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基于稀土层状化合物制备透明陶瓷研究进展

硅酸盐学报 2024年第3期52卷 1100-1116页

作者：郭皓张涛朱琦东北大学沈阳材料科学国家研究中心东北大学联合研究分部沈阳110819 东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室沈阳110819

稀土层状氢氧化物在保留无机层状化合物离子交换性、可插层性及可剥离性的基础上,拥有稀土离子独特的光、电、磁及催化性能,具有广泛的应用场景,是近年来无机层状化合物研究的热点。本文围绕稀土层状氢氧化物(LRHs)的研究发展历程,主要... 详细信息

稀土层状氢氧化物在保留无机层状化合物离子交换性、可插层性及可剥离性的基础上,拥有稀土离子独特的光、电、磁及催化性能,具有广泛的应用场景,是近年来无机层状化合物研究的热点。本文围绕稀土层状氢氧化物(LRHs)的研究发展历程,主要综述了LRHs的结构特性、可控合成和纳米片剥离,以及现阶段在透明陶瓷及薄膜制备中的应用,重点关注基于LRHs制备陶瓷材料技术的发展及优越性,总结了LRHs及其作为前驱体制备的功能陶瓷的结构及物化特性,展望了未来LRHs高效合成及结构设计的研究方向,为今后LRHs在更多领域的规模化应用提供参考。

关键词：稀土层状氢氧化物纳米片剥离透明陶瓷透明陶瓷薄膜

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砷在富氧底吹炼铜过程中的走向及物相结构

中国有色金属学报 2024年第3期34卷 908-922页

作者：王保仁杨洪英金哲男佟琳琳马志远东北大学多金属矿生态冶金教育部重点实验室沈阳110819 东北大学冶金学院沈阳110819

采用Factsage热力学分析、元素分析、XRD、SEM−EDS及金相显微镜等手段研究了富氧底吹炼铜工艺中砷的走向和物相结构。结果表明:通过适当降低富氧浓度,可以提高熔炼温度增加烟气和烟尘中砷的分配。混合炉料中砷主要存在于毒砂和砷黝铜矿... 详细信息

采用Factsage热力学分析、元素分析、XRD、SEM−EDS及金相显微镜等手段研究了富氧底吹炼铜工艺中砷的走向和物相结构。结果表明:通过适当降低富氧浓度,可以提高熔炼温度增加烟气和烟尘中砷的分配。混合炉料中砷主要存在于毒砂和砷黝铜矿中,少部分存在于返渣的冰铜相和细烟尘中;冰铜中砷主要以含砷锑冰铜形式存在,平均砷含量为4.75%(质量分数);粗铜中砷主要与铜、锑、铅等形成固溶体,平均砷含量为7.78%;底吹炉渣中砷主要分布于渣相所含的含砷锑冰铜(26.38%)中,少部分存在于玻璃相基底(1.73%)和铁橄榄石相(2.08%)中;磁选前渣中砷主要存在于渣中的复杂含砷冰铜相中,大部分被渣包裹,平均砷含量为37.26%。

关键词：砷富氧底吹炼铜工艺矿物学赋存状态

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电沉积制备氢氧化镁多物理场的数值模拟

东北大学学报（自然科学版） 2024年第5期45卷 652-659,689页

作者：左晋松狄跃忠耿佃桥东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室辽宁沈阳110819 东北大学冶金学院辽宁沈阳110819

为了优化电沉积法制备片状氢氧化镁的工艺,采用多物理场耦合方法,对电沉积制备氢氧化镁的过程进行了二维非稳态数值模拟.得到了不同极板间距和极板放置深度下的槽电压、电流密度、电解质流场和气体分布情况,分析了极板参数对电解槽工作... 详细信息

为了优化电沉积法制备片状氢氧化镁的工艺,采用多物理场耦合方法,对电沉积制备氢氧化镁的过程进行了二维非稳态数值模拟.得到了不同极板间距和极板放置深度下的槽电压、电流密度、电解质流场和气体分布情况,分析了极板参数对电解槽工作过程中电场与流场的影响.研究结果表明,减小极板放置深度会使槽电压降低,但较小的极板放置深度会导致槽内电解质流动性变差,不利于反应的进行.减小极板间距可以增大极板间电解液流速、加强传质、降低槽电压,但同时会导致极板上反应均匀性变差.为了保证电解质流速更快、槽电压更低、电流分布更均匀,应尽量加深极板放置深度,并适当调整极板间距.

关键词：电沉积多物理场氢氧化镁数值模拟

一种基于线性零磁场的动脉血管扫描成像方法仿真

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电工技术学报 2024年第2期39卷 343-355页

作者：杨丹王雨忱李天兆徐彬吴莹东北大学信息科学与工程学院沈阳110819 智能工业数据解析与优化教育部重点实验室(东北大学) 沈阳110819 东北大学计算机科学与工程学院沈阳110169

基于磁电耦合效应的血流检测及血管成像是实现心血管疾病早期诊疗的有效方法之一。该文基于磁场与血流耦合电效应,设计一种用于动脉血管扫描成像的组合线圈结构,产生带有零磁场线(FFL)区域的线性梯度磁场;在此结构的基础上,通过控制激... 详细信息

基于磁电耦合效应的血流检测及血管成像是实现心血管疾病早期诊疗的有效方法之一。该文基于磁场与血流耦合电效应,设计一种用于动脉血管扫描成像的组合线圈结构,产生带有零磁场线(FFL)区域的线性梯度磁场;在此结构的基础上,通过控制激励电流驱动FFL实现成像区域双向扫描;结合卷积神经网络(CNN)实现磁电耦合信号与血管信息的非线性映射,进而提出一种基于线性零磁场的动脉血管扫描成像新方法。采用多物理场仿真软件COMSOL对基于线性零磁场的血管扫描成像方法进行建模,求解磁电耦合信号,验证了所提出方法的合理性和有效性。结果表明,线性梯度磁场模式下的磁电耦合信号含有血管位置、半径等信息;CNN重建血管位置误差平均值为1.5694 mm,重建血管半径的方均误差(MSE)和相关系数(CC)平均值分别为0.0548和0.9870。研究结果可用于血管成像装置设计及后续相关临床应用提供研究支撑。

关键词：心血管疾病磁场与血流耦合电效应零磁场线线性梯度磁场卷积神经网络 COMSOL

带有反向正脉冲的HiPIMS技术制备ta-C膜及性能研究

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表面技术 2024年第13期53卷 96-103页

作者：何哲秋冯利民李建中石俊杰高宣雯东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室沈阳110819 东北大学冶金学院沈阳110819

目的提高切削刀具和耐磨零件的表面硬度和摩擦性能,延长工具的使用寿命。方法基于高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS),在每个脉冲周期尾部施加反向正脉冲,控制ta-C沉积过程,通过电镜测试、拉曼测试、XPS测试、纳米压痕硬度测试、摩擦磨损... 详细信息

目的提高切削刀具和耐磨零件的表面硬度和摩擦性能,延长工具的使用寿命。方法基于高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS),在每个脉冲周期尾部施加反向正脉冲,控制ta-C沉积过程,通过电镜测试、拉曼测试、XPS测试、纳米压痕硬度测试、摩擦磨损实验分别分析脉冲频率、反向正脉冲能量对ta-C薄膜沉积速度、膜结构、硬度、结合强度、耐磨性能的影响。结果采用钨钢为基体进行实验,将频率从4000 Hz到1500 Hz依次降低,制备涂层。在频率为4000 Hz的处理条件下制备涂层时,ta-C膜层的厚度为479.2 nm,通过XPS可知,此时sp^(3)的原子数分数达到59.53%,硬度为32.65 GPa,且得到的薄膜在12.7 N时失效,耐磨性较差,摩擦因数约为0.163。在频率为1500 Hz的处理条件下制备涂层时,涂层各项性能均有所提升,ta-C膜层的厚度为488.6 nm,通过XPS可知,此时sp^(3)的原子数分数达到63.74%,硬度为40.485 GPa,且薄膜在14.9 N时失效,耐磨性较优,摩擦因数约为0.138。结论通过调节脉冲频率,可以有效提高ta-C薄膜的沉积效率,改善膜的结构和性能。随着沉积ta-C薄膜频率的降低,薄膜中sp^(3)的含量呈现增大趋势,摩擦因数也随之降低,有效改善了ta-C膜的耐磨性。

关键词：高功率脉冲磁控溅射技术类金刚石膜脉冲频率结合力硬度耐磨性

1,3-二甲基-2-咪唑啉酮-AlCl_(3)-Cu_(2)O离子液体电沉积金属铜

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中国有色金属学报 2024年第1期34卷 268-278页

作者：关苹苹刘爱民张欣康红光苏克箭孟庆龄刘兆顺石忠宁东北大学冶金学院沈阳110819 东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室沈阳110819

为找到一种电沉积金属铜的新方法,选用1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)、AlCl_(3)和Cu_(2)O(摩尔比为90∶10∶4)的溶剂化离子混合液体进行铜的恒电位电沉积,并分析了电解质的离子结构、电导率、黏度和密度等。拉曼光谱和核磁共振分析表明DMI... 详细信息

为找到一种电沉积金属铜的新方法,选用1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)、AlCl_(3)和Cu_(2)O(摩尔比为90∶10∶4)的溶剂化离子混合液体进行铜的恒电位电沉积,并分析了电解质的离子结构、电导率、黏度和密度等。拉曼光谱和核磁共振分析表明DMI-AlCl_(3)-Cu_(2)O体系中存在[AlCl2(DMI)_(4)]^(+)、AlCl_(3)(DMI)2和[AlCl_(4)]^(-)等离子团,DMI-AlCl_(3)-Cu_(2)O体系的电导率、黏度和密度随温度在323~373 K区间内呈线性变化。循环伏安研究表明,铜的起始还原电位为-0.4 V(vs Al),还原峰电位为-1.35 V;在-1.1 V至-1.4 V条件下恒电位电沉积得到金属铜,在-1.1 V和-1.4 V电位下电沉积得到的产物表面较平整,在-1.2 V和-1.3 V电位下电沉积得到的产物为纳米针状结构的铜颗粒,直径约为20~40μm。

关键词：溶剂化离子液体铜粉电沉积物理化学性质

影响工业还原罐内铝热法炼镁过程还原效率的因素

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第4期34卷 1288-1299页

作者：傅大学王耀武狄跃忠彭建平冯乃祥东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室沈阳110819 东北大学冶金学院沈阳110819

在工业还原罐内进行铝热还原炼镁试验,分析影响还原效率的因素。结果表明:结晶镁的氧化和燃烧以及原料混合不均匀是导致还原效率降低的主要原因;原料混合不均匀导致贫铝区和MgO剩余,促进生成12CaO·7Al_(2)O_(3)和CaO·Al_(2)O_(3);对... 详细信息

在工业还原罐内进行铝热还原炼镁试验,分析影响还原效率的因素。结果表明:结晶镁的氧化和燃烧以及原料混合不均匀是导致还原效率降低的主要原因;原料混合不均匀导致贫铝区和MgO剩余,促进生成12CaO·7Al_(2)O_(3)和CaO·Al_(2)O_(3);对于富铝区域,MgO和CaO同时被还原,生成Mg_(2)Ca相。辐射传热和化学反应吸热是影响还原速率的关键因素;提高加热温度能够迅速提高球团层的温度,进而使球团获得足够的反应速度;此外,球团中含镁量越高,需要的反应时间越长。

关键词：镁冶金真空铝热还原皮江法传热

DMI−LiNO3离子液体类似物室温电沉积钕铁硼薄膜

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第6期34卷 2034-2044页

作者：鲁小青刘爱民刘风国胡宪伟石忠宁东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室沈阳110819 东北大学冶金学院沈阳110819

研究1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)−LiNO_(3)离子液体类似物在室温条件下电沉积钕铁硼薄膜的可行性和反应机理。结果表明,循环伏安曲线中−1.83 V(vs Ag)处的还原峰对应于Fe(II)被还原为金属Fe,−2.01 V(vs Ag)处的还原峰对应于B(III)被还原... 详细信息

研究1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)−LiNO_(3)离子液体类似物在室温条件下电沉积钕铁硼薄膜的可行性和反应机理。结果表明,循环伏安曲线中−1.83 V(vs Ag)处的还原峰对应于Fe(II)被还原为金属Fe,−2.01 V(vs Ag)处的还原峰对应于B(III)被还原为B。Fe(II)和B(III)的电化学还原反应是受扩散控制的不可逆过程,313 K下Fe(II)和B(III)的扩散系数分别为3.03×10^(−6)和6.74×10^(−7) cm^(2)/s。此外,XRD分析表明,在DMI−LiNO_(3)−Nd(CF_(3)SO_(3))_(3)−FeCl_(2)−H_(3)BO_(3)体系中以铝为基底电沉积2 h的产物含有NdFe_(3)B_(3);SEM和EDS分析表明,阴极产物中Nd、Fe和B元素呈均匀分布;XPS分析表明,钨基底表面中Nd、Fe和B的质量分数分别为27.44%、27.90%和7.51%。

关键词：离子液体类似物电沉积钕铁硼薄膜循环伏安法

用于光热转化的CuBDC-NH_(2)/PmPD混合基质膜的制备与应用

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高等学校化学学报 2024年第2期45卷 147-152页

作者：唐海燕自丽梦张冰付昱东北大学理学院化学系沈阳110819

采用简单高效的软喷雾技术制备了一种具有优良光热转化性能的金属有机框架(MOFs)基混合基质膜(MMM).在含有2-氨基对苯二甲酸(H_(2)BDC-NH_(2))和间苯二胺(mPD)的混合溶液表面均匀喷涂少量铜离子,铜离子同步引发MOFs的自组装和单体聚合,... 详细信息

采用简单高效的软喷雾技术制备了一种具有优良光热转化性能的金属有机框架(MOFs)基混合基质膜(MMM).在含有2-氨基对苯二甲酸(H_(2)BDC-NH_(2))和间苯二胺(mPD)的混合溶液表面均匀喷涂少量铜离子,铜离子同步引发MOFs的自组装和单体聚合,在气/液界面形成大面积的CuBDC-NH_(2)/PmPD MMM.该方法不仅简单高效,而且由于铜离子的双重作用,可以一步合成MOF分布均匀的混合基质膜.所得MMM具有良好的完整性,表现出优异的太阳能水蒸发能力,可用于高效海水淡化.

关键词：金属有机框架混合基质膜太阳能水蒸发软喷雾