涂层分别刻蚀30、60、120 min后,分析了Y2O3涂层微观孔隙率对刻蚀速率的影响。最优工艺1(喷涂距离80 mm、送液速率35 mL/min、雾化气流速15 L/min、横向移枪速率700 mm/s、纵向移动步进1 mm/step)制备的Y2O3涂层的显微硬度为(3.78±0.36)GPa,孔隙率为(2.35±0.24)%,结合强度为(36.0±3.6)MPa,介电强度为(29.74±2.01)kV/mm。在CF4/Ar/O_(2)组成的混合等离子气体中,Y_(2)O_(3)涂层发生物理和化学反应,Ar+对涂层强烈冲击、轰击诱导,使表面化学键断裂;CF_(2)^(*)和F^(*)使Y_(2)O_(3)不断被刻蚀,生成的YF3附着在涂层表面;同时Ar+不断对涂层表面进行物理冲击,去除YF3层,少量残余在涂层表面的YF3被氧化形成了YOF,最终导致涂层刻蚀率低至(11.48±5.21)nm/min。高致密性、低孔隙率、高均匀性的Y_(2)O_(3)涂层可以有效提高零件的耐等离子刻蚀性能,对半导体工业具有重要意义。

关键词：悬浮液等离子喷涂 Y_(2)O_(3)涂层孔隙率耐等离子刻蚀性

时效时间对固溶态及冷变形态钴基合金显微组织和力学性能影响

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中国有色金属学报 2024年第1期34卷 184-195页

作者：王中琳龚志华李权包汉生内蒙古科技大学材料与冶金学院包头014010 钢铁研究总院特殊钢研究院北京100081

对固溶态及冷变形态的两种钴基合金L605、L605Mo进行600℃不同时间的时效处理,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及力学性能测试等方法研究时效时间对合金显微组织与力学性能的影响,并分析了冷变形及Mo元素对时效行为... 详细信息

对固溶态及冷变形态的两种钴基合金L605、L605Mo进行600℃不同时间的时效处理,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及力学性能测试等方法研究时效时间对合金显微组织与力学性能的影响,并分析了冷变形及Mo元素对时效行为的影响。结果表明:经过冷变形的合金经600℃时效后,强度、硬度提高,塑性韧性下降;而固溶态合金经时效后,力学性能变化不明显,其中,抗拉强度最高的合金为时效12 h的s25-13合金。时效初期碳化物析出及层错形成使合金强度提高,但随着时效时间的延长,冷变形形成的具有强化作用的变形带在时效过程中退化会使合金强度减小。M_(6)C含量随时效时间延长而不断增加,冷变形促进M_(23)C_(6)及M_(6)C析出使合金的时效强化效果更加显著。Mo能降低层错能,促进时效过程中M_(23)C_(6)、M_(6)C和层错的形成以及层错的交割,从而提高合金的强度。因此,添加Mo的合金经时效处理后强度、硬度均高于未添加Mo的合金。

关键词：钴基合金时效处理层错 Mo 冷变形

时效处理对冷锻Co-Cr-W-Ni-Mo合金组织演变及强韧性影响

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稀有金属材料与工程 2024年第8期53卷 2223-2231页

作者：王中琳龚志华李权包汉生内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 钢铁研究总院特殊钢研究院北京100081

对冷锻Co-Cr-W-Ni-Mo合金进行了400~900℃时效处理,结合扫描电镜、透射电镜、XRD及化学相分析等手段研究了Co-Cr-W-Ni-Mo合金在时效过程中碳化物、亚结构、hcp相及层错演变,并分析了其变化对强韧性的影响。结果表明:合金经600℃时效2 h... 详细信息

对冷锻Co-Cr-W-Ni-Mo合金进行了400~900℃时效处理,结合扫描电镜、透射电镜、XRD及化学相分析等手段研究了Co-Cr-W-Ni-Mo合金在时效过程中碳化物、亚结构、hcp相及层错演变,并分析了其变化对强韧性的影响。结果表明:合金经600℃时效2 h具有高的强度及硬度、同时保持较好的塑性及韧性,时效后析出M23C6及M6C两种碳化物,M23C6的析出温度范围为600~800℃,M6C开始明显析出的温度为700℃,碳化物的析出导致强度硬度升高,但900℃大量M6C呈网状沿晶界和变形带析出会同时降低强度及塑性。600℃时效时fcc相通过形成层错降低能量保持稳定性从而使层错密度增加而提高强度及塑性。hcp相在800℃时效后逆转变为fcc相使应变诱导马氏体转变强化效果消失,同时在此温度下发生再结晶导致冷变形组织消失使强度进一步下降,该合金的再结晶形核机制为凸出机制、亚晶界迁移及亚晶合并3种形核机制共同作用。

关键词：钴基高温合金时效处理力学性能亚结构层错

氧化钪(Sc_(2)O_(3))的热漫散射强度解析

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物理学报 2024年第6期73卷 193-200页

作者：王瑞刚刘泽朋香莲孙勇内蒙古民族大学物理与电子信息学院通辽028043

热漫散射分析在凝聚态物理和材料科学研究中具有巨大潜力与实用性.氧化钪(Sc_(2)O_(3))独特的物理化学性质,使其具有较高的研究和应用价值.在室温26℃下对Sc_(2)O_(3)进行了X射线衍射实验.其热漫散射强度呈明显的振动形状,将Sc_(2)O_(3... 详细信息

热漫散射分析在凝聚态物理和材料科学研究中具有巨大潜力与实用性.氧化钪(Sc_(2)O_(3))独特的物理化学性质,使其具有较高的研究和应用价值.在室温26℃下对Sc_(2)O_(3)进行了X射线衍射实验.其热漫散射强度呈明显的振动形状,将Sc_(2)O_(3)的全衍射背底强度方程展开,并计算热漫散射强度的理论值,直至计算到第14近邻原子(r为0.3816 nm)全衍射背底强度图谱.将理论值与实验值拟合,得到了最近邻原子至第7近邻原子所对应的原子间热振动相关效应值μ,最近邻原子到第7近邻原子距离r的值分别为0.2067,0.2148,0.2161,0.2671,0.2945,0.3229和0.3265 nm,所对应的原子间热振动相关效应值μ分别为0.64,0.63,0.62,0.61,0.60,0.58和0.57.研究发现Sc_(2)O_(3)热漫散射强度大小与原子的热振动密切相关,对热漫散射强度振动形状影响最大的是第7近邻原子Sc_(1)-Sc_(2)间的热振动相关效应μ,原子间热振动相关效应值μ对研究材料的力热性质提供很重要的参数,为下一步计算比热和原子间力常数打下基础,其对于材料的力热方面的用途与发展有着至关重要的作用.

关键词： Sc_(2)O_(3) 热漫散射原子间热振动相关效应值

新型二元混合制冷工质对CO_(2)-[Cn-mim][Tf_(2)N](n=2,4,6,8)超额性质预测

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高校化学工程学报 2024年第1期38卷 40-48页

作者：何丽娟杨建滋韩雨泽杨文轩内蒙古科技大学能源与环境学院内蒙古包头014010 桂林理工大学信息科学与工程学院广西桂林541006

针对二氧化碳-离子液体(CO_(2)-ILs)体系热力学性质数据较少的问题,采用状态方程+活度系数法(EOS+γ法)计算了CO_(2)-[C_(2)-mim][Tf_(2)N]、CO_(2)-[C_(4)-mim][Tf_(2)N]、CO_(2)-[C_(6)-mim][Tf_(2)N]和CO_(2)-[C_(8)-mim][Tf_(2)N]4种新型制冷工质对的汽液相平衡数据。在相平衡基础上,通过SRK(Soave-Redlich-Kwong)状态方程+WS(Wong-Sandler)混合规则+UNIFAC活度系数模型,关联得出混合体系的超额吉布斯自由能GE、超额焓HE和超额熵SE。计算结果表明,CO_(2)-ILs制冷工质对的超额性质均随温度、压力、CO_(2)液相摩尔分数以及离子液体中阳离子上烷基链长度等因素变化,GE均为负值,最大值为-1066.88 J·mol^(-1),且GE随温度、压力和ILs阳离子碳基链长度增大而减小,HE均为正值,最大值为407.24 J·mol^(-1),且H^(E)随温度、CO_(2)溶解度及ILs阳离子碳基链长度增大而减小,SE最大值为7.88 J·mol^(-1)·K-1,且SE随温度和压力的增大而减小、随ILs阳离子碳基链长度增大而增大。根据汽液相平衡时计算的压力平均相对偏差,可证明所选模型在计算CO_(2)-[C_(n)-mim][Tf_(2)N](n=2,4,6,8)系统超额性质的准确性。

关键词：汽液相平衡 SRK状态方程 WS混合规则 UNIFAC活度系数模型超额性质预测

离子掺杂调控双钙钛矿量子点发光性能的研究进展

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高等学校化学学报 2024年第9期45卷 1-15页

作者：张丽媛王查斯娜胡井香詹传郎内蒙古师范大学化学与环境科学学院先进材料化学与器件内蒙古自治区高等学校重点实验室呼和浩特010022

铅基卤化物钙钛矿发光材料因具有灵活的晶体结构、带隙可调性、缺陷容忍性和高荧光量子产率等优异性能而备受关注.但金属铅的毒性和钙钛矿的稳定性一直是阻碍其商业应用急需解决的问题.因此,需要探索更绿色环保的非铅金属卤化物类钙钛... 详细信息

铅基卤化物钙钛矿发光材料因具有灵活的晶体结构、带隙可调性、缺陷容忍性和高荧光量子产率等优异性能而备受关注.但金属铅的毒性和钙钛矿的稳定性一直是阻碍其商业应用急需解决的问题.因此,需要探索更绿色环保的非铅金属卤化物类钙钛矿发光材料.近年来,通过替换铅离子发展起来的非铅双钙钛矿结构成功实现了低毒性和高稳定性,但由于其是间接带隙或因为宇称禁阻的直接带隙而造成光致发光效率极低.为了解决此问题,研究人员开发了离子掺杂策略,实现了光致发光效率的提升.本文综合评述了非铅双钙钛矿材料的晶体结构和发光性能,归纳了主族金属、稀土金属和过渡金属掺杂对非铅双钙钛矿发光性能的影响及其发光机制.最后,对离子掺杂策略的应用和进一步提升非铅双钙钛矿发光材料的性能进行了总结和展望.

关键词：双钙钛矿量子点离子掺杂光致发光量子效率自陷激子态发光

脉冲磁场熔体处理对Al-Si-Mg-Cu-Ni合金DC铸造凝固组织和力学性能的影响

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机械工程学报 2024年第6期60卷 279-286页

作者：鲍鑫宇麻永林程桥苏怡卉王杰邢淑清内蒙古科技大学材料与冶金学院包头014010 晶科能源科技有限公司西宁810000

Al-Si-Mg-Cu-Ni合金广泛用于汽车发动机零部件制造,Al-Si-Mg-Cu-Ni合金凝固组织细化有助于提升零部件机械性能。在Al-Si-Mg-Cu-Ni合金DC(Direct-chilling)铸造过程中采用自主开发的试验装置,对DC浇铸平台前端流槽内的Al-Si-Mg-Cu-Ni合... 详细信息

Al-Si-Mg-Cu-Ni合金广泛用于汽车发动机零部件制造,Al-Si-Mg-Cu-Ni合金凝固组织细化有助于提升零部件机械性能。在Al-Si-Mg-Cu-Ni合金DC(Direct-chilling)铸造过程中采用自主开发的试验装置,对DC浇铸平台前端流槽内的Al-Si-Mg-Cu-Ni合金熔体进行脉冲磁场处理,细化铸锭凝固组织。通过分析磁场能量对合金熔体内团簇形成和演变过程的影响,发现磁场能量可降低合金熔体中团簇形成功,促进熔体中团簇数量增加并长大,形成大量接近临界尺寸的团簇,凝固时形成大量晶核。试验结果表明,脉冲磁场熔体处理后,Al-Si-Mg-Cu-Ni合金DC铸造凝固组织中α-Al和初晶Si尺寸减小,铸锭中心处α-Al和初晶Si细化率分别为41.4%和81.6%;凝固组织中耐热相尺寸减小21.6%,并且在基体中均匀分布;合金的室温硬度和抗拉强度分别提升34.3%和10.4%;铸锭内部组织和性能均匀性提升。

关键词： Al-Si-Mg-Cu-Ni合金团簇理论晶粒细化 DC铸造力学性能

钇对高强高导Cu-Cr-Zr合金组织与性能的影响

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中国稀土学报 2024年第2期42卷 294-303,I0004页

作者：张成功乔振兴史志铭新巴雅尔峰山刘慧敏敖敏内蒙古工业大学材料科学与工程学院多功能铜材料内蒙古自治区工程研究中心内蒙古呼和浩特010051

采用非真空熔炼和近液相线铸造相结合的方法制备Cu-Cr-Zr-Y合金,并对其进行固溶、室温轧制与时效处理,研究Y对Cu-Cr-Zr合金组织与性能的影响。结果表明,Cu-0.6Cr-0.14Zr-0.15Y合金的铸态组织为均匀细小的等轴晶,平均晶粒尺寸约为11μm。... 详细信息

采用非真空熔炼和近液相线铸造相结合的方法制备Cu-Cr-Zr-Y合金,并对其进行固溶、室温轧制与时效处理,研究Y对Cu-Cr-Zr合金组织与性能的影响。结果表明,Cu-0.6Cr-0.14Zr-0.15Y合金的铸态组织为均匀细小的等轴晶,平均晶粒尺寸约为11μm。Y的加入抑制时效过程中Cr元素的析出。Cu-0.6Cr-0.14Zr-0.15Y合金中出现纳米级Cr,Cu_(5)Zr,CuY析出相和纳米孪晶,平均尺寸分别为5~20nm和15nm。Cu-0.6Cr-0.14Zr-0.15Y合金经固溶-室温轧制-时效后,抗拉强度达到550MPa,相对电导率达到85%IACS,较相同后处理条件下的Cu-0.6Cr-0.14Zr合金抗拉强度提高了27.3%、相对电导率下降了3.4%。

关键词：稀土Y Cu-Cr-Zr合金微观组织抗拉强度相对电导率

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结构形状对太阳能烟囱系统热特性的影响研究

太阳能学报 2024年第2期45卷 1-9页

作者：贾靖聂晶王静文苏昊闫素英高虹内蒙古工业大学能源与动力工程学院呼和浩特010051 内蒙古可再生能源重点实验室呼和浩特010051

不同太阳能烟囱(SC)形状对系统集热特性影响不同。建立10°圆形SC数值模拟模型和试验台架,将系统数值模拟与试验测试结果对比验证,二者相对误差值小于4%,数值模拟方法正确;采用相同的数值模拟方法对0°圆形、0°方形和10°方形SC模型进... 详细信息

不同太阳能烟囱(SC)形状对系统集热特性影响不同。建立10°圆形SC数值模拟模型和试验台架,将系统数值模拟与试验测试结果对比验证,二者相对误差值小于4%,数值模拟方法正确;采用相同的数值模拟方法对0°圆形、0°方形和10°方形SC模型进行计算,将不同系统计算结果进行对比。结果表明:不同系统结构蓄热层表面温度场均匀性和受烟囱阴影影响不同,10°方形蓄热层表面温度场受烟囱阴影影响最小;对比烟囱内流体速度,10°方形具有更高速度梯度,更有利于确定涡轮机的位置;不同系统烟囱内部流体总焓差不同,10°方形SC系统总焓差较大;相比于0°圆形SC系统,其他3个SC系统的集热效率分别提高了11.328%、43.705%和66.061%,质量流量提升了59.36%、8.39%和39.04%。

关键词：太阳能烟囱集热棚形状集热棚倾角集热效率数值模拟不确定性分析