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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

La_(0.6)Pr_(0.4)Fe_(11.4)Si_(1.6)B_(0.2)合金及其氢化物的磁热效应

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稀有金属 2013年第4期37卷 543-548页

作者：葛玉梅松林黄焦宏刘翠兰张涛特古斯内蒙古师范大学内蒙古自治区功能材料物理与化学重点实验室内蒙古呼和浩特010022 包头稀土研究院稀土冶金及功能材料国家工程研究中心内蒙古包头014030

研究了La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2合金及其氢化物La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2Hy的制备工艺与磁热效应。室温XRD分析与SEM成分分析表明La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2合金主相为NaZn13型立方结构(空间群为Fm-3c),存在富La相(空间群为P4/nmm)与富Fe相。氢化物La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2Hy的晶格常数a由合金的1.2295 nm增大到1.2491 nm。DSC测定氢化物的氢含量y约为1.7。磁性测量结果表明:氢化物La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2Hy的居里温度TC由合金的198 K增至325 K,提高了127 K。在0～1.5 T外磁场下合金与氢化物最大磁熵变-ΔSmMax均为9.1 ***-.1K-1。氢化物La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2Hy在室温下搁置190 d后物相与磁热效应基本保持不变。

关键词： NaZn13型合金吸氢居里温度磁熵变

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

钙对(LaCa)-Y-Ni系储氢合金电化学循环稳定性的影响

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中国稀土学报 2022年第1期40卷 87-95,I0003页

作者：张旭王利李宝犬熊玮李金闫慧忠包头稀土研究院白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室稀土冶金及功能材料国家工程研究中心内蒙古自治区稀土功能材料重点实验室内蒙古包头014030

采用真空感应熔炼法制备La_(1-x)Ca_(x)Y_(2)Ni_(10.9)Mn_(0.5)(x=0~0.2)储氢合金薄带,在Ar气氛下1148 K热处理16 h,研究少量Ca元素对合金电化学性能及容量衰减的影响。结果表明:Ca元素促进合金中Ce_(5)Co_(19)相的形成,合金电极的最大... 详细信息

采用真空感应熔炼法制备La_(1-x)Ca_(x)Y_(2)Ni_(10.9)Mn_(0.5)(x=0~0.2)储氢合金薄带,在Ar气氛下1148 K热处理16 h,研究少量Ca元素对合金电化学性能及容量衰减的影响。结果表明:Ca元素促进合金中Ce_(5)Co_(19)相的形成,合金电极的最大放电容量下降,高倍率性能得到显著提升,x=0.2时,HRD_(3000)=64.64%,循环稳定性获得改善。合金在电解液中的腐蚀与溶解是影响循环性能的主要因素,合金粉化为次要因素,Ca元素的加入提高了合金的耐腐蚀性能,降低了合金电荷转移电阻,但同时也增加了合金的粉化程度。(LaCa)-Y-Ni系储氢合金容量的衰减是腐蚀与粉化综合作用的结果。

关键词： La-Y-Ni系储氢合金 Ca元素电化学性能容量衰减

Cu对La-Y-Ni系A_(2)B_(7)型储氢合金微观结构及电化学性能的影响

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稀有金属 2021年第12期45卷 1438-1447页

作者：张旭王利李宝犬李金熊玮包头稀土研究院白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室稀土冶金及功能材料国家工程研究中心内蒙古自治区稀土功能材料重点实验室内蒙古包头014030

采用真空感应熔炼法,浇铸于中频感应炉的旋转铜辊,快淬制备LaY_(2)Ni_(10-x)Mn_(0.5)Cu_(x)(x=0,0.2,0.4,0.6)储氢合金薄带,在Ar气氛下1248 K热处理32 h,研究Cu元素部分替代Ni对合金微观结构和电化学性能的影响。研究表明:LaY_(2)Ni_(10... 详细信息

采用真空感应熔炼法,浇铸于中频感应炉的旋转铜辊,快淬制备LaY_(2)Ni_(10-x)Mn_(0.5)Cu_(x)(x=0,0.2,0.4,0.6)储氢合金薄带,在Ar气氛下1248 K热处理32 h,研究Cu元素部分替代Ni对合金微观结构和电化学性能的影响。研究表明:LaY_(2)Ni_(10-x)Mn_(0.5)Cu_(x)由Ce_(2)Ni_(7)和PuNi_(3)相两相组成,其中x=0.6时,合金中Ce_(2)Ni_(7)相的相丰度最大为70.53%。由于电负性的影响,储氢合金LaY_(2)Ni_(10-x)Mn_(0.5)Cu_(x)的晶胞体积随着Cu的加入,呈现异常减小后开始逐渐增加的趋势。电化学结果表明,适量Cu元素的加入可以提高合金的电化学放电能力,x=0.2时,电化学容量最大容量0.2C_(max)=388.6 m Ah·g^(-1),x=0.4时,合金的倍率性能达到最大,高倍率放电性能HRD_(1500)=66.94%。动力学研究表明,合金LaY_(2)Ni_(10-x)Mn_(0.5)Cu_(x)的倍率性能由表面电荷转移速率和氢原子扩散速率共同决定。当x=0.6时,合金电化学最大容量0.2C_(max)=375.2 m Ah·g^(-1),循环性能S_(100)=79.68%,高倍率放电性能HRD_(1500)=65.84%,具有最佳电化学综合性能。

关键词： La-Y-Ni储氢合金 Cu替代相结构电化学性能控制步骤

烧结钕铁硼磁体等离子喷涂-晶界扩散氧化镝研究

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表面技术 2022年第1期51卷 325-331页

作者：赵鹏翔白玉马文尹雪王誉娄树普王强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 包头稀土研究院内蒙古包头014010 瑞科稀土冶金及功能材料国家工程研究中心有限公司内蒙古包头014030

目的采用悬浮液等离子喷涂技术,在烧结Nd-Fe-B磁体表面制备结构完整、厚度可控、结合力较强的Dy_(2)O_(3)涂层,并通过晶界扩散提高Nd-Fe-B磁体的矫顽力。方法制备Dy_(2)O_(3)悬浮液,在烧结Nd-Fe-B表面,利用悬浮液等离子喷涂技术制备Dy_(... 详细信息

目的采用悬浮液等离子喷涂技术,在烧结Nd-Fe-B磁体表面制备结构完整、厚度可控、结合力较强的Dy_(2)O_(3)涂层,并通过晶界扩散提高Nd-Fe-B磁体的矫顽力。方法制备Dy_(2)O_(3)悬浮液,在烧结Nd-Fe-B表面,利用悬浮液等离子喷涂技术制备Dy_(2)O_(3)涂层。利用激光粒度仪测试粉体粒度。采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对Dy_(2)O_(3)涂层的显微形貌、组织结构和物相组成进行分析。通过涂层附着力自动划痕仪测试涂层的结合力。利用NIM-2000H自动磁性能测量仪对烧结Nd-Fe-B磁体的磁性能进行测试分析。结果875℃的晶界扩散Dy_(2)O_(3)使磁体的矫顽力从1161.19 kA/m增加到1277.74 kA/m,剩磁下降0.01 T。矫顽力得到较高提升,且剩磁略微下降。SEM和EDS分析结果表明,晶界组织形貌的改善和(Nd,Dy)_(2)Fe_(14)B外延层的形成是矫顽力提升的主要原因。结论证实了悬浮液等离子喷涂-晶界扩散技术能够控制涂层厚度,绿色高效地制备高矫顽力烧结Nd-Fe-B磁体.

关键词： Nd-Fe-B磁体悬浮液等离子喷涂晶界扩散扩散温度磁性能

部分阳离子取代优化铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池性能研究进展

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发光学报 2022年第2期43卷 255-267页

作者：米亚金杨艳春王晓宁朱成军内蒙古师范大学物理与电子信息学院内蒙古自治区功能材料物理与化学重点实验室内蒙古呼和浩特010020 内蒙古自治区稀土功能和新能源储能材料工程研究中心内蒙古呼和浩特010020 内蒙古大学物理科学与技术学院内蒙古呼和浩特010021

作为无机化合物薄膜太阳能电池中具有代表性的一类电池,铜锌锡硫硒(Cu_(2)ZnSn(S,Se)_(4),简称CZTSSe)薄膜太阳能电池因其组成元素地壳含量丰富、低毒等优点受到广泛关注。目前,吸收层的高缺陷密度和器件的低开路电压被认为是限制该类... 详细信息

作为无机化合物薄膜太阳能电池中具有代表性的一类电池,铜锌锡硫硒(Cu_(2)ZnSn(S,Se)_(4),简称CZTSSe)薄膜太阳能电池因其组成元素地壳含量丰富、低毒等优点受到广泛关注。目前,吸收层的高缺陷密度和器件的低开路电压被认为是限制该类电池效率的两个关键因素。为了突破这两大困境,科研人员发展了阳离子取代方法,即通过引入其他阳离子取代CZTSSe晶格中的铜离子(Cu^(+))/锌离子(Zn^(2+))/锡离子(Sn^(4+)),改善薄膜中的有害缺陷、晶体结构、能带结构等性质,从而优化电池器件的性能。为了详细阐述阳离子取代措施在铜锌锡硫硒薄膜电池中的研究进展,本文从等价阳离子取代和不等价阳离子取代两方面进行分类介绍,并总结了各种阳离子取代措施在优化电池性能方面的优缺点。

关键词：薄膜太阳能电池铜锌锡硫硒阳离子取代

基于氟硅混酸制备稀土抛光粉及其抛光性能研究

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中国稀土学报 2024年第2期42卷 261-267,I0003页

作者：范娜陈传东于健飞胡群岳帅军赵思远刘杨包头稀土研究院稀土冶金及功能材料国家工程研究中心内蒙古包头014030

以碳酸镧铈为前驱体,HF酸、氟硅混酸为氟源氟化、高温焙烧、球磨的方法制备含氟铈基稀土抛光粉。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、粒度分析仪、激光共聚焦显微镜等检测手段对不同氟源铈基稀土抛光粉进行表征。结果表明... 详细信息

以碳酸镧铈为前驱体,HF酸、氟硅混酸为氟源氟化、高温焙烧、球磨的方法制备含氟铈基稀土抛光粉。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、粒度分析仪、激光共聚焦显微镜等检测手段对不同氟源铈基稀土抛光粉进行表征。结果表明,HF酸和氟硅混酸氟化后的铈基稀土抛光粉物相组成相同,均出现CeO_(2),LaOF和LaF_(3)衍射峰;氟化后两种抛光粉的形貌均发生明显变化,HF酸氟化后的抛光粉颗粒成型较好,一次颗粒平均粒径约113nm,氟硅混酸氟化后,出现球形颗粒,一次颗粒平均粒径约90nm,比HF酸氟化的铈基稀土抛光粉粒径小,球形度较好。HF酸和氟硅混酸氟化的铈基稀土抛光粉4次抛光的磨削率基本保持不变,抛光后的K9玻璃250μm×250μm表面粗糙度分别为84.54和81.85nm,两种抛光粉抛光后的表面粗糙度相差较小。

关键词： HF酸氟硅混酸含氟抛光粉抛光性能

新型La-Mg-Ni系储氢合金相结构及其制备工艺研究进展

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材料导报 2022年第15期36卷 87-96页

作者：纪铭悦田晓刘昕瑀田璐杨艳春塔娜内蒙古师范大学物理与电子信息学院呼和浩特010022 内蒙古师范大学功能材料物理与化学自治区重点实验室呼和浩特010022 内蒙古师范大学稀土功能和新能源储能材料内蒙古自治区工程研究中心呼和浩特010022

La-Mg-Ni系储氢合金因放电容量高、能量密度大和倍率性能好而成为最有前途的镍氢电池负极材料之一。然而,La-Mg-Ni系储氢合金存在制备困难、循环稳定性较差的缺点,严重阻碍其实际应用。如何优化制备工艺、提高循环稳定性,对于La-Mg-Ni... 详细信息

La-Mg-Ni系储氢合金因放电容量高、能量密度大和倍率性能好而成为最有前途的镍氢电池负极材料之一。然而,La-Mg-Ni系储氢合金存在制备困难、循环稳定性较差的缺点,严重阻碍其实际应用。如何优化制备工艺、提高循环稳定性,对于La-Mg-Ni系储氢合金是要解决的首要问题,相关研究具有重要的学术价值。一般来说,La-Mg-Ni系储氢合金主要包括AB_(3)、A_(2)B_(7)以及A_(5)B_(19)型三种晶体结构。三种晶体结构均是由一个AB_(2)型结构单元和一个或多个AB_(5)型结构单元沿c轴叠加而成。实际制备的La-Mg-Ni系储氢合金通常含有多相结构,其性能与合金的结构密切相关,而合金的结构又与合金的制备工艺密切相关。采用常规熔炼法制备La-Mg-Ni系储氢合金时,由于Mg的熔点和沸点均低于其他合金成分,在熔炼过程中的高温状态下Mg极易挥发。此外,Mg的挥发导致反应难以控制,使得合金成分不准确,严重影响合金的性能。为此,研究者们尝试采用先进的方法来制备La-Mg-Ni系储氢合金,如球磨、快速凝固、高压烧结、共沉淀-还原扩散法等,同时也尝试将多种方法联合使用来制备La-Mg-Ni系储氢合金,并探究了制备工艺对La-Mg-Ni系储氢合金相结构和电化学性能的影响。近年来,联合采用两种或两种以上工艺制备La-Mg-Ni系储氢合金的研究居多。研究表明,多种制备方法联合使用能够显著改变合金的电化学性能,特别是退火处理对储氢合金的循环稳定性起到有效的改善作用。本文首先介绍了La-Mg-Ni系储氢合金中超晶格合金相的结构。随后重点关注了近年来国内外对于La-Mg-Ni系储氢合金所采用的不同制备技术,包括熔炼法、机械合金化、烧结法、快淬法以及材料的后续处理等,并探讨了不同制备技术制得的合金的微观结构和电化学性能。同时,对各种制备方法进行综合评述,为如何制备出性能优良的La-Mg-Ni系储氢合金提供思路和依据。最后,对La-Mg-Ni系储氢合金的未来发展趋势进行了分析与展望。

关键词： La-Mg-Ni系储氢合金制备方法相结构电化学性能