题名:稀土有机配合物的制备、表征及生物活性的研究
作者:夏庆春
学位授予单位:上海师范大学
关键词:稀土配合物;;希夫碱;;钼酸;;钨酸;;抗菌;;抗肿瘤
摘要:
通过回流冷凝法和低温固相法制备了8种稀土(RE = La~(3+), Ce~(3+), Pr~(3+), Nd~(3+), Eu~(3+), Y~(3+), Er~(3+), Gd~(3+))、钼酸、糠醛缩水杨酰肼三元配合物,10种稀土(RE = La~(3+), Sm~(3+), Eu~(3+), Er~(3+), Gd~(3+))、钨酸(钼酸)、1,3-二苯基-4-吡唑甲醛缩异烟肼三元配合物。并通过元素分析,摩尔电导, IR, UV, TG-DTA, TC-ICP, XRD, XPS等对其结构和化学组成进行表征,确定其化学组成RE(HL)MoO4Cl?6H2O (RE = La~(3+), Ce~(3+), Pr~(3+), Nd~(3+), Eu~(3+), Y~(3+), Er~(3+), Gd~(3+);HL:糠醛缩水杨Neodymium magnets酰肼),Na[RE(HL)(MO4)2]?nH2O (RE = La~(3+), Sm~(3+), Eu~(3+), Er~(3+), Gd~(3+);HL: 1,3-二苯基-4-吡唑甲醛缩异烟肼,M: Mo或W)。通过抑菌实验表明所制备的稀土、钼酸、糠醛缩水杨酰肼三元化合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有中等抑制作用,属于广谱抗菌剂;通过MTT比色法对配合物的毒性做了初步研究,结果表明,稀土、钼酸、糠醛缩水杨酰肼三元配合物的IC50在10~100ng/ml之间,对K562癌细胞具有较强的抑制杀伤作用。稀土、钨酸(钼酸)、1,3-二苯基-4-吡唑甲醛缩异烟肼三元配合物的IC50在25μg/mL左右,流http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php式细胞术结果表明:配合物对癌细胞最佳凋亡浓度为12.5μg/mL,细胞被配合物阻滞在S期,抑制了细胞的有丝分裂过程。对比还发现在浓度相同时,钼酸配合物诱导细胞凋亡效果好于钨酸配合物。
学位年度:2010
2011年11月27日星期日
基于多齿含氧配体稀土催化剂的合成及催化性能初探
题名:基于多齿含氧配体稀土催化剂的合成及催化性能初探
作者:俞建芳
学位授予单位:浙江大学
关键词:双酚配体;; X-射线单晶衍射;;ε-己内酯;; DTC
摘要:
通过2,2'-亚乙基双(4,6-二叔丁基苯酚)(EDBPH_2)钠盐与硼氢化稀土盐交换反应,合成了新型离子对形式的双金属配合物[Ln(EDBP)_2(DME)Na(DME)_3][Ln=Er,Yb,Sm]。我们通过元素分析,FT-IR对这三种配合物的结构进Neodymium magnets行了表征,并对其中的配合物Er进行了X射线单晶衍射表征,确定了其结构。配合物[Ln(EDBP)_2(DME)Na(DME)_3]都能单组分引发ε-CL和DTC的开环聚合。
系统讨论了配合物[Ln(EDBP)_2(DME)Na(DME)_3][Ln=Er,Yb,Sm]在催化ε-CL和DTC的均聚时,不同的稀土元素的离子半径、[单体]/[Ln]的摩尔比,聚合的温度和时间对聚合反应的影响。稀土离子半径大有利于单体和稀土元素的配位,催化活性Sm＞Er＞Yb。配合物Sm在65℃、4h、[单体]/[Sm]=400的条件下,PCL的数均分子量为3.8×10~4,转化率为61%;PDTC的数均分子量为8.1×10~4,转化率为89%。通过FT-IR、DSC和GPC表征了聚合物,其中PCL的Tm为58℃左右,PDTC的Tm在116℃左右。~1HNMR的分析,表明己内酯的开环聚合是通过酰氧键断裂的机理;而DTC在聚合过程中没有发生脱CO_2的http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php反应。该配合物催化ε-CL均聚时表现出一定的活性聚合特征。
本文首次合成了2,2'-亚甲基双(3-甲基-4-氯-6-叔丁基苯酚)镱配合物[Yb(MCIMP)_2(DME)Na(DME)_3]。但配合物[Yb(MCIMP)_2(DME)Na(DME)_3]没有催化己内酯聚合的活性。另外,本文还探索了两种席夫碱稀土配合物的催化性能:3,5-二叔丁基水杨醛缩邻苯二胺的席夫碱钕配合物和3,5-二叔丁基水杨醛缩邻位己二胺席夫碱钕配合物,也都没有催化异戊二烯或己内酯聚合的活性。
学位年度:2010
作者:俞建芳
学位授予单位:浙江大学
关键词:双酚配体;; X-射线单晶衍射;;ε-己内酯;; DTC
摘要:
通过2,2'-亚乙基双(4,6-二叔丁基苯酚)(EDBPH_2)钠盐与硼氢化稀土盐交换反应,合成了新型离子对形式的双金属配合物[Ln(EDBP)_2(DME)Na(DME)_3][Ln=Er,Yb,Sm]。我们通过元素分析,FT-IR对这三种配合物的结构进Neodymium magnets行了表征,并对其中的配合物Er进行了X射线单晶衍射表征,确定了其结构。配合物[Ln(EDBP)_2(DME)Na(DME)_3]都能单组分引发ε-CL和DTC的开环聚合。
系统讨论了配合物[Ln(EDBP)_2(DME)Na(DME)_3][Ln=Er,Yb,Sm]在催化ε-CL和DTC的均聚时,不同的稀土元素的离子半径、[单体]/[Ln]的摩尔比,聚合的温度和时间对聚合反应的影响。稀土离子半径大有利于单体和稀土元素的配位,催化活性Sm＞Er＞Yb。配合物Sm在65℃、4h、[单体]/[Sm]=400的条件下,PCL的数均分子量为3.8×10~4,转化率为61%;PDTC的数均分子量为8.1×10~4,转化率为89%。通过FT-IR、DSC和GPC表征了聚合物,其中PCL的Tm为58℃左右,PDTC的Tm在116℃左右。~1HNMR的分析,表明己内酯的开环聚合是通过酰氧键断裂的机理;而DTC在聚合过程中没有发生脱CO_2的http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php反应。该配合物催化ε-CL均聚时表现出一定的活性聚合特征。
本文首次合成了2,2'-亚甲基双(3-甲基-4-氯-6-叔丁基苯酚)镱配合物[Yb(MCIMP)_2(DME)Na(DME)_3]。但配合物[Yb(MCIMP)_2(DME)Na(DME)_3]没有催化己内酯聚合的活性。另外,本文还探索了两种席夫碱稀土配合物的催化性能:3,5-二叔丁基水杨醛缩邻苯二胺的席夫碱钕配合物和3,5-二叔丁基水杨醛缩邻位己二胺席夫碱钕配合物,也都没有催化异戊二烯或己内酯聚合的活性。
学位年度:2010
2011年11月24日星期四
东川矿区岩石磁化率特征及其应用研究
东川矿区岩石磁化率特征及其应用研究
In recent years,with the rapid of economical development of our country, the demand of mineral material also surged to meet our steps. However, with the degree of geological exploration work deepening,the outcrop and shallow mining of mineral resources reduced significantly year by year. This situation force explorers shift their target to Blind ore bodies and deep concealed ore bodies instead of Outcrop and shallow mining of mineral resources, Neodymium Magnets which maybe companied with much more risk and difficulties.To this end, it need to study for new methods of prospecting.In this paper, in the basis of careful analysis for geological characteristics and ore-forming conditions in Dongchuan, through research of magnetic susceptibility of rocks to made prospecting forecast and target delineation and to explore new methods of prospecting.
Dongchuan district in "Kang-Dian axis" Yunnan section of the north, for Rift Valley copper, the ore-forming function is volcanic exhalative hydrothermal deposits transformation superimposed. In the paper,through measuring and analyzing magnetic susceptibility, density and geological characteristics in Yin-Min and Lan-Niping mineral fields to identified lithologic characteristics and interpretated classification of strata, finally completed metallogenic prediction.1. According to drill core and trench measured stratigraphic sectionmine in Yin-Min and Lan-Niping mineral fields,to test the magnetic susceptibility.Through the analysis of magnetic susceptibility parameter variation to explore the relation of magnetic susceptibility and mineralization. Through the study, when the rock magnetic susceptibility K>50×10-3SI, it can be regarded as a initial target of ore delineation;then combined with the parameter of density parameters to analysis Fe、Cu grade,finally distinguish between rocks or minerals.
This method is convenient and low http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets cost, is a quick evaluation method that can be used as a kind of exploration of innovative ways to promote in this area with the same types of deposits.2. Through test the rock of magnetic susceptibility, in Lan-Niping intrusive rock found copper which contain mass Au associated with alkaline rock and Ag iron oxide copper gold (IOCG) ore. Such deposits has the broad prospects in Dongchuan district prospecting. 3. In Yin-Min district:"Xi-Kuangshan type " is one of the important deposit. By testing rocks of magnetic susceptibility,it can quickly delineste anomaly areas, direct looking for copper magnetite.As say:magnetic anomaly can look for magnetite, Indirect search for copper.
In recent years,with the rapid of economical development of our country, the demand of mineral material also surged to meet our steps. However, with the degree of geological exploration work deepening,the outcrop and shallow mining of mineral resources reduced significantly year by year. This situation force explorers shift their target to Blind ore bodies and deep concealed ore bodies instead of Outcrop and shallow mining of mineral resources, Neodymium Magnets which maybe companied with much more risk and difficulties.To this end, it need to study for new methods of prospecting.In this paper, in the basis of careful analysis for geological characteristics and ore-forming conditions in Dongchuan, through research of magnetic susceptibility of rocks to made prospecting forecast and target delineation and to explore new methods of prospecting.
Dongchuan district in "Kang-Dian axis" Yunnan section of the north, for Rift Valley copper, the ore-forming function is volcanic exhalative hydrothermal deposits transformation superimposed. In the paper,through measuring and analyzing magnetic susceptibility, density and geological characteristics in Yin-Min and Lan-Niping mineral fields to identified lithologic characteristics and interpretated classification of strata, finally completed metallogenic prediction.1. According to drill core and trench measured stratigraphic sectionmine in Yin-Min and Lan-Niping mineral fields,to test the magnetic susceptibility.Through the analysis of magnetic susceptibility parameter variation to explore the relation of magnetic susceptibility and mineralization. Through the study, when the rock magnetic susceptibility K>50×10-3SI, it can be regarded as a initial target of ore delineation;then combined with the parameter of density parameters to analysis Fe、Cu grade,finally distinguish between rocks or minerals.
This method is convenient and low http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets cost, is a quick evaluation method that can be used as a kind of exploration of innovative ways to promote in this area with the same types of deposits.2. Through test the rock of magnetic susceptibility, in Lan-Niping intrusive rock found copper which contain mass Au associated with alkaline rock and Ag iron oxide copper gold (IOCG) ore. Such deposits has the broad prospects in Dongchuan district prospecting. 3. In Yin-Min district:"Xi-Kuangshan type " is one of the important deposit. By testing rocks of magnetic susceptibility,it can quickly delineste anomaly areas, direct looking for copper magnetite.As say:magnetic anomaly can look for magnetite, Indirect search for copper.
磁通反向永磁电机的研究
磁通反向永磁电机的研究
Flux reversal machine (FRM) is a special doubly salient permanent magnet machine. By this time, it is not been systematically studied, whether on the structure or the performance. The shortages restrict further development of FRM. Cogging torque ripple is one of the problems that have not been solved. There have been some methods of weakening the cogging torque, and can weaken cogging torque well, but the shortcomings made them unpractical to produce.
So this thesis studies the methods of Neodymium Magnets weakening cogging torque of FRM and the impacts on electromagnetic torque. Based on the existing research results and considering the characteristics of FRM, a new effective method is proposed to weaken cogging torque of FRM. It uses rotor teeth alternative and subsective structure. This method makes use of the rule of variety of cogging torque with rotor teeth change, and the cogging torque of two parts of FRM have opposite phase, so the total cogging torque is weakened.The basic structure and working principle of FRM is discussed in this paper. It’s mathematic model is deduced. The methods of optimum designing magnetic structure in FRM, which based on fully considering of the magnetic field characters, are proposed in this paper. The methods weaken cogging torque in FRM effectively and make it operate steadily on the premise of guarantee its own merits.Finite element method is used to analyze the electromagnetic field.
The trend of cogging torque is compared with electromagnetic torque. The principle of weakening cogging torque is that the electromagnetic torque should been smooth and not been reduced much. First, this thesis makes analysis of impacts on cogging tor http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets que by rotor teeth change and the harmonic components of cogging torque. It is found the rule of the periodical variety of cogging torque by length of rotor teeth arc change. A method of weakening cogging torque by rotor teeth alternation and subsection is proposed. The results of electromagnetic field calculation prove that the method is effective. At last the impacts of this method on electromagnetic torque is considered and analyzed. The result indicates that this method is feasible. 更多还原
Flux reversal machine (FRM) is a special doubly salient permanent magnet machine. By this time, it is not been systematically studied, whether on the structure or the performance. The shortages restrict further development of FRM. Cogging torque ripple is one of the problems that have not been solved. There have been some methods of weakening the cogging torque, and can weaken cogging torque well, but the shortcomings made them unpractical to produce.
So this thesis studies the methods of Neodymium Magnets weakening cogging torque of FRM and the impacts on electromagnetic torque. Based on the existing research results and considering the characteristics of FRM, a new effective method is proposed to weaken cogging torque of FRM. It uses rotor teeth alternative and subsective structure. This method makes use of the rule of variety of cogging torque with rotor teeth change, and the cogging torque of two parts of FRM have opposite phase, so the total cogging torque is weakened.The basic structure and working principle of FRM is discussed in this paper. It’s mathematic model is deduced. The methods of optimum designing magnetic structure in FRM, which based on fully considering of the magnetic field characters, are proposed in this paper. The methods weaken cogging torque in FRM effectively and make it operate steadily on the premise of guarantee its own merits.Finite element method is used to analyze the electromagnetic field.
The trend of cogging torque is compared with electromagnetic torque. The principle of weakening cogging torque is that the electromagnetic torque should been smooth and not been reduced much. First, this thesis makes analysis of impacts on cogging tor http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets que by rotor teeth change and the harmonic components of cogging torque. It is found the rule of the periodical variety of cogging torque by length of rotor teeth arc change. A method of weakening cogging torque by rotor teeth alternation and subsection is proposed. The results of electromagnetic field calculation prove that the method is effective. At last the impacts of this method on electromagnetic torque is considered and analyzed. The result indicates that this method is feasible. 更多还原
2011年11月23日星期三
Collective-electron theory of ferromagnetism
Collective-electron theory of ferromagnetism
We have seen thatWeiss’s idea of the molecular field, combined with the Langevin theory of localized moments, gives a rather good description of many properties of ferromagnetic materials. The temperature dependence of the spontaneous magnetization compares favorably with the observed values, and the existence of a phase transition to a paramagnetic state is explained. However, the localizedmoment theory breaks down in one important respect – it is unable to Magnetic lifter account for the measured values of the magnetic moment per atom in some ferromagnetic materials, particularly in ferromagnetic metals. There are two significant discrepancies.
First, according to the Weiss theory, the magnetic dipole moment on each atom or ion should be the same in both the ferromagnetic and paramagnetic phases.Experimentally this is not the case. Second, in the localized-moment theory, the magnetic dipole moment on each atom or ion should correspond to an integer number of electrons. Again this is not observed experimentally. To explain the data we need to use the band theory, or collective-electron theory, which we introduced earlier in our discussion of Pauli paramagnetism.
The mechanism producing magnetism in ferromagnetic metals is ultimately the same exchange energy that gives rise to Hund’s rules in atoms and the Weiss molecular field we discussed above. This exchange energy is minimized if all the electrons have the same spin. Opposing the alignment of spins in metals is the increased band energy involved in transferring electrons from the lowest band states (occupied with one up- and one down-spin electron per state) to band states of higher energy. This band energy cost prevents simple metals from being ferromagnetic.
In the elemental ferromagnetic transition metals, Fe, Ni, and Co, the Fermi energy lies in a region of overlapping 3d and 4s bands, as shown schematically in Fig. 6.5. We will assume that the structures of the 3d and 4s bands do not change markedly across the first transition series, and so any differences in electronic structure are caused entirely by changes in the Fermi energy. This approximation is known as the rigid-band model, and detailed band structure calculations have shown that it is a reasonable assumption.
As a result of the overlap between the 4s and 3d bands, the valence electrons only partially occupy each of these bands. For example, Ni, with 10 valence electrons per atom, has 9.46 electrons in the 3d band and 0.54 electrons in the 4s band. The 4s band is broad, with a low density of states at the Fermi level. Consequently, the energy which would be required to promote a 4s electron into a vacant state so that it could reverse its spin is more than that which would be gained by the resulting decrease in exchange energy. By contrast, the 3d band is narrow and has a much higher density of states at the Fermi level. The large number of electrons near the Fermi level reduces the band energy required to reverse a spin, and the exchange effect dominates. If you don’t find it intuitive to think in terms of densities of states, Fig. 6.6 might be useful. Here, instead of drawing the density of states as a continuum it has been approximated as a series of discrete levels. The s band (on the left) has only one level per atom and the band is very broad. Therefore the levels are widely spaced and the band energy E required to promote an electron to the next available level is large. In contrast, the d band (on the right) has five levels to fit in for each atom, and the band itself is very narrow. Therefore the levels are close together and the band energy to promote an electron is much smaller.
It is useful to picture the exchange interaction as shifting the energy of the 3d band for electrons with one spin direction relative to the band for electrons with the opposite spin direction. The magnitude of the shift is independent of thewavevector, giving a rigid displacement of the states in a band with one spin direction relative to the states with the opposite spin direction. If the Fermi energy lies within the 3d band, then the displacement will lead to more electrons of the lower-energy spin direction and hence a spontaneous magnetic moment in the ground state.
The resulting band structure looks similar to that of a Pauli paramagnet in an external magnetic field. The difference is that in this case the exchange http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter interaction causes the change in energy, and an external field is not required to induce the magnetization.
Figure 6.7 shows the 4s and 3d densities of states within this picture. The exchange splitting is negligible for the 4s electrons, but significant for 3d electrons. In Ni, for example, the exchange interaction displacement is so strong that one 3d sub-band is completely filled with five electrons, and all 0.54 holes are contained in the other sub-band. So the saturation magnetization of Ni is Ms = 0.54NμB, where N is the number of Ni atoms per unit volume.We now see why the magnetic moments of the transition metals do not correspond to integer numbers of electrons!
This model also explains why the later transition metals, Cu and Zn, are not ferromagnetic. In Cu, the Fermi level lies above the 3d band. Since both the 3d sub-bands are filled, and the 4s band has no exchange-splitting, then the numbers of up- and down-spin electrons are equal. In Zn, both the 3d and 4s bands are filled and so do not contribute a magnetic moment.
For the lighter transition metals, Mn, Cr, etc., the exchange interaction is less strong, and the band energy is larger, so the energy balance is such that ferromagnetism is not observed. In fact both Mn and Cr actually have rather complicated spin arrangements which are antiferromagnetic in nature. More about that later!
We have seen thatWeiss’s idea of the molecular field, combined with the Langevin theory of localized moments, gives a rather good description of many properties of ferromagnetic materials. The temperature dependence of the spontaneous magnetization compares favorably with the observed values, and the existence of a phase transition to a paramagnetic state is explained. However, the localizedmoment theory breaks down in one important respect – it is unable to Magnetic lifter account for the measured values of the magnetic moment per atom in some ferromagnetic materials, particularly in ferromagnetic metals. There are two significant discrepancies.
First, according to the Weiss theory, the magnetic dipole moment on each atom or ion should be the same in both the ferromagnetic and paramagnetic phases.Experimentally this is not the case. Second, in the localized-moment theory, the magnetic dipole moment on each atom or ion should correspond to an integer number of electrons. Again this is not observed experimentally. To explain the data we need to use the band theory, or collective-electron theory, which we introduced earlier in our discussion of Pauli paramagnetism.
The mechanism producing magnetism in ferromagnetic metals is ultimately the same exchange energy that gives rise to Hund’s rules in atoms and the Weiss molecular field we discussed above. This exchange energy is minimized if all the electrons have the same spin. Opposing the alignment of spins in metals is the increased band energy involved in transferring electrons from the lowest band states (occupied with one up- and one down-spin electron per state) to band states of higher energy. This band energy cost prevents simple metals from being ferromagnetic.
In the elemental ferromagnetic transition metals, Fe, Ni, and Co, the Fermi energy lies in a region of overlapping 3d and 4s bands, as shown schematically in Fig. 6.5. We will assume that the structures of the 3d and 4s bands do not change markedly across the first transition series, and so any differences in electronic structure are caused entirely by changes in the Fermi energy. This approximation is known as the rigid-band model, and detailed band structure calculations have shown that it is a reasonable assumption.
As a result of the overlap between the 4s and 3d bands, the valence electrons only partially occupy each of these bands. For example, Ni, with 10 valence electrons per atom, has 9.46 electrons in the 3d band and 0.54 electrons in the 4s band. The 4s band is broad, with a low density of states at the Fermi level. Consequently, the energy which would be required to promote a 4s electron into a vacant state so that it could reverse its spin is more than that which would be gained by the resulting decrease in exchange energy. By contrast, the 3d band is narrow and has a much higher density of states at the Fermi level. The large number of electrons near the Fermi level reduces the band energy required to reverse a spin, and the exchange effect dominates. If you don’t find it intuitive to think in terms of densities of states, Fig. 6.6 might be useful. Here, instead of drawing the density of states as a continuum it has been approximated as a series of discrete levels. The s band (on the left) has only one level per atom and the band is very broad. Therefore the levels are widely spaced and the band energy E required to promote an electron to the next available level is large. In contrast, the d band (on the right) has five levels to fit in for each atom, and the band itself is very narrow. Therefore the levels are close together and the band energy to promote an electron is much smaller.
It is useful to picture the exchange interaction as shifting the energy of the 3d band for electrons with one spin direction relative to the band for electrons with the opposite spin direction. The magnitude of the shift is independent of thewavevector, giving a rigid displacement of the states in a band with one spin direction relative to the states with the opposite spin direction. If the Fermi energy lies within the 3d band, then the displacement will lead to more electrons of the lower-energy spin direction and hence a spontaneous magnetic moment in the ground state.
The resulting band structure looks similar to that of a Pauli paramagnet in an external magnetic field. The difference is that in this case the exchange http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter interaction causes the change in energy, and an external field is not required to induce the magnetization.
Figure 6.7 shows the 4s and 3d densities of states within this picture. The exchange splitting is negligible for the 4s electrons, but significant for 3d electrons. In Ni, for example, the exchange interaction displacement is so strong that one 3d sub-band is completely filled with five electrons, and all 0.54 holes are contained in the other sub-band. So the saturation magnetization of Ni is Ms = 0.54NμB, where N is the number of Ni atoms per unit volume.We now see why the magnetic moments of the transition metals do not correspond to integer numbers of electrons!
This model also explains why the later transition metals, Cu and Zn, are not ferromagnetic. In Cu, the Fermi level lies above the 3d band. Since both the 3d sub-bands are filled, and the 4s band has no exchange-splitting, then the numbers of up- and down-spin electrons are equal. In Zn, both the 3d and 4s bands are filled and so do not contribute a magnetic moment.
For the lighter transition metals, Mn, Cr, etc., the exchange interaction is less strong, and the band energy is larger, so the energy balance is such that ferromagnetism is not observed. In fact both Mn and Cr actually have rather complicated spin arrangements which are antiferromagnetic in nature. More about that later!
Magnetization and hysteresis
Magnetization and hysteresis
Now that we understand a little about the structure and origin of domains, let’s look at how they influence the magnetization and hysteresis curves of ferromagnetic materials. shows a schematic magnetization curve for a ferromagnetic material, with a sketch of the domain structure at each stage of the magnetization.
The magnetic field is applied at an angle (horizontal in the picture) which is slightly off the easy axis of magnetization. In the initial demagnetized state, the Magnetic lifter domains arearranged such that the magnetization averages to zero. When the field is applied,the domain whose magnetization is closest to the field direction starts to grow at the expense of the other domains. The growth occurs by domain-wall motion.
At first the domain-wall motion is reversible; if the field is removed during the reversible stage, the magnetization retraces its path and the demagnetized state is regained. In this region of the magnetization curve the sample does not show hysteresis.
After a while, the moving domain walls encounter imperfections such as defects or dislocations in the crystal. Crystal imperfections have an associated magnet static energy. However, when a domain boundary intersects the imperfection, this magnet static energy can be eliminated. The intersection of
the domain boundary with the imperfection is a local energy minimum. As a result the domain boundary will tend to stay pinned at the imperfection, and energy is required to move it past the imperfection. This energy is provided by the external magnetic field. A typical variation of Bloch wall energy with position in an imperfect crystal .
A schematic of the motion of a boundary past an imperfection. When the boundary moves as a result of a change in the applied field, the domains of closure cling to the imperfection forming spike-like domains, which continue to stretch as the boundary is forced to move further. Eventually the spike domains snap off and the boundary can move freely again. The field required to snap the spike domains off the imperfections corresponds to the coercive force of the material. A photograph of spike domains in single crystals of silicon iron,highlighted using the colloidal magnetite method. When the spikes snap from the domain boundary, the discontinuous jump in the boundary causes a sharp change in flux. The change in flux can be observed by winding a coil around the specimen and connecting it to an amplifier and loudspeaker. Even if the applied field is increased very smoothly, crackling noises are heard from the loudspeaker. This phenomenon is known as the Barkhausen effect. It was first observed in 1919 , and provided the first experimental evidence for the existence of domains. Figure 7.16 is a schematic enlargement of a portion of a magnetization curve, showing the sharp changes in magnetization produced by the Barkhausen mechanism.
Eventually the applied field is sufficient to eliminate all domain walls from the sample, leaving a single domain, with its magnetization pointing along the easy axis oriented most closely to the external magnetic field. Further increase in magnetization can only occur by rotating the magnetic dipoles from the easy axis of magnetization into the direction of the applied field. In crystals with large magnet crystalline anisotropy, large fields can be required to reach the saturation magnetization.
As soon as the magnetic field is removed, the dipoles rotate back to their easy axis of magnetization, and the net magnetic moment along the field direction decreases. Since the dipole rotation part of the magnetization process did not involve domain-wall http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter motion, it is entirely reversible. Next, the demagnetizing field in the sample initiates the growth of reverse magnetic domains which allow the sample to be partially demagnetized. However, the domain walls are unable to fully reverse their motion back to their original positions. This is because the demagnetization process is driven by the demagnetizing field, rather than an applied external field, and the demagnetizing field is not strong enough to overcome the energy barriers encountered when the domain walls intersect crystal imperfections. As a result, the magnetization curve shows hysteresis, and some magnetization remains in the sample even when the field is removed completely. The coercive field is defined as the additional field, applied in the reverse direction, which is needed to reduce the magnetization to zero.
So we see that the hysteresis properties of a sample depend in large part on its purity and quality. This means that we can engineer materials to optimize their properties for specific applications. For example, a sample with many defects or impurities will require a large field to magnetize it, but will retain much of its magnetization when the field is removed. As we mentioned in Chapter 2, materials which are characterized by high remanence and large coercive field are known as hard magnetic materials, and are important as permanent magnets.
High-purity materials, with few dislocations or dopants, are easily magnetized and demagnetized these are known as soft magnetic materials. Soft magnetic materials are used in electromagnets and transformer cores, where they must be able to reverse their direction of magnetization rapidly.
Finally, we show some real photographs of the domain structure in gadolinium–iron garnet as the field is cycled from zero to a value large enough to create a single domain oriented in one direction, back to zero, and then to a largevalue in the opposite direction [34]. The dark and light regions, obtained using the magneto-optic Faraday effect, which we will discuss in Chapter 16, indicate domains of opposite magnetization. The hysteresis can be seen by comparing the third and sixth frames, which occur at similar fields (the first while the field is increasing, and the second while it is being reduced from its maximum value), but show quite different domain structures.
Now that we understand a little about the structure and origin of domains, let’s look at how they influence the magnetization and hysteresis curves of ferromagnetic materials. shows a schematic magnetization curve for a ferromagnetic material, with a sketch of the domain structure at each stage of the magnetization.
The magnetic field is applied at an angle (horizontal in the picture) which is slightly off the easy axis of magnetization. In the initial demagnetized state, the Magnetic lifter domains arearranged such that the magnetization averages to zero. When the field is applied,the domain whose magnetization is closest to the field direction starts to grow at the expense of the other domains. The growth occurs by domain-wall motion.
At first the domain-wall motion is reversible; if the field is removed during the reversible stage, the magnetization retraces its path and the demagnetized state is regained. In this region of the magnetization curve the sample does not show hysteresis.
After a while, the moving domain walls encounter imperfections such as defects or dislocations in the crystal. Crystal imperfections have an associated magnet static energy. However, when a domain boundary intersects the imperfection, this magnet static energy can be eliminated. The intersection of
the domain boundary with the imperfection is a local energy minimum. As a result the domain boundary will tend to stay pinned at the imperfection, and energy is required to move it past the imperfection. This energy is provided by the external magnetic field. A typical variation of Bloch wall energy with position in an imperfect crystal .
A schematic of the motion of a boundary past an imperfection. When the boundary moves as a result of a change in the applied field, the domains of closure cling to the imperfection forming spike-like domains, which continue to stretch as the boundary is forced to move further. Eventually the spike domains snap off and the boundary can move freely again. The field required to snap the spike domains off the imperfections corresponds to the coercive force of the material. A photograph of spike domains in single crystals of silicon iron,highlighted using the colloidal magnetite method. When the spikes snap from the domain boundary, the discontinuous jump in the boundary causes a sharp change in flux. The change in flux can be observed by winding a coil around the specimen and connecting it to an amplifier and loudspeaker. Even if the applied field is increased very smoothly, crackling noises are heard from the loudspeaker. This phenomenon is known as the Barkhausen effect. It was first observed in 1919 , and provided the first experimental evidence for the existence of domains. Figure 7.16 is a schematic enlargement of a portion of a magnetization curve, showing the sharp changes in magnetization produced by the Barkhausen mechanism.
Eventually the applied field is sufficient to eliminate all domain walls from the sample, leaving a single domain, with its magnetization pointing along the easy axis oriented most closely to the external magnetic field. Further increase in magnetization can only occur by rotating the magnetic dipoles from the easy axis of magnetization into the direction of the applied field. In crystals with large magnet crystalline anisotropy, large fields can be required to reach the saturation magnetization.
As soon as the magnetic field is removed, the dipoles rotate back to their easy axis of magnetization, and the net magnetic moment along the field direction decreases. Since the dipole rotation part of the magnetization process did not involve domain-wall http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter motion, it is entirely reversible. Next, the demagnetizing field in the sample initiates the growth of reverse magnetic domains which allow the sample to be partially demagnetized. However, the domain walls are unable to fully reverse their motion back to their original positions. This is because the demagnetization process is driven by the demagnetizing field, rather than an applied external field, and the demagnetizing field is not strong enough to overcome the energy barriers encountered when the domain walls intersect crystal imperfections. As a result, the magnetization curve shows hysteresis, and some magnetization remains in the sample even when the field is removed completely. The coercive field is defined as the additional field, applied in the reverse direction, which is needed to reduce the magnetization to zero.
So we see that the hysteresis properties of a sample depend in large part on its purity and quality. This means that we can engineer materials to optimize their properties for specific applications. For example, a sample with many defects or impurities will require a large field to magnetize it, but will retain much of its magnetization when the field is removed. As we mentioned in Chapter 2, materials which are characterized by high remanence and large coercive field are known as hard magnetic materials, and are important as permanent magnets.
High-purity materials, with few dislocations or dopants, are easily magnetized and demagnetized these are known as soft magnetic materials. Soft magnetic materials are used in electromagnets and transformer cores, where they must be able to reverse their direction of magnetization rapidly.
Finally, we show some real photographs of the domain structure in gadolinium–iron garnet as the field is cycled from zero to a value large enough to create a single domain oriented in one direction, back to zero, and then to a largevalue in the opposite direction [34]. The dark and light regions, obtained using the magneto-optic Faraday effect, which we will discuss in Chapter 16, indicate domains of opposite magnetization. The hysteresis can be seen by comparing the third and sixth frames, which occur at similar fields (the first while the field is increasing, and the second while it is being reduced from its maximum value), but show quite different domain structures.
2011年11月22日星期二
Chin-Fe-B sintered permanent magnetic material surface modification technology
Chin-Fe-B sintered permanent magnetic material surface modification technology
Chin-iron on the third generation of thin boron (NdFeB) permanent magnet materials have high saturation magnetic flux, coercivity and energy product Yin Diao. ux, good machining properties and relatively low prices in many areas to be widely used. However, the chemical stability of NdFeB permanent magnet material difference in the use of environment prone to oxidation, and in severe hot and humid conditions, the electrochemical corrosion will significantly affect the scope of its application. The corrosion resistance of NdFeB permanent magnetic materials is the focus of attention at home and abroad, because it is directly related to the use of magnets, the NdFeB permanent magnetic materials for surface protection technology is of great significance.
This paper reviews the recent sintered NdFeB permanent magnetic materials processing research corrosion mechanism and protection, based on the sol-gel coating, phosphate coating, nano-composite plating plus i n a 02 layer, and composite coatings for sintered NdFeB permanent magnet material of surface protection.
Inorganic magnesium salt as precursor, ethanol as solvent, adding an appropriate amount of surfactant, sol-gel method using sintered NdFeB permanent magnets in the first successful preparation of the MgO surface film. A discussion of the different l: Arts and conditions on the stability of sol-gel, using xRD, DSC GA and static corrosion tests of a characterization of the film structure and properties, the results show that: (1) the concentration of magnesium ions in the precursor 0.03 ~. .15 Mol of a, range, ethanol and surfactants (collodion) when the volume ratio = 6:4-8:2, can be prepared in a transparent and stable sol: (2) the best in the heat treatment process sintered NdFeB permanent magnetic materials formed on the surface of the compact, corrosion of the MgO film, and grain orientation on MgO (200) and (220) materials surface, after heat treatment at 450 ℃ average grain size of MgO 23.43lun .
Of sintered NdFeB permanent magnet material in the surface of non-toxic, non-polluting phosphate coating the surface of the ways to solve the corrosion problem. Discussed the pre-treatment process, composed of phosphate solution, phosphate film forming temperature, phosphate film time on the preparation of phosphate coating. Using optical microscopy (OM), SEM, potentiodynamic polarization curves and static corrosion tests to characterize the phosphate coating film forming and corrosion resistance, the optimum film forming process parameters. The results show: phosphating using newly developed formula and process sintered NdFeB permanent magnet material in the surface can form dense phosphate coating, the phosphate film can be effectively sintered NdFeB http://www.everbeenmagnet.com/ permanent magnet material corrosion protection.
Ni plating solution as an ordinary base fluid, adding different crystal nano TIO: particles, sintered NdFeB permanent magnets in the implementation of nano-composite coating surface. By XRD, the structure of nano-composite coatings, using potentiodynamic polarization curves, static corrosion tests, porosity tests and to characterize the binding force detection performance of nano-composite coatings. XRD analysis showed that nano-particles doping TIOZ, did not change the structure of matrix metal Ni plating, and composite coatings TIO: and Ni respectively, at a specific point of the diffraction peaks; through the detection of corrosion resistance, adhesion strength test and porosity tests show that the composite coatings with excellent corrosion protection performance, and the coating and the sintered NdFeB permanent magnetic materials to the combination of strong, low porosity.
To get a better corrosion protection layer, sintered NdFeB permanent magnets in the implementation of the composite coating surface, the first application of phosphating process in the preparation of phosphate coating the surface of sintered NdFeB, its sintered permanent magnetic material for the intermediate layers and then apply the power deposition Preparation of the phosphate composite coating film surface. Tested by XRD, XPS test, potentiodynamic polarization curves, static corrosion tests, porosity tests and adhesion tests to characterize the performance of composite film. The results show that the composite film can greatly improve the surface of sintered NdFeB permanent magnet resistance Can performance.
Chin-iron on the third generation of thin boron (NdFeB) permanent magnet materials have high saturation magnetic flux, coercivity and energy product Yin Diao. ux, good machining properties and relatively low prices in many areas to be widely used. However, the chemical stability of NdFeB permanent magnet material difference in the use of environment prone to oxidation, and in severe hot and humid conditions, the electrochemical corrosion will significantly affect the scope of its application. The corrosion resistance of NdFeB permanent magnetic materials is the focus of attention at home and abroad, because it is directly related to the use of magnets, the NdFeB permanent magnetic materials for surface protection technology is of great significance.
This paper reviews the recent sintered NdFeB permanent magnetic materials processing research corrosion mechanism and protection, based on the sol-gel coating, phosphate coating, nano-composite plating plus i n a 02 layer, and composite coatings for sintered NdFeB permanent magnet material of surface protection.
Inorganic magnesium salt as precursor, ethanol as solvent, adding an appropriate amount of surfactant, sol-gel method using sintered NdFeB permanent magnets in the first successful preparation of the MgO surface film. A discussion of the different l: Arts and conditions on the stability of sol-gel, using xRD, DSC GA and static corrosion tests of a characterization of the film structure and properties, the results show that: (1) the concentration of magnesium ions in the precursor 0.03 ~. .15 Mol of a, range, ethanol and surfactants (collodion) when the volume ratio = 6:4-8:2, can be prepared in a transparent and stable sol: (2) the best in the heat treatment process sintered NdFeB permanent magnetic materials formed on the surface of the compact, corrosion of the MgO film, and grain orientation on MgO (200) and (220) materials surface, after heat treatment at 450 ℃ average grain size of MgO 23.43lun .
Of sintered NdFeB permanent magnet material in the surface of non-toxic, non-polluting phosphate coating the surface of the ways to solve the corrosion problem. Discussed the pre-treatment process, composed of phosphate solution, phosphate film forming temperature, phosphate film time on the preparation of phosphate coating. Using optical microscopy (OM), SEM, potentiodynamic polarization curves and static corrosion tests to characterize the phosphate coating film forming and corrosion resistance, the optimum film forming process parameters. The results show: phosphating using newly developed formula and process sintered NdFeB permanent magnet material in the surface can form dense phosphate coating, the phosphate film can be effectively sintered NdFeB http://www.everbeenmagnet.com/ permanent magnet material corrosion protection.
Ni plating solution as an ordinary base fluid, adding different crystal nano TIO: particles, sintered NdFeB permanent magnets in the implementation of nano-composite coating surface. By XRD, the structure of nano-composite coatings, using potentiodynamic polarization curves, static corrosion tests, porosity tests and to characterize the binding force detection performance of nano-composite coatings. XRD analysis showed that nano-particles doping TIOZ, did not change the structure of matrix metal Ni plating, and composite coatings TIO: and Ni respectively, at a specific point of the diffraction peaks; through the detection of corrosion resistance, adhesion strength test and porosity tests show that the composite coatings with excellent corrosion protection performance, and the coating and the sintered NdFeB permanent magnetic materials to the combination of strong, low porosity.
To get a better corrosion protection layer, sintered NdFeB permanent magnets in the implementation of the composite coating surface, the first application of phosphating process in the preparation of phosphate coating the surface of sintered NdFeB, its sintered permanent magnetic material for the intermediate layers and then apply the power deposition Preparation of the phosphate composite coating film surface. Tested by XRD, XPS test, potentiodynamic polarization curves, static corrosion tests, porosity tests and adhesion tests to characterize the performance of composite film. The results show that the composite film can greatly improve the surface of sintered NdFeB permanent magnet resistance Can performance.
NdFeB permanent magnet materials bonded manufacturing principles and techniques
NdFeB permanent magnet materials bonded manufacturing principles and techniques
Bonded NdFeB in magnetism, metallurgy, composite materials, powder metallurgy, chemical industry and other subjects developed on the basis of knowledge - the kind of novel functional composite materials, sintered magnets has many features do not have attracted researchers and business attention. After nearly two decades of research and development, it became the permanent magnet material in the family - a new favorite, increasingly wide range of applications.
Bonded NdFeB theories and technologies include high-performance magnetic preparation ①, ② co-premixed powder and binder material preparation technologies, ③ magnet molding technology, ④ magnet post-processing techniques. In order to adapt to evolving technologies and application requirements, the content of these studies systematically summarized and http://www.everbeenmagnet.com/ it is very necessary. Of bonded NdFeB magnets focus on design theory, high-performance two-phase exchange coupling magnetic nanoparticles, bonded NdFeB magnets with a binder and additives, preparation of bonded NdFeB magnets, bonded NdFeB magnet hybrid, were studied prepared with different characteristics bonded NdFeB-based magnets.
Firstly, the design of bonded NdFeB studies, presented two types of compression molding and injection molding bonded NdFeB magnetic powder stacking model to calculate the basic two types of magnets binder demand, namely: 2.42wt % and 5.18wt%; in the analysis of the performance of bonded NdFeB is proposed based on its design process.
Research summarized in the analysis, based on the study of the Nd (Pr)-Fe-B-Ti-c system coupling two-phase nano-magnets, by arc melting, rapid quenching melt spinning 14 ingredients prepared Nd (Pr) ZFe14B/a-Fe alloy, the use of VSM testing and analysis of their magnetic, TEM and XRD analysis of the structure and composition, and affect the material structure and properties of factors are analyzed, results showed that: the right amount of carbon added to the Chin and Nd (Pr)-Fe-B-based Nanocomposite permanent magnet, changing the alloy annealed in the process of cooling and crystallization sequence of phase precipitation, the 2-14-1 phase as the first precipitated phase, inhibits the precipitation of a-Fe and grain growth, crystallization by rapid quenching and annealing, the formation of small uniform NdZFe14B nanocrystals (20-30nm) is the grain boundary area to a-Fe-based soft magnetic phase separated microstructure; when Re content of 7-9.5at%, Ti and 2-14-l relative to the molar ratio l: l, TIC and TIB2 molar ratio l: 2 时, Re-Fe-B-Ti-e alloy, the average energy product of about To 15MGoe (119.4KJ/m3), which reached 9at% rare earth content, the nano-exchange coupling permanent magnet coercivity up to 950KA / m or more.
Prepared by different binders bond the magnetic properties of NdFeB magnets, magnets prepared by mechanical properties and process performance comparison and comprehensive analysis of experiments to determine the compression bonded NdFeB magnets prepared epoxy value should be chosen high, lubrication, strong, uniform package of solid resin powder as the main component of the binder, in which F48 and E-20 resin is the ideal resin; experimental study of the batch is stored at different times after the preparation of the magnetic properties and mechanical properties, found that the performance is mainly affected by aging epoxy curing agent and the ease of reaction, high temperature curing agent and for preparation of latent curing agent with the material, which dicyandiamide / epoxy resin system prepared with the overall performance was better than expected maleic acid with / epoxy system. With the material system (HQP-ZG + F-48 + DICY) spent 62 days compressive strength of the magnet made to maintain more than 180MPa; by adjusting the nylon and MQP-D powder ratio, mixing the different ratios of nylon wear QP-D powder, hot pressing made of magnets, the magnets of the density of the test results showed that: 78% of the volume fraction of magnetic powder and nylon mixing, when the molding pressure reached 120MPa, the density of the magnet reached 5.9g/cm3 , can be prepared for low pressure molding of high density magnets; using F44 resin and hardener m-phenylenediamine at 180 ℃ bonded NdFeB magnets can be achieved when the strength of 110MPa or more, at high temperatures can be used normally.
This paper also bonded NdFeB magnets prepared key technology research, the main contents and results:
(1) obtained by means of ball milling the powder with different particle size, measured after bonded magnets made from magnetic properties, and calculate the magnetic performance. The results show that the smaller the magnetic grain size, magnetic properties of magnets and magnetic powder for the worse, and the fundamental reason is that magnetic particle size decreases, the internal magnetic field and magnetic particles increase the lead back between the magnetic variation, if the magnetic refinement process caused partial oxidation of powder can lead to a decline in magnetic properties. Small size of the magnet made of bonded magnets, due to the magnets can also cause a decline in density of magnetic properties of the progress - steps down;
(2) experiment with a different agent, different dosage, and different treatment methods on magnetic pretreatment, by measuring, comparing the mechanical properties of bonded magnet prepared with the magnetic properties, that the coupling agent solution on the powder through the pre- treatment can significantly improve the magnetic properties of magnetic and mechanical properties, of which the best silane and the amount of vinegar Chin lwt% and 0.lwt%;
(3) Study of mixed plastic granulation process with adding different materials on the flow of lubricant and formability, and found that 0.2% of zinc stearate and polyvinyl butyral (mass ratio between 1 : 1) mixing lubricants can significantly improve both the material with the mobility of bonded magnets can guarantee the mechanical and magnetic properties; Yan) with different binder content on the magnetic properties of bonded magnets and mechanical performance measurement analysis, found that the amount of binder is about 2-3wt% can get the best overall performance;
(5) experiment by measuring the magnetic particle size under different pressures and the corresponding changes in magnetic properties of bonded magnets, with: magnet fracture analysis, that the molding pressure of 900MPa is appropriate, the molding pressure is not high density of small magnets, magnetic low; Although you can enter too - further improve the magnetic density, but the magnetic crush of serious, an increase of the demagnetization field inside the magnet, the magnetic properties are not significantly increased, while mold brought back to a severe test;
(6) Experimental study of the different molding temperatures, the density of bonded magnets and magnetic results show that the resin temperature near the softening point above the molding temperature and pressure can increase the density and magnetic properties of magnets;
(7) experimental studies using XRD NdFe12Nx anisotropic bonded magnets affect the degree of orientation factors, found that pretreatment by solvent and can damage the magnetic strong magnetic field exists between the static magnetic effect as a result of the reunion, and then through the magnetic field mixed gel drying, granulation field after the molding, curing can be oriented to the magnets with high maximum energy product achieved 6.44MGOe;
(8) experiments were prepared by high energy product for the 94KJ/m3, (11.8MG0e) thermosetting NdFeB magnet, and the density of 5.9g/cm3, energy product is 62.0 KJ/m3 (7.79MGOe) the outer diameter of 220mm magnet. Finally, experimental studies of the isotropic and anisotropic NdFeB silver ferrite, anisotropic Sm2Co17: two systems of hybrid bonded magnets, measuring the proportion of different hybrid magnetic properties of bonded magnets, the results NdFeB permanent magnet materials show that the NdFeB / ferrite magnets in the gills of silver mixed ferrite content of 50% or less coercive force when the phenomenon of absolute increase, while in the NdFeB / anisotropic Sm2Co17,: hybrid magnet Sm2Co17: 10% content of residual magnetism when enhancement, its energy product achieved 1l.3MG0e (89.95kJ/m3), Henkel curves show that the isotropic NdFeB / anisotropic Sm2Co17: hybrid bonded magnets in the presence of nano-phase permanent magnet coupling exchange interaction in a similar . Hybrid magnet at the same time showing a more single - Preparation of the bonded magnet powder and better temperature stability.
Bonded NdFeB in magnetism, metallurgy, composite materials, powder metallurgy, chemical industry and other subjects developed on the basis of knowledge - the kind of novel functional composite materials, sintered magnets has many features do not have attracted researchers and business attention. After nearly two decades of research and development, it became the permanent magnet material in the family - a new favorite, increasingly wide range of applications.
Bonded NdFeB theories and technologies include high-performance magnetic preparation ①, ② co-premixed powder and binder material preparation technologies, ③ magnet molding technology, ④ magnet post-processing techniques. In order to adapt to evolving technologies and application requirements, the content of these studies systematically summarized and http://www.everbeenmagnet.com/ it is very necessary. Of bonded NdFeB magnets focus on design theory, high-performance two-phase exchange coupling magnetic nanoparticles, bonded NdFeB magnets with a binder and additives, preparation of bonded NdFeB magnets, bonded NdFeB magnet hybrid, were studied prepared with different characteristics bonded NdFeB-based magnets.
Firstly, the design of bonded NdFeB studies, presented two types of compression molding and injection molding bonded NdFeB magnetic powder stacking model to calculate the basic two types of magnets binder demand, namely: 2.42wt % and 5.18wt%; in the analysis of the performance of bonded NdFeB is proposed based on its design process.
Research summarized in the analysis, based on the study of the Nd (Pr)-Fe-B-Ti-c system coupling two-phase nano-magnets, by arc melting, rapid quenching melt spinning 14 ingredients prepared Nd (Pr) ZFe14B/a-Fe alloy, the use of VSM testing and analysis of their magnetic, TEM and XRD analysis of the structure and composition, and affect the material structure and properties of factors are analyzed, results showed that: the right amount of carbon added to the Chin and Nd (Pr)-Fe-B-based Nanocomposite permanent magnet, changing the alloy annealed in the process of cooling and crystallization sequence of phase precipitation, the 2-14-1 phase as the first precipitated phase, inhibits the precipitation of a-Fe and grain growth, crystallization by rapid quenching and annealing, the formation of small uniform NdZFe14B nanocrystals (20-30nm) is the grain boundary area to a-Fe-based soft magnetic phase separated microstructure; when Re content of 7-9.5at%, Ti and 2-14-l relative to the molar ratio l: l, TIC and TIB2 molar ratio l: 2 时, Re-Fe-B-Ti-e alloy, the average energy product of about To 15MGoe (119.4KJ/m3), which reached 9at% rare earth content, the nano-exchange coupling permanent magnet coercivity up to 950KA / m or more.
Prepared by different binders bond the magnetic properties of NdFeB magnets, magnets prepared by mechanical properties and process performance comparison and comprehensive analysis of experiments to determine the compression bonded NdFeB magnets prepared epoxy value should be chosen high, lubrication, strong, uniform package of solid resin powder as the main component of the binder, in which F48 and E-20 resin is the ideal resin; experimental study of the batch is stored at different times after the preparation of the magnetic properties and mechanical properties, found that the performance is mainly affected by aging epoxy curing agent and the ease of reaction, high temperature curing agent and for preparation of latent curing agent with the material, which dicyandiamide / epoxy resin system prepared with the overall performance was better than expected maleic acid with / epoxy system. With the material system (HQP-ZG + F-48 + DICY) spent 62 days compressive strength of the magnet made to maintain more than 180MPa; by adjusting the nylon and MQP-D powder ratio, mixing the different ratios of nylon wear QP-D powder, hot pressing made of magnets, the magnets of the density of the test results showed that: 78% of the volume fraction of magnetic powder and nylon mixing, when the molding pressure reached 120MPa, the density of the magnet reached 5.9g/cm3 , can be prepared for low pressure molding of high density magnets; using F44 resin and hardener m-phenylenediamine at 180 ℃ bonded NdFeB magnets can be achieved when the strength of 110MPa or more, at high temperatures can be used normally.
This paper also bonded NdFeB magnets prepared key technology research, the main contents and results:
(1) obtained by means of ball milling the powder with different particle size, measured after bonded magnets made from magnetic properties, and calculate the magnetic performance. The results show that the smaller the magnetic grain size, magnetic properties of magnets and magnetic powder for the worse, and the fundamental reason is that magnetic particle size decreases, the internal magnetic field and magnetic particles increase the lead back between the magnetic variation, if the magnetic refinement process caused partial oxidation of powder can lead to a decline in magnetic properties. Small size of the magnet made of bonded magnets, due to the magnets can also cause a decline in density of magnetic properties of the progress - steps down;
(2) experiment with a different agent, different dosage, and different treatment methods on magnetic pretreatment, by measuring, comparing the mechanical properties of bonded magnet prepared with the magnetic properties, that the coupling agent solution on the powder through the pre- treatment can significantly improve the magnetic properties of magnetic and mechanical properties, of which the best silane and the amount of vinegar Chin lwt% and 0.lwt%;
(3) Study of mixed plastic granulation process with adding different materials on the flow of lubricant and formability, and found that 0.2% of zinc stearate and polyvinyl butyral (mass ratio between 1 : 1) mixing lubricants can significantly improve both the material with the mobility of bonded magnets can guarantee the mechanical and magnetic properties; Yan) with different binder content on the magnetic properties of bonded magnets and mechanical performance measurement analysis, found that the amount of binder is about 2-3wt% can get the best overall performance;
(5) experiment by measuring the magnetic particle size under different pressures and the corresponding changes in magnetic properties of bonded magnets, with: magnet fracture analysis, that the molding pressure of 900MPa is appropriate, the molding pressure is not high density of small magnets, magnetic low; Although you can enter too - further improve the magnetic density, but the magnetic crush of serious, an increase of the demagnetization field inside the magnet, the magnetic properties are not significantly increased, while mold brought back to a severe test;
(6) Experimental study of the different molding temperatures, the density of bonded magnets and magnetic results show that the resin temperature near the softening point above the molding temperature and pressure can increase the density and magnetic properties of magnets;
(7) experimental studies using XRD NdFe12Nx anisotropic bonded magnets affect the degree of orientation factors, found that pretreatment by solvent and can damage the magnetic strong magnetic field exists between the static magnetic effect as a result of the reunion, and then through the magnetic field mixed gel drying, granulation field after the molding, curing can be oriented to the magnets with high maximum energy product achieved 6.44MGOe;
(8) experiments were prepared by high energy product for the 94KJ/m3, (11.8MG0e) thermosetting NdFeB magnet, and the density of 5.9g/cm3, energy product is 62.0 KJ/m3 (7.79MGOe) the outer diameter of 220mm magnet. Finally, experimental studies of the isotropic and anisotropic NdFeB silver ferrite, anisotropic Sm2Co17: two systems of hybrid bonded magnets, measuring the proportion of different hybrid magnetic properties of bonded magnets, the results NdFeB permanent magnet materials show that the NdFeB / ferrite magnets in the gills of silver mixed ferrite content of 50% or less coercive force when the phenomenon of absolute increase, while in the NdFeB / anisotropic Sm2Co17,: hybrid magnet Sm2Co17: 10% content of residual magnetism when enhancement, its energy product achieved 1l.3MG0e (89.95kJ/m3), Henkel curves show that the isotropic NdFeB / anisotropic Sm2Co17: hybrid bonded magnets in the presence of nano-phase permanent magnet coupling exchange interaction in a similar . Hybrid magnet at the same time showing a more single - Preparation of the bonded magnet powder and better temperature stability.
稀土离子掺杂TiO_2溶胶的性能及应用
题名:稀土离子掺杂TiO_2溶胶的性能及应用
作者:许梅
学位授予单位:江南大学
关键词:TiO_2溶胶;;稀土离子;;自清洁性能;;可见光;;棉织物
摘要:
论文题目:稀土离子掺杂TiO_2溶胶Neodymium magnets的性能及应用
硕士研究生姓名:许梅
导师姓名:王潮霞
专业名称:纺织工程
TiO_2具有优良光催化活性,其降解污物具有速度快、无选择性、深度氧化完全、能充分利用可再生太阳能和空气中的氧分子等优点,且操作条件容易控制,在空气净化、卫生保健、废水处理等环境治理方面具有广泛应用,在自清洁制品方面,如陶瓷、玻璃、灯具和纺织品方面已有所研究及应用。本文合成具有光催化活性掺杂稀土金属的TiO_2溶胶,考察溶胶制备因素、光致活性因素等的影响,并将改性TiO_2应用于可见光下织物中有机污物的降解。
本文采用溶胶凝胶法制备了稀土离子Tm掺杂TiO_2溶胶并整理到棉织物上,通过XRD、UV-Vis和SEM等检测手段对制备的Tm掺杂TiO_2晶型、晶粒、可见光响应范围以及在棉纤维上的分布进行表征,讨论了溶胶的制备工艺和光催化工艺对织物的光催化自清洁性能、耐久性、断裂拉伸性能、透气率、手感以及白度的影响,详细分析了稀土离子掺杂TiO_2的机理,并对有机污物降解的影响机制进行了初步探讨。从溶胶凝胶法制备Tm/TiO_2粉末XRD谱图中可知,Tm/TiO_2粉末含有锐钛矿和金红石晶相,平均粒径分布范围分别为11.4~13.7nm和12.9~15.3nm。随着Tm掺杂量的增加,TiO_2溶胶粒径下降,最低可降至35.7nm;溶胶体系的Zeta电位升高,可高达27.0mV。
从纯TiO_2和Tm/TiO_2溶胶的紫外-可见吸收光谱可得,Tm/TiO_2的光吸收拓展到可见光区域并且有0.13eV吸收带边的红移,随着Tm掺杂量的增加,带隙红移程度增加。
在Tm掺杂量为2 mol%、陈化5天和溶胶用量为0.5g/L的条件下,光照强度为21.0mW/cm~2照射180min时,负载溶胶织物对污物的降解率可达到94%左右。Tm/TiO_2光催化效率的提高归因于对可见光的响应以及Tm的特殊的4f12电子组态,形成一系列能级,降低帯隙能，辣椒红色素的降解是光催化和光敏化的共同作用引起的??FT-IR光谱分析可知,辣椒红素的降解途径是一个脱甲基的过程,碳链和含碳氧化物http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php在光催化剂氧化降解辣椒红素和辣椒玉红素过程中,破坏了分子中的长碳链和羰基。整理后棉织物水洗20次后对污物的降解率为80%,这表明其自清洁性能具有良好的耐洗性。经溶胶处理的棉织物的折皱回复性有所提高;断裂强力、透气性、手感和白度都有一定程度的下降,但幅度不大。因此负载Tm/TiO_2溶胶棉织物在可见光下具有对辣椒红色素的光催化自清洁功能。
学位年度:2010
作者:许梅
学位授予单位:江南大学
关键词:TiO_2溶胶;;稀土离子;;自清洁性能;;可见光;;棉织物
摘要:
论文题目:稀土离子掺杂TiO_2溶胶Neodymium magnets的性能及应用
硕士研究生姓名:许梅
导师姓名:王潮霞
专业名称:纺织工程
TiO_2具有优良光催化活性,其降解污物具有速度快、无选择性、深度氧化完全、能充分利用可再生太阳能和空气中的氧分子等优点,且操作条件容易控制,在空气净化、卫生保健、废水处理等环境治理方面具有广泛应用,在自清洁制品方面,如陶瓷、玻璃、灯具和纺织品方面已有所研究及应用。本文合成具有光催化活性掺杂稀土金属的TiO_2溶胶,考察溶胶制备因素、光致活性因素等的影响,并将改性TiO_2应用于可见光下织物中有机污物的降解。
本文采用溶胶凝胶法制备了稀土离子Tm掺杂TiO_2溶胶并整理到棉织物上,通过XRD、UV-Vis和SEM等检测手段对制备的Tm掺杂TiO_2晶型、晶粒、可见光响应范围以及在棉纤维上的分布进行表征,讨论了溶胶的制备工艺和光催化工艺对织物的光催化自清洁性能、耐久性、断裂拉伸性能、透气率、手感以及白度的影响,详细分析了稀土离子掺杂TiO_2的机理,并对有机污物降解的影响机制进行了初步探讨。从溶胶凝胶法制备Tm/TiO_2粉末XRD谱图中可知,Tm/TiO_2粉末含有锐钛矿和金红石晶相,平均粒径分布范围分别为11.4~13.7nm和12.9~15.3nm。随着Tm掺杂量的增加,TiO_2溶胶粒径下降,最低可降至35.7nm;溶胶体系的Zeta电位升高,可高达27.0mV。
从纯TiO_2和Tm/TiO_2溶胶的紫外-可见吸收光谱可得,Tm/TiO_2的光吸收拓展到可见光区域并且有0.13eV吸收带边的红移,随着Tm掺杂量的增加,带隙红移程度增加。
在Tm掺杂量为2 mol%、陈化5天和溶胶用量为0.5g/L的条件下,光照强度为21.0mW/cm~2照射180min时,负载溶胶织物对污物的降解率可达到94%左右。Tm/TiO_2光催化效率的提高归因于对可见光的响应以及Tm的特殊的4f12电子组态,形成一系列能级,降低帯隙能，辣椒红色素的降解是光催化和光敏化的共同作用引起的??FT-IR光谱分析可知,辣椒红素的降解途径是一个脱甲基的过程,碳链和含碳氧化物http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php在光催化剂氧化降解辣椒红素和辣椒玉红素过程中,破坏了分子中的长碳链和羰基。整理后棉织物水洗20次后对污物的降解率为80%,这表明其自清洁性能具有良好的耐洗性。经溶胶处理的棉织物的折皱回复性有所提高;断裂强力、透气性、手感和白度都有一定程度的下降,但幅度不大。因此负载Tm/TiO_2溶胶棉织物在可见光下具有对辣椒红色素的光催化自清洁功能。
学位年度:2010
电沉积Ni-W合金镀层的制备、结构及其性能研究
题名:电沉积Ni-W合金镀层的制备、结构及其性能研究
作者:张雪辉
学位授予单位:江西理工大学
关键词:电沉积;; Ni-W合金;;正交实验设计;;热处理;;稀土
摘要:
Ni-W合金以其独具特色的摩擦、自润滑、光学、磁学、电学、高硬度、优良的耐磨性、耐腐蚀性和低应力等方面的性能,备受人们的青睐。Ni-W合金作为镀层时结构致密、耐高温氧化性强,有时甚至可与石墨、陶瓷相媲美。本文Neodymium magnets利用赣南地区得天独厚的钨资源和稀土资源优势,通过电沉积的方法研究和制备出一性能优异的可以用来取代硬铬镀层的Ni-W合金,同时减少对环境的污染。得出的主要结论如下:
通过正交实验设计的方法对电沉积Ni-W合金的制备工艺进行了优化,利用磁性厚度仪、显微硬度计和能谱仪等方法对合金镀层的厚度、硬度和W含量进行了测定,采用极差分析方法对正交实验结果进行极差分析,得出了各因素对合金镀层性能影响的大小顺序。结果表明:电流密度、Na_2SO_4浓度、NH_4Cl浓度和NaI浓度等工艺参数对电沉积制备Ni-W合金镀层的过程和合金镀层的性能都有重要的影响,其中由于NaI极化作用大,电负性小,对电沉积过程影响最大,对合金镀层性能影响也最大。当Dk为14 A/dm~2、Na_2SO_4浓度为40 g/L、NH_4Cl浓度为25 g/L和NaI浓度为4g/L时,电沉积得到的Ni-W合金镀层综合性能最优,其厚度高达46.35μm,显微硬度可以达到619.61 HV,W含量高达37.42 %。
将Ni-W合金镀层在不同热处理工艺下进行热处理,通过显微硬度计、XRD、电化学工作站和光学显微镜等研究不同热处理工艺后镀层组织结构和性能的变化。结果表明:经过500℃+2 h热处理后的镀层综合性能最好,其显微硬度提高最大,由处理前的619.61 HV升高到处理后的1010.44 HV,并且在3.5 %NaCl溶液中耐腐蚀性能好。
本文全面系统研究了稀土氧化物Er_2O_3、Nd_2O_3、Eu_2O_3和Dy_2O_3的添加对合金镀层结构和性能的影响,研究了合金镀层的W含量、显微硬度、厚度、耐蚀性及表面形貌等随着稀土氧化物RE_2O_3添加量的变http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php化而改变的规律趋势,并分析了其作用的机理。结果表明:稀土氧化物的加入可以使合金镀层的腐蚀电位正移,显著提高镀层的显微硬度和耐蚀性能,其中以稀土氧化物Er_2O_3对合金镀层的结构和性能改善效果最佳。
学位年度:2010
作者:张雪辉
学位授予单位:江西理工大学
关键词:电沉积;; Ni-W合金;;正交实验设计;;热处理;;稀土
摘要:
Ni-W合金以其独具特色的摩擦、自润滑、光学、磁学、电学、高硬度、优良的耐磨性、耐腐蚀性和低应力等方面的性能,备受人们的青睐。Ni-W合金作为镀层时结构致密、耐高温氧化性强,有时甚至可与石墨、陶瓷相媲美。本文Neodymium magnets利用赣南地区得天独厚的钨资源和稀土资源优势,通过电沉积的方法研究和制备出一性能优异的可以用来取代硬铬镀层的Ni-W合金,同时减少对环境的污染。得出的主要结论如下:
通过正交实验设计的方法对电沉积Ni-W合金的制备工艺进行了优化,利用磁性厚度仪、显微硬度计和能谱仪等方法对合金镀层的厚度、硬度和W含量进行了测定,采用极差分析方法对正交实验结果进行极差分析,得出了各因素对合金镀层性能影响的大小顺序。结果表明:电流密度、Na_2SO_4浓度、NH_4Cl浓度和NaI浓度等工艺参数对电沉积制备Ni-W合金镀层的过程和合金镀层的性能都有重要的影响,其中由于NaI极化作用大,电负性小,对电沉积过程影响最大,对合金镀层性能影响也最大。当Dk为14 A/dm~2、Na_2SO_4浓度为40 g/L、NH_4Cl浓度为25 g/L和NaI浓度为4g/L时,电沉积得到的Ni-W合金镀层综合性能最优,其厚度高达46.35μm,显微硬度可以达到619.61 HV,W含量高达37.42 %。
将Ni-W合金镀层在不同热处理工艺下进行热处理,通过显微硬度计、XRD、电化学工作站和光学显微镜等研究不同热处理工艺后镀层组织结构和性能的变化。结果表明:经过500℃+2 h热处理后的镀层综合性能最好,其显微硬度提高最大,由处理前的619.61 HV升高到处理后的1010.44 HV,并且在3.5 %NaCl溶液中耐腐蚀性能好。
本文全面系统研究了稀土氧化物Er_2O_3、Nd_2O_3、Eu_2O_3和Dy_2O_3的添加对合金镀层结构和性能的影响,研究了合金镀层的W含量、显微硬度、厚度、耐蚀性及表面形貌等随着稀土氧化物RE_2O_3添加量的变http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php化而改变的规律趋势,并分析了其作用的机理。结果表明:稀土氧化物的加入可以使合金镀层的腐蚀电位正移,显著提高镀层的显微硬度和耐蚀性能,其中以稀土氧化物Er_2O_3对合金镀层的结构和性能改善效果最佳。
学位年度:2010
稀土改性Co包覆WC粉末制备及SPS烧结研究
题名:稀土改性Co包覆WC粉末制备及SPS烧结研究
作者:方强
学位授予单位:哈尔滨工业大学
关键词:放电等离子体烧结;;稀土改性;;硬质合金
摘要:
本文首次将工业中钴粉的制备方法用于WC-Co复合粉末的制备,把制造硬质合金过程中钴粉的制备和粉末的混合两步简化成一步,同时用联氨催化分解在WC-Co粉中沉积稀土。采用有限元模拟确定烧结温度,对这种方法制备的粉末Neodymium magnets与机械混合的粉末进行了放电等离子体烧结,最后对烧结试样进行了分析测试。
试验了复合粉末制备的化学镀和简化的化学包覆方法,用一种成熟的纳米钴粉制备技术在WC颗粒表面包覆金属Co,相对于化学镀,简化方法不需要加入大量的络合剂,并且工艺简单,可以大大提高生产效率,具有很高的应用价值。试验了稀土添加的联氨分解法和尿素分解法,用联氨催化分解在WC-Co粉中沉积稀土,稀土的分布更加均匀,相对尿素分解形成碱性环境,本法可以防止金属Co在溶液中的腐蚀,得到的粉末纯度更高。对醇水体系的反应机理进行了理论和实验分析,结果表明WC表面具有催化活性,这使得均匀包覆成为可能;乙醇可以抑制钴离子与水分子结合,从而使反应容易发生;N2H4在还原钴离子时,除了作还原剂,还能和这些金属离子有一定程度的配合,这可以防止沉淀的产生,有利于它和金属离子之间的电子流动。
热电耦合有限元模拟结果表明,试样中心的温度稍高于试样边缘,试样厚度方向温度梯度相对较小。并且还发现,烧结http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php系统中温度最高点大部分时间都在压头内接近烧结粉末的区域。对于WC-10Co复合粉末,整个试样各个部分的温度差不超过50℃。
分析测试结果表明在WC颗粒表面包覆金属Co相对于机械混合方法,可以同时提高硬质合金的硬度和韧性,稀土改性剂能够有效改善粉末的烧结性能及硬质合金的力学性能,明显降低摩擦系数,促进粉末的致密化并降低烧结能量消耗。
学位年度:2010
作者:方强
学位授予单位:哈尔滨工业大学
关键词:放电等离子体烧结;;稀土改性;;硬质合金
摘要:
本文首次将工业中钴粉的制备方法用于WC-Co复合粉末的制备,把制造硬质合金过程中钴粉的制备和粉末的混合两步简化成一步,同时用联氨催化分解在WC-Co粉中沉积稀土。采用有限元模拟确定烧结温度,对这种方法制备的粉末Neodymium magnets与机械混合的粉末进行了放电等离子体烧结,最后对烧结试样进行了分析测试。
试验了复合粉末制备的化学镀和简化的化学包覆方法,用一种成熟的纳米钴粉制备技术在WC颗粒表面包覆金属Co,相对于化学镀,简化方法不需要加入大量的络合剂,并且工艺简单,可以大大提高生产效率,具有很高的应用价值。试验了稀土添加的联氨分解法和尿素分解法,用联氨催化分解在WC-Co粉中沉积稀土,稀土的分布更加均匀,相对尿素分解形成碱性环境,本法可以防止金属Co在溶液中的腐蚀,得到的粉末纯度更高。对醇水体系的反应机理进行了理论和实验分析,结果表明WC表面具有催化活性,这使得均匀包覆成为可能;乙醇可以抑制钴离子与水分子结合,从而使反应容易发生;N2H4在还原钴离子时,除了作还原剂,还能和这些金属离子有一定程度的配合,这可以防止沉淀的产生,有利于它和金属离子之间的电子流动。
热电耦合有限元模拟结果表明,试样中心的温度稍高于试样边缘,试样厚度方向温度梯度相对较小。并且还发现,烧结http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php系统中温度最高点大部分时间都在压头内接近烧结粉末的区域。对于WC-10Co复合粉末,整个试样各个部分的温度差不超过50℃。
分析测试结果表明在WC颗粒表面包覆金属Co相对于机械混合方法,可以同时提高硬质合金的硬度和韧性,稀土改性剂能够有效改善粉末的烧结性能及硬质合金的力学性能,明显降低摩擦系数,促进粉末的致密化并降低烧结能量消耗。
学位年度:2010
稀土离子掺杂纳米晶ZrO_2-Al_2O_3复合粉体的制备及发光性质的研究
题名:稀土离子掺杂纳米晶ZrO_2-Al_2O_3复合粉体的制备及发光性质的研究
作者:谭鑫鑫
学位授予单位:哈尔滨师范大学
关键词:ZrO_2-Al_2O_3:RE~(3+);;室温发射;;能量传递;;上转换
摘要:
纳米稀土发光材料是一类性能优异、有广泛的Neodymium magnets应用前景的纳米发光材料。本文的主要工作是研究纳米晶ZrO2-Al2O3：Er3+、ZrO2-Al2O3：Eu3+、ZrO2-Al2O3：Dy3+、ZrO2-Al2O3：Er3+/Yb3+四种纳米稀土发光材料的制备和发光性质。本论文的主要研究内容如下：
1、本文采用化学共沉淀法成功制备了纯纳米晶ZrO2-Al2O3复合粉体,纳米晶ZrO2-Al2O3：Er3+、纳米晶ZrO2-Al2O3：Eu3+、纳米晶ZrO2-Al2O3：Dy3+、纳米晶ZrO2-Al2O3：Er3+／Yb3+四种粉体,根据不同的掺杂浓度、煅烧温度的选取,粒径尺寸控制在7-30nm左右。各样品的XRD测试结果表明,材料的晶体结构受煅烧温度、掺杂浓度影响较大。随着煅烧温度的提高,ZrO2四方相向单斜相转变；同时出现a-Al2O3的晶相,由这个纯纳米晶ZrO2-Al2O3复合粉体的晶相图看出,这复合粉体中Al2O3的存在抑制了ZrO2由四方相向单斜相的转化。同时稀土离子的掺入对四方相向单斜相的转变也起了抑制作用。
2、本文制备的纳米晶ZrO2-Al2O3：Er3+系列粉体,均观测到Er3+的室温发射。对不同煅烧温度制备的纳米晶ZrO2：Er3+中Er3+的发射性质做了全面的比较和研究。发现经过随着煅烧的温度升高,发射光谱的强度有所改变,同时发射峰的位置也有所改变。
首次制备了ZrO2-Al2O3：Er3+/Yb3+荧光粉并研究了纳米晶ZrO2-Al2O3：Er3+及ZrO2-Al2O3：Er3+/Yb3+的上转换发光。分析了上转换的跃迁机制。发现ZrO2-Al2O3：Er3+的红光和绿光均为双光子过程,而ZrO2-Al2O3：Er3+/Yb3+的上转换光谱中,红光和绿光也为双光子过程,而极弱的蓝光为三光子过程。
3、制备了ZrO2-Al2O3：Eu3+荧光粉体并研究了室温发射,激发波长394nm,在1100度时,不同浓度下稀土离子Eu3+的室温特征发射非常强,由于Stark劈裂会得到604nm.610nm两个峰,而610nm的峰随着掺杂浓度的增加而逐渐消, http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php 随着掺杂量的减少,Stark劈裂严重,说明对称性明显减低,也同样说明了Eu3+离子对基质ZrO2晶相的稳定作用。监测波长604nm得到的激发谱246nm的峰来源于Eu3+离子的电荷迁移态的吸收。CTB非常的明显占主要的地位,即Eu3+和O2-之间电荷迁移。说明基质与Eu3+之间有能量传递。
4、首次制备了ZrO2-Al2O3：Dy3+荧光粉体并研究了室温发射,激发波长均在353nm,1100℃时样品的两个主发射位在483nm 583nm处,而477nm 490nm497nm 577nm 589nm处发射较弱,同时我们还观测到了一个特别的发射峰,即383nm处的发射峰,这在很多Dy3+发射中并不常见。随着煅烧温度的升高其主发射位随之改变。
学位年度:2010
作者:谭鑫鑫
学位授予单位:哈尔滨师范大学
关键词:ZrO_2-Al_2O_3:RE~(3+);;室温发射;;能量传递;;上转换
摘要:
纳米稀土发光材料是一类性能优异、有广泛的Neodymium magnets应用前景的纳米发光材料。本文的主要工作是研究纳米晶ZrO2-Al2O3：Er3+、ZrO2-Al2O3：Eu3+、ZrO2-Al2O3：Dy3+、ZrO2-Al2O3：Er3+/Yb3+四种纳米稀土发光材料的制备和发光性质。本论文的主要研究内容如下：
1、本文采用化学共沉淀法成功制备了纯纳米晶ZrO2-Al2O3复合粉体,纳米晶ZrO2-Al2O3：Er3+、纳米晶ZrO2-Al2O3：Eu3+、纳米晶ZrO2-Al2O3：Dy3+、纳米晶ZrO2-Al2O3：Er3+／Yb3+四种粉体,根据不同的掺杂浓度、煅烧温度的选取,粒径尺寸控制在7-30nm左右。各样品的XRD测试结果表明,材料的晶体结构受煅烧温度、掺杂浓度影响较大。随着煅烧温度的提高,ZrO2四方相向单斜相转变；同时出现a-Al2O3的晶相,由这个纯纳米晶ZrO2-Al2O3复合粉体的晶相图看出,这复合粉体中Al2O3的存在抑制了ZrO2由四方相向单斜相的转化。同时稀土离子的掺入对四方相向单斜相的转变也起了抑制作用。
2、本文制备的纳米晶ZrO2-Al2O3：Er3+系列粉体,均观测到Er3+的室温发射。对不同煅烧温度制备的纳米晶ZrO2：Er3+中Er3+的发射性质做了全面的比较和研究。发现经过随着煅烧的温度升高,发射光谱的强度有所改变,同时发射峰的位置也有所改变。
首次制备了ZrO2-Al2O3：Er3+/Yb3+荧光粉并研究了纳米晶ZrO2-Al2O3：Er3+及ZrO2-Al2O3：Er3+/Yb3+的上转换发光。分析了上转换的跃迁机制。发现ZrO2-Al2O3：Er3+的红光和绿光均为双光子过程,而ZrO2-Al2O3：Er3+/Yb3+的上转换光谱中,红光和绿光也为双光子过程,而极弱的蓝光为三光子过程。
3、制备了ZrO2-Al2O3：Eu3+荧光粉体并研究了室温发射,激发波长394nm,在1100度时,不同浓度下稀土离子Eu3+的室温特征发射非常强,由于Stark劈裂会得到604nm.610nm两个峰,而610nm的峰随着掺杂浓度的增加而逐渐消, http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php 随着掺杂量的减少,Stark劈裂严重,说明对称性明显减低,也同样说明了Eu3+离子对基质ZrO2晶相的稳定作用。监测波长604nm得到的激发谱246nm的峰来源于Eu3+离子的电荷迁移态的吸收。CTB非常的明显占主要的地位,即Eu3+和O2-之间电荷迁移。说明基质与Eu3+之间有能量传递。
4、首次制备了ZrO2-Al2O3：Dy3+荧光粉体并研究了室温发射,激发波长均在353nm,1100℃时样品的两个主发射位在483nm 583nm处,而477nm 490nm497nm 577nm 589nm处发射较弱,同时我们还观测到了一个特别的发射峰,即383nm处的发射峰,这在很多Dy3+发射中并不常见。随着煅烧温度的升高其主发射位随之改变。
学位年度:2010
稀土、铜改性纳米TiO_2光催化还原CO_2的研究
题名:稀土、铜改性纳米TiO_2光催化还原CO_2的研究
作者:杜菲菲
学位授予单位:天津大学
关键词:光催化还原;;二氧化碳;;二氧化钛;;甲醛
摘要:
CO_2的减排问题是目前各个国家及不同领域研究和探讨的最重要议题之一,利用光催化反应还原CO_2合成低碳有机物具有重要的理论及现实意义,但是其反应的转化效率比较低,这也是研究人员长久以来研究的重点和努Neodymium magnets力解决的问题。本文一方面通过对TiO_2光催化剂进行材料改性,另一方面则通过对反应条件的优化,以提高光催化还原CO_2的效率,并对反应机理进行初步探讨。
本文采用溶胶凝胶法制备TiO_2纳米粉体,并选择La、Nd、Y三种稀土元素对其进行掺杂改性,并且制备出稀土与铜共掺改性,与CuO复合共改性TiO_2纳米粉体,进行光催化还原CO_2的反应,研究掺杂的稀土元素种类和添加量,以及不同的改性方法对TiO_2光催化还原性能的影响。对改性材料进行XRD、TEM、XPS表征,分析其晶相结构、形貌及组分价态,并以光催化还原CO_2反应产物甲醛的生成量来评价催化剂的活性。结果表明,改性TiO_2经500℃煅烧后主要为锐钛矿型,晶粒粒径较小,具有良好的光催化活性。不同稀土元素改性效果La>Nd>Y,最佳的稀土元素添加量为0.1wt.%。以La为研究对象,不同的改性方法改性效果La-CuO/TiO_2>La-TiO_2>La/Cu-TiO_2。最优的催化剂为0.1wt.%的La-CuO/TiO_2,还原产物甲醛的生成量为953.53μmol/g·cat.。
本文进一步研究了光催化还原CO_2的最佳反应条件,考察了光照时间、溶液初始pH值、通入的CO_2体积流量以及空穴捕获剂的http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php添加量这四方面因素对CO_2光催化还原反应的影响。研究结果表明,在本实验条件下,光催化还原CO_2反应的最佳条件如下:光照时间为6h,溶液初始pH值为10,反应过程中通入的CO_2的体积流量为30mL/min,空穴捕获剂甲醇的添加量为1.0mol/L。
学位年度:2010
作者:杜菲菲
学位授予单位:天津大学
关键词:光催化还原;;二氧化碳;;二氧化钛;;甲醛
摘要:
CO_2的减排问题是目前各个国家及不同领域研究和探讨的最重要议题之一,利用光催化反应还原CO_2合成低碳有机物具有重要的理论及现实意义,但是其反应的转化效率比较低,这也是研究人员长久以来研究的重点和努Neodymium magnets力解决的问题。本文一方面通过对TiO_2光催化剂进行材料改性,另一方面则通过对反应条件的优化,以提高光催化还原CO_2的效率,并对反应机理进行初步探讨。
本文采用溶胶凝胶法制备TiO_2纳米粉体,并选择La、Nd、Y三种稀土元素对其进行掺杂改性,并且制备出稀土与铜共掺改性,与CuO复合共改性TiO_2纳米粉体,进行光催化还原CO_2的反应,研究掺杂的稀土元素种类和添加量,以及不同的改性方法对TiO_2光催化还原性能的影响。对改性材料进行XRD、TEM、XPS表征,分析其晶相结构、形貌及组分价态,并以光催化还原CO_2反应产物甲醛的生成量来评价催化剂的活性。结果表明,改性TiO_2经500℃煅烧后主要为锐钛矿型,晶粒粒径较小,具有良好的光催化活性。不同稀土元素改性效果La>Nd>Y,最佳的稀土元素添加量为0.1wt.%。以La为研究对象,不同的改性方法改性效果La-CuO/TiO_2>La-TiO_2>La/Cu-TiO_2。最优的催化剂为0.1wt.%的La-CuO/TiO_2,还原产物甲醛的生成量为953.53μmol/g·cat.。
本文进一步研究了光催化还原CO_2的最佳反应条件,考察了光照时间、溶液初始pH值、通入的CO_2体积流量以及空穴捕获剂的http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php添加量这四方面因素对CO_2光催化还原反应的影响。研究结果表明,在本实验条件下,光催化还原CO_2反应的最佳条件如下:光照时间为6h,溶液初始pH值为10,反应过程中通入的CO_2的体积流量为30mL/min,空穴捕获剂甲醇的添加量为1.0mol/L。
学位年度:2010
2011年11月20日星期日
稀土元素对小鼠免疫和肝功能影响
题名:稀土元素对小鼠免疫和肝功能影响
作者:刘洁
学位授予单位:苏州大学
关键词:稀土元素;;小鼠;;脾脏;;血生化指标;;免疫功能;;肝功能;;超氧化物歧化酶;;活性构象
摘要:
镧系元素(Lanthanides,Ln)位于化学元素周期表中第IIIB族,由镧(La)至镥(Lu)15种元素组成,加上与它们相似的钪(Sc)和钇(Y)共17种化学元素,统称作稀土元素(REEs)。由于拥有独特的4f电子轨道结构以及与钙离子相似的性质,稀土元素广泛应用于工业、医药等行业。中国是稀土大国,稀土农用是我国独创的领域。含稀土Magnetic lifter元素的微肥或添加剂对农作物及牲畜具有提质增产,提高抗病力的作用。随着稀土在农牧业广泛使用,这种生物非必须元素不可避免地进入环境并随食物链积累于人体。国内外早已开展了稀土毒理研究。但是有关稀土对免疫器官,如脾脏以及对免疫系统的生物效应研究较少,且往往集中于单个稀土元素或稀土混合物,对不同稀土元素所产生的不同生物效应的比较研究不多。因此我们选用镧(La)、铈(Ce)、钕(Nd)三种主要的农用稀土元素,分别采用腹腔和口径染毒小鼠的方法,围绕稀土对小鼠体内脾脏的损伤机制,对免疫和肝功能的的影响以及体外稀土对酶蛋白的作用等方面开展研究,尝试从动物整体、器官、组织、细胞和分子等不同层次了解稀土的生物效应,为稀土农用的安全评估提供参考。
论文主要涉及以下内容:
(1)研究了亚慢性腹腔染毒氯化稀土溶液对小鼠脾脏的影响,结果发现稀土处理引起小鼠脾脏肿大,脾体比增高,与肝、肺、肾等器官相比,三种稀土元素在脾中的积累浓度最高,通过电镜切片观察到稀土离子损伤了脾细胞,造成细胞凋亡以及线粒体增殖肿大。脾组织抗氧化实验结果表明稀土对脾脏造成了氧化伤害,引起了脾组织内活性氧自由基升高以及脂质过氧化,同时抑制了酶和非酶系统的抗氧化水平。另外稀土离子还通过激活诱导型一氧化氮合酶活性,显著提高了脾组织中一氧化氮含量,进一步加剧对脾的损伤。实验证实由腹腔进入体内的稀土离子易在脾脏中蓄积,进入脾细胞后对脾脏产生刺激作用,并诱导脾组织氧化损伤,提示稀土元素可能对小鼠免疫系统产生负面影响。在这三种稀土离子处理中,Ce3+处理组表现出最严重的脾细胞超微结构损伤和脾组织氧化胁迫,其次是Nd3+处理组,La3+处理影响较Ce3+和Nd3+轻微。
(2)研究了亚慢性腹腔染毒硝酸稀土溶液对小鼠几个重要器官以及血生化指标的影响,发现稀土引起小鼠脾体比、腺体比和肝体比的增加,通过血生化分析发现稀土对小鼠心肌、肝脏以及肾脏功能均产生损伤作用,同时肝组织病理切片观察到稀土处理组的肝组织出现中央静脉淤血、扩张,细胞坏死以及嗜碱性变等症状。这些结果证实稀土由腹腔进入体内对小鼠一些重要组织和器官,如胸腺、心脏、肝脏、脾脏以及肾脏等都带来了不良影响。提示稀土对动物体的影响广泛。我们还发现不同稀土离子处理后,Ce3+对小鼠的毒害程度最严重,不但严重干扰肝功能并损伤了肝组织,另外还对心肌、肾等器官造成一定伤害;相对Ce3+,Nd3+对小鼠造成的伤害较轻;La3+对心、肾等器官无明显影响,损伤作用最轻。
(3)研究了长期口径染毒稀土离子对小鼠免疫及肝功能的影响,结果发现稀土对小鼠的影响具有剂量效应:低剂量影响较轻,中、高剂量则随剂量增加对小鼠免疫和肝功能造成了不同程度的损伤,包括抑制外周血T、B淋巴细胞以及NK细胞,降低血液中白细胞、血小板和网织红细胞数以及血清免疫球蛋白IgM水平,破坏正常肝功能,干扰肝脏糖、脂的代谢,损伤肝组织以及破坏了脾脏超微结构。其中高剂量产生的损伤比中剂量明显,还严重影响小鼠的生长发育。本部分提示长期接触稀土元素可能降http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter低人体免疫水平,损伤肝功能,并对整体带来负面效应。三种不同稀土离子处理后,Ce3+表现出最明显的抑制和损伤效应,Nd3+和La3+其次。
以上三部分研究认为,La3+、Ce3+、Nd3+对小鼠造成不同程度损伤以及不同损伤机制的原因可能与稀土元素4f轨道的电子数有关。
(4)以离体的牛红血球超氧化物歧化酶(SOD)为实验材料,探讨了Ce3+对SOD酶活性和构象的影响,发现Ce3+对酶的活性具有两面性,低浓度Ce3+处理时,SOD活性逐渐增加,且显著高于对照,高浓度Ce3+处理时,SOD活性逐渐下降。光谱学分析表明Ce3+能够与酶结合,结合位点数为0.96,结合常数分别为6.78×105 L?mol-1和1.68×105 L?mol-1;Ce3+能导致酶二级结构的变化。因此推测:Ce3+在SOD酶中创造了一个新形式的金属离子活性位点,从而影响SOD酶的活性。
学位年度:2010
作者:刘洁
学位授予单位:苏州大学
关键词:稀土元素;;小鼠;;脾脏;;血生化指标;;免疫功能;;肝功能;;超氧化物歧化酶;;活性构象
摘要:
镧系元素(Lanthanides,Ln)位于化学元素周期表中第IIIB族,由镧(La)至镥(Lu)15种元素组成,加上与它们相似的钪(Sc)和钇(Y)共17种化学元素,统称作稀土元素(REEs)。由于拥有独特的4f电子轨道结构以及与钙离子相似的性质,稀土元素广泛应用于工业、医药等行业。中国是稀土大国,稀土农用是我国独创的领域。含稀土Magnetic lifter元素的微肥或添加剂对农作物及牲畜具有提质增产,提高抗病力的作用。随着稀土在农牧业广泛使用,这种生物非必须元素不可避免地进入环境并随食物链积累于人体。国内外早已开展了稀土毒理研究。但是有关稀土对免疫器官,如脾脏以及对免疫系统的生物效应研究较少,且往往集中于单个稀土元素或稀土混合物,对不同稀土元素所产生的不同生物效应的比较研究不多。因此我们选用镧(La)、铈(Ce)、钕(Nd)三种主要的农用稀土元素,分别采用腹腔和口径染毒小鼠的方法,围绕稀土对小鼠体内脾脏的损伤机制,对免疫和肝功能的的影响以及体外稀土对酶蛋白的作用等方面开展研究,尝试从动物整体、器官、组织、细胞和分子等不同层次了解稀土的生物效应,为稀土农用的安全评估提供参考。
论文主要涉及以下内容:
(1)研究了亚慢性腹腔染毒氯化稀土溶液对小鼠脾脏的影响,结果发现稀土处理引起小鼠脾脏肿大,脾体比增高,与肝、肺、肾等器官相比,三种稀土元素在脾中的积累浓度最高,通过电镜切片观察到稀土离子损伤了脾细胞,造成细胞凋亡以及线粒体增殖肿大。脾组织抗氧化实验结果表明稀土对脾脏造成了氧化伤害,引起了脾组织内活性氧自由基升高以及脂质过氧化,同时抑制了酶和非酶系统的抗氧化水平。另外稀土离子还通过激活诱导型一氧化氮合酶活性,显著提高了脾组织中一氧化氮含量,进一步加剧对脾的损伤。实验证实由腹腔进入体内的稀土离子易在脾脏中蓄积,进入脾细胞后对脾脏产生刺激作用,并诱导脾组织氧化损伤,提示稀土元素可能对小鼠免疫系统产生负面影响。在这三种稀土离子处理中,Ce3+处理组表现出最严重的脾细胞超微结构损伤和脾组织氧化胁迫,其次是Nd3+处理组,La3+处理影响较Ce3+和Nd3+轻微。
(2)研究了亚慢性腹腔染毒硝酸稀土溶液对小鼠几个重要器官以及血生化指标的影响,发现稀土引起小鼠脾体比、腺体比和肝体比的增加,通过血生化分析发现稀土对小鼠心肌、肝脏以及肾脏功能均产生损伤作用,同时肝组织病理切片观察到稀土处理组的肝组织出现中央静脉淤血、扩张,细胞坏死以及嗜碱性变等症状。这些结果证实稀土由腹腔进入体内对小鼠一些重要组织和器官,如胸腺、心脏、肝脏、脾脏以及肾脏等都带来了不良影响。提示稀土对动物体的影响广泛。我们还发现不同稀土离子处理后,Ce3+对小鼠的毒害程度最严重,不但严重干扰肝功能并损伤了肝组织,另外还对心肌、肾等器官造成一定伤害;相对Ce3+,Nd3+对小鼠造成的伤害较轻;La3+对心、肾等器官无明显影响,损伤作用最轻。
(3)研究了长期口径染毒稀土离子对小鼠免疫及肝功能的影响,结果发现稀土对小鼠的影响具有剂量效应:低剂量影响较轻,中、高剂量则随剂量增加对小鼠免疫和肝功能造成了不同程度的损伤,包括抑制外周血T、B淋巴细胞以及NK细胞,降低血液中白细胞、血小板和网织红细胞数以及血清免疫球蛋白IgM水平,破坏正常肝功能,干扰肝脏糖、脂的代谢,损伤肝组织以及破坏了脾脏超微结构。其中高剂量产生的损伤比中剂量明显,还严重影响小鼠的生长发育。本部分提示长期接触稀土元素可能降http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter低人体免疫水平,损伤肝功能,并对整体带来负面效应。三种不同稀土离子处理后,Ce3+表现出最明显的抑制和损伤效应,Nd3+和La3+其次。
以上三部分研究认为,La3+、Ce3+、Nd3+对小鼠造成不同程度损伤以及不同损伤机制的原因可能与稀土元素4f轨道的电子数有关。
(4)以离体的牛红血球超氧化物歧化酶(SOD)为实验材料,探讨了Ce3+对SOD酶活性和构象的影响,发现Ce3+对酶的活性具有两面性,低浓度Ce3+处理时,SOD活性逐渐增加,且显著高于对照,高浓度Ce3+处理时,SOD活性逐渐下降。光谱学分析表明Ce3+能够与酶结合,结合位点数为0.96,结合常数分别为6.78×105 L?mol-1和1.68×105 L?mol-1;Ce3+能导致酶二级结构的变化。因此推测:Ce3+在SOD酶中创造了一个新形式的金属离子活性位点,从而影响SOD酶的活性。
学位年度:2010
苯氧乙酸-2，4，6-三吡啶基三嗪—稀土配合物的合成、表征及荧光性能研究
题名:苯氧乙酸-2，4，6-三吡啶基三嗪—稀土配合物的合成、表征及荧光性能研究
作者:魏晓燕
学位授予单位:内蒙古大学
关键词:苯氧乙酸;;2,4,6-三吡啶基三嗪;;掺杂;;荧光性质
摘要:
本文以苯氧乙酸为第一配体,2,4,6-三吡啶基三嗪(TPTZ)为第二配体,合成了以Sm、Eu、Tb、和Dy为中心离子的四种单核稀土三元配合物以及Sm、Eu、Tb、和Dy掺杂镧、钇、钆(La3+、Y3+、Gd3+)的十二种异核稀土配合物。
经元素分析、稀土滴定、电感耦合等离Magnetic lifter 子体原子发射光谱(ICP)测定及差热-热重分析,表明单核配合物的组成为:Eu(POA)3(TPTZ)·3H2O; Tb(POA)3(TPTZ)·3H2O;Sm(POA)3(TPTZ)·3H2O;Dy(POA)3(TPTZ)·3H2O。异核配合物的组成为:Eu0.5Ln0.5(POA)3(TPTZ)·3H2O;Tb0.5Ln0.5(POA)3(TPTZ)·3H2O; Sm0.5Ln0.5(POA)3(TPTZ)·3H2O;Dy0.5Ln0.5(POA)3(TPTZ)·3H2O (Ln=La、Y、Gd);摩尔电导率表明,所有配合物均为非电解质；红外光谱表明,苯氧乙酸的羧基与金属离子配位,2,4,6-三吡啶基三嗪以主配位点上的三个氮原子与稀土离子成键。
荧光光谱和荧光寿命测定表明,铽系列配合物的荧光强度要强于铕系列配合物,而铕系列配合物的荧光寿命则优于铽系列http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter配合物；掺杂稀土配合物的荧光强度优于单一稀土配合物,异核掺钆稀土配合物的荧光强于掺其它金属离子的稀土配合物,配体的三重态能级与Eu3+, Tb3+的最低激发态能级匹配较好。另外,本文还进一步讨论了配体和掺杂离子对稀土配合物的荧光性质的影响。
学位年度:2010
作者:魏晓燕
学位授予单位:内蒙古大学
关键词:苯氧乙酸;;2,4,6-三吡啶基三嗪;;掺杂;;荧光性质
摘要:
本文以苯氧乙酸为第一配体,2,4,6-三吡啶基三嗪(TPTZ)为第二配体,合成了以Sm、Eu、Tb、和Dy为中心离子的四种单核稀土三元配合物以及Sm、Eu、Tb、和Dy掺杂镧、钇、钆(La3+、Y3+、Gd3+)的十二种异核稀土配合物。
经元素分析、稀土滴定、电感耦合等离Magnetic lifter 子体原子发射光谱(ICP)测定及差热-热重分析,表明单核配合物的组成为:Eu(POA)3(TPTZ)·3H2O; Tb(POA)3(TPTZ)·3H2O;Sm(POA)3(TPTZ)·3H2O;Dy(POA)3(TPTZ)·3H2O。异核配合物的组成为:Eu0.5Ln0.5(POA)3(TPTZ)·3H2O;Tb0.5Ln0.5(POA)3(TPTZ)·3H2O; Sm0.5Ln0.5(POA)3(TPTZ)·3H2O;Dy0.5Ln0.5(POA)3(TPTZ)·3H2O (Ln=La、Y、Gd);摩尔电导率表明,所有配合物均为非电解质；红外光谱表明,苯氧乙酸的羧基与金属离子配位,2,4,6-三吡啶基三嗪以主配位点上的三个氮原子与稀土离子成键。
荧光光谱和荧光寿命测定表明,铽系列配合物的荧光强度要强于铕系列配合物,而铕系列配合物的荧光寿命则优于铽系列http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter配合物；掺杂稀土配合物的荧光强度优于单一稀土配合物,异核掺钆稀土配合物的荧光强于掺其它金属离子的稀土配合物,配体的三重态能级与Eu3+, Tb3+的最低激发态能级匹配较好。另外,本文还进一步讨论了配体和掺杂离子对稀土配合物的荧光性质的影响。
学位年度:2010
苯乙酮基羧甲基亚砜高氯酸稀土二元及三元配合物的合成、表征及荧光性质的研究
题名:苯乙酮基羧甲基亚砜高氯酸稀土二元及三元配合物的合成、表征及荧光性质的研究
作者:孙晓军
学位授予单位:内蒙古大学
关键词:苯乙酮基羧甲基亚砜;;苯甲酸;; 2，2’-联吡啶;;邻菲啰啉;;二元稀土配合物;;三元稀土配合物;;合成表征;;荧光;;磷光;;荧光寿命
摘要:
本文首次合成并表征了四种苯乙酮基羧甲基亚砜(L=C6H5COCH2SOCH2COOH)与Sm3+、Eu3+、Tb3+、Dy3+稀土高氯酸盐的固态配合Magnetic lifter物以及十二种以苯乙酮基羧甲基亚砜为第一配体,分别以苯甲酸、2,2'-联吡啶、邻菲啰啉为第二配体(L')的高氯酸稀土三元固态配合物。经元素分析、摩尔电导率、稀土络合滴定及热重-差示扫描量热分析,表明二元稀土配合物的组成为：RE L3·L-·(ClO4)2·3H2O(RE=Sm,Eu,Tb,Dy；L=C6H5COCH2SOCH2COOH, L-=C6H5COCH2SOCH2COO-)；三元稀土配合物的组成为：REL2·L-·L'(ClO4)2·3H2O (RE=Sm,Eu,Tb,Dy；L'=C6H5COOH,Dipy,phen；L=C6H5COCH2SOCH2COOH, L-=C6H5COCH2SOCH2COO-)。红外光谱、核磁共振氢谱表明,配体通过亚砜基氧原子和羧基与稀土离子配位,羰基未参与配位,苯甲酸通过中性羧基的形式与稀土离子配位,而联吡啶和邻菲啰啉通过各自的两个氮原子与稀土离子配位。配合物在DMF溶液中测定的摩尔电导率表明,配合物为1：2型,两个ClO4-无机抗衡阴离子全部在外界未参与配位。荧光光谱表明,钐、铕、铽、镝各二元、三元稀土配合物http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter均产生了特征荧光发射光谱,三元稀土配合物的荧光强度与二元配合物相比,有的增强,但有的却是减弱的。这主要是因为在各类三元稀土配合物当中,第二配体苯甲酸、2,2'-联吡啶和邻菲啰啉的三重态能级的范围不同,使得亚砜配体以及第二配体在紫外区吸收能量之后,能量传递的效率以及能量传递的难易程度明显不同造成的。配合物的荧光衰减及其拟合曲线表明,钐、铕、铽、镝各二元、三元稀土配合物均具有较强的荧光寿命。
学位年度:2010
作者:孙晓军
学位授予单位:内蒙古大学
关键词:苯乙酮基羧甲基亚砜;;苯甲酸;; 2，2’-联吡啶;;邻菲啰啉;;二元稀土配合物;;三元稀土配合物;;合成表征;;荧光;;磷光;;荧光寿命
摘要:
本文首次合成并表征了四种苯乙酮基羧甲基亚砜(L=C6H5COCH2SOCH2COOH)与Sm3+、Eu3+、Tb3+、Dy3+稀土高氯酸盐的固态配合Magnetic lifter物以及十二种以苯乙酮基羧甲基亚砜为第一配体,分别以苯甲酸、2,2'-联吡啶、邻菲啰啉为第二配体(L')的高氯酸稀土三元固态配合物。经元素分析、摩尔电导率、稀土络合滴定及热重-差示扫描量热分析,表明二元稀土配合物的组成为：RE L3·L-·(ClO4)2·3H2O(RE=Sm,Eu,Tb,Dy；L=C6H5COCH2SOCH2COOH, L-=C6H5COCH2SOCH2COO-)；三元稀土配合物的组成为：REL2·L-·L'(ClO4)2·3H2O (RE=Sm,Eu,Tb,Dy；L'=C6H5COOH,Dipy,phen；L=C6H5COCH2SOCH2COOH, L-=C6H5COCH2SOCH2COO-)。红外光谱、核磁共振氢谱表明,配体通过亚砜基氧原子和羧基与稀土离子配位,羰基未参与配位,苯甲酸通过中性羧基的形式与稀土离子配位,而联吡啶和邻菲啰啉通过各自的两个氮原子与稀土离子配位。配合物在DMF溶液中测定的摩尔电导率表明,配合物为1：2型,两个ClO4-无机抗衡阴离子全部在外界未参与配位。荧光光谱表明,钐、铕、铽、镝各二元、三元稀土配合物http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter均产生了特征荧光发射光谱,三元稀土配合物的荧光强度与二元配合物相比,有的增强,但有的却是减弱的。这主要是因为在各类三元稀土配合物当中,第二配体苯甲酸、2,2'-联吡啶和邻菲啰啉的三重态能级的范围不同,使得亚砜配体以及第二配体在紫外区吸收能量之后,能量传递的效率以及能量传递的难易程度明显不同造成的。配合物的荧光衰减及其拟合曲线表明,钐、铕、铽、镝各二元、三元稀土配合物均具有较强的荧光寿命。
学位年度:2010
稀土/单缺位Dawson型多金属氧酸盐的合成、结构和性质研究
题名:稀土/单缺位Dawson型多金属氧酸盐的合成、结构和性质研究
作者:刘丽珍
学位授予单位:东北师范大学
关键词:多金属氧酸盐;;稀土离子;;Dawson结构;;磁性;;荧光性质
摘要:
多金属氧酸盐,又称金属氧簇化合物,具有独特的结构和有趣的物理化学性质,由于它们在催化、医药、材料科学等方面的潜在应用而引起了广泛的关注。缺位多酸作为无机富氧配体,能够与高配位数和强亲氧性的稀土离子结合形成具有光、电、磁等特性的新型材料。因此,本论文主要采用缺位的Dawson结构多金属氧酸Magnetic lifter盐为基本建筑单元,利用常规水溶液合成方法,通过稀土离子的修饰和桥连,得到了6个未见报道的化合物。通过单晶X-射线衍射、元素分析、IR、TG、XRD等测试手段对这些化合物进行了表征。此外,我们对这些化合物的电化学行为、磁学性质和荧光性质也进行了研究和讨论。
化合物[(CH3)4N]8[Ln(H2O)8]2[(α2-As2W17O61)Ln(H2O)2]2·nH2O(Ln=Er(1), Dy(2))是利用三缺位的[α-As2W15O56]12和Ln3+离子反应得到的。多氧阴离子[(α2-As2W17O61)Ln(H2O)2]7是饱和的Dawson结构[α-As2W18O62]6-中的一个W原子被一个Ln原子取代得到的。两个[(α2-As2W17O61)Ln(H2O)2]7单元之间通过两个Ln-O-W连接形成一个中心对称的二聚体。二聚体之间存在氢键相互作用,通过[Ln(H2O)8]3+连接形成3D超分子网络结构。我们对这两种化合物的磁性进行了详细的研究。化合物1和
2的磁性测定结果表明稀土离子之间存在弱的反铁磁性相互作用。有趣的是,化合物2的交流磁化率的测定结果表明,该化合物具有频率依赖的磁驰豫行为。
化合物[(CH3)4N]14Na4(H3O)16[(α2-As2W17O61)2Ln]2·nH2O (Ln=Nd(3), Pr(4))是以[α-As2W15O56]12-和Ln3+为原料在常规条件下得到了经典的1：2型夹心结构的稀土多金属氧酸盐。在两个夹心结构单元http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter之间通过一个双核钠簇[Na2(H2O)6]2+连接形成二聚结构。化合物3和4的磁性研究表明,稀土离子之间存在弱的反铁磁性相互作用。
化合物[H2N(CH2CH2)2O]10Na(H3O)6[(α2-As2W17O61)2Ln]·nH2O(Ln=Pr(5), Eu(6))为异质同构体,经典的夹心型结构单元之间通过Na+离子连接形成一维链。化合物5的磁性研究表明,稀土离子之间存在弱的反铁磁性相互作用。室温下,化合物6的发光性质的测定结果表明,该化合物在固态时显示了Eu3+离子的特征跃迁。
学位年度:2010
作者:刘丽珍
学位授予单位:东北师范大学
关键词:多金属氧酸盐;;稀土离子;;Dawson结构;;磁性;;荧光性质
摘要:
多金属氧酸盐,又称金属氧簇化合物,具有独特的结构和有趣的物理化学性质,由于它们在催化、医药、材料科学等方面的潜在应用而引起了广泛的关注。缺位多酸作为无机富氧配体,能够与高配位数和强亲氧性的稀土离子结合形成具有光、电、磁等特性的新型材料。因此,本论文主要采用缺位的Dawson结构多金属氧酸Magnetic lifter盐为基本建筑单元,利用常规水溶液合成方法,通过稀土离子的修饰和桥连,得到了6个未见报道的化合物。通过单晶X-射线衍射、元素分析、IR、TG、XRD等测试手段对这些化合物进行了表征。此外,我们对这些化合物的电化学行为、磁学性质和荧光性质也进行了研究和讨论。
化合物[(CH3)4N]8[Ln(H2O)8]2[(α2-As2W17O61)Ln(H2O)2]2·nH2O(Ln=Er(1), Dy(2))是利用三缺位的[α-As2W15O56]12和Ln3+离子反应得到的。多氧阴离子[(α2-As2W17O61)Ln(H2O)2]7是饱和的Dawson结构[α-As2W18O62]6-中的一个W原子被一个Ln原子取代得到的。两个[(α2-As2W17O61)Ln(H2O)2]7单元之间通过两个Ln-O-W连接形成一个中心对称的二聚体。二聚体之间存在氢键相互作用,通过[Ln(H2O)8]3+连接形成3D超分子网络结构。我们对这两种化合物的磁性进行了详细的研究。化合物1和
2的磁性测定结果表明稀土离子之间存在弱的反铁磁性相互作用。有趣的是,化合物2的交流磁化率的测定结果表明,该化合物具有频率依赖的磁驰豫行为。
化合物[(CH3)4N]14Na4(H3O)16[(α2-As2W17O61)2Ln]2·nH2O (Ln=Nd(3), Pr(4))是以[α-As2W15O56]12-和Ln3+为原料在常规条件下得到了经典的1：2型夹心结构的稀土多金属氧酸盐。在两个夹心结构单元http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter之间通过一个双核钠簇[Na2(H2O)6]2+连接形成二聚结构。化合物3和4的磁性研究表明,稀土离子之间存在弱的反铁磁性相互作用。
化合物[H2N(CH2CH2)2O]10Na(H3O)6[(α2-As2W17O61)2Ln]·nH2O(Ln=Pr(5), Eu(6))为异质同构体,经典的夹心型结构单元之间通过Na+离子连接形成一维链。化合物5的磁性研究表明,稀土离子之间存在弱的反铁磁性相互作用。室温下,化合物6的发光性质的测定结果表明,该化合物在固态时显示了Eu3+离子的特征跃迁。
学位年度:2010
稀土—氮氧自由基功能配合物的组装和性质研究
题名:稀土—氮氧自由基功能配合物的组装和性质研究
作者:王玉肖
学位授予单位:河北师范大学
关键词:稀土;;氮氧自由基;;功能配合物;;晶体结构;;磁性
摘要:
论文围绕稀土-自由基功能配合物材料这一研究热点,合成了四个氮氧自由基配体(其中2个为未见文献报道),利用这些自由基配体设计合成了13个稀土-NITR自由基配合物。此外,利用吡啶取代的氮氧自由基与过渡金属铜得到了Magnetic lifter一个一维链结构的配合物,全部解析了这些配合物的晶体结构。应用元素分析、红外光谱、热重分析、以及变温磁化率等手段对部分配合物进行了表征和性质研究。
利用稀土Tb(III)、Dy(III)、Ho(III)、Er(III)、Eu(III)共设计合成了13个稀土-NITR配合物,这些配合物同构,均由单核分子构成。其中RE(III)离子为八配位,三个六氟乙酰丙酮以双齿螯合的形式与稀土离子配位,占据六个配位点,其余两个配位点被两个自由基NO基团上的氧原子占据。对[RE(hfac)3(NITpt-BuPh)2]这一系列的配合物进行了变温磁化率测试,并对Tb(hfac)3(NITpt-BuPh)2 (6)、Eu(hfac)3(NITpt-BuPh)2(10)两个配合物进行磁性拟合,拟合结果显示:稀土Tb(Ⅲ)与自由基之间表现为弱的铁磁相互作用,Eu(Ⅲ)与自由基之间则表现为弱的反铁磁相互作用。对BPNN、NITPhOn-Pe及pAPNN三种自由基得到的配合物进行了热重分析,它们的热分解过程相似。
以丁二酸根为桥联配体合成了配合物{[Cu(NIT4Py)2(suc)(H2O)]·3H2O}n(14)。配合物中丁二酸根以双单齿桥联的方式连接两个五配位的Cu(Ⅱ),形成一维链结构,链间通过溶剂水、配位水和羧基氧之间的氢键连接成一个二维网络结构。
本论文通过合成新型氮氧自由基,进而组装新型稀土-自由基功能配合物,拓宽了自由基配合物的研究范畴。通过对这些http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter配合物的变温磁化率的测试,探讨了其磁性与结构的关系。此外,我们还对配合物进行了热力学分析,推导出它们的热分解过程。这些均为设计、合成新型功能稀土配合物磁性材料提供了科学实验依据。
学位年度:2010
作者:王玉肖
学位授予单位:河北师范大学
关键词:稀土;;氮氧自由基;;功能配合物;;晶体结构;;磁性
摘要:
论文围绕稀土-自由基功能配合物材料这一研究热点,合成了四个氮氧自由基配体(其中2个为未见文献报道),利用这些自由基配体设计合成了13个稀土-NITR自由基配合物。此外,利用吡啶取代的氮氧自由基与过渡金属铜得到了Magnetic lifter一个一维链结构的配合物,全部解析了这些配合物的晶体结构。应用元素分析、红外光谱、热重分析、以及变温磁化率等手段对部分配合物进行了表征和性质研究。
利用稀土Tb(III)、Dy(III)、Ho(III)、Er(III)、Eu(III)共设计合成了13个稀土-NITR配合物,这些配合物同构,均由单核分子构成。其中RE(III)离子为八配位,三个六氟乙酰丙酮以双齿螯合的形式与稀土离子配位,占据六个配位点,其余两个配位点被两个自由基NO基团上的氧原子占据。对[RE(hfac)3(NITpt-BuPh)2]这一系列的配合物进行了变温磁化率测试,并对Tb(hfac)3(NITpt-BuPh)2 (6)、Eu(hfac)3(NITpt-BuPh)2(10)两个配合物进行磁性拟合,拟合结果显示:稀土Tb(Ⅲ)与自由基之间表现为弱的铁磁相互作用,Eu(Ⅲ)与自由基之间则表现为弱的反铁磁相互作用。对BPNN、NITPhOn-Pe及pAPNN三种自由基得到的配合物进行了热重分析,它们的热分解过程相似。
以丁二酸根为桥联配体合成了配合物{[Cu(NIT4Py)2(suc)(H2O)]·3H2O}n(14)。配合物中丁二酸根以双单齿桥联的方式连接两个五配位的Cu(Ⅱ),形成一维链结构,链间通过溶剂水、配位水和羧基氧之间的氢键连接成一个二维网络结构。
本论文通过合成新型氮氧自由基,进而组装新型稀土-自由基功能配合物,拓宽了自由基配合物的研究范畴。通过对这些http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter配合物的变温磁化率的测试,探讨了其磁性与结构的关系。此外,我们还对配合物进行了热力学分析,推导出它们的热分解过程。这些均为设计、合成新型功能稀土配合物磁性材料提供了科学实验依据。
学位年度:2010
阴离子型胺基芳氧基稀土金属胺化物的合成、表征及催化丙交酯聚合的行为
题名:阴离子型胺基芳氧基稀土金属胺化物的合成、表征及催化丙交酯聚合的行为
作者:卢敏
学位授予单位:苏州大学
关键词:胺基芳氧基;;阴离子型;;稀土;;合成;;表征;;丙交酯;;聚合
摘要:
本文以四种胺基酚为辅助配体前体,合成了一系列阴离子型胺基芳氧基稀土金属胺化物,并研究了它们在催化丙交酯聚合中的应用。文中所用Magnetic lifter四种胺基酚分别为:对甲基胺基酚p-CH3-C6H4NHCH2(3-CH3-5-CH3-C6H2-2-OH),简写成[NO]1H2;对氟胺基酚p-F-C6H4NHCH2(3-CH3-5-CH3-C6H2-2-OH),简写成[NO]2H2;对氯胺基酚p-Cl-C6H4NHCH2(3-CH3-5-CH3-C6H2-2-OH),简写成[NO]3H2;对溴胺基酚p-Br-C6H4NHCH2(3-CH3-5-CH3-C6H2-2-OH),简写成[NO]4H2。主要研究结果如下:
1、对甲基胺基酚[NO]1H2和正丁基锂或者金属钠按1:1的摩尔比在THF中反应,可高产率合成胺基芳氧基锂盐[HNOLi(THF)]2 (1)和钠盐[HNONa(THF)]2 (2)。配合物1和2经红外光谱、元素分析、1H和13C NMR表征,并测定了它们的单晶结构,在固态时它们都具有溶剂化的二聚体结构。
2、Ln[N(TMS)2]3(μ-Cl)Li(THF)3和胺基芳氧基锂盐按1:1的摩尔比在THF中反应,高产率地合成了一系列阴离子型胺基芳氧基稀土金属胺化物[NO]12Ln[N(TMS)2][Li(THF)]2 [Ln = Pr (3), Nd (4), Sm (5), Yb (6), Y (7)]、[NO]22Ln[N(TMS)2][Li(THF)]2 [Ln = Pr (8), Nd (9), Sm (10), Yb (11)]、[NO]32Ln[N(TMS)2][Li(THF)]2 [Ln = Pr (12), Sm (13), Yb (14), Y (15)]、[NO]42Ln[N(TMS)2][Li(THF)]2 [Ln = Pr (16), Nd (17), Sm (18), Yb (19), Y (20)],所有产物经红外光谱,元素分析和单晶结构测定等表征。
3、初步研究发现阴离子型胺基芳氧基稀土胺化物3-7可以在相对温和的条件下高活性到引发L-丙交酯的开环聚合http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter。其催化活性随着稀土金属离子半径变大而增强,但所得聚合物的分子量分布较宽,显示它们不是可控聚合体系。配体的电子效应对催化丙交酯聚合行为的影响还在研究中。
4、胺基芳氧基锂盐[HNOLi(THF)]2 (1)和胺基芳氧基钠盐[HNONa(THF)]2 (2)都可以在相对较温和的条件下较高活性引发L-丙交酯的聚合,但所得聚合物的分子量分布较宽。
学位年度:2010
作者:卢敏
学位授予单位:苏州大学
关键词:胺基芳氧基;;阴离子型;;稀土;;合成;;表征;;丙交酯;;聚合
摘要:
本文以四种胺基酚为辅助配体前体,合成了一系列阴离子型胺基芳氧基稀土金属胺化物,并研究了它们在催化丙交酯聚合中的应用。文中所用Magnetic lifter四种胺基酚分别为:对甲基胺基酚p-CH3-C6H4NHCH2(3-CH3-5-CH3-C6H2-2-OH),简写成[NO]1H2;对氟胺基酚p-F-C6H4NHCH2(3-CH3-5-CH3-C6H2-2-OH),简写成[NO]2H2;对氯胺基酚p-Cl-C6H4NHCH2(3-CH3-5-CH3-C6H2-2-OH),简写成[NO]3H2;对溴胺基酚p-Br-C6H4NHCH2(3-CH3-5-CH3-C6H2-2-OH),简写成[NO]4H2。主要研究结果如下:
1、对甲基胺基酚[NO]1H2和正丁基锂或者金属钠按1:1的摩尔比在THF中反应,可高产率合成胺基芳氧基锂盐[HNOLi(THF)]2 (1)和钠盐[HNONa(THF)]2 (2)。配合物1和2经红外光谱、元素分析、1H和13C NMR表征,并测定了它们的单晶结构,在固态时它们都具有溶剂化的二聚体结构。
2、Ln[N(TMS)2]3(μ-Cl)Li(THF)3和胺基芳氧基锂盐按1:1的摩尔比在THF中反应,高产率地合成了一系列阴离子型胺基芳氧基稀土金属胺化物[NO]12Ln[N(TMS)2][Li(THF)]2 [Ln = Pr (3), Nd (4), Sm (5), Yb (6), Y (7)]、[NO]22Ln[N(TMS)2][Li(THF)]2 [Ln = Pr (8), Nd (9), Sm (10), Yb (11)]、[NO]32Ln[N(TMS)2][Li(THF)]2 [Ln = Pr (12), Sm (13), Yb (14), Y (15)]、[NO]42Ln[N(TMS)2][Li(THF)]2 [Ln = Pr (16), Nd (17), Sm (18), Yb (19), Y (20)],所有产物经红外光谱,元素分析和单晶结构测定等表征。
3、初步研究发现阴离子型胺基芳氧基稀土胺化物3-7可以在相对温和的条件下高活性到引发L-丙交酯的开环聚合http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter。其催化活性随着稀土金属离子半径变大而增强,但所得聚合物的分子量分布较宽,显示它们不是可控聚合体系。配体的电子效应对催化丙交酯聚合行为的影响还在研究中。
4、胺基芳氧基锂盐[HNOLi(THF)]2 (1)和胺基芳氧基钠盐[HNONa(THF)]2 (2)都可以在相对较温和的条件下较高活性引发L-丙交酯的聚合,但所得聚合物的分子量分布较宽。
学位年度:2010
2011年11月13日星期日
键合型稀土铕配合物及其共聚物的合成与性能研究
题名:键合型稀土铕配合物及其共聚物的合成与性能研究
作者:魏伟
学位授予单位:江苏大学
关键词:稀土配合物;;共聚合;;荧光性能;;透光率;;吸光度;;热学性能
摘要:
稀土杂化高分子材料因稀土离子独特的电子结构而使其成为一类具有独特性能的发光材料
,在光致发光、电致发光以及聚合物光纤Magnetic lifter等领域有潜在的应用价值。稀土杂化高分子材料由于兼具
稀土离子发光强度高、色纯度高和高分子材料优良的加工成型性能等优点而备受瞩目。本课题制备
了五种键合型稀土铕配合物。考察配体的结构变化以及第二配体的协同效应对稀土配合物荧光强度
的影响。将键合型稀土配合物与甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸进行三元共聚,得到一系列稀土杂化
高分子材料。研究共聚物中稀土配合物的种类以及含量的变化对共聚物性能的影响。通过回归分析
法对实验范围内共聚物的发光强度,吸光度以及透光率与配合物单体含量之间的关系进行函数关系
式拟合。
本课题主要工作可以归纳为以下几个方面：
1.用溶液沉淀法制备稀土配合物铕
-丙烯酸(Eu(AA)3),铕-甲基丙烯酸(Eu(MA)3),铕-邻菲罗啉(EuCl3.Phen),铕-丙烯酸-邻菲罗啉(Eu
(AA)3.Phen),铕-甲基丙烯酸-邻菲罗啉(Eu(MA)3.Phen),铕-乙酰丙酮(Eu(acac)3),铕-乙酰丙酮-丙
烯酸(Eu(acac)2.AA)和铕-乙酰丙酮-邻菲罗啉(Eu(acac)3.Phen)。比较了各配合物的荧光强度。荧
光光谱研究表明：氯化铕(EuCl3.nH2O), Eu(AA)3, Eu(MA)3, EuCl3.Phen, Eu(AA)3.Phen和Eu
(MA)3.Phen的最佳荧光激发波长为396nm。Eu(acac)3, Eu(acac)2.AA和Eu(acac)3.Phen的最佳荧光
激发波长为536nm。稀土二元配合物特征发射波长的荧光强度有下列关系：Eu(acac)3＞EuCl3.Phen
＞Eu(AA)3＞Eu(MA)3＞EuCl3.nH2O。稀土二元配合物的荧光强度都高于EuCl3.nH2O的荧光强度且发
射光谱波长位置基本一致。在最佳激发波长下,稀土三元配合物的荧光特征发射光谱强度有下列关
系：Eu(AA)3Phen＞Eu(AA)3, Eu(MA)3Phen＞Eu(MA)3, Eu(acac)3Phen＞Eu(acac)3。说明三元配合
物中配体1,10-Phen的引入可以明显的提高稀http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter土配合物的荧光强度。
2.将前一部分合成的五种
键合型稀土配合物与甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸进行共聚得到一系列的共聚物。研究了稀土配合
物的种类和含量的变化对共聚物性能的影响。研究表明：共聚物发射Eu3+的特征荧光。在相同稀土
含量下,二元配合物与反应单体MMA和HMA生成共聚物的荧光强度低于相应的三元配合物与反应单体
生成的共聚物。但三元配合物在反应单体中的溶解度低于二元配合物,从而使在最大溶解度下二元
配合物与反应单体生成共聚物的荧光强度高于相应的三元配合物与反应单体生成的共聚物。
合成的稀土配合物以及共聚物发射的荧光表现为红光,且单色性很好。与配合物相比,生成共聚物的
荧光强度比较弱,这主要是由于共聚物中稀土配合物的含量较低。当共聚物中稀土配合物浓度相同
时,二元稀土配合对应共聚物的透光率好于相应的三元配合物,吸光度弱于相应的三元配合物。
共聚物中随着稀土配合物Eu(AA)3含量的增加,共聚物的荧光强度和吸光度增加；透光率降低。共聚
物的吸光度在394nm处存在一个吸收峰,透光率在394nm处存在一个吸收谷。
共聚物中Eu
(AA)3含量较低时,其吸水率比MMA-co-HMA略低。随着共聚物中Eu(AA)3含量的增加,共聚物的吸水率
呈现增加的趋势。稀土配合物的加入在一定程度上增加了共聚物的吸水率,但所制备共聚物样品的
吸水率比较低,即吸湿性不大,可以作为光学塑料使用。
3.用回归分析法对共聚物的荧光强
度,吸光度以及透光率与配合物单体含量之间的关系用函数关系式进行拟合,发现共聚物Eu(AA)3-
co-MMA-HMA中,随着Eu(AA)3含量的增加,共聚物的荧光强度和吸光度呈线性增加；共聚物的透光率
呈指数减小。
学位年度:2010
作者:魏伟
学位授予单位:江苏大学
关键词:稀土配合物;;共聚合;;荧光性能;;透光率;;吸光度;;热学性能
摘要:
稀土杂化高分子材料因稀土离子独特的电子结构而使其成为一类具有独特性能的发光材料
,在光致发光、电致发光以及聚合物光纤Magnetic lifter等领域有潜在的应用价值。稀土杂化高分子材料由于兼具
稀土离子发光强度高、色纯度高和高分子材料优良的加工成型性能等优点而备受瞩目。本课题制备
了五种键合型稀土铕配合物。考察配体的结构变化以及第二配体的协同效应对稀土配合物荧光强度
的影响。将键合型稀土配合物与甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸进行三元共聚,得到一系列稀土杂化
高分子材料。研究共聚物中稀土配合物的种类以及含量的变化对共聚物性能的影响。通过回归分析
法对实验范围内共聚物的发光强度,吸光度以及透光率与配合物单体含量之间的关系进行函数关系
式拟合。
本课题主要工作可以归纳为以下几个方面：
1.用溶液沉淀法制备稀土配合物铕
-丙烯酸(Eu(AA)3),铕-甲基丙烯酸(Eu(MA)3),铕-邻菲罗啉(EuCl3.Phen),铕-丙烯酸-邻菲罗啉(Eu
(AA)3.Phen),铕-甲基丙烯酸-邻菲罗啉(Eu(MA)3.Phen),铕-乙酰丙酮(Eu(acac)3),铕-乙酰丙酮-丙
烯酸(Eu(acac)2.AA)和铕-乙酰丙酮-邻菲罗啉(Eu(acac)3.Phen)。比较了各配合物的荧光强度。荧
光光谱研究表明：氯化铕(EuCl3.nH2O), Eu(AA)3, Eu(MA)3, EuCl3.Phen, Eu(AA)3.Phen和Eu
(MA)3.Phen的最佳荧光激发波长为396nm。Eu(acac)3, Eu(acac)2.AA和Eu(acac)3.Phen的最佳荧光
激发波长为536nm。稀土二元配合物特征发射波长的荧光强度有下列关系：Eu(acac)3＞EuCl3.Phen
＞Eu(AA)3＞Eu(MA)3＞EuCl3.nH2O。稀土二元配合物的荧光强度都高于EuCl3.nH2O的荧光强度且发
射光谱波长位置基本一致。在最佳激发波长下,稀土三元配合物的荧光特征发射光谱强度有下列关
系：Eu(AA)3Phen＞Eu(AA)3, Eu(MA)3Phen＞Eu(MA)3, Eu(acac)3Phen＞Eu(acac)3。说明三元配合
物中配体1,10-Phen的引入可以明显的提高稀http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter土配合物的荧光强度。
2.将前一部分合成的五种
键合型稀土配合物与甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸进行共聚得到一系列的共聚物。研究了稀土配合
物的种类和含量的变化对共聚物性能的影响。研究表明：共聚物发射Eu3+的特征荧光。在相同稀土
含量下,二元配合物与反应单体MMA和HMA生成共聚物的荧光强度低于相应的三元配合物与反应单体
生成的共聚物。但三元配合物在反应单体中的溶解度低于二元配合物,从而使在最大溶解度下二元
配合物与反应单体生成共聚物的荧光强度高于相应的三元配合物与反应单体生成的共聚物。
合成的稀土配合物以及共聚物发射的荧光表现为红光,且单色性很好。与配合物相比,生成共聚物的
荧光强度比较弱,这主要是由于共聚物中稀土配合物的含量较低。当共聚物中稀土配合物浓度相同
时,二元稀土配合对应共聚物的透光率好于相应的三元配合物,吸光度弱于相应的三元配合物。
共聚物中随着稀土配合物Eu(AA)3含量的增加,共聚物的荧光强度和吸光度增加；透光率降低。共聚
物的吸光度在394nm处存在一个吸收峰,透光率在394nm处存在一个吸收谷。
共聚物中Eu
(AA)3含量较低时,其吸水率比MMA-co-HMA略低。随着共聚物中Eu(AA)3含量的增加,共聚物的吸水率
呈现增加的趋势。稀土配合物的加入在一定程度上增加了共聚物的吸水率,但所制备共聚物样品的
吸水率比较低,即吸湿性不大,可以作为光学塑料使用。
3.用回归分析法对共聚物的荧光强
度,吸光度以及透光率与配合物单体含量之间的关系用函数关系式进行拟合,发现共聚物Eu(AA)3-
co-MMA-HMA中,随着Eu(AA)3含量的增加,共聚物的荧光强度和吸光度呈线性增加；共聚物的透光率
呈指数减小。
学位年度:2010
稀土掺杂二氧化钛的制备与抗菌性能研究
题名:稀土掺杂二氧化钛的制备与抗菌性能研究
作者:王富平
学位授予单位:重庆理工大学
关键词:稀土掺杂二氧化钛;;共沉淀法;;溶胶凝胶法;;等温吸附线;;抗菌
摘要:
纳米二氧化钛因其具有的纳米特性而被应用到医学早期诊断和治疗中;作为一种生物安全
性,相容性良好,可有效改善一些生物Magnetic lifter 材料的界面问题,已被广泛用于改善传统生物材料相容性的研
究;作为一种杀菌彻底和长效抗菌的抗菌材料而被广泛应用于传统生物材料抗菌、医疗器械表面抗
菌和卫生保健,以及日常生活息息相关相关的厨具,卫生设施、家用电器、建筑材料、高速公路设施
等方面。
二氧化钛作为保健型抗菌材料同时具有抗菌、净化空气的功能,又具有无毒、无
味、无刺激性、耐热性能好、化学性质稳定,成本低的特点,但是不可否认的是TiO_2的也存在自身
的问题,主要是光催化活性不高。
金属离子掺杂可以有效的提高TiO_2光催化活性,目前,有学者
用1种方法制备1-3种稀土元素掺杂,或在制备不同方法条件下制备的稀土掺杂二氧化钛,在不同评价
体系下所得到的结果,不具有比较性。本研究工作主要是在前期研究的基础之上,用共沉淀法和溶胶
凝胶法对镧系7种稀土元素掺杂二氧化钛进行比较研究。包括:以罗丹明B为模型有机物,评价光催化
活性;测定吸附能力;并对活性较高的稀土掺杂二氧化钛进行了XRD,XPS,BET,SEM表征;最后对稀土掺
杂二氧化钛进行了抑菌鉴定。
本论文研究工作结论如下:
1、共沉淀制备的稀土掺
杂二氧化钛的光催化活性明显高于溶胶凝胶法,分析原因是:
1)两种方法制备的稀土掺杂二氧化
钛都具有混合晶体结构,但其主要催化作用的锐钛矿在共沉淀法制备的材料中含量较多,其中
COP1.0wt% Gd-TiO_2-800比SG1.0wt%Gd-TiO_2-600的锐钛矿相含量分别为87%和79%,且共沉淀法制
备的材料的晶体粒径大于溶胶-凝胶法的,分别为40.3nm和26.9nm(XRD分析);
2)溶胶-凝胶法
制备的稀土掺杂二氧化钛表面存在前驱体引入的C元素可能是导致光催化活性下降的主要原因
(XPS);
3)共沉淀法制备的稀土掺杂二氧化钛具有75%的介孔(2～50nm)和25%的大孔(>50nm)结构,
溶胶-凝胶法制备的http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter材料只有介孔结构,而大孔有利于光能和反应物进出催化剂粒子内部(BET)。
4)许多COP1.0wt.%Gd-TiO_2-800粒子呈球形或椭圆形,比较松散。相比而言,SG1.0 wt.%Gd-TiO_2-
600样品粒子为薄片状或矩形,比较致密(SEM)。
2、14种材料中以共沉淀法制备的Gd-TiO_2
的催化活性最高(表观反应速率常数为0.032min~(-1)),主要的原因可能是钆的7f电子层是半充满状
态。当钆离子捕获电子后,半充满的电子形态被破坏,其稳定性下降,被捕获的电子容易转移到吸附
在催化剂表面的氧分子,钆离子返回到原来的稳定半满电子结构,这个过程中,电子被传递,有效抑制
了电子空穴的复合,提高了二氧化钛的光催化活性(活性评价)。
3、溶胶凝胶法制备的同
一稀土元素掺杂二氧化钛的饱和吸附能力大于共沉淀法,主要是由于溶胶凝胶法制备稀土掺杂二氧
化钛的比表面积是共沉淀法的2.35倍(SG1.0 wt.% Gd- TiO_2-600:36.9m~2/g,COP1.0wt.% Gd-
TiO_2-800:14.8 m~2/g)(BET测定),同时也说明材料吸附能力的大小不是活性大小决定因素。
4、两种方法制备的稀土掺杂二氧化钛表面O/Ti原子比稍大于2(平均为2.02),氧含量较高的原因可
能是该催化剂表面上存在Gd2O3(XPS)。
5、稀土掺杂TiO_2具有较为明显的抗菌性能,且共沉
淀法制备的稀土掺杂二氧化钛抑菌圈明显大于溶胶凝胶法,共沉淀法中以Gd、Yb、Sm抗菌活性最高,
这与光催化评价结果相似。
学位年度:2010
作者:王富平
学位授予单位:重庆理工大学
关键词:稀土掺杂二氧化钛;;共沉淀法;;溶胶凝胶法;;等温吸附线;;抗菌
摘要:
纳米二氧化钛因其具有的纳米特性而被应用到医学早期诊断和治疗中;作为一种生物安全
性,相容性良好,可有效改善一些生物Magnetic lifter 材料的界面问题,已被广泛用于改善传统生物材料相容性的研
究;作为一种杀菌彻底和长效抗菌的抗菌材料而被广泛应用于传统生物材料抗菌、医疗器械表面抗
菌和卫生保健,以及日常生活息息相关相关的厨具,卫生设施、家用电器、建筑材料、高速公路设施
等方面。
二氧化钛作为保健型抗菌材料同时具有抗菌、净化空气的功能,又具有无毒、无
味、无刺激性、耐热性能好、化学性质稳定,成本低的特点,但是不可否认的是TiO_2的也存在自身
的问题,主要是光催化活性不高。
金属离子掺杂可以有效的提高TiO_2光催化活性,目前,有学者
用1种方法制备1-3种稀土元素掺杂,或在制备不同方法条件下制备的稀土掺杂二氧化钛,在不同评价
体系下所得到的结果,不具有比较性。本研究工作主要是在前期研究的基础之上,用共沉淀法和溶胶
凝胶法对镧系7种稀土元素掺杂二氧化钛进行比较研究。包括:以罗丹明B为模型有机物,评价光催化
活性;测定吸附能力;并对活性较高的稀土掺杂二氧化钛进行了XRD,XPS,BET,SEM表征;最后对稀土掺
杂二氧化钛进行了抑菌鉴定。
本论文研究工作结论如下:
1、共沉淀制备的稀土掺
杂二氧化钛的光催化活性明显高于溶胶凝胶法,分析原因是:
1)两种方法制备的稀土掺杂二氧化
钛都具有混合晶体结构,但其主要催化作用的锐钛矿在共沉淀法制备的材料中含量较多,其中
COP1.0wt% Gd-TiO_2-800比SG1.0wt%Gd-TiO_2-600的锐钛矿相含量分别为87%和79%,且共沉淀法制
备的材料的晶体粒径大于溶胶-凝胶法的,分别为40.3nm和26.9nm(XRD分析);
2)溶胶-凝胶法
制备的稀土掺杂二氧化钛表面存在前驱体引入的C元素可能是导致光催化活性下降的主要原因
(XPS);
3)共沉淀法制备的稀土掺杂二氧化钛具有75%的介孔(2～50nm)和25%的大孔(>50nm)结构,
溶胶-凝胶法制备的http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter材料只有介孔结构,而大孔有利于光能和反应物进出催化剂粒子内部(BET)。
4)许多COP1.0wt.%Gd-TiO_2-800粒子呈球形或椭圆形,比较松散。相比而言,SG1.0 wt.%Gd-TiO_2-
600样品粒子为薄片状或矩形,比较致密(SEM)。
2、14种材料中以共沉淀法制备的Gd-TiO_2
的催化活性最高(表观反应速率常数为0.032min~(-1)),主要的原因可能是钆的7f电子层是半充满状
态。当钆离子捕获电子后,半充满的电子形态被破坏,其稳定性下降,被捕获的电子容易转移到吸附
在催化剂表面的氧分子,钆离子返回到原来的稳定半满电子结构,这个过程中,电子被传递,有效抑制
了电子空穴的复合,提高了二氧化钛的光催化活性(活性评价)。
3、溶胶凝胶法制备的同
一稀土元素掺杂二氧化钛的饱和吸附能力大于共沉淀法,主要是由于溶胶凝胶法制备稀土掺杂二氧
化钛的比表面积是共沉淀法的2.35倍(SG1.0 wt.% Gd- TiO_2-600:36.9m~2/g,COP1.0wt.% Gd-
TiO_2-800:14.8 m~2/g)(BET测定),同时也说明材料吸附能力的大小不是活性大小决定因素。
4、两种方法制备的稀土掺杂二氧化钛表面O/Ti原子比稍大于2(平均为2.02),氧含量较高的原因可
能是该催化剂表面上存在Gd2O3(XPS)。
5、稀土掺杂TiO_2具有较为明显的抗菌性能,且共沉
淀法制备的稀土掺杂二氧化钛抑菌圈明显大于溶胶凝胶法,共沉淀法中以Gd、Yb、Sm抗菌活性最高,
这与光催化评价结果相似。
学位年度:2010
稀土对镀银铜粉及电极涂层工艺与性能的影响
题名:稀土对镀银铜粉及电极涂层工艺与性能的影响
作者:张丽丽
学位授予单位:合肥工业大学
关键词:稀土;;镀银铜粉;;性能;;电极涂层
摘要:
本文研究了稀土对镀银铜粉及瓷片电容电极涂层工艺与性能的影响。分别考察了稀土介入
活化液、镀液后对铜粉表面银的沉积速度、包覆率及银镀层的组织结构和微观形貌产生的影响,测
定了镀银铜粉的电化学性能,导电性、抗氧Magnetic lifter化性和耐腐蚀性；考察了稀土元素在活化液和镀液中对
镀层表面包覆程度的影响,研究了含稀土镀银铜粉的共沉积机制及稀土对镀层工艺、组织结构和性
能的作用机理和影响方式。同时研究了电极涂层制备工艺和性能。
结果表明：稀土对镀银铜
粉的沉积速度、包覆率及镀层微观形貌在不同程度上均有改变。稀土介入活化液后,催化金属表面
的吸附,降低了系统的能量,使得钯晶核生成快、还原快、容易失去电子,加速了钯离子的还原速度,
扩展了催化中心。稀土介入镀液后,使镀液的静止电位正移,提高了极化度和阴极过电位。使镀层电
阻率降低,镀银铜粉抗氧化性能也得到了改善。适量稀土元素使得微观晶粒明显变小,镀层变得均匀
致密,从而降低镀层在电解质中的腐蚀速度,降低镀层在水溶液中的电流密度,明显提高镀层的耐腐
蚀性能。研究了银电http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter极浆料、镀银铜粉电极浆料,以及铜电极浆料制备的陶瓷电容器的介电性能。
从实验所得数据结果看,在保护气氛下的银包铜粉电极浆料制备的陶瓷电容器的电容量要高于银电
极浆料制备的陶瓷电容器,介电损耗也低于银电极浆料制备的陶瓷电容器。铜电极浆料电容和损耗
均值和标准值相差较大,效果较差,有待技术和工艺改进。
学位年度:2010
作者:张丽丽
学位授予单位:合肥工业大学
关键词:稀土;;镀银铜粉;;性能;;电极涂层
摘要:
本文研究了稀土对镀银铜粉及瓷片电容电极涂层工艺与性能的影响。分别考察了稀土介入
活化液、镀液后对铜粉表面银的沉积速度、包覆率及银镀层的组织结构和微观形貌产生的影响,测
定了镀银铜粉的电化学性能,导电性、抗氧Magnetic lifter化性和耐腐蚀性；考察了稀土元素在活化液和镀液中对
镀层表面包覆程度的影响,研究了含稀土镀银铜粉的共沉积机制及稀土对镀层工艺、组织结构和性
能的作用机理和影响方式。同时研究了电极涂层制备工艺和性能。
结果表明：稀土对镀银铜
粉的沉积速度、包覆率及镀层微观形貌在不同程度上均有改变。稀土介入活化液后,催化金属表面
的吸附,降低了系统的能量,使得钯晶核生成快、还原快、容易失去电子,加速了钯离子的还原速度,
扩展了催化中心。稀土介入镀液后,使镀液的静止电位正移,提高了极化度和阴极过电位。使镀层电
阻率降低,镀银铜粉抗氧化性能也得到了改善。适量稀土元素使得微观晶粒明显变小,镀层变得均匀
致密,从而降低镀层在电解质中的腐蚀速度,降低镀层在水溶液中的电流密度,明显提高镀层的耐腐
蚀性能。研究了银电http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter极浆料、镀银铜粉电极浆料,以及铜电极浆料制备的陶瓷电容器的介电性能。
从实验所得数据结果看,在保护气氛下的银包铜粉电极浆料制备的陶瓷电容器的电容量要高于银电
极浆料制备的陶瓷电容器,介电损耗也低于银电极浆料制备的陶瓷电容器。铜电极浆料电容和损耗
均值和标准值相差较大,效果较差,有待技术和工艺改进。
学位年度:2010
稀土合金变质对高碳当量灰铸铁组织与性能的影响
题名:稀土合金变质对高碳当量灰铸铁组织与性能的影响
作者:祖昕晖
学位授予单位:山东建筑大学
关键词:高碳当量灰铸铁;;稀土合金;;抗拉强度;;石墨;;初生奥氏体
摘要:
高碳当量灰铸铁一般是指碳当量在共晶点附近的一类铸铁。此类铸铁具有良好的铸造性和
减磨性,同时,与其它合金相比具有充型和加工容易、生产设施和成型过程简单以及成本低廉等优越Magnetic lifter
性。因此,高碳当量灰铸铁在汽车上的应用越来越受到重视。汽车上的制动鼓和刹车盘等件的生产,
所采用的就是这类高碳当量灰铸铁。这类铸铁还可以被大量应用于各种薄壁工件上,尤其是在各种
缸体与缸盖上。随着铸造工艺与技术的不断完善,高碳当量灰铸铁的应用会越来越广泛。但是它的
力学性能相对较差,如强度较低,脆性较大等,因此如果能在保证高碳当量灰铸铁良好铸造性能的同
时,使它的力学性能也满足生产的需要,高碳当量灰铸铁将具有更加广阔的应用前景。
稀土对
高碳当量铸铁与低碳当量铸铁同样可起变质作用,国内外的研究已经表明稀土对铸铁的组织和性能
有重要的影响。应用稀土合金作变质剂改变石墨的形态,从而生产球墨铸铁和蠕墨铸铁的技术在国
内外都已很成熟,但用它作为变质剂对高碳当量灰铸铁组织与性能的影响还需要进一步的研究。目
前,国外已有许多家工厂采用稀土型变质剂处理灰铸铁,而国内尚未普遍采用稀土合金变质剂。因此
,研究稀土合金在高碳当量灰铸铁中的作用机理,从而找出提高高碳当量灰铸铁力学性能的途径和方
法是本课题研究的关键。
本文分别从流动性、收缩性等铸造性能,抗拉强度、硬度等力学性能以
及石墨、基体组织、初生奥氏体、共晶团等金相组织的角度对稀土合金变质后的高碳当量灰铸铁进
行了分析。
铸造性能方面,变质前后高碳当量灰铸铁的整体流动性在1020-1400mm。说明稀土
合金变质处理后仍然保持了高碳当量灰铸铁良好的流动性；稀土合金加入量在0.10%-0.30%之间时,
白口倾向降低,白口宽度在2.2mm左右。说明稀土合金在此加入量范围内具有良好的孕育效果；经一
定量的稀土合金变质后, http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter 高碳当量灰铸铁的收缩倾向减小。
力学性能方面,稀土合金加入到一
定量时,高碳当量灰铸铁中会使抗拉强度提高,稀上合金加入量与抗拉强度之间表现为“双峰值曲线
”关系。当稀土合金加入量为0.20%时,抗拉强度达到第一峰值点,其值与变质前的相应值相比,提高
了近20%；增加稀土合金加入量至0.25%时,铸铁的抗拉强度降低；继续增加稀土合金加入量至0.30%
时,抗拉强度又提高到188MPa,与变质前的相应值相比,提高了近30%。
金相组织方面,稀土合金
的加入增加了初生奥氏体枝晶的数量,减小了二次枝晶臂间距,从而也使得共晶团大小、数量发生变
化。同时,初生奥氏体枝晶的增多,减小了石墨的生长空间,石墨晶核相对密集,石墨生长时受到骨架
的阻碍,最终形成比A型石墨小得多的D型石墨。因此,稀土合金加入一定量时不仅细化初生奥氏体枝
晶,而且细化石墨,从而降低了石墨对基体的割裂作用,经稀土合金变质后,石墨的形貌和数量对抗拉
强度的改善发挥着主要作用。
研究结果表明,采用随流变质的方式在高碳当量灰铸铁中加入
适量稀土合金变质剂,既保持了高碳当量灰铸铁良好的铸造性能,又能满足力学性能要求。从节省了
金属资源,降低了投资成本的角度来看,此类铸铁具有可观的经济效益和社会效益。
学位年度:2010
作者:祖昕晖
学位授予单位:山东建筑大学
关键词:高碳当量灰铸铁;;稀土合金;;抗拉强度;;石墨;;初生奥氏体
摘要:
高碳当量灰铸铁一般是指碳当量在共晶点附近的一类铸铁。此类铸铁具有良好的铸造性和
减磨性,同时,与其它合金相比具有充型和加工容易、生产设施和成型过程简单以及成本低廉等优越Magnetic lifter
性。因此,高碳当量灰铸铁在汽车上的应用越来越受到重视。汽车上的制动鼓和刹车盘等件的生产,
所采用的就是这类高碳当量灰铸铁。这类铸铁还可以被大量应用于各种薄壁工件上,尤其是在各种
缸体与缸盖上。随着铸造工艺与技术的不断完善,高碳当量灰铸铁的应用会越来越广泛。但是它的
力学性能相对较差,如强度较低,脆性较大等,因此如果能在保证高碳当量灰铸铁良好铸造性能的同
时,使它的力学性能也满足生产的需要,高碳当量灰铸铁将具有更加广阔的应用前景。
稀土对
高碳当量铸铁与低碳当量铸铁同样可起变质作用,国内外的研究已经表明稀土对铸铁的组织和性能
有重要的影响。应用稀土合金作变质剂改变石墨的形态,从而生产球墨铸铁和蠕墨铸铁的技术在国
内外都已很成熟,但用它作为变质剂对高碳当量灰铸铁组织与性能的影响还需要进一步的研究。目
前,国外已有许多家工厂采用稀土型变质剂处理灰铸铁,而国内尚未普遍采用稀土合金变质剂。因此
,研究稀土合金在高碳当量灰铸铁中的作用机理,从而找出提高高碳当量灰铸铁力学性能的途径和方
法是本课题研究的关键。
本文分别从流动性、收缩性等铸造性能,抗拉强度、硬度等力学性能以
及石墨、基体组织、初生奥氏体、共晶团等金相组织的角度对稀土合金变质后的高碳当量灰铸铁进
行了分析。
铸造性能方面,变质前后高碳当量灰铸铁的整体流动性在1020-1400mm。说明稀土
合金变质处理后仍然保持了高碳当量灰铸铁良好的流动性；稀土合金加入量在0.10%-0.30%之间时,
白口倾向降低,白口宽度在2.2mm左右。说明稀土合金在此加入量范围内具有良好的孕育效果；经一
定量的稀土合金变质后, http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter 高碳当量灰铸铁的收缩倾向减小。
力学性能方面,稀土合金加入到一
定量时,高碳当量灰铸铁中会使抗拉强度提高,稀上合金加入量与抗拉强度之间表现为“双峰值曲线
”关系。当稀土合金加入量为0.20%时,抗拉强度达到第一峰值点,其值与变质前的相应值相比,提高
了近20%；增加稀土合金加入量至0.25%时,铸铁的抗拉强度降低；继续增加稀土合金加入量至0.30%
时,抗拉强度又提高到188MPa,与变质前的相应值相比,提高了近30%。
金相组织方面,稀土合金
的加入增加了初生奥氏体枝晶的数量,减小了二次枝晶臂间距,从而也使得共晶团大小、数量发生变
化。同时,初生奥氏体枝晶的增多,减小了石墨的生长空间,石墨晶核相对密集,石墨生长时受到骨架
的阻碍,最终形成比A型石墨小得多的D型石墨。因此,稀土合金加入一定量时不仅细化初生奥氏体枝
晶,而且细化石墨,从而降低了石墨对基体的割裂作用,经稀土合金变质后,石墨的形貌和数量对抗拉
强度的改善发挥着主要作用。
研究结果表明,采用随流变质的方式在高碳当量灰铸铁中加入
适量稀土合金变质剂,既保持了高碳当量灰铸铁良好的铸造性能,又能满足力学性能要求。从节省了
金属资源,降低了投资成本的角度来看,此类铸铁具有可观的经济效益和社会效益。
学位年度:2010
硼—铬—稀土低温共渗剂的研制
题名:硼—铬—稀土低温共渗剂的研制
作者:郭仁红
学位授予单位:山东建筑大学
关键词:硼铬稀土共渗;;低温;;正交试验;;冷塑性变形;;共渗层厚度;;硬度;;脆性
摘要:
渗硼在高温(850℃～950℃)下进行,易使工件变形,所得渗层脆性大、易剥落,且能源消耗
多,使该技术在实际应用中受到一定限制。为了节约能源,扩大渗硼技术的应用范围,低温渗硼(A1以Magnetic lifter
下)为人们所关注。低温渗硼,能改善渗层性能、降低能耗和减少工件变形,从而把渗硼工艺应用到
热处理后对精度与耐磨性都有特殊要求的精密零件上,进一步扩大渗硼工艺的应用。
然而,
低温渗硼最大的缺点就是渗层浅,在一定程度上限制了其发展。选择合适的渗剂可以有效提高硼原
子在低温下的活性和浓度,使渗层深度增加,渗层组织趋向均匀、致密。另外,对试样进行冷塑性变
形,使其表面产生大量不同的晶体缺陷,为活性硼原子提供扩散通道,加速渗层的形成。
本文以
原有渗硼剂为基础,利用正交试验研制硼铬稀土低温共渗剂配方,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜
(SEM)、显微硬度计(HV-1000)、X射线衍射仪(XRD)、WS-2002涂层附着力自动划痕仪等现代分析和
表征手段,系统研究和分析了中低碳钢低温共渗层层深、显微硬度、相组成以及共渗层脆性。对20
、45钢分别喷丸0.5h、1h、1.5h和压缩10%、20%、30%后,在600℃和650℃时共渗6h,以探讨冷塑性
变形对低中碳钢硼铬稀土低温共渗的影响。
采用不同稀土作为催渗剂,对20钢、45钢进行硼铬稀
土低温共渗的研究表明,不同种类的稀土其催渗效果不同,总体来讲,氯化稀土的催渗效果要强于氟
化稀土和氧化稀土。20钢在氟化稀土、氧化稀土、氯化稀土作用下,共渗层的厚度分别是7.5μm、9
μm、11μm；45钢在氟化稀土、氧化稀土、氯化稀土作用下,共渗层的厚度分别是5μm、7.5μm、
10μm,因此选用氯化稀土作为催渗剂。
以低温共渗层厚度为指标,利用正交试验筛选出共渗
剂配方。结果表明,影响http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter硼铬稀土低温共渗层厚度的主次因素依次为：催渗剂氯化稀土,活化剂氟硅
酸钠,还原剂硅钙合金。各因素的优化水平分别为6%、17%、10%,其余共渗剂成分在原来的比例上进
行缩放。利用此配方对20、45钢进行650℃×6h硼铬稀土低温共渗,发现低温共渗层的厚度分别为15
μm和12μm,与统计分析的理论值相吻合。硼化物是柱状晶形态,且柱状晶基本与试样的表面垂直,
共渗层呈梳齿状嵌入基体组织中,有利于渗层与基体的牢固结合。650℃时共渗层比600℃时共渗层
组织致密,疏松孔洞少。共渗层的硬度基本保持在1200-1600HV之间,脆性较高温共渗层小得多。20
钢低温共渗层主要由Fe2B相组成,存在少量FeB相,45钢共渗层由单一的Fe2B相组成。
不同热
处理工艺下冷塑性变形对20、45钢硼铬稀土低温共渗的研究表明,冷塑性变形后试样的共渗层深度
得到大幅提升,共渗速度明显增加。在650℃×6h工艺下,20、45钢喷丸1.5h后共渗层厚度分别为19
μm、17μm,共渗速度分别提高了26.7%、41.7%,扩散激活能分别降低了3628.01 J·mol-1、
5345.69J·mol-1,压缩30%后厚度分别为19.5μm、17.5μm,共渗速度分别提高了30%、45.8%,扩散
激活能分别降低了4026.67J·mol-1. 5790.58J·mol-1。当温度降到600℃后,共渗层深度明显减小
,但喷丸和压缩仍能增加共渗层深度。冷塑性变形对共渗层的组织、硬度和脆性没有明显影响,共渗
层仍具有高硬度、低脆性特点。
学位年度:2010
作者:郭仁红
学位授予单位:山东建筑大学
关键词:硼铬稀土共渗;;低温;;正交试验;;冷塑性变形;;共渗层厚度;;硬度;;脆性
摘要:
渗硼在高温(850℃～950℃)下进行,易使工件变形,所得渗层脆性大、易剥落,且能源消耗
多,使该技术在实际应用中受到一定限制。为了节约能源,扩大渗硼技术的应用范围,低温渗硼(A1以Magnetic lifter
下)为人们所关注。低温渗硼,能改善渗层性能、降低能耗和减少工件变形,从而把渗硼工艺应用到
热处理后对精度与耐磨性都有特殊要求的精密零件上,进一步扩大渗硼工艺的应用。
然而,
低温渗硼最大的缺点就是渗层浅,在一定程度上限制了其发展。选择合适的渗剂可以有效提高硼原
子在低温下的活性和浓度,使渗层深度增加,渗层组织趋向均匀、致密。另外,对试样进行冷塑性变
形,使其表面产生大量不同的晶体缺陷,为活性硼原子提供扩散通道,加速渗层的形成。
本文以
原有渗硼剂为基础,利用正交试验研制硼铬稀土低温共渗剂配方,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜
(SEM)、显微硬度计(HV-1000)、X射线衍射仪(XRD)、WS-2002涂层附着力自动划痕仪等现代分析和
表征手段,系统研究和分析了中低碳钢低温共渗层层深、显微硬度、相组成以及共渗层脆性。对20
、45钢分别喷丸0.5h、1h、1.5h和压缩10%、20%、30%后,在600℃和650℃时共渗6h,以探讨冷塑性
变形对低中碳钢硼铬稀土低温共渗的影响。
采用不同稀土作为催渗剂,对20钢、45钢进行硼铬稀
土低温共渗的研究表明,不同种类的稀土其催渗效果不同,总体来讲,氯化稀土的催渗效果要强于氟
化稀土和氧化稀土。20钢在氟化稀土、氧化稀土、氯化稀土作用下,共渗层的厚度分别是7.5μm、9
μm、11μm；45钢在氟化稀土、氧化稀土、氯化稀土作用下,共渗层的厚度分别是5μm、7.5μm、
10μm,因此选用氯化稀土作为催渗剂。
以低温共渗层厚度为指标,利用正交试验筛选出共渗
剂配方。结果表明,影响http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter硼铬稀土低温共渗层厚度的主次因素依次为：催渗剂氯化稀土,活化剂氟硅
酸钠,还原剂硅钙合金。各因素的优化水平分别为6%、17%、10%,其余共渗剂成分在原来的比例上进
行缩放。利用此配方对20、45钢进行650℃×6h硼铬稀土低温共渗,发现低温共渗层的厚度分别为15
μm和12μm,与统计分析的理论值相吻合。硼化物是柱状晶形态,且柱状晶基本与试样的表面垂直,
共渗层呈梳齿状嵌入基体组织中,有利于渗层与基体的牢固结合。650℃时共渗层比600℃时共渗层
组织致密,疏松孔洞少。共渗层的硬度基本保持在1200-1600HV之间,脆性较高温共渗层小得多。20
钢低温共渗层主要由Fe2B相组成,存在少量FeB相,45钢共渗层由单一的Fe2B相组成。
不同热
处理工艺下冷塑性变形对20、45钢硼铬稀土低温共渗的研究表明,冷塑性变形后试样的共渗层深度
得到大幅提升,共渗速度明显增加。在650℃×6h工艺下,20、45钢喷丸1.5h后共渗层厚度分别为19
μm、17μm,共渗速度分别提高了26.7%、41.7%,扩散激活能分别降低了3628.01 J·mol-1、
5345.69J·mol-1,压缩30%后厚度分别为19.5μm、17.5μm,共渗速度分别提高了30%、45.8%,扩散
激活能分别降低了4026.67J·mol-1. 5790.58J·mol-1。当温度降到600℃后,共渗层深度明显减小
,但喷丸和压缩仍能增加共渗层深度。冷塑性变形对共渗层的组织、硬度和脆性没有明显影响,共渗
层仍具有高硬度、低脆性特点。
学位年度:2010
攀西稀土矿开采中气载放射性污染研究
题名:攀西稀土矿开采中气载放射性污染研究
作者:贺欢
学位授予单位:成都理工大学
关键词:稀土;;放射性;;气载废物;;粉尘;;限值
摘要:
稀土矿是伴生放射性矿物之一,其除了含有所需的稀土矿用成份外,同时伴有高于规定水平
的天然放射性物质的矿物资源。
我国稀土工业以其生产规模Magnetic lifter 衡量,属于对环境污染较大的行业
。因为没有针对稀土工业特点的污染物排放标准,稀土工业企业污染物排放管理和建设项目的环境
影响评价、设计和竣工验收等,一直执行综合类的污染物排放标准,其在稀土行业的应用逐渐凸显不
足。
随着我国稀土工业的迅速发展,稀土矿及生产厂在全国的分布相当广泛,生产中排放的特征
污染物如氨氮、钍尘等未能得到有效控制。因此急需根据稀土工业的自身特点,制订适用于本行业
的污染物排放标准。
目前,稀土工业企业污染物排放管理和建设项目的环境影响评价、设计
和竣工验收等,只能参考上述与有色金属工业有关的污染物排放标准。但是,随着我国稀土工业的迅
速发展,稀土矿及生产厂在全国的分布相当广泛,生产中的污染物控制存在一定的问题,对环境的污
染较严重。尤其是在环境质量要求日趋严格的情况下,通用性的污染控制标准缺乏针对性,其在稀土
行业的应用逐渐凸显不足,因此根据稀土工业的自身特点,制订适用于本行业的《稀土工业污染物排
放标准》是十分迫切和必要的。
本论文正是以四川省“稀土行业工业污染物排放标准研究”的
子课题“稀土生产中的放射性污染及排放限值的研究”等项目为依托开展的。以四川攀西地区的冕
宁县稀土矿为研究对象,以企业产生的气载废物为研究核心,采用CIF-3000F低本底γ能谱仪分析测
量其中的放射性核素含量和比活度,然后根据大气弥散估算模式推出对气载废物放射性核素钍的排
放限值,并根用公众健康危害评价方法分析评估对人体的危害程度。最后给对一矿多家企业这种情
况的排放限值进行优化规划,并应用生命周期评价方法控制稀土行业“三废”污染。
通过对
攀西地区典型稀土矿企业的采样、测量、分析得出以下结论:
1.四川省攀西地区稀土矿主要是氟
碳铈稀土矿,是我国第二大氟碳铈矿,储量100万吨,占全国已探明储量的1.02%,具有规模大、品位高
、易选冶、有害杂质含量低微等特点。矿石中的天然放射性核素以天然钍为主。
2.攀西地区稀土
矿开采中气载放射性废物来源主要是:采矿产生的粉尘、扬尘,以及精矿冶炼产生的含HCl和CO_2的
混合气体,湿法分离时逸散的含HCl、氨气和有机萃取剂的废气以及锅炉燃煤产生的含SO_2、烟尘的
烟气。含钍粉尘有导致0+期肺尘病的趋势。
3.以攀西典型稀土矿空气中粉尘放射性数据,计算结
果表明仅仅是吸入232Th所造成的剂量,而232Th是不断衰变的,它的一系列子体核素的内照射危害不
容忽视。因此控制含钍粉尘的排放限值应严于一般颗粒物。如果确定现有企业含钍粉尘排放浓度限
值为20mg/m~3,新建企业含钍粉尘排放浓度限值为15mg/m~3是适当的。
4.健康危害评价是国际上
20世纪80年代发展起来的一个新型研究领域,其采用的统一危害指标,定量地描述各种污染物(如放
射性污染物、化学致癌物和非致癌污染物)对人体健康危害的危险度。根据此评价模式,计算所得气
载放射性物质对周80 km半径范围内的公众产生的归一化集体有效剂量及归一化健康危害分别为
1.19×10~2人·Sv/a和8.69人·Sv/a。由于受到某些条件的限制,本文所得到的攀西稀土矿气载释
放物所致公众健康危害的大小仅是以稀土矿开采中放射性粉尘中的Th情况进行计算而得到,尚未考
虑其他有害物质含量的不同、近区人口的分布以及有关资料的不确定度等因素。因此,本文所得出
的值8.7人·Sv/ a仅是对攀http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter西稀土矿气载释放物所致公众健康危害的一个初步估算,由它可以认为
稀土矿气载释放物所致公众健康危害约为10人·Sv/ a。
5.将生命周期评价(LCA)用于污染
预防措施,能在决策过程中提供整个系统环境影响信息,有利于选择理想的污染预防方法。
6.对于
放射性废物管理明确规定:每一个实践或设施都应确定向环境排放的限值,确定这些排放限值时应进
行最优化分析,同时要为以后的发展留出余地。如果仅考虑辐射安全,排放限值为满足剂量约束值(
或称为上界)和最优化要求的结果,对关键居民组的剂量不应超过相应的剂量约束值。
同时,
本文针对目前稀土矿的乱开采现状及放射性环境污染越来越严重,提出了几点防治对策和建议:
1.加强对稀土矿的监督管理。各级环保部门要将稀土矿的辐射环境管理纳入工作日程,严格执行和
贯彻落实《中华人民共和国放射性污染防治法》的有关规定,充分利用已有的污染防治设施,发挥其
作用,防治稀土矿的放射性污染。
2.科学规划,合理设置矿权及科学的开采方式。各级相关部门
要根据冕宁县牦牛坪稀土矿区的实际情况,对矿区稀土采选做出科学的规划,并提交省级环保部门审
批。
建议根据冕宁县牦牛坪稀土矿区的稀土资源量及国家核定的年开采总量,合理设置矿权,全
面改变该矿区存在的“小、散、烂”的现状,以节约稀土资源,实现又好又快发展。
要科学
论证、合理实行稀土采选方式,对生态难以恢复、重金属及放射性物质出露严重的区域,要考虑改“
剥采”为“洞采”,防治生态破坏及水体污染。
3.提高环保意识,积极执行环境保护各项管
理制度要及时补办环境影响评价审批手续,“三同时”验收手续,对其放射性污染防治提出明确的要
求。对开采的矿石、精选矿及尾矿砂中的放射性核素含量进行必要的跟踪分析,了解和掌握稀土矿
中放射性核素的变化情况。要督促企业防止污染。
4.健全规章制度,严格内部管理。要严格规
定企业对尾矿砂的处置审批制度、污染防治设施运行管理制度等。加强对尾矿砂的管理,应建坝妥
善保存,未经有关管理部门同意,不得将其放射性核素含量超过国家规定的尾矿砂用于民用建材。
5.采选生产过程大气污染控制技术。稀土矿山大多采用全机械化露天开采,在露天采矿工序中大量
采用湿法作业,从而有效控制粉尘的产生量。选矿厂多数生产工序为湿法作业和室内作业,粉尘产点
少,没有有组织废气排放源;户外装卸、运输、破碎等过程中产生的粉尘,属无组织排放源,采用喷雾
、洒水降尘措施。
学位年度:2010
作者:贺欢
学位授予单位:成都理工大学
关键词:稀土;;放射性;;气载废物;;粉尘;;限值
摘要:
稀土矿是伴生放射性矿物之一,其除了含有所需的稀土矿用成份外,同时伴有高于规定水平
的天然放射性物质的矿物资源。
我国稀土工业以其生产规模Magnetic lifter 衡量,属于对环境污染较大的行业
。因为没有针对稀土工业特点的污染物排放标准,稀土工业企业污染物排放管理和建设项目的环境
影响评价、设计和竣工验收等,一直执行综合类的污染物排放标准,其在稀土行业的应用逐渐凸显不
足。
随着我国稀土工业的迅速发展,稀土矿及生产厂在全国的分布相当广泛,生产中排放的特征
污染物如氨氮、钍尘等未能得到有效控制。因此急需根据稀土工业的自身特点,制订适用于本行业
的污染物排放标准。
目前,稀土工业企业污染物排放管理和建设项目的环境影响评价、设计
和竣工验收等,只能参考上述与有色金属工业有关的污染物排放标准。但是,随着我国稀土工业的迅
速发展,稀土矿及生产厂在全国的分布相当广泛,生产中的污染物控制存在一定的问题,对环境的污
染较严重。尤其是在环境质量要求日趋严格的情况下,通用性的污染控制标准缺乏针对性,其在稀土
行业的应用逐渐凸显不足,因此根据稀土工业的自身特点,制订适用于本行业的《稀土工业污染物排
放标准》是十分迫切和必要的。
本论文正是以四川省“稀土行业工业污染物排放标准研究”的
子课题“稀土生产中的放射性污染及排放限值的研究”等项目为依托开展的。以四川攀西地区的冕
宁县稀土矿为研究对象,以企业产生的气载废物为研究核心,采用CIF-3000F低本底γ能谱仪分析测
量其中的放射性核素含量和比活度,然后根据大气弥散估算模式推出对气载废物放射性核素钍的排
放限值,并根用公众健康危害评价方法分析评估对人体的危害程度。最后给对一矿多家企业这种情
况的排放限值进行优化规划,并应用生命周期评价方法控制稀土行业“三废”污染。
通过对
攀西地区典型稀土矿企业的采样、测量、分析得出以下结论:
1.四川省攀西地区稀土矿主要是氟
碳铈稀土矿,是我国第二大氟碳铈矿,储量100万吨,占全国已探明储量的1.02%,具有规模大、品位高
、易选冶、有害杂质含量低微等特点。矿石中的天然放射性核素以天然钍为主。
2.攀西地区稀土
矿开采中气载放射性废物来源主要是:采矿产生的粉尘、扬尘,以及精矿冶炼产生的含HCl和CO_2的
混合气体,湿法分离时逸散的含HCl、氨气和有机萃取剂的废气以及锅炉燃煤产生的含SO_2、烟尘的
烟气。含钍粉尘有导致0+期肺尘病的趋势。
3.以攀西典型稀土矿空气中粉尘放射性数据,计算结
果表明仅仅是吸入232Th所造成的剂量,而232Th是不断衰变的,它的一系列子体核素的内照射危害不
容忽视。因此控制含钍粉尘的排放限值应严于一般颗粒物。如果确定现有企业含钍粉尘排放浓度限
值为20mg/m~3,新建企业含钍粉尘排放浓度限值为15mg/m~3是适当的。
4.健康危害评价是国际上
20世纪80年代发展起来的一个新型研究领域,其采用的统一危害指标,定量地描述各种污染物(如放
射性污染物、化学致癌物和非致癌污染物)对人体健康危害的危险度。根据此评价模式,计算所得气
载放射性物质对周80 km半径范围内的公众产生的归一化集体有效剂量及归一化健康危害分别为
1.19×10~2人·Sv/a和8.69人·Sv/a。由于受到某些条件的限制,本文所得到的攀西稀土矿气载释
放物所致公众健康危害的大小仅是以稀土矿开采中放射性粉尘中的Th情况进行计算而得到,尚未考
虑其他有害物质含量的不同、近区人口的分布以及有关资料的不确定度等因素。因此,本文所得出
的值8.7人·Sv/ a仅是对攀http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter西稀土矿气载释放物所致公众健康危害的一个初步估算,由它可以认为
稀土矿气载释放物所致公众健康危害约为10人·Sv/ a。
5.将生命周期评价(LCA)用于污染
预防措施,能在决策过程中提供整个系统环境影响信息,有利于选择理想的污染预防方法。
6.对于
放射性废物管理明确规定:每一个实践或设施都应确定向环境排放的限值,确定这些排放限值时应进
行最优化分析,同时要为以后的发展留出余地。如果仅考虑辐射安全,排放限值为满足剂量约束值(
或称为上界)和最优化要求的结果,对关键居民组的剂量不应超过相应的剂量约束值。
同时,
本文针对目前稀土矿的乱开采现状及放射性环境污染越来越严重,提出了几点防治对策和建议:
1.加强对稀土矿的监督管理。各级环保部门要将稀土矿的辐射环境管理纳入工作日程,严格执行和
贯彻落实《中华人民共和国放射性污染防治法》的有关规定,充分利用已有的污染防治设施,发挥其
作用,防治稀土矿的放射性污染。
2.科学规划,合理设置矿权及科学的开采方式。各级相关部门
要根据冕宁县牦牛坪稀土矿区的实际情况,对矿区稀土采选做出科学的规划,并提交省级环保部门审
批。
建议根据冕宁县牦牛坪稀土矿区的稀土资源量及国家核定的年开采总量,合理设置矿权,全
面改变该矿区存在的“小、散、烂”的现状,以节约稀土资源,实现又好又快发展。
要科学
论证、合理实行稀土采选方式,对生态难以恢复、重金属及放射性物质出露严重的区域,要考虑改“
剥采”为“洞采”,防治生态破坏及水体污染。
3.提高环保意识,积极执行环境保护各项管
理制度要及时补办环境影响评价审批手续,“三同时”验收手续,对其放射性污染防治提出明确的要
求。对开采的矿石、精选矿及尾矿砂中的放射性核素含量进行必要的跟踪分析,了解和掌握稀土矿
中放射性核素的变化情况。要督促企业防止污染。
4.健全规章制度,严格内部管理。要严格规
定企业对尾矿砂的处置审批制度、污染防治设施运行管理制度等。加强对尾矿砂的管理,应建坝妥
善保存,未经有关管理部门同意,不得将其放射性核素含量超过国家规定的尾矿砂用于民用建材。
5.采选生产过程大气污染控制技术。稀土矿山大多采用全机械化露天开采,在露天采矿工序中大量
采用湿法作业,从而有效控制粉尘的产生量。选矿厂多数生产工序为湿法作业和室内作业,粉尘产点
少,没有有组织废气排放源;户外装卸、运输、破碎等过程中产生的粉尘,属无组织排放源,采用喷雾
、洒水降尘措施。
学位年度:2010
盐酸体系中3-氧戊二酰胺类萃取剂对稀土元素的萃取行为研究
题名:盐酸体系中3-氧戊二酰胺类萃取剂对稀土元素的萃取行为研究
作者:杨光
学位授予单位:济南大学
关键词:萃取;;盐酸;;3-氧戊二酰胺;;稀土金属
摘要:
稀土元素被誉为当代社会的“工业石油”,被广泛应用于航天、磁性材料、电子、石油化
工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。随着对稀土元素研究的深入,人们对稀土Magnetic lifter
元素纯度的要求也与日俱增。稀土元素的分离提纯先后也经历了分步法、离子交换法和溶剂萃取法
等阶段。由于溶剂萃取法具有提取效率高、分离效果好、试剂耗量少、生产能力大、回收率高、设
备简单且生产过程易于实现自动化连续化等优点,被研究工作者们广泛地研究与应用。
溶剂萃
取在生产实际中的应用,给萃取化学提出了许多研究课题,研制新型萃取剂成为应用的重点。酰胺类
萃取剂被认为是替代含磷类萃取剂的新型萃取剂,其结构-性质关系已经得到了广泛的研究,对f区元
素的的萃取具有很大潜力。目前酰胺类萃取剂在硝酸介质中的研究已经十分全面,其他介质的研究
尚未广泛展开。本文主要研究酰胺类萃取剂中最具有应用前景的一类——3-氧戊二酰胺,并对其结
构-性质关系以及稀释剂对萃取效果的影响等方面进行研究,主要完成如下的工作:
1.两种
3-氧戊二酰胺类萃取剂的合成及表征:N,N,N’,N’-四丁基-3-氧戊二酰胺(TBOPDA),N,N’-二甲基
-N,N’-二苯基-3-氧戊二酰胺(DMDPhOPDA),并应用高效液相色谱、傅里叶红外光谱、核磁共振、元
素分析等手段进行纯度的测定以及结构的表征。
2.研究了这两种3-氧戊二http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter酰胺类萃取剂在盐
酸介质中萃取稀土元素萃取性能及机理,考察了盐酸浓度、萃取剂浓度、温度等因素对萃取效果的
影响,并通过红外谱图分析配位情况。
3.通过萃取剂结构上的不同分析其萃取效果的差异,
得出结论:在盐酸体系中,N,N,N’,N’-四丁基-3-氧戊二酰胺(TBOPDA)的萃取效果明显大于N,N’-
二甲基-N,N’-二苯基-3-氧戊二酰胺(DMDPhOPDA),说明酰胺上苯环为取代基时对萃取不利。
4.通过不同稀释剂中3-氧戊二酰胺萃取剂对稀土元素的萃取行为研究,得出盐酸介质中稀释剂对3-
氧戊二酰胺类萃取剂萃取效果的影响。并得出结论:单一稀释剂中TBOPDA对稀土元素的萃取效果远
不如稀释剂为正辛烷-正辛醇混合溶液的情况,表明稀释剂极性对萃取影响较大。
5.通过同一萃取
剂对不同金属离子的萃取情况进行分析得出结论:稀土离子的原子序数与最大分配比有一定的关系,
原子序数较大的稀土金属萃取效果较好。
6.温度对萃取分配比的影响表明所有的萃取反应都是
放热反应,升高温度对萃取反应不利。
学位年度:2010
作者:杨光
学位授予单位:济南大学
关键词:萃取;;盐酸;;3-氧戊二酰胺;;稀土金属
摘要:
稀土元素被誉为当代社会的“工业石油”,被广泛应用于航天、磁性材料、电子、石油化
工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。随着对稀土元素研究的深入,人们对稀土Magnetic lifter
元素纯度的要求也与日俱增。稀土元素的分离提纯先后也经历了分步法、离子交换法和溶剂萃取法
等阶段。由于溶剂萃取法具有提取效率高、分离效果好、试剂耗量少、生产能力大、回收率高、设
备简单且生产过程易于实现自动化连续化等优点,被研究工作者们广泛地研究与应用。
溶剂萃
取在生产实际中的应用,给萃取化学提出了许多研究课题,研制新型萃取剂成为应用的重点。酰胺类
萃取剂被认为是替代含磷类萃取剂的新型萃取剂,其结构-性质关系已经得到了广泛的研究,对f区元
素的的萃取具有很大潜力。目前酰胺类萃取剂在硝酸介质中的研究已经十分全面,其他介质的研究
尚未广泛展开。本文主要研究酰胺类萃取剂中最具有应用前景的一类——3-氧戊二酰胺,并对其结
构-性质关系以及稀释剂对萃取效果的影响等方面进行研究,主要完成如下的工作:
1.两种
3-氧戊二酰胺类萃取剂的合成及表征:N,N,N’,N’-四丁基-3-氧戊二酰胺(TBOPDA),N,N’-二甲基
-N,N’-二苯基-3-氧戊二酰胺(DMDPhOPDA),并应用高效液相色谱、傅里叶红外光谱、核磁共振、元
素分析等手段进行纯度的测定以及结构的表征。
2.研究了这两种3-氧戊二http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter酰胺类萃取剂在盐
酸介质中萃取稀土元素萃取性能及机理,考察了盐酸浓度、萃取剂浓度、温度等因素对萃取效果的
影响,并通过红外谱图分析配位情况。
3.通过萃取剂结构上的不同分析其萃取效果的差异,
得出结论:在盐酸体系中,N,N,N’,N’-四丁基-3-氧戊二酰胺(TBOPDA)的萃取效果明显大于N,N’-
二甲基-N,N’-二苯基-3-氧戊二酰胺(DMDPhOPDA),说明酰胺上苯环为取代基时对萃取不利。
4.通过不同稀释剂中3-氧戊二酰胺萃取剂对稀土元素的萃取行为研究,得出盐酸介质中稀释剂对3-
氧戊二酰胺类萃取剂萃取效果的影响。并得出结论:单一稀释剂中TBOPDA对稀土元素的萃取效果远
不如稀释剂为正辛烷-正辛醇混合溶液的情况,表明稀释剂极性对萃取影响较大。
5.通过同一萃取
剂对不同金属离子的萃取情况进行分析得出结论:稀土离子的原子序数与最大分配比有一定的关系,
原子序数较大的稀土金属萃取效果较好。
6.温度对萃取分配比的影响表明所有的萃取反应都是
放热反应,升高温度对萃取反应不利。
学位年度:2010
汽车动态导航及其太阳能供电系统研究
题名:汽车动态导航及其太阳能供电系统研究
作者:殷伟
学位授予单位:合肥工业大学
关键词:动态导航;; NTCIP;; Dijkstra;;永磁同步电机;;伺服系统;;神经网络控制;;模糊控制
摘要:
随着城市车辆的日益增多,交通堵塞已成为世界各国关注的问题。为了有效地缓解交通堵塞,车载导航信息终端系统得到了越来越广泛的研究。本论文以太阳能电池板供电的车载导航终端为研究对象,研究了基于中心导航的汽Neodymium magnets车动态导航以及车载终端太阳能电池板供电的关键技术,涵盖了电机控制、电力电子、无线通信、人工智能、地理信息系统以及数据库技术等多个学科内容。
论文的主要研究内容如下:
(1)系统介绍了动态导航信息系统的概念及车载太阳能供电伺服系统发展状况和国内外研究现状。
(2)在讨论中心式动态导航系统的基本原理、系统结构和主要功能的基础上,分析了汽车动态导航的若干关键技术,研究并设计了车载单元和导航服务器间的通信协议,该协议参照了NTCIP标准,符合ITS中心计算机到外场设备通信协议(C2F)互换性、互操作性的要求。
(3)为了获取城市大规模路网的交通信息,实现了一种基于FCD的交通速度估计算法,为动态导航的实现提供了数据来源;提出了一种改进的Dijkstra路径搜索算法,算法采用图的弧段-弧段结构表示路网结构,并通过弧段关系存储路网的某些限制性交通信息以及先验信息,提高了搜索效率,解决了城市路网限制性交通信息难以表达的问题。
(4)对于太阳能伺服系统,在分析永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上,研究了神经网络控制技术和模糊控制技术在PMSM控制中的应用。分别讨论了神经网络直接控制、神经网络预测控制和模糊—PI控制等控制策略在PMSM控制中的应用,并在Matlab/Simulink平台上建立了永磁同步电机及其控制器的模型。
(5)讨论了车载太阳能智能导航终端中,伺服系统的构成和实现方法,并建立了永磁同步伺服电机模糊PI控制器的仿真http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php模型,在基于自适应连接权值的基础上,修正PI调节器和模糊控制器的不同控制权值,同时,完成了PMSM控制器的软件和硬件设计,并进行了相关试验和测试。
相关的实验结果表明,论文所提出的中心式动态导航交通信息采集及路径规划算法,以及永磁同步电机伺服系统的设计思想与方法是有效、可行的,能够满足车载智能终端的要求,为具有太阳能供电的车载动态导航终端的推广和使用提供了理论基础。
学位年度:2009
作者:殷伟
学位授予单位:合肥工业大学
关键词:动态导航;; NTCIP;; Dijkstra;;永磁同步电机;;伺服系统;;神经网络控制;;模糊控制
摘要:
随着城市车辆的日益增多,交通堵塞已成为世界各国关注的问题。为了有效地缓解交通堵塞,车载导航信息终端系统得到了越来越广泛的研究。本论文以太阳能电池板供电的车载导航终端为研究对象,研究了基于中心导航的汽Neodymium magnets车动态导航以及车载终端太阳能电池板供电的关键技术,涵盖了电机控制、电力电子、无线通信、人工智能、地理信息系统以及数据库技术等多个学科内容。
论文的主要研究内容如下:
(1)系统介绍了动态导航信息系统的概念及车载太阳能供电伺服系统发展状况和国内外研究现状。
(2)在讨论中心式动态导航系统的基本原理、系统结构和主要功能的基础上,分析了汽车动态导航的若干关键技术,研究并设计了车载单元和导航服务器间的通信协议,该协议参照了NTCIP标准,符合ITS中心计算机到外场设备通信协议(C2F)互换性、互操作性的要求。
(3)为了获取城市大规模路网的交通信息,实现了一种基于FCD的交通速度估计算法,为动态导航的实现提供了数据来源;提出了一种改进的Dijkstra路径搜索算法,算法采用图的弧段-弧段结构表示路网结构,并通过弧段关系存储路网的某些限制性交通信息以及先验信息,提高了搜索效率,解决了城市路网限制性交通信息难以表达的问题。
(4)对于太阳能伺服系统,在分析永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上,研究了神经网络控制技术和模糊控制技术在PMSM控制中的应用。分别讨论了神经网络直接控制、神经网络预测控制和模糊—PI控制等控制策略在PMSM控制中的应用,并在Matlab/Simulink平台上建立了永磁同步电机及其控制器的模型。
(5)讨论了车载太阳能智能导航终端中,伺服系统的构成和实现方法,并建立了永磁同步伺服电机模糊PI控制器的仿真http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php模型,在基于自适应连接权值的基础上,修正PI调节器和模糊控制器的不同控制权值,同时,完成了PMSM控制器的软件和硬件设计,并进行了相关试验和测试。
相关的实验结果表明,论文所提出的中心式动态导航交通信息采集及路径规划算法,以及永磁同步电机伺服系统的设计思想与方法是有效、可行的,能够满足车载智能终端的要求,为具有太阳能供电的车载动态导航终端的推广和使用提供了理论基础。
学位年度:2009
船舶零航速减摇鳍建模与控制策略研究
题名:船舶零航速减摇鳍建模与控制策略研究
作者:张晓飞
学位授予单位:哈尔滨工程大学
关键词:零航速减摇;;减摇鳍;;升力模型;;能量优化;;电动伺服系统
摘要:
船舶在风浪中不可避免地会产生各种摇荡,其中以横摇最为显著,影响也最大。减摇鳍是目前最常用且应用最成功的船舶主动式减横摇装置,减摇效果可达90%以上。但是只有船舶的航速较高时,减摇鳍才可以有效地减摇,在低航速Neodymium magnets或零航速情况下,减摇鳍几乎不能进行减摇。在现有的减摇设备中,只有减摇水舱的减摇效果不受航速影响,但是减摇水舱体积较大,而且只是在谐摇频率的附近才能取得最好的减摇效果,在某些情况下甚至会出现增摇的现象。为了解决这些问题,人们提出了零航速减摇鳍的概念。
论文来源于国家自然科学基金项目“零速下船舶仿生减摇鳍升力机理的研究(50575048)”,主要研究内容是零航速减摇鳍升力模型的建立及其控制方法的研究。
论文首先总结了零航速减摇装置的发展现状,明确了研制零航速减摇鳍需要解决的关键技术。分析了减摇鳍在零航速下的工作原理,并且对单翼与双翼零航速减摇鳍的结构与工作方式进行对比。
升力模型的建立是研究零航速减摇鳍的基础,论文应用流体力学理论对零航速减摇鳍的升力模型问题进行了初步研究,采用解析的方法对单翼零航速减摇鳍上各种流体作用力的产生机理和影响因素进行分析,建立了单翼零航速减摇鳍的升力模型,并根据升力模型对单翼零航速减摇鳍的升力特性进行分析。仿真结果表明,单翼零航速减摇鳍属于大惯性负载,对伺服系统有较高的要求。在分析Weis-Fogh机构势流理论的基础上建立了双翼零航速减摇鳍的升力和力矩模型,由于现有的理论只能对Weis-Fogh机构张开阶段进行分析,为了解决这个问题,结合数值计算的结果建立了具有较高实用性的Weis-Fogh机构闭合阶段升力模型,并对双翼零航速减摇鳍以不同的速度张开和闭合时的升力和力矩特性进行了研究。针对现有单翼零航速减摇鳍存在的某些缺点,提出了回转运动型单翼零航速减摇鳍的设计方案,仿真结果表明采用该方案可以提高现有零航速减摇鳍的性能。零航速减摇鳍处于非定常流中,只能在理论分析的基础上建立一些初步的升力模型,因此必须根据实验数据对这些模型进行修正。由于零航速减摇鳍周围的流场与传统减摇鳍有很大差别,所以需要对其水动力实验方法进行深入研究。为此对零航速减摇鳍的流场特性进行分析,提出了零航速减摇鳍的水动力实验方案,利用相似理论确定了部分实验参数,为保证实验数据的准确性提供了理论依据。
现有的减摇鳍全部采用电液伺服系统,缺点是维护比较困难。为了提高系统的可靠性和可维护性,讨论了电动伺服系统在零航速减摇鳍上的应用,建立了永磁同步电机传动系统的CARIMA模型,在此基础上采用广义http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php预测控制算法对传统电动伺服系统进行改进。为了改善零航速减摇鳍在满负荷状态时的动态性能,在基本广义预测控制中引入了对输入和输出的约束。仿真结果表明,广义预测控制器能够改善伺服系统的动态性能,提高零航速减摇鳍的减摇效果。
在有航速减摇时,减摇鳍随船体一起运动,伺服系统只是把鳍转到某一特定角度,鳍上的升力是由船舶航行时鳍和水流的相互作用产生的,它间接利用了船舶主机的能量。在零航速减摇时,对抗横摇所消耗的能量完全由减摇鳍的伺服系统提供,但是伺服系统的功率一般比主机小得多,导致在浪级较高的情况下减摇效果不理想。为了在保证减摇效果的前提下,尽可能减少系统能量消耗,对内环的减摇鳍伺服系统和外环的船舶横摇控制器两个方面进行优化。在伺服系统方面,应用极小值理论对基于能量指标的最优运动规律进行研究,以确定采用何种驱动方式才能提高升力与能量消耗的比值。理论分析的结果表明,采用合适的驱动方式能够以较小的能量产生最大的升力,并且可以避免反向升力带来的不利影响。在船舶横摇控制器方面,根据海浪的频谱特性对系统进行扩展,在此基础上采用随机最优控制理论得到了基于二次型性能指标的最优控制规律。为了找到能量消耗和减摇效果的最佳匹配点,提出了性能指标加权阵的参数自调整准则,并采用遗传算法对不同情况下加权阵的对角线参数进行了优化。结果表明,正确选择加权矩阵参数可以使性能指标取得极小值,实现能量指标最优。
学位年度:2009
作者:张晓飞
学位授予单位:哈尔滨工程大学
关键词:零航速减摇;;减摇鳍;;升力模型;;能量优化;;电动伺服系统
摘要:
船舶在风浪中不可避免地会产生各种摇荡,其中以横摇最为显著,影响也最大。减摇鳍是目前最常用且应用最成功的船舶主动式减横摇装置,减摇效果可达90%以上。但是只有船舶的航速较高时,减摇鳍才可以有效地减摇,在低航速Neodymium magnets或零航速情况下,减摇鳍几乎不能进行减摇。在现有的减摇设备中,只有减摇水舱的减摇效果不受航速影响,但是减摇水舱体积较大,而且只是在谐摇频率的附近才能取得最好的减摇效果,在某些情况下甚至会出现增摇的现象。为了解决这些问题,人们提出了零航速减摇鳍的概念。
论文来源于国家自然科学基金项目“零速下船舶仿生减摇鳍升力机理的研究(50575048)”,主要研究内容是零航速减摇鳍升力模型的建立及其控制方法的研究。
论文首先总结了零航速减摇装置的发展现状,明确了研制零航速减摇鳍需要解决的关键技术。分析了减摇鳍在零航速下的工作原理,并且对单翼与双翼零航速减摇鳍的结构与工作方式进行对比。
升力模型的建立是研究零航速减摇鳍的基础,论文应用流体力学理论对零航速减摇鳍的升力模型问题进行了初步研究,采用解析的方法对单翼零航速减摇鳍上各种流体作用力的产生机理和影响因素进行分析,建立了单翼零航速减摇鳍的升力模型,并根据升力模型对单翼零航速减摇鳍的升力特性进行分析。仿真结果表明,单翼零航速减摇鳍属于大惯性负载,对伺服系统有较高的要求。在分析Weis-Fogh机构势流理论的基础上建立了双翼零航速减摇鳍的升力和力矩模型,由于现有的理论只能对Weis-Fogh机构张开阶段进行分析,为了解决这个问题,结合数值计算的结果建立了具有较高实用性的Weis-Fogh机构闭合阶段升力模型,并对双翼零航速减摇鳍以不同的速度张开和闭合时的升力和力矩特性进行了研究。针对现有单翼零航速减摇鳍存在的某些缺点,提出了回转运动型单翼零航速减摇鳍的设计方案,仿真结果表明采用该方案可以提高现有零航速减摇鳍的性能。零航速减摇鳍处于非定常流中,只能在理论分析的基础上建立一些初步的升力模型,因此必须根据实验数据对这些模型进行修正。由于零航速减摇鳍周围的流场与传统减摇鳍有很大差别,所以需要对其水动力实验方法进行深入研究。为此对零航速减摇鳍的流场特性进行分析,提出了零航速减摇鳍的水动力实验方案,利用相似理论确定了部分实验参数,为保证实验数据的准确性提供了理论依据。
现有的减摇鳍全部采用电液伺服系统,缺点是维护比较困难。为了提高系统的可靠性和可维护性,讨论了电动伺服系统在零航速减摇鳍上的应用,建立了永磁同步电机传动系统的CARIMA模型,在此基础上采用广义http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php预测控制算法对传统电动伺服系统进行改进。为了改善零航速减摇鳍在满负荷状态时的动态性能,在基本广义预测控制中引入了对输入和输出的约束。仿真结果表明,广义预测控制器能够改善伺服系统的动态性能,提高零航速减摇鳍的减摇效果。
在有航速减摇时,减摇鳍随船体一起运动,伺服系统只是把鳍转到某一特定角度,鳍上的升力是由船舶航行时鳍和水流的相互作用产生的,它间接利用了船舶主机的能量。在零航速减摇时,对抗横摇所消耗的能量完全由减摇鳍的伺服系统提供,但是伺服系统的功率一般比主机小得多,导致在浪级较高的情况下减摇效果不理想。为了在保证减摇效果的前提下,尽可能减少系统能量消耗,对内环的减摇鳍伺服系统和外环的船舶横摇控制器两个方面进行优化。在伺服系统方面,应用极小值理论对基于能量指标的最优运动规律进行研究,以确定采用何种驱动方式才能提高升力与能量消耗的比值。理论分析的结果表明,采用合适的驱动方式能够以较小的能量产生最大的升力,并且可以避免反向升力带来的不利影响。在船舶横摇控制器方面,根据海浪的频谱特性对系统进行扩展,在此基础上采用随机最优控制理论得到了基于二次型性能指标的最优控制规律。为了找到能量消耗和减摇效果的最佳匹配点,提出了性能指标加权阵的参数自调整准则,并采用遗传算法对不同情况下加权阵的对角线参数进行了优化。结果表明,正确选择加权矩阵参数可以使性能指标取得极小值,实现能量指标最优。
学位年度:2009
基于虚拟样机技术的新型高压真空开关研究
题名:基于虚拟样机技术的新型高压真空开关研究
作者:文化宾
学位授予单位:大连理工大学
关键词:真空开关;;虚拟样机;;真空负荷隔离开关;;真空灭弧室;;双断口真空断路器;;合成试验回路;;动量优化
摘要:
在输配电系统中,高压开关设备是极其重要的电力设备。真空开关由于其具有不可比拟的优势而得到广泛的应用。本文简要回顾了国内外真空开关的发展以及前人开展的真空开关基本理论研究;依据目前机电设备最新设计方法Neodymium magnets,对真空开关产品的研发提出了新的设计理念,引出本文基于虚拟样机的真空开关优化设计的内容与目标。
真空开关优化设计涉及多方面的内容,主要集中在电气参数与机械参数。在电气参数设计方面,除了灭弧室的分断与关合特性外,需要考虑因高电压引起的电场分布问题,因大电流引起的导电体发热问题;在机械参数设计方面,需要考虑静力强度问题、动力系统运动问题等。实现电气参数是机械参数优化的目标,而机械动态参数的实现需要对真空开关运动系统进行运动学、动力学分析及动量优化。本文基于虚拟样机定义提出高压真空开关虚拟样机概念,利用计算机及相关软件技术,实现真空开关的模型搭建虚拟、零部件强度的应力场虚拟、导电发热的热场虚拟、绝缘的电场虚拟、运动系统的机械动态虚拟,并可利用这些虚拟实现真空开关在电气、机械方面的仿真和优化。
虚拟样机技术首先用于将高压真空负荷开关与高压隔离开关进行有机结合的高压真空负荷隔离开关,以实现高压真空负荷隔离功能为设计目标,搭建虚拟样机模型,对其电气性能要求和机械性能要求进行优化设计。结合高压真空负荷隔离开关的功能和结构特点,完成新型操动机构的研制。依据操动机构的结构特点和动作原理,提出操动机构的优化模型,利用MATLAB对其结构尺寸及动量输出进行优化设计;对真空负荷开关运动系统进行运动学和动力学分析,动量优化确定运动系统的构件尺寸,并通过PRO/ENGINEER Wildfire机械工程动态虚拟样机仿真软件进行仿真验证。通过对研制样机的机械特性测试和型式试验,验证了该优化方法的有效性。
真空开关核心部件高压真空灭弧室的研制是其实现高压化的主要“瓶颈”。基于虚拟样机技术的72.5kV高压真空灭弧室主要解决问题是热场虚拟和电场虚拟。通过高压真空灭弧室的导电发热优化其动、静导电http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php杆的截面,通过内部电场分布优化其内部均压屏蔽罩的结构设计。对采用优化结果研制的真空灭弧室进行老炼和静态绝缘试验,验证该新型72.5kV高压真空灭弧室具有更优的静态绝缘特性。
基于多断口真空开关理论,提出由两个72.5kV高压真空灭弧室串联而成的126kV高压双断口真空断路器结构,并通过采用永磁操动机构解决断口动作同步性问题。利用高压电场中物体结构形状对电场分布影响的机理,提出了一种新型高压双断口真空断路器结构,并基于虚拟样机技术进行了结构优化,通过断口电压分布试验验证双断口均压性,通过断口静态绝缘试验验证双断口电压击穿增益性。基于虚拟样机技术确定了126kV高压双断口真空断路器的运动系统,并通过机械特性测试验证了优化结果。利用大连理工大学电力电子研究所合成试验回路,依据GB1984-2003和GB/T4473-2008中断路器型式试验的规定,对126kV高压双断口真空断路器样机进行短路电流开断试验。试验结果表明,这种新型结构的126kV双断口真空断路器样机完全胜任126kV电压等级的电参数,达到预期设计目标。
72.5kV高压真空灭弧室及126kV高压双断口真空断路器的研制是国家自然科学基金重点项目“金属蒸气电弧等离子体调控理论及在高压断路器领域中的应用”的组成部分之一。
学位年度:2009
作者:文化宾
学位授予单位:大连理工大学
关键词:真空开关;;虚拟样机;;真空负荷隔离开关;;真空灭弧室;;双断口真空断路器;;合成试验回路;;动量优化
摘要:
在输配电系统中,高压开关设备是极其重要的电力设备。真空开关由于其具有不可比拟的优势而得到广泛的应用。本文简要回顾了国内外真空开关的发展以及前人开展的真空开关基本理论研究;依据目前机电设备最新设计方法Neodymium magnets,对真空开关产品的研发提出了新的设计理念,引出本文基于虚拟样机的真空开关优化设计的内容与目标。
真空开关优化设计涉及多方面的内容,主要集中在电气参数与机械参数。在电气参数设计方面,除了灭弧室的分断与关合特性外,需要考虑因高电压引起的电场分布问题,因大电流引起的导电体发热问题;在机械参数设计方面,需要考虑静力强度问题、动力系统运动问题等。实现电气参数是机械参数优化的目标,而机械动态参数的实现需要对真空开关运动系统进行运动学、动力学分析及动量优化。本文基于虚拟样机定义提出高压真空开关虚拟样机概念,利用计算机及相关软件技术,实现真空开关的模型搭建虚拟、零部件强度的应力场虚拟、导电发热的热场虚拟、绝缘的电场虚拟、运动系统的机械动态虚拟,并可利用这些虚拟实现真空开关在电气、机械方面的仿真和优化。
虚拟样机技术首先用于将高压真空负荷开关与高压隔离开关进行有机结合的高压真空负荷隔离开关,以实现高压真空负荷隔离功能为设计目标,搭建虚拟样机模型,对其电气性能要求和机械性能要求进行优化设计。结合高压真空负荷隔离开关的功能和结构特点,完成新型操动机构的研制。依据操动机构的结构特点和动作原理,提出操动机构的优化模型,利用MATLAB对其结构尺寸及动量输出进行优化设计;对真空负荷开关运动系统进行运动学和动力学分析,动量优化确定运动系统的构件尺寸,并通过PRO/ENGINEER Wildfire机械工程动态虚拟样机仿真软件进行仿真验证。通过对研制样机的机械特性测试和型式试验,验证了该优化方法的有效性。
真空开关核心部件高压真空灭弧室的研制是其实现高压化的主要“瓶颈”。基于虚拟样机技术的72.5kV高压真空灭弧室主要解决问题是热场虚拟和电场虚拟。通过高压真空灭弧室的导电发热优化其动、静导电http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php杆的截面,通过内部电场分布优化其内部均压屏蔽罩的结构设计。对采用优化结果研制的真空灭弧室进行老炼和静态绝缘试验,验证该新型72.5kV高压真空灭弧室具有更优的静态绝缘特性。
基于多断口真空开关理论,提出由两个72.5kV高压真空灭弧室串联而成的126kV高压双断口真空断路器结构,并通过采用永磁操动机构解决断口动作同步性问题。利用高压电场中物体结构形状对电场分布影响的机理,提出了一种新型高压双断口真空断路器结构,并基于虚拟样机技术进行了结构优化,通过断口电压分布试验验证双断口均压性,通过断口静态绝缘试验验证双断口电压击穿增益性。基于虚拟样机技术确定了126kV高压双断口真空断路器的运动系统,并通过机械特性测试验证了优化结果。利用大连理工大学电力电子研究所合成试验回路,依据GB1984-2003和GB/T4473-2008中断路器型式试验的规定,对126kV高压双断口真空断路器样机进行短路电流开断试验。试验结果表明,这种新型结构的126kV双断口真空断路器样机完全胜任126kV电压等级的电参数,达到预期设计目标。
72.5kV高压真空灭弧室及126kV高压双断口真空断路器的研制是国家自然科学基金重点项目“金属蒸气电弧等离子体调控理论及在高压断路器领域中的应用”的组成部分之一。
学位年度:2009
电动轮独立驱动汽车差动助力转向技术研究
题名:电动轮独立驱动汽车差动助力转向技术研究
作者:王军年
学位授予单位:吉林大学
关键词:电动汽车;;独立驱动;;助力转向;;差动;;转矩控制;;电动轮
摘要:
电动汽车已经成为未来汽车发展的方向,而电动轮独立驱动技术又为电动汽车的发展注入了新的活力。该技术不仅是驱动技术的革新,更重要的是在它基础之上衍生了很多先进的汽车技术。本文基于电动轮独立驱动汽车各轮独立驱动的特点,提出了一种利用左右前轮差动转矩来提供转向助力的新型助力转向技术—Neodymium magnets—差动助力转向技术。该技术根据驾驶员对转向盘的操作,实现左右轮差动控制,产生差动助力转矩,按照驾驶员的需求提供相应的转向助力。其助力随速可变的助力特性也决定了其在转向助力和路感保持两方面的权衡与折中。本文研究的目的就是从原理分析、仿真分析和试验验证三个方面,对差动助力转向的可行性及其助力、回正控制系统和转矩协调控制系统的有效性进行全面而又系统地论述,旨在为差动助力转向的实车化应用http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php做好理论铺垫和试验论证。该转向方式的论证成功必将为全轮独立驱动汽车带来一项全新的、体现其独特优势的助力转向方法,扩充动力转向的种类,因此论文的研究具有理论价值和现实意义。总之,本文是对差动助力转向技术系统的总结和研究,对差动助力转向在各轮独立驱动电动车上的应用作出了系统的理论证明和全面的试验验证。
学位年度:2009
作者:王军年
学位授予单位:吉林大学
关键词:电动汽车;;独立驱动;;助力转向;;差动;;转矩控制;;电动轮
摘要:
电动汽车已经成为未来汽车发展的方向,而电动轮独立驱动技术又为电动汽车的发展注入了新的活力。该技术不仅是驱动技术的革新,更重要的是在它基础之上衍生了很多先进的汽车技术。本文基于电动轮独立驱动汽车各轮独立驱动的特点,提出了一种利用左右前轮差动转矩来提供转向助力的新型助力转向技术—Neodymium magnets—差动助力转向技术。该技术根据驾驶员对转向盘的操作,实现左右轮差动控制,产生差动助力转矩,按照驾驶员的需求提供相应的转向助力。其助力随速可变的助力特性也决定了其在转向助力和路感保持两方面的权衡与折中。本文研究的目的就是从原理分析、仿真分析和试验验证三个方面,对差动助力转向的可行性及其助力、回正控制系统和转矩协调控制系统的有效性进行全面而又系统地论述,旨在为差动助力转向的实车化应用http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php做好理论铺垫和试验论证。该转向方式的论证成功必将为全轮独立驱动汽车带来一项全新的、体现其独特优势的助力转向方法,扩充动力转向的种类,因此论文的研究具有理论价值和现实意义。总之,本文是对差动助力转向技术系统的总结和研究,对差动助力转向在各轮独立驱动电动车上的应用作出了系统的理论证明和全面的试验验证。
学位年度:2009
磁流体密封液体中动力学界面稳定性的研究
题名:磁流体密封液体中动力学界面稳定性的研究
作者:钱济国
学位授予单位:中国矿业大学
关键词:磁流体;;密封液体;;动力学界面;;稳定性;;密封能力
摘要:
本文探讨了影响界面稳定性的主要因素,给出了磁流体与被密封液体间界面稳定性的判据,阐述了磁流体密封的有关特性。系统地总结和评述了磁流体技术研究的当前现状和发展趋势。磁流体密封液体技术的研究越来越受到重视。如果能提高磁流体密封能力和密封寿命,特别解决磁流体密封液体的问题,那么可Neodymium magnets大大推广磁流体在密封方面的应用。磁流体的制备方法很多,与磁性颗粒的种类有关。不同方法对应有不同工艺,可用于制备不同用途磁流体。本文采用化学共沉法,进行实际制备磁流体的研究。磁流体物理性能如分散稳定性、磁化特性等直接关系到磁流体应用的有效性。因此,进一步讨论了磁流体的磁化性能及分散稳定性。影响这一分散稳定性的因素很多,有表面活性剂链分子长度和固相磁性颗粒浓度、材料及其大小以及基液等。给出了分散稳定性及磁化性能的仿真计算结果。介绍了磁流体密封原理及密封间隙内磁场分析的方法。着重介绍了通过一种解析法求解密封间隙内的磁场分布。磁流体密封的基本组成部分有磁流体、永磁铁、磁极靴和轴等。磁流体在间隙内形成液体“O”形密封环。磁流体密封装置的设计应以磁场分析为依据。阐述了磁流体密封的力学特性和分析方法。讨论磁流体密封的静力学特性;阐述磁流体密封的动力学运动模型的建立及其求解,求出了斜角形磁极密封的间隙内磁流体的速度分布、压力分布以及密封能力。为了简化磁流体运动问题的分析,理论上可将磁流体作为牛顿流体处理。如果将磁流体视为非牛顿流体,则描述其流变特性的本构方程有多种形式。文中采用的基本模型是幂率模型。介绍了一般流体之间界面稳定性分析的一般方法。着重阐述磁流体密封液体中动力学界面的稳定性分析方法,并导出其界面稳定性的判据。在一般情况下,磁流体的界面张力和重力对界面有致稳作用,这与普通流体的Kelvin-Helmholtz界面稳定性现象一致。因此,当磁流体用于密封液体时,轴转速高对密封非常不利。增大磁流体与被密封液体的密度差,减小其速度差可提高界面稳定性。先介绍了实验方案的设计及实验http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php装置的设计,然后阐述了与界面稳定性有关的实验及参数测试,包括磁场分布测量、磁流体与被密封液体的不相溶性实验等,为界面稳定性实验的分析提供依据;最后,进行磁流体与被密封液体间的动力学界面稳定性实验,观察实验中出现不稳定现象的形成过程并进行分析。
学位年度:2009
作者:钱济国
学位授予单位:中国矿业大学
关键词:磁流体;;密封液体;;动力学界面;;稳定性;;密封能力
摘要:
本文探讨了影响界面稳定性的主要因素,给出了磁流体与被密封液体间界面稳定性的判据,阐述了磁流体密封的有关特性。系统地总结和评述了磁流体技术研究的当前现状和发展趋势。磁流体密封液体技术的研究越来越受到重视。如果能提高磁流体密封能力和密封寿命,特别解决磁流体密封液体的问题,那么可Neodymium magnets大大推广磁流体在密封方面的应用。磁流体的制备方法很多,与磁性颗粒的种类有关。不同方法对应有不同工艺,可用于制备不同用途磁流体。本文采用化学共沉法,进行实际制备磁流体的研究。磁流体物理性能如分散稳定性、磁化特性等直接关系到磁流体应用的有效性。因此,进一步讨论了磁流体的磁化性能及分散稳定性。影响这一分散稳定性的因素很多,有表面活性剂链分子长度和固相磁性颗粒浓度、材料及其大小以及基液等。给出了分散稳定性及磁化性能的仿真计算结果。介绍了磁流体密封原理及密封间隙内磁场分析的方法。着重介绍了通过一种解析法求解密封间隙内的磁场分布。磁流体密封的基本组成部分有磁流体、永磁铁、磁极靴和轴等。磁流体在间隙内形成液体“O”形密封环。磁流体密封装置的设计应以磁场分析为依据。阐述了磁流体密封的力学特性和分析方法。讨论磁流体密封的静力学特性;阐述磁流体密封的动力学运动模型的建立及其求解,求出了斜角形磁极密封的间隙内磁流体的速度分布、压力分布以及密封能力。为了简化磁流体运动问题的分析,理论上可将磁流体作为牛顿流体处理。如果将磁流体视为非牛顿流体,则描述其流变特性的本构方程有多种形式。文中采用的基本模型是幂率模型。介绍了一般流体之间界面稳定性分析的一般方法。着重阐述磁流体密封液体中动力学界面的稳定性分析方法,并导出其界面稳定性的判据。在一般情况下,磁流体的界面张力和重力对界面有致稳作用,这与普通流体的Kelvin-Helmholtz界面稳定性现象一致。因此,当磁流体用于密封液体时,轴转速高对密封非常不利。增大磁流体与被密封液体的密度差,减小其速度差可提高界面稳定性。先介绍了实验方案的设计及实验http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php装置的设计,然后阐述了与界面稳定性有关的实验及参数测试,包括磁场分布测量、磁流体与被密封液体的不相溶性实验等,为界面稳定性实验的分析提供依据;最后,进行磁流体与被密封液体间的动力学界面稳定性实验,观察实验中出现不稳定现象的形成过程并进行分析。
学位年度:2009
高温用2:17型SmCo合金及Re-Tm基复合磁性合金的研究
题名:高温用2:17型SmCo合金及Re-Tm基复合磁性合金的研究
作者:龚维幂
学位授予单位:清华大学
关键词:SmCo合金;;高温磁性能;;铜模吸铸;;层状结构;;双相纳米材料
摘要:
本文研究了Zr含量、时效工艺等对Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z合金中成分分布、组织、磁畴及磁性能的影响;通过调整z值、降低Fe含量、提高Cu含量、优化Zr含量设计了低矫顽力温度系数特征的Sm(CobalFe0.08-0.10Cu0.08-0.10Zr0.025)7.4-7.6合金;在此基础上采用吸铸法较大幅度提高了合金的室温磁性能,发展了一种具有优良高Neodymium magnets温磁性能的2:17型SmCo永磁合金。本文还在具有较高非晶形成能力的Y(Fe,Co)B共晶合金基础上,采用吸铸法实现了块体合金中纳米级层状周期结构的可控制备,并对其晶态、周期尺寸及磁性能成功进行了调控。
采用电弧熔炼、吸铸、快淬法制备了Sm(CobalFe0.08-0.10Cu0.08-0.10Zr0.025)7.4-7.6合金的纽扣锭、吸铸合金及薄带试样,研究发现铜模吸铸法制备的尺寸为?6mm的Sm(CobalFe0.08Cu0.10Zr0.025)7.45合金性能稳定且室温下矫顽力达到16.47kOe;分析认为?6合金磁性能的改善与吸铸造成的晶粒细化、取向度增强及两相晶格错配度增加等因素有关。该成分的?6合金在温度升高到500℃以上时矫顽力才开始较快下降, 600℃时矫顽力仍能保持室温水平的70%,其高温磁性能优于目前报道的结果。在此基础上进一步进行了重稀土元素取代试验,Ho元素取代的(Sm0.5Ho0.5)(CobalFe0.10Cu0.08Zr0.025)7.55合金具有优良的室温磁性能,其纽扣锭合金室温矫顽力超过12kOe;250℃以上其相对矫顽力水平低于未取代的样品,但温度高于300℃后其饱和磁化强度则明显高于不含Ho的试样;针对不同的具体应用可对Ho元素的取代比例加以进一步优化。
采用铜模吸铸法制备了?2～?9及截面尺寸为2×10的Y6(FeCo)72B22合金,合金具有软磁特性。研究发现,合金?2试样几乎完全为非晶态,随着冷却速度的降低,基体上开始析出有序相并最终形成纳米级层状结构, http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php
层状结构的周期随冷速的继续降低而逐渐增大,周期尺寸从?2.5试样中约40nm增加到?9试样中的约400nm。XRD、SAED和EDX分析认为层状结构中的两相分别为(Fe,Co)2B和富Y的αFe相。根据双相纳米晶的耦合作用,控制两相的组成可望在大范围内实现对磁性能的调控。尝试用Nd取代部分Y元素并且在外磁场下吸铸制备了?2合金,初步结果表明其矫顽力和剩磁比相对于纽扣锭合金均有数量级的提高,分别达到1.1kOe和0.3,为新型复合磁性合金的研发提供了新思路。
学位年度:2009
作者:龚维幂
学位授予单位:清华大学
关键词:SmCo合金;;高温磁性能;;铜模吸铸;;层状结构;;双相纳米材料
摘要:
本文研究了Zr含量、时效工艺等对Sm(Co,Fe,Cu,Zr)z合金中成分分布、组织、磁畴及磁性能的影响;通过调整z值、降低Fe含量、提高Cu含量、优化Zr含量设计了低矫顽力温度系数特征的Sm(CobalFe0.08-0.10Cu0.08-0.10Zr0.025)7.4-7.6合金;在此基础上采用吸铸法较大幅度提高了合金的室温磁性能,发展了一种具有优良高Neodymium magnets温磁性能的2:17型SmCo永磁合金。本文还在具有较高非晶形成能力的Y(Fe,Co)B共晶合金基础上,采用吸铸法实现了块体合金中纳米级层状周期结构的可控制备,并对其晶态、周期尺寸及磁性能成功进行了调控。
采用电弧熔炼、吸铸、快淬法制备了Sm(CobalFe0.08-0.10Cu0.08-0.10Zr0.025)7.4-7.6合金的纽扣锭、吸铸合金及薄带试样,研究发现铜模吸铸法制备的尺寸为?6mm的Sm(CobalFe0.08Cu0.10Zr0.025)7.45合金性能稳定且室温下矫顽力达到16.47kOe;分析认为?6合金磁性能的改善与吸铸造成的晶粒细化、取向度增强及两相晶格错配度增加等因素有关。该成分的?6合金在温度升高到500℃以上时矫顽力才开始较快下降, 600℃时矫顽力仍能保持室温水平的70%,其高温磁性能优于目前报道的结果。在此基础上进一步进行了重稀土元素取代试验,Ho元素取代的(Sm0.5Ho0.5)(CobalFe0.10Cu0.08Zr0.025)7.55合金具有优良的室温磁性能,其纽扣锭合金室温矫顽力超过12kOe;250℃以上其相对矫顽力水平低于未取代的样品,但温度高于300℃后其饱和磁化强度则明显高于不含Ho的试样;针对不同的具体应用可对Ho元素的取代比例加以进一步优化。
采用铜模吸铸法制备了?2～?9及截面尺寸为2×10的Y6(FeCo)72B22合金,合金具有软磁特性。研究发现,合金?2试样几乎完全为非晶态,随着冷却速度的降低,基体上开始析出有序相并最终形成纳米级层状结构, http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php
层状结构的周期随冷速的继续降低而逐渐增大,周期尺寸从?2.5试样中约40nm增加到?9试样中的约400nm。XRD、SAED和EDX分析认为层状结构中的两相分别为(Fe,Co)2B和富Y的αFe相。根据双相纳米晶的耦合作用,控制两相的组成可望在大范围内实现对磁性能的调控。尝试用Nd取代部分Y元素并且在外磁场下吸铸制备了?2合金,初步结果表明其矫顽力和剩磁比相对于纽扣锭合金均有数量级的提高,分别达到1.1kOe和0.3,为新型复合磁性合金的研发提供了新思路。
学位年度:2009
真空机器人的磁性联轴器及轴系理论建模与实验研究
题名:真空机器人的磁性联轴器及轴系理论建模与实验研究
作者:王禹林
学位授予单位:上海交通大学
关键词:真空机器人;;磁性联轴器;;直接驱动;;等效磁荷法;;片电流法;;仿真优化
摘要:
真空机器人是半导体前道集束型设备中各反应工艺腔室之间传输晶圆的核心部件,归属于禁运产品,已成为制约我国半导体整机装备制造的“卡脖子”问题。大气环境与真空环境之间的密封隔离与动力传递正是制约真空机器人性能提高的技术瓶颈。因此,真空机器人关键技术的突破及原型系统的创新设计,对实现Neodymium magnets具有自主知识产权的半导体整机设备核心部件具有重要的理论意义和实际应用价值。本论文以内外轴式磁性联轴器的建模与分析优化为主要目标,结合磁力传动技术和直接驱动技术,设计两自由度同轴布局的真空机器人动力传递轴系原型系统。
本文首先分别建立了内外轴式磁性联轴器的理论模型和三维有限元模型。改进了等效磁荷法和片电流法求解磁性联轴器传递扭矩的数学模型,引入漏磁损失系数,分别得到了基于这两种方法的内外轴间隙式磁性联轴器的最大扭矩简化公式,扩大了模型的适用范围,显著提高了这两种方法的求解精度和效率。其中,片电流法在求解精度上提高了25%-30%,等效磁荷法精度提高了4%-30%,求解效率提高超过了一倍。
通过使用片电流法,等效磁荷法和三维有限元模型,全面地分析了磁性联轴器几何参数与其最大扭矩、最大扭矩体积比,以及启动扭转刚度的关系。并使用三维有限元法分别对轭铁的导磁效应、多组磁性联轴器间的磁耦合效应以及四种不同构型的内外轴式磁性联轴器进行了仿真分析。分析结果被应用于磁性联轴器的优化设计
基于磁性联轴器在真空机器人轴系中实际应用时的耦合工况,以同时优化两组磁性联轴器为例,建立了磁性联轴器设计几何参数优化的目标函数。创新地提出了一种基于正交实验设计技术的小范围穷举优化设计方案,该方案纵观全局的设计参数,结合了解析法运算效率高和三维有限元法求解精度高的优点,利用正交实验法和小范围穷举法显著地减少了分析模型的数目,是一种高效实用、稳定可靠的优化方法。本例中,最终的优化参数组比正交表中可获得的相对最优参数组的指标值提高了约30%,优化结果与设计的目标值一致。
研制了具有两自由度同轴布局的真空机器人动力传递轴系原型系统。结合真空机器人的开发,创新地将隔离密封套设计为台阶式的空心薄壁容器构件,并对隔离套的强度和径向变形进行了校核,对隔离套上的涡流损失进行了研究分析。此外,提出了一种适用于真空机器人的磁性联轴器设计方案,对分体式直接驱动电机轴系的设计进行了研究,对下一代真空机器人的研发有着重要的参考价值。
最后,研制了可测试磁性联轴器内外转子间偏位影响的实验平台,进行了轴向偏位、径向偏位,和角向偏位对内外轴式磁性联轴器传递扭矩和动态性能的影响测试。实验结果表明,在实际应用中,偏位对内外轴式http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php磁性联轴器的传递扭矩和动态跟踪特性影响很小。实验中,磁性联轴器的动态跟踪性能良好,在启动阶段,响应时间小于0.0ls；当峰值速度为670deg／s,加速度为1260deg／s2时,稳定时间tS为0.35s,各种偏位情况下的最大跟踪误差δ均为20'左右,稳态误差ess在2’左右。此外,对轴系的定位精度和重复定位精度,以及动态响应特性进行了测试,结果表明其具有良好的跟踪性能,稳态误差ess在3’左右,各组磁性联轴器间的磁耦合效应很小。
学位年度:2009
作者:王禹林
学位授予单位:上海交通大学
关键词:真空机器人;;磁性联轴器;;直接驱动;;等效磁荷法;;片电流法;;仿真优化
摘要:
真空机器人是半导体前道集束型设备中各反应工艺腔室之间传输晶圆的核心部件,归属于禁运产品,已成为制约我国半导体整机装备制造的“卡脖子”问题。大气环境与真空环境之间的密封隔离与动力传递正是制约真空机器人性能提高的技术瓶颈。因此,真空机器人关键技术的突破及原型系统的创新设计,对实现Neodymium magnets具有自主知识产权的半导体整机设备核心部件具有重要的理论意义和实际应用价值。本论文以内外轴式磁性联轴器的建模与分析优化为主要目标,结合磁力传动技术和直接驱动技术,设计两自由度同轴布局的真空机器人动力传递轴系原型系统。
本文首先分别建立了内外轴式磁性联轴器的理论模型和三维有限元模型。改进了等效磁荷法和片电流法求解磁性联轴器传递扭矩的数学模型,引入漏磁损失系数,分别得到了基于这两种方法的内外轴间隙式磁性联轴器的最大扭矩简化公式,扩大了模型的适用范围,显著提高了这两种方法的求解精度和效率。其中,片电流法在求解精度上提高了25%-30%,等效磁荷法精度提高了4%-30%,求解效率提高超过了一倍。
通过使用片电流法,等效磁荷法和三维有限元模型,全面地分析了磁性联轴器几何参数与其最大扭矩、最大扭矩体积比,以及启动扭转刚度的关系。并使用三维有限元法分别对轭铁的导磁效应、多组磁性联轴器间的磁耦合效应以及四种不同构型的内外轴式磁性联轴器进行了仿真分析。分析结果被应用于磁性联轴器的优化设计
基于磁性联轴器在真空机器人轴系中实际应用时的耦合工况,以同时优化两组磁性联轴器为例,建立了磁性联轴器设计几何参数优化的目标函数。创新地提出了一种基于正交实验设计技术的小范围穷举优化设计方案,该方案纵观全局的设计参数,结合了解析法运算效率高和三维有限元法求解精度高的优点,利用正交实验法和小范围穷举法显著地减少了分析模型的数目,是一种高效实用、稳定可靠的优化方法。本例中,最终的优化参数组比正交表中可获得的相对最优参数组的指标值提高了约30%,优化结果与设计的目标值一致。
研制了具有两自由度同轴布局的真空机器人动力传递轴系原型系统。结合真空机器人的开发,创新地将隔离密封套设计为台阶式的空心薄壁容器构件,并对隔离套的强度和径向变形进行了校核,对隔离套上的涡流损失进行了研究分析。此外,提出了一种适用于真空机器人的磁性联轴器设计方案,对分体式直接驱动电机轴系的设计进行了研究,对下一代真空机器人的研发有着重要的参考价值。
最后,研制了可测试磁性联轴器内外转子间偏位影响的实验平台,进行了轴向偏位、径向偏位,和角向偏位对内外轴式磁性联轴器传递扭矩和动态性能的影响测试。实验结果表明,在实际应用中,偏位对内外轴式http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php磁性联轴器的传递扭矩和动态跟踪特性影响很小。实验中,磁性联轴器的动态跟踪性能良好,在启动阶段,响应时间小于0.0ls；当峰值速度为670deg／s,加速度为1260deg／s2时,稳定时间tS为0.35s,各种偏位情况下的最大跟踪误差δ均为20'左右,稳态误差ess在2’左右。此外,对轴系的定位精度和重复定位精度,以及动态响应特性进行了测试,结果表明其具有良好的跟踪性能,稳态误差ess在3’左右,各组磁性联轴器间的磁耦合效应很小。
学位年度:2009
人体全消化道生理参数介入式遥测系统定位技术研究
题名:人体全消化道生理参数介入式遥测系统定位技术研究
作者:李鸿炜
学位授予单位:上海交通大学
关键词:消化道;;介入式生理参数遥测胶囊;;定位;;交流励磁;;信息融合;;证据理论;;表面响应模型;;模拟退火算法;;误差修正;;人体电磁安全性
摘要:
针对现有消化道动力功能性疾病诊查方法的缺陷,本文在国家自然科学基金项目(编号:60875061)、国家863计划项目(编号:2006AA04Z368)、国家863计划项目(编号:2007AA04Z234)和上海交通大学“医工(理)交叉研究基金”项目资助(编号:YG2007MS21)的资助和支持下,深入研究了人Neodymium magnets体全消化道生理参数介入式遥测方法及遥测胶囊的体外无线定位技术,研制了定位精度高、抗干扰能力强、便携式的定位系统。
以诊查消化道动力功能疾病为出发点,研制了能够在人体正常生理状态下监测全消化道生理参数(压力、温度和pH值)的介入式遥测系统。分析了系统的总体方案、硬件电路、MCU程序、以及数据处理软件系统的设计。通过临床试验,验证了人体全消化道生理参数介入式遥测系统的可行性。
针对遥测胶囊的定位问题,提出了基于区域分割的二维射频信号强度定位法。该方法通过将人体腹部表面进行区域分割,仿真建立“区域号——体外天线接收信号强度”标定数据库。利用查表法,实现对遥测胶囊的二维区域定位。从而,解决了由于人体组织对射频信号衰减特性复杂和受试者个体差异导致的很难建立精确射频信号衰减模型这一问题;提高了射频信号强度定位法的抗干扰能力。此外,研究了射频信号相差定位法、永磁标记物定位法,以及直流脉冲定位法。通过体外实验,比较了各种定位方法的优缺点,并得出结论:这些定位方法的可行性不足。
在总结以上各定位方法优缺点的基础上,提出了基于低频交流励磁的遥测胶囊定位方案:在人体腹部表面布置多个单维圆柱状励磁线圈,遥测胶囊内封装一个单维感应线圈;各励磁线圈轮流励磁,同时,在感应线圈中产生相应的感应电动势;遥测胶囊中的检测电路检测各感应电动势,并由其射频模块,将检测数据发送至数据接收器存储;最后,将存储在数据接收器中的感应电动势检测数据,导入上位机定位算法软件中,从而解得遥测胶囊位置坐标。为了建立精确的定位模型,从单个励磁线圈磁场分布模型入手,分析了等效磁偶极子模型、等效环形线电流模型、等效环形线电流的简化模型、基于场源离散化的等效载流螺线管磁场分布模型。通过比较这些模型计算磁场强度的精度,确定以基于场源离散化的等效载流螺线管磁场分布模型为基础,建立了交流励磁定位模型。为了求解由定位模型导出的非线性方程组,提出了基于表面响应模型和模拟退火算法的混合定位算法。通过仿真与传统算法相比较,得出此算法计算精度高,收敛速度较快。
采用上述交流励磁定位方案,研制了便携式交流励磁定位系统。分析了系统总体结构、磁场检测子系统、体外励磁控制和数据接收子系统的设计方案,研究了系统参数的选取和优化方法。提出了基于证据理论决策的多元信息融合定位方法,并通过仿真实验验证了其可行性。
搭建了定位实验台架,应用便携式交流励磁定位系统,进行了大量的体外定位实验,评价其定位精度。为了对定位结果进行误差修正,分析了多种误差修正方法:传统误差修正法、基于高阶多项式拟合的误差修正法、Hardy’s Multi-Quadrick误差修正法,提出了基于径向基神经网络的误差修正方法。通过评价各修正法对定位数据修正效果,得出基于径向基神经网络的误差修正法能够减小最大定位误差和平均误差。
验证了便携式交流励磁定位系统与人体组织的电磁相容性,即定位系统对人体的是否存在辐射伤害和人体组织是否对系统定位精度存在影响。用生理盐水和猪肉来模拟人体组织,将遥测胶囊放在其中,通过磁场http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php强度受影响评估实验和定位精度受影响评估实验,验证了生物组织对本定位系统基本无影响。另一方面,通过电磁仿真,获得了定位系统对人体的电磁辐射剂量,将其与国际人体电磁辐射安全标准相比较,验证了定位系统的人体电磁安全性。
实验和仿真结果表明,交流励磁定位方案能够满足对遥测胶囊进行体外便携定位要求。而且根据此方案设计的便携式交流励磁定位系统,定位精度较高,抗干扰能力强,对人体无电磁辐射伤害。因此,本文设计的定位系统具有很高的临床应用价值。
学位年度:2009
作者:李鸿炜
学位授予单位:上海交通大学
关键词:消化道;;介入式生理参数遥测胶囊;;定位;;交流励磁;;信息融合;;证据理论;;表面响应模型;;模拟退火算法;;误差修正;;人体电磁安全性
摘要:
针对现有消化道动力功能性疾病诊查方法的缺陷,本文在国家自然科学基金项目(编号:60875061)、国家863计划项目(编号:2006AA04Z368)、国家863计划项目(编号:2007AA04Z234)和上海交通大学“医工(理)交叉研究基金”项目资助(编号:YG2007MS21)的资助和支持下,深入研究了人Neodymium magnets体全消化道生理参数介入式遥测方法及遥测胶囊的体外无线定位技术,研制了定位精度高、抗干扰能力强、便携式的定位系统。
以诊查消化道动力功能疾病为出发点,研制了能够在人体正常生理状态下监测全消化道生理参数(压力、温度和pH值)的介入式遥测系统。分析了系统的总体方案、硬件电路、MCU程序、以及数据处理软件系统的设计。通过临床试验,验证了人体全消化道生理参数介入式遥测系统的可行性。
针对遥测胶囊的定位问题,提出了基于区域分割的二维射频信号强度定位法。该方法通过将人体腹部表面进行区域分割,仿真建立“区域号——体外天线接收信号强度”标定数据库。利用查表法,实现对遥测胶囊的二维区域定位。从而,解决了由于人体组织对射频信号衰减特性复杂和受试者个体差异导致的很难建立精确射频信号衰减模型这一问题;提高了射频信号强度定位法的抗干扰能力。此外,研究了射频信号相差定位法、永磁标记物定位法,以及直流脉冲定位法。通过体外实验,比较了各种定位方法的优缺点,并得出结论:这些定位方法的可行性不足。
在总结以上各定位方法优缺点的基础上,提出了基于低频交流励磁的遥测胶囊定位方案:在人体腹部表面布置多个单维圆柱状励磁线圈,遥测胶囊内封装一个单维感应线圈;各励磁线圈轮流励磁,同时,在感应线圈中产生相应的感应电动势;遥测胶囊中的检测电路检测各感应电动势,并由其射频模块,将检测数据发送至数据接收器存储;最后,将存储在数据接收器中的感应电动势检测数据,导入上位机定位算法软件中,从而解得遥测胶囊位置坐标。为了建立精确的定位模型,从单个励磁线圈磁场分布模型入手,分析了等效磁偶极子模型、等效环形线电流模型、等效环形线电流的简化模型、基于场源离散化的等效载流螺线管磁场分布模型。通过比较这些模型计算磁场强度的精度,确定以基于场源离散化的等效载流螺线管磁场分布模型为基础,建立了交流励磁定位模型。为了求解由定位模型导出的非线性方程组,提出了基于表面响应模型和模拟退火算法的混合定位算法。通过仿真与传统算法相比较,得出此算法计算精度高,收敛速度较快。
采用上述交流励磁定位方案,研制了便携式交流励磁定位系统。分析了系统总体结构、磁场检测子系统、体外励磁控制和数据接收子系统的设计方案,研究了系统参数的选取和优化方法。提出了基于证据理论决策的多元信息融合定位方法,并通过仿真实验验证了其可行性。
搭建了定位实验台架,应用便携式交流励磁定位系统,进行了大量的体外定位实验,评价其定位精度。为了对定位结果进行误差修正,分析了多种误差修正方法:传统误差修正法、基于高阶多项式拟合的误差修正法、Hardy’s Multi-Quadrick误差修正法,提出了基于径向基神经网络的误差修正方法。通过评价各修正法对定位数据修正效果,得出基于径向基神经网络的误差修正法能够减小最大定位误差和平均误差。
验证了便携式交流励磁定位系统与人体组织的电磁相容性,即定位系统对人体的是否存在辐射伤害和人体组织是否对系统定位精度存在影响。用生理盐水和猪肉来模拟人体组织,将遥测胶囊放在其中,通过磁场http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php强度受影响评估实验和定位精度受影响评估实验,验证了生物组织对本定位系统基本无影响。另一方面,通过电磁仿真,获得了定位系统对人体的电磁辐射剂量,将其与国际人体电磁辐射安全标准相比较,验证了定位系统的人体电磁安全性。
实验和仿真结果表明,交流励磁定位方案能够满足对遥测胶囊进行体外便携定位要求。而且根据此方案设计的便携式交流励磁定位系统,定位精度较高,抗干扰能力强,对人体无电磁辐射伤害。因此,本文设计的定位系统具有很高的临床应用价值。
学位年度:2009
高速开关磁阻电机的关键技术研究与实践
题名:高速开关磁阻电机的关键技术研究与实践
作者:周强
学位授予单位:南京航空航天大学
关键词:高速电机;;超高速电机;;开关磁阻电机;;转子动力学;;机械应力;;铁损耗;;风阻损耗;;功率变换器;;专用集成电路
摘要:
随着科技水平的发展,航空航天、能源、精密制造等诸多领域对高转速电机的需求越来越多。电机转速的大幅提升有利于提高电机的功率密度,减小设备的体积重量。因此,高速/超高速电机在军事和民用领域应用越来越广泛,已成为Neodymium magnets当今国际电工界的研究热点。
开关磁阻电机(SRM)是近年来随着电力电子技术和控制技术的发展而逐渐完善起来的一种新型调速电机。由于SRM定转子均为凸极实心叠片结构,定子上绕有集中绕组,转子上无绕组、永磁材料及鼠笼线圈,具有结构简单坚固、成本低、可靠性高的特点,因此在许多工业调速领域获得了广泛应用。SRM的转子结构可以承受很高的机械应力,特别适合高转速要求,能适应高温等恶劣环境,在航空航天、高速加工等高速/超高速领域应用具有独特优势。
本文主要致力于高速SRM系统的理论和应用基础研究,目标是为高速SRM的系统设计和工程应用提供较为完整的基本理论和关键技术支撑。在对前人成果的广泛了解和深入研究的基础上,本文以高速SRM电机本体的多参数综合设计、功率变换器主电路、专用集成电路等核心关键技术为突破口,对高速SRM在机理研究、样机研制、实验研究和工程应用中存在的关键技术难题进行了系统研究,建立了高速SRM研究与实验的技术平台。
针对高速SRM的运行特点,本文在常规SRM的电磁设计流程的基础上,基于电磁、铁损、应力、转子振动等多物理场的有限元计算,构建了包括电磁设计、损耗计算、结构应力分析、转子动力学分析在内的高速SRM电机本体的多参数综合设计方法,成功研制了三种高速SRM实验样机,为高速SRM的电机本体设计奠定了理论基础。结合高速SRM样机的研究与实验需要,本文还对高速SRM的电磁性能优化、转子结构应力及动力学性能分析、铁损及风阻损耗计算等关键技术进行了理论和实验研究。
分析了不对称半桥式主电路、裂相式主电路等典型SRM功率变换器主电路的优缺点,对适合于高速SRM的功率变换器主电路拓扑进行了探讨,分析了典型功率变换器主电路拓扑对SRM换相性能的影响,并对传统的双开关式不对称半桥主电路进行了改进,提出了一种可提高电机换相性能的三开关式不对称半桥主电路拓扑,并在一台SRM实验样机上,对双开关式主电路和三开关式主电路进行仿真分析和对比实验。
成功研制了国内第一片SRM控制专用集成电路SR3P10K07A,介绍了SR3P10K07A的设计思路和设计过程,较为详细的介绍了该芯片中各功能模块的实现算法,并基于硬件电路对该芯片进行了逻辑功能验证。基于SR3P10K07A,本课题还设计制作了通用的SRM数字控制器,并在多台高速SRM样机中获得了成功应用。
此外,本文分别对三种高速SRM样机进行了实验研究和工程应用。其中,样机Ⅰ的最高转速达到了136,000r/min,成功实现了该样机的超高速运行;作为高速原动机,样机Ⅰ还在南京航空航天大学微型发动机研究所开发的气浮http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php轴承性能测试平台中获得了成功应用;对分别采用常规凸极转子和圆柱复合型转子这两种不同转子结构的样机Ⅱ进行了空载实验,对比了两种转子结构的风阻损耗;样机Ⅲ在常州新罗特数控机械有限公司生产的NRT40M高速数控模具雕刻机上进行了成功应用。
学位年度:2009
作者:周强
学位授予单位:南京航空航天大学
关键词:高速电机;;超高速电机;;开关磁阻电机;;转子动力学;;机械应力;;铁损耗;;风阻损耗;;功率变换器;;专用集成电路
摘要:
随着科技水平的发展,航空航天、能源、精密制造等诸多领域对高转速电机的需求越来越多。电机转速的大幅提升有利于提高电机的功率密度,减小设备的体积重量。因此,高速/超高速电机在军事和民用领域应用越来越广泛,已成为Neodymium magnets当今国际电工界的研究热点。
开关磁阻电机(SRM)是近年来随着电力电子技术和控制技术的发展而逐渐完善起来的一种新型调速电机。由于SRM定转子均为凸极实心叠片结构,定子上绕有集中绕组,转子上无绕组、永磁材料及鼠笼线圈,具有结构简单坚固、成本低、可靠性高的特点,因此在许多工业调速领域获得了广泛应用。SRM的转子结构可以承受很高的机械应力,特别适合高转速要求,能适应高温等恶劣环境,在航空航天、高速加工等高速/超高速领域应用具有独特优势。
本文主要致力于高速SRM系统的理论和应用基础研究,目标是为高速SRM的系统设计和工程应用提供较为完整的基本理论和关键技术支撑。在对前人成果的广泛了解和深入研究的基础上,本文以高速SRM电机本体的多参数综合设计、功率变换器主电路、专用集成电路等核心关键技术为突破口,对高速SRM在机理研究、样机研制、实验研究和工程应用中存在的关键技术难题进行了系统研究,建立了高速SRM研究与实验的技术平台。
针对高速SRM的运行特点,本文在常规SRM的电磁设计流程的基础上,基于电磁、铁损、应力、转子振动等多物理场的有限元计算,构建了包括电磁设计、损耗计算、结构应力分析、转子动力学分析在内的高速SRM电机本体的多参数综合设计方法,成功研制了三种高速SRM实验样机,为高速SRM的电机本体设计奠定了理论基础。结合高速SRM样机的研究与实验需要,本文还对高速SRM的电磁性能优化、转子结构应力及动力学性能分析、铁损及风阻损耗计算等关键技术进行了理论和实验研究。
分析了不对称半桥式主电路、裂相式主电路等典型SRM功率变换器主电路的优缺点,对适合于高速SRM的功率变换器主电路拓扑进行了探讨,分析了典型功率变换器主电路拓扑对SRM换相性能的影响,并对传统的双开关式不对称半桥主电路进行了改进,提出了一种可提高电机换相性能的三开关式不对称半桥主电路拓扑,并在一台SRM实验样机上,对双开关式主电路和三开关式主电路进行仿真分析和对比实验。
成功研制了国内第一片SRM控制专用集成电路SR3P10K07A,介绍了SR3P10K07A的设计思路和设计过程,较为详细的介绍了该芯片中各功能模块的实现算法,并基于硬件电路对该芯片进行了逻辑功能验证。基于SR3P10K07A,本课题还设计制作了通用的SRM数字控制器,并在多台高速SRM样机中获得了成功应用。
此外,本文分别对三种高速SRM样机进行了实验研究和工程应用。其中,样机Ⅰ的最高转速达到了136,000r/min,成功实现了该样机的超高速运行;作为高速原动机,样机Ⅰ还在南京航空航天大学微型发动机研究所开发的气浮http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php轴承性能测试平台中获得了成功应用;对分别采用常规凸极转子和圆柱复合型转子这两种不同转子结构的样机Ⅱ进行了空载实验,对比了两种转子结构的风阻损耗;样机Ⅲ在常州新罗特数控机械有限公司生产的NRT40M高速数控模具雕刻机上进行了成功应用。
学位年度:2009
混合电动汽车制动系统的控制技术研究
题名:混合电动汽车制动系统的控制技术研究
作者:于翔鹏
学位授予单位:武汉理工大学
关键词:混合电动汽车;;制动系统;;信息系统;;控制分配;;离线仿真;;SAE J1939
摘要:
混合电动汽车制动系统是一种独特制动特征的混合制动系统,由机械摩擦式和能量再生式两类制动系统组成,直接影响着车辆的多种关键性能指标。混合电动汽车制动系统控制技术是实现制动工况下车辆多性能指标综合优Neodymium magnets化的关键,也是目前混合电动汽车研究的关键技术之一。
本文以一种目前先进的混合电动汽车为对象,针对混合电动汽车制动系统制动时车辆多种性能指标综合优化问题,系统研究混合电动汽车制动系统的控制技术,探讨如何使混合电动汽车的两类制动系统在确保车辆制动安全性的前提下协调工作问题,提供实现混合电动汽车制动系统多目标控制的解决方案。
论文的主要研究工作如下：
(1)根据混合电动汽车制动系统控制问题研究的需要,分别建立混合电动汽车制动系统、传动系统、整车和轮胎的数学模型；其中,制动系统数学模型包括机械式摩擦制动系统(电控液压式制动系统)和能量再生式制动系统(永磁同步电机+逆变器+超级电容),传动系统包括机械式自动变速器、主减速器和传动轴,整车数学模型包括横向、纵向和横摆三个自由度,轮胎数学模型采用Dugoff轮胎模型；为混合电动汽车制动系统控制算法开发和离线仿真提供基础。
(2)针对混合电动汽车制动系统的结构特点,确定混合电动汽车制动控制采用分层协调式控制结构,该结构包括主控制器、控制分配器和执行控制器三个层次；分别设计各个控制器应满足的控制指标,为控制算法的开发提供了依据。
(3)运用现代控制理论分别设计混合电动汽车制动系统各控制器的控制算法。在仿真分析基础上,确定采用滑模控制理论设计主控制器控制算法,采用控制分配方法设计控制分配器控制算法,提出各执行器扭矩跟踪http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php控制算法；
(4)采用CAN总线技术构建混合电动汽车的制动控制信息系统,基于SAEJ1939应用层协议规范,制定面向混合电动汽车制动控制通信需求的通信协议,设计系统节点参数,进行通信试验,验证系统功能和性能。
论文利用Matlab/Simulink软件开发混合电动汽车制动系统控制离线仿真平台,研究验证制动控制算法的仿真技术；通过仿真,结果表明开发的混合电动汽车制动系统控制结构和控制算法能够满足混合电动汽车制动系统多目标综合优化的控制需求。
学位年度:2009
作者:于翔鹏
学位授予单位:武汉理工大学
关键词:混合电动汽车;;制动系统;;信息系统;;控制分配;;离线仿真;;SAE J1939
摘要:
混合电动汽车制动系统是一种独特制动特征的混合制动系统,由机械摩擦式和能量再生式两类制动系统组成,直接影响着车辆的多种关键性能指标。混合电动汽车制动系统控制技术是实现制动工况下车辆多性能指标综合优Neodymium magnets化的关键,也是目前混合电动汽车研究的关键技术之一。
本文以一种目前先进的混合电动汽车为对象,针对混合电动汽车制动系统制动时车辆多种性能指标综合优化问题,系统研究混合电动汽车制动系统的控制技术,探讨如何使混合电动汽车的两类制动系统在确保车辆制动安全性的前提下协调工作问题,提供实现混合电动汽车制动系统多目标控制的解决方案。
论文的主要研究工作如下：
(1)根据混合电动汽车制动系统控制问题研究的需要,分别建立混合电动汽车制动系统、传动系统、整车和轮胎的数学模型；其中,制动系统数学模型包括机械式摩擦制动系统(电控液压式制动系统)和能量再生式制动系统(永磁同步电机+逆变器+超级电容),传动系统包括机械式自动变速器、主减速器和传动轴,整车数学模型包括横向、纵向和横摆三个自由度,轮胎数学模型采用Dugoff轮胎模型；为混合电动汽车制动系统控制算法开发和离线仿真提供基础。
(2)针对混合电动汽车制动系统的结构特点,确定混合电动汽车制动控制采用分层协调式控制结构,该结构包括主控制器、控制分配器和执行控制器三个层次；分别设计各个控制器应满足的控制指标,为控制算法的开发提供了依据。
(3)运用现代控制理论分别设计混合电动汽车制动系统各控制器的控制算法。在仿真分析基础上,确定采用滑模控制理论设计主控制器控制算法,采用控制分配方法设计控制分配器控制算法,提出各执行器扭矩跟踪http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php控制算法；
(4)采用CAN总线技术构建混合电动汽车的制动控制信息系统,基于SAEJ1939应用层协议规范,制定面向混合电动汽车制动控制通信需求的通信协议,设计系统节点参数,进行通信试验,验证系统功能和性能。
论文利用Matlab/Simulink软件开发混合电动汽车制动系统控制离线仿真平台,研究验证制动控制算法的仿真技术；通过仿真,结果表明开发的混合电动汽车制动系统控制结构和控制算法能够满足混合电动汽车制动系统多目标综合优化的控制需求。
学位年度:2009
纯电动汽车电动助力转向系统机理研究与设计
题名:纯电动汽车电动助力转向系统机理研究与设计
作者:曾群
学位授予单位:南昌大学
关键词:电动助力转向系统;;纯电动汽车;;机理研究;;控制策略;;联合仿真;;电子控制单元;;台架及实车实验
摘要:
随着现代控制理论和微电子技术的发展,电动助力转向系统(EPS)已经成为近年来车辆工程领域中的一个研究热点,越来越受到大专Neodymium magnets院校、科研机构和汽车厂家的关注。本论文以纯电动汽车的转向轴式电动助力转向系统为主要研究对象,采用理论分析、计算机系统仿真、台架和实车实验研究相结合的方法,对轴助力式EPS的工作机理进行了深入系统的研究,主要研究内容如下:
1、详细分析了电动助力转向系统的工作原理及其特点,其后对系统的控制策略和算法进行了深入研究,通过分析车辆和驾驶员对转向控制的要求和特点,确定了对助力特性的基本要求。
2、在电动助力转向控制中采用了助力控制、回正控制、阻尼控制和补偿控制等控制策略,同时分析和比较了三种助力特性曲线,提出了适用于纯电动汽车EPS的理想助力模型,由该模型得到的助力特性曲线为小转角时为直线型而大转角时为斜率变化较大的二次曲线,并给出了实现该特性曲线的基本算法,该算法在以后的计算机仿真和实际控制器设计及台架和实车实验中检验了其正确性。确定的该助力模型及由此得出的助力曲线,很好地兼顾了转向轻便性和路感的关系。
3、将ADAMS动力学仿真软件引入到EPS系统中,进行纯电动汽车整车ADAMS建模,在ADAMS/car中建立了包括前/后悬架、转向系统、前后车轮及路面谱在内的整车多体动力学仿真模型,并进行了整车稳态转向仿真试验。同时还在Matlab/Simulink环境中建立了电动助力转向系统新型助力特性的曲线控制策略和控制器的控制模型,将ADAMS/car中所建立的整车模型通过软件接口导入到MATLAB/simulink中,与MATLAB中建立的EPS控制系统的仿真模型连接起来,将ADAMS/car与Matlab/Simulink相结合,进行复杂的联合仿真分析。仿真结果说明以ADAMS中建立的整车动力学模型与MATLAB中建立的控制系统的数学模型联合起来研究电动助力转向系统是有效的。同时,仿真结果也证明了本文提出的控制策略和算法的正确性和有效性。
4、进行了EPS系统的软硬件设计,从硬件和软件上开发了基于纯电动汽车的电动助力转向系统,实现了EPS的主要功能。详细分析了EPS系统的关键零部件的选用及匹配原则,针对ECU输入和输出信号的不同特点进行了分析,设计了相应的处理控制电路。助力电机采用直流永磁有刷电机,由4个NMOS管构成的H桥驱动,其控制采用脉宽调制PWM和助力电机电流Fuzzy PID的反馈控制。系统软件分上下两层,上层完成控制策略与算法,下层完成助力电机电流的闭环控制,并给出主要软件模块流程图,为进一步模拟试验提供了实验基础。
5、研究了电动助力系统台架实验方案。对实验需要的各种车辆运行工况的信号的模拟方法进行了分析和确定,电动机的转速、车速、直接由信号发生器输入ECU,转向扭矩信号和转角信号取自传感器,然后输入ECU,转向阻力矩采用弹簧模拟,完成了EPS实验台架的设计,并在该台架上进行了有无EPS助力的对比试验。实验结果表明加入EPS后转向轻便性大大提高,随后进行了相关的实车实验。
6、提出了低速转向情况http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php下的柔性电流过渡方法的算法并加以实现,可以大大减少因为电流大的波动导致的方向盘的抖动。
7、进行了软硬件系统的抗干扰性和可靠性研究,并进行了与纯电动汽车上层控制器的通信实验研究。
本文的理论分析、计算机仿真与台架、实车的实验结果吻合良好,对于电动助力转向系统的基础研究、设计开发及其应用具有重要的理论意义和现实意义。
学位年度:2009
作者:曾群
学位授予单位:南昌大学
关键词:电动助力转向系统;;纯电动汽车;;机理研究;;控制策略;;联合仿真;;电子控制单元;;台架及实车实验
摘要:
随着现代控制理论和微电子技术的发展,电动助力转向系统(EPS)已经成为近年来车辆工程领域中的一个研究热点,越来越受到大专Neodymium magnets院校、科研机构和汽车厂家的关注。本论文以纯电动汽车的转向轴式电动助力转向系统为主要研究对象,采用理论分析、计算机系统仿真、台架和实车实验研究相结合的方法,对轴助力式EPS的工作机理进行了深入系统的研究,主要研究内容如下:
1、详细分析了电动助力转向系统的工作原理及其特点,其后对系统的控制策略和算法进行了深入研究,通过分析车辆和驾驶员对转向控制的要求和特点,确定了对助力特性的基本要求。
2、在电动助力转向控制中采用了助力控制、回正控制、阻尼控制和补偿控制等控制策略,同时分析和比较了三种助力特性曲线,提出了适用于纯电动汽车EPS的理想助力模型,由该模型得到的助力特性曲线为小转角时为直线型而大转角时为斜率变化较大的二次曲线,并给出了实现该特性曲线的基本算法,该算法在以后的计算机仿真和实际控制器设计及台架和实车实验中检验了其正确性。确定的该助力模型及由此得出的助力曲线,很好地兼顾了转向轻便性和路感的关系。
3、将ADAMS动力学仿真软件引入到EPS系统中,进行纯电动汽车整车ADAMS建模,在ADAMS/car中建立了包括前/后悬架、转向系统、前后车轮及路面谱在内的整车多体动力学仿真模型,并进行了整车稳态转向仿真试验。同时还在Matlab/Simulink环境中建立了电动助力转向系统新型助力特性的曲线控制策略和控制器的控制模型,将ADAMS/car中所建立的整车模型通过软件接口导入到MATLAB/simulink中,与MATLAB中建立的EPS控制系统的仿真模型连接起来,将ADAMS/car与Matlab/Simulink相结合,进行复杂的联合仿真分析。仿真结果说明以ADAMS中建立的整车动力学模型与MATLAB中建立的控制系统的数学模型联合起来研究电动助力转向系统是有效的。同时,仿真结果也证明了本文提出的控制策略和算法的正确性和有效性。
4、进行了EPS系统的软硬件设计,从硬件和软件上开发了基于纯电动汽车的电动助力转向系统,实现了EPS的主要功能。详细分析了EPS系统的关键零部件的选用及匹配原则,针对ECU输入和输出信号的不同特点进行了分析,设计了相应的处理控制电路。助力电机采用直流永磁有刷电机,由4个NMOS管构成的H桥驱动,其控制采用脉宽调制PWM和助力电机电流Fuzzy PID的反馈控制。系统软件分上下两层,上层完成控制策略与算法,下层完成助力电机电流的闭环控制,并给出主要软件模块流程图,为进一步模拟试验提供了实验基础。
5、研究了电动助力系统台架实验方案。对实验需要的各种车辆运行工况的信号的模拟方法进行了分析和确定,电动机的转速、车速、直接由信号发生器输入ECU,转向扭矩信号和转角信号取自传感器,然后输入ECU,转向阻力矩采用弹簧模拟,完成了EPS实验台架的设计,并在该台架上进行了有无EPS助力的对比试验。实验结果表明加入EPS后转向轻便性大大提高,随后进行了相关的实车实验。
6、提出了低速转向情况http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php下的柔性电流过渡方法的算法并加以实现,可以大大减少因为电流大的波动导致的方向盘的抖动。
7、进行了软硬件系统的抗干扰性和可靠性研究,并进行了与纯电动汽车上层控制器的通信实验研究。
本文的理论分析、计算机仿真与台架、实车的实验结果吻合良好,对于电动助力转向系统的基础研究、设计开发及其应用具有重要的理论意义和现实意义。
学位年度:2009
低功耗比例电—机械转换器关键技术研究
题名:低功耗比例电—机械转换器关键技术研究
作者:李勇
学位授予单位:浙江大学
关键词:比例电-机械转换器;;低功耗;;耐高压;;电磁铁;;力马达;;溢流阀;;磁路;;磁场;;有限元;;仿真;;试验
摘要:
比例电-机械转换器作为电液伺服/比例阀的核心部件,在国防及民用工业如航空航天、军事、机床、矿山、冶金和工程机械等领域的电液控制系统中起着重要作用。随着工业可持续发展节能要求的不断提高,对比例电-机械转换器的性能提出了更高更多方面的要求。降低比例电-机械转换器的功耗,可以降低成本和线圈Neodymium magnets温升,提高工作稳定性,特别适用于航空航天、深海、野外等电力供应不便领域工程中的应用,是目前电-机械转换器研究的一个热点。低功耗比例电-机械转换器的研究将有助于更好地满足市场需求和可持续发展节能要求。
本文以低功耗比例电-机械转换器关键技术为研究对象,采用理论分析、解析计算、数值仿真和试验研究相结合的方法,对低功耗比例电-机械转换器关键技术进行了系统、深入的研究。采用减小轴向非工作气隙和引入双径向工作气隙的低功耗策略,提出了低功耗耐高压单向比例电磁铁的新结构;并在此低功耗策略的基础上,采用永磁偏置磁通和控制磁通差动工作方式,提出了低功耗耐高压双向线性力马达的新结构;通过磁路分析和磁场有限元仿真,分别阐述了结构参数的作用机理及具体匹配关系。低功耗耐高压单向比例电磁铁的试验结果表明其额定行程为1.4 mm,额定输出力为96 N,线性度高,滞环小,具有良好的动态特性,额定稳态功耗仅为9.5 W,线圈温升低。低功耗耐高压双向线性力马达的试验结果表明其额定行程为±1 mm,额定输出力为±100 N,具有10 N/mm的正磁弹簧刚度,线性度高,滞环小,具有良好的动态特性,额定稳态功耗仅为8.3 W,线圈温升低。作为低功耗耐高压单向比例电磁铁的实例应用,成功地研制了一种低功耗先导式溢流阀,并对其稳态和瞬态特性进行了仿真与试验研究。
有关各章内容分述如下:
第一章从电液伺服/比例阀用电-机械转换器和电磁阀低功耗技术应用的角度出发,探讨了低功耗比例电-机械转换器关键技术的研究进展,分析总结了阀用电-机械转换器的结构和低功耗特点以及发展趋势。
第二章基于动铁式电-机械转换器的功能转换关系及其效率分析,概述了多种降低功耗的方法;针对典型动铁式比例电-机械http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php转换器的结构特点,提出了低功耗策略,并在单向比例电磁铁和双向线性力马达的具体耐高压结构中得到了应用。
第三章建立了两种低功耗耐高压比例电-机械转换器的磁路分析模型,分别得出了静态输出力表达式,初步分析了结构参数或磁路参数对静态力特性的影响;建立了有限元数值分析模型,通过仿真详细阐述了结构参数的作用机理,结合磁路分析结果明确了两种低功耗耐高压比例电-机械转换器的具体结构参数,并阐述了其工作特点;分析研究了电磁机构的能量损耗组成、成因、理论计算方法以及线圈温升特性。
第四章介绍了力特性测试系统的组成、原理、误差分析和试验方法,分析了放大器性能及测试方法对测试结果的影响;基于搭建的力和位移特性测试系统,获得了两种低功耗耐高压比例电-机械转换器的静动态特性试验结果,并与仿真结果作了对比;试验研究了两种低功耗耐高压比例电-机械转换器的功耗及线圈温升特性。
第五章作为低功耗耐高压单向比例电磁铁的应用实例,研制了一种低功耗先导式溢流阀;建立了该溢流阀的仿真模型,通过仿真获得其稳态和瞬态特性,并探讨了低功耗单向比例电磁铁的结构和性能参数对溢流阀稳态特性的影响;建立了压力控制阀试验台,获得低功耗先导式溢流阀的稳态特性和瞬态特性试验结果,并与仿真结果作了对比。
第六章概括了全文的主要研究工作和成果,并展望了今后需进一步研究的工作和方向。
学位年度:2009
作者:李勇
学位授予单位:浙江大学
关键词:比例电-机械转换器;;低功耗;;耐高压;;电磁铁;;力马达;;溢流阀;;磁路;;磁场;;有限元;;仿真;;试验
摘要:
比例电-机械转换器作为电液伺服/比例阀的核心部件,在国防及民用工业如航空航天、军事、机床、矿山、冶金和工程机械等领域的电液控制系统中起着重要作用。随着工业可持续发展节能要求的不断提高,对比例电-机械转换器的性能提出了更高更多方面的要求。降低比例电-机械转换器的功耗,可以降低成本和线圈Neodymium magnets温升,提高工作稳定性,特别适用于航空航天、深海、野外等电力供应不便领域工程中的应用,是目前电-机械转换器研究的一个热点。低功耗比例电-机械转换器的研究将有助于更好地满足市场需求和可持续发展节能要求。
本文以低功耗比例电-机械转换器关键技术为研究对象,采用理论分析、解析计算、数值仿真和试验研究相结合的方法,对低功耗比例电-机械转换器关键技术进行了系统、深入的研究。采用减小轴向非工作气隙和引入双径向工作气隙的低功耗策略,提出了低功耗耐高压单向比例电磁铁的新结构;并在此低功耗策略的基础上,采用永磁偏置磁通和控制磁通差动工作方式,提出了低功耗耐高压双向线性力马达的新结构;通过磁路分析和磁场有限元仿真,分别阐述了结构参数的作用机理及具体匹配关系。低功耗耐高压单向比例电磁铁的试验结果表明其额定行程为1.4 mm,额定输出力为96 N,线性度高,滞环小,具有良好的动态特性,额定稳态功耗仅为9.5 W,线圈温升低。低功耗耐高压双向线性力马达的试验结果表明其额定行程为±1 mm,额定输出力为±100 N,具有10 N/mm的正磁弹簧刚度,线性度高,滞环小,具有良好的动态特性,额定稳态功耗仅为8.3 W,线圈温升低。作为低功耗耐高压单向比例电磁铁的实例应用,成功地研制了一种低功耗先导式溢流阀,并对其稳态和瞬态特性进行了仿真与试验研究。
有关各章内容分述如下:
第一章从电液伺服/比例阀用电-机械转换器和电磁阀低功耗技术应用的角度出发,探讨了低功耗比例电-机械转换器关键技术的研究进展,分析总结了阀用电-机械转换器的结构和低功耗特点以及发展趋势。
第二章基于动铁式电-机械转换器的功能转换关系及其效率分析,概述了多种降低功耗的方法;针对典型动铁式比例电-机械http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php转换器的结构特点,提出了低功耗策略,并在单向比例电磁铁和双向线性力马达的具体耐高压结构中得到了应用。
第三章建立了两种低功耗耐高压比例电-机械转换器的磁路分析模型,分别得出了静态输出力表达式,初步分析了结构参数或磁路参数对静态力特性的影响;建立了有限元数值分析模型,通过仿真详细阐述了结构参数的作用机理,结合磁路分析结果明确了两种低功耗耐高压比例电-机械转换器的具体结构参数,并阐述了其工作特点;分析研究了电磁机构的能量损耗组成、成因、理论计算方法以及线圈温升特性。
第四章介绍了力特性测试系统的组成、原理、误差分析和试验方法,分析了放大器性能及测试方法对测试结果的影响;基于搭建的力和位移特性测试系统,获得了两种低功耗耐高压比例电-机械转换器的静动态特性试验结果,并与仿真结果作了对比;试验研究了两种低功耗耐高压比例电-机械转换器的功耗及线圈温升特性。
第五章作为低功耗耐高压单向比例电磁铁的应用实例,研制了一种低功耗先导式溢流阀;建立了该溢流阀的仿真模型,通过仿真获得其稳态和瞬态特性,并探讨了低功耗单向比例电磁铁的结构和性能参数对溢流阀稳态特性的影响;建立了压力控制阀试验台,获得低功耗先导式溢流阀的稳态特性和瞬态特性试验结果,并与仿真结果作了对比。
第六章概括了全文的主要研究工作和成果,并展望了今后需进一步研究的工作和方向。
学位年度:2009
Mn掺杂Ⅳ族稀磁半导体的X射线吸收谱学研究
题名:Mn掺杂Ⅳ族稀磁半导体的X射线吸收谱学研究
作者:叶剑
学位授予单位:中国科学技术大学
关键词:X射线吸收精细结构;;Si_(1-x)Mn_x;;Ge_(1-x)Mn_x;;稀磁半导体;;磁控溅射;;XRD;;SQUID
摘要:
本论文主要利用同步辐射X射线吸收精细结构谱学(XAFS)技术,结合X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱等实验方法联合研究了磁控溅射共溅射方法制备的Mn掺杂IV族稀磁半导体薄膜的结构和性能,获得了Mn掺杂的Si基和Ge基样品中Mn离子的价态、分布和配位环境等结构参数以及磁学性能。同时利Neodymium magnets用基于有效单粒子相对论性自恰实空间Green函数方法的FEFF8理论计算,通过对Mn掺杂IV族稀磁半导体体系中的Mn原子的典型占位构建模型,分析了Mn原子在体系中的存在形式与占位情况,明确了Mn掺杂Si稀磁半导体薄膜中Mn主要是以替位式形式存在、Mn掺杂Ge稀磁半导体中Mn的存在形式则由掺杂量决定。采用超导量子干涉仪(SQUID)测量Mn掺杂Si稀磁半导体薄膜的磁学性质,结果表明样品在50K温度下为顺磁性,结合获得的Mn原子局域结构信息,从微观结构上探讨了样品结构与磁性的关系,从而为高性能的IV族稀磁半导体的可控制备提供结构和理论研究基础。
为了生长稀磁半导体薄膜,作为主要成员搭建了一台超高真空磁控溅射装置,其主溅射室(真空度6.6×10-6Pa)装有4只永磁靶,进样室(真空度6.6×10-5Pa)配有磁力样品传递装置,溅射生长速率为0.3～3.0纳米/分钟可控,可实现Fe、Co、Ni等多种磁性金属材料,Cu、Mn、Cr等金属材料以及Ge、Si、InSb、GaSb等半导体材料的多靶共溅射,样品基片回转速率0～30转/分,样品加热温度0～1000℃连续可调。利用该设备,通过改变基片温度、溅射压强、样品转速及退火温度等工艺参数制备出高质量的Mn掺杂IV族半导体薄膜。
1. Mn掺杂Si基稀磁半导体薄膜的结构和磁性研究
利用XRD、XAFS、和SQUID等方法研究了Si1-xMnx稀磁半导体薄膜的结构和磁性。XRD结果表明样品中不存在金属Mn团簇或者Si-Mn化合物的物相。Mn K边的XAFS结果表明对于所有Mn掺杂含量(3.0%, 5.0%, 8.0%)的样品,Mn原子均已经分散到Si的介质。EXAFS拟合结果表明,Mn原子与最近邻的Si原子的平均配位键长约为2.35 ?,配位数约为4.0,与Mn占据替代位的结构参数相近。利用FEFF8程序模拟了Mn占据Si晶格替代位、四角间隙位和六角间隙位等三种最具代表性的理论模型的径向结构函数曲线,通过与实验曲线对比,明确了Mn在样品中主要以替代位的形式存在。XRD和XAFS结果综合表明制备的Si1-xMnx稀磁半导体薄膜样品不具有长程有序的结构。此外,XAFS拟合结果显示Mn-Si第一近邻配位的结构无序度σ2Mn-Si(0.008～0.010?2)远大于晶体Si相应的无序度,表明样品结构存在着一定的扭曲。SQUID测试结果显示样品在50K温度下呈现顺磁性特征。第一性原理电http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php子结构计算表明由于替位式Mn掺杂Si基体系中Mn原子的3d轨道在带隙中间形成深能级,无法与Si的3sp轨道充分杂化,因此基本不能发生稀磁半导体领域中理论所描述的RKKY、双交换以及铁磁超交换等磁交换作用,导致样品表现出宏观顺磁性。
2. Mn掺杂Ge基稀磁半导体薄膜的结构研究
利用XAFS、XRD、AFM和拉曼光谱等方法研究了Ge1-xMnx稀磁半导体薄膜的形貌和结构特征。AFM结果显示,随着Mn的掺杂量的增加,Ge1-xMnx稀磁半导体薄膜样品表面粗糙度显著增加。XRD结果表明,在Mn含量较低(7.0%)的样品中,只能观察到对应于多晶Ge的XRD衍射峰,而对Mn含量较高(25.0%、36.0%)的样品则明显出现相的衍射峰,且Ge3Mn5的比例随着Mn含量的增加而增加。XAFS结果表明,在Mn的含量较低(7.0%)的样品中,Mn主要以替代位的形式存在,占75%左右的;在Mn含量较高(25.0%、36.0%)的样品中,除了一小部分替位式的Mn原子以外,大部分Mn原子以Ge3Mn5化合物的形式存在。结合拉曼光谱和Ge K边EXAFS谱发现,随着Mn的掺杂含量的增加Ge的结晶有序性变差,并且从拉曼谱上可以发现在Mn的含量较高的样品中Ge晶格有明显的膨胀。
学位年度:2009
作者:叶剑
学位授予单位:中国科学技术大学
关键词:X射线吸收精细结构;;Si_(1-x)Mn_x;;Ge_(1-x)Mn_x;;稀磁半导体;;磁控溅射;;XRD;;SQUID
摘要:
本论文主要利用同步辐射X射线吸收精细结构谱学(XAFS)技术,结合X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱等实验方法联合研究了磁控溅射共溅射方法制备的Mn掺杂IV族稀磁半导体薄膜的结构和性能,获得了Mn掺杂的Si基和Ge基样品中Mn离子的价态、分布和配位环境等结构参数以及磁学性能。同时利Neodymium magnets用基于有效单粒子相对论性自恰实空间Green函数方法的FEFF8理论计算,通过对Mn掺杂IV族稀磁半导体体系中的Mn原子的典型占位构建模型,分析了Mn原子在体系中的存在形式与占位情况,明确了Mn掺杂Si稀磁半导体薄膜中Mn主要是以替位式形式存在、Mn掺杂Ge稀磁半导体中Mn的存在形式则由掺杂量决定。采用超导量子干涉仪(SQUID)测量Mn掺杂Si稀磁半导体薄膜的磁学性质,结果表明样品在50K温度下为顺磁性,结合获得的Mn原子局域结构信息,从微观结构上探讨了样品结构与磁性的关系,从而为高性能的IV族稀磁半导体的可控制备提供结构和理论研究基础。
为了生长稀磁半导体薄膜,作为主要成员搭建了一台超高真空磁控溅射装置,其主溅射室(真空度6.6×10-6Pa)装有4只永磁靶,进样室(真空度6.6×10-5Pa)配有磁力样品传递装置,溅射生长速率为0.3～3.0纳米/分钟可控,可实现Fe、Co、Ni等多种磁性金属材料,Cu、Mn、Cr等金属材料以及Ge、Si、InSb、GaSb等半导体材料的多靶共溅射,样品基片回转速率0～30转/分,样品加热温度0～1000℃连续可调。利用该设备,通过改变基片温度、溅射压强、样品转速及退火温度等工艺参数制备出高质量的Mn掺杂IV族半导体薄膜。
1. Mn掺杂Si基稀磁半导体薄膜的结构和磁性研究
利用XRD、XAFS、和SQUID等方法研究了Si1-xMnx稀磁半导体薄膜的结构和磁性。XRD结果表明样品中不存在金属Mn团簇或者Si-Mn化合物的物相。Mn K边的XAFS结果表明对于所有Mn掺杂含量(3.0%, 5.0%, 8.0%)的样品,Mn原子均已经分散到Si的介质。EXAFS拟合结果表明,Mn原子与最近邻的Si原子的平均配位键长约为2.35 ?,配位数约为4.0,与Mn占据替代位的结构参数相近。利用FEFF8程序模拟了Mn占据Si晶格替代位、四角间隙位和六角间隙位等三种最具代表性的理论模型的径向结构函数曲线,通过与实验曲线对比,明确了Mn在样品中主要以替代位的形式存在。XRD和XAFS结果综合表明制备的Si1-xMnx稀磁半导体薄膜样品不具有长程有序的结构。此外,XAFS拟合结果显示Mn-Si第一近邻配位的结构无序度σ2Mn-Si(0.008～0.010?2)远大于晶体Si相应的无序度,表明样品结构存在着一定的扭曲。SQUID测试结果显示样品在50K温度下呈现顺磁性特征。第一性原理电http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php子结构计算表明由于替位式Mn掺杂Si基体系中Mn原子的3d轨道在带隙中间形成深能级,无法与Si的3sp轨道充分杂化,因此基本不能发生稀磁半导体领域中理论所描述的RKKY、双交换以及铁磁超交换等磁交换作用,导致样品表现出宏观顺磁性。
2. Mn掺杂Ge基稀磁半导体薄膜的结构研究
利用XAFS、XRD、AFM和拉曼光谱等方法研究了Ge1-xMnx稀磁半导体薄膜的形貌和结构特征。AFM结果显示,随着Mn的掺杂量的增加,Ge1-xMnx稀磁半导体薄膜样品表面粗糙度显著增加。XRD结果表明,在Mn含量较低(7.0%)的样品中,只能观察到对应于多晶Ge的XRD衍射峰,而对Mn含量较高(25.0%、36.0%)的样品则明显出现相的衍射峰,且Ge3Mn5的比例随着Mn含量的增加而增加。XAFS结果表明,在Mn的含量较低(7.0%)的样品中,Mn主要以替代位的形式存在,占75%左右的;在Mn含量较高(25.0%、36.0%)的样品中,除了一小部分替位式的Mn原子以外,大部分Mn原子以Ge3Mn5化合物的形式存在。结合拉曼光谱和Ge K边EXAFS谱发现,随着Mn的掺杂含量的增加Ge的结晶有序性变差,并且从拉曼谱上可以发现在Mn的含量较高的样品中Ge晶格有明显的膨胀。
学位年度:2009
2011年11月10日星期四
永磁轨道上方高温超导块材磁悬浮实验与仿真研究
题名:永磁轨道上方高温超导块材磁悬浮实验与仿真研究
作者:芦逸云
学位授予单位:西南交通大学
关键词:高温超导体;;磁悬浮力;;永磁导轨;;三维模型;;优化设计
摘要:
自从1986年发现了可以工作在液氮温区的YBCO高温超导体以来,世界上许多科学家纷纷对其表示了极大的兴趣并投入大量的精力进行研究,使得高温超导体的性能不断提高,为其在工程方面的应用开辟了广阔的前景。由于YBCO高温超导Neodymium magnets块材拥有较强的磁通钉扎能力而具有自稳定的悬浮特性,因此具有巨大的应用潜力。本研究小组对高温超导磁悬浮列车系统进行了大量的研究工作,并于2000年12月31日研制成功世界首辆载人高温超导磁悬浮实验车。
为了使高温超导磁悬浮车系统早日走向工程应用,系统地进行实验研究耗资巨大,所以,本论文提出了一种求解高温超导块材磁悬浮特性的三维数值模型,描述了该磁悬浮三维数值计算原理。本三维模型采用虚拟电导率的方法,将高温超导块材分为两种块材叠加来模拟超导块材内部的电流各向异性;论文中详细地描述了两种永磁轨道产生的轨道磁场的解析计算方法以及三维模型的数值求解过程,采用有限元方法结合时域差分法,使用迭代法处理非线性耦合问题。在FORTRAN平台上编写实现了高温超导磁悬浮三维数值模拟计算程序,同时实验验证了该程序的正确性。从而为高温超导磁悬浮车系统的悬浮性能数值模拟研究和优化设计提供了理论指导。
通过三维仿真模型对高温超导磁悬浮车用永磁导轨上方高温超导块材电磁特性进行了模拟计算,研究了超导块材在沿永磁轨道无限长方向垂直面内对称外磁场中的端面效应。该研究揭示了由于超导块材端面效应的存在,虽然外磁场在永磁轨道无限长方向磁场分量为零,但是超导块材内部沿此方向的磁场分量不为零,这是目前世界上二维超导磁悬浮计算所不能做到的。
使用实验与数值计算相结合的方法,研究了高温超导块材在对称分布式永磁轨道和Halbach结构永磁轨道上方悬浮力特性。实验研究和数值计算了在对称分布式永磁轨道下,高温超导块材悬浮力磁滞回线与超导块材横向水平偏移量之间的关系;最大悬浮力与超导块材横向水平偏移量之间的关系。在Halbach结构永磁轨道下,悬浮力磁滞回线与超导块材横向水平偏量之间的关系;最大悬浮力与超导块材横向水平偏移量之间的关系。研究结果表明,悬浮力磁滞回线以及最大悬浮力与块材横向水平偏移量之间的关系与外磁场结构紧密相关;模拟计算和实验结果能够较好的吻合。
通过三维仿真计算,研究了高温超导磁悬浮列车系统几何参数和物理参数对悬浮性能的影响。
对于对称分布式永磁轨道,高温超导磁悬浮性能随着轨道横截面厚度的增加和宽度的增加而在一定范围内增加,当永磁轨道http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php横截面积一定时,与永磁轨道的宽度与高度的比值紧密相关。
对于Halbach结构永磁轨道,高温超导块材的磁悬浮性能比较复杂。在轨道其它参数保持不变的情况下,高温超导磁悬浮性能随着主磁体宽度的增加不仅取决于主磁体宽度与聚磁体宽度的比例,还与主磁体宽度与永磁轨道的高度的比例相关。高温超导磁悬浮性能与聚磁体宽度之间的关系和主磁体宽度与聚磁体宽度的比例值、主磁体宽度与永磁轨道的高度的比例值密切相关。通常上述各比例数值一定的情况下,永磁轨道横截面积的增大能够在一定范围内提升悬浮性能。
通过仿真计算了对称分布式永磁轨道上方高温超导块材在不同临界电流密度下的悬浮力曲线、Halbach结构永磁轨道上方高温超导块材在不同临界电流密度下悬浮力曲线,得出超导块材临界电流密度对超导体磁悬浮性能的提升,与外磁场结构有着密切的关系。单纯的提升超导块材材料性能,未必能达到优化磁悬浮性能的最终目的。
学位年度:2009
作者:芦逸云
学位授予单位:西南交通大学
关键词:高温超导体;;磁悬浮力;;永磁导轨;;三维模型;;优化设计
摘要:
自从1986年发现了可以工作在液氮温区的YBCO高温超导体以来,世界上许多科学家纷纷对其表示了极大的兴趣并投入大量的精力进行研究,使得高温超导体的性能不断提高,为其在工程方面的应用开辟了广阔的前景。由于YBCO高温超导Neodymium magnets块材拥有较强的磁通钉扎能力而具有自稳定的悬浮特性,因此具有巨大的应用潜力。本研究小组对高温超导磁悬浮列车系统进行了大量的研究工作,并于2000年12月31日研制成功世界首辆载人高温超导磁悬浮实验车。
为了使高温超导磁悬浮车系统早日走向工程应用,系统地进行实验研究耗资巨大,所以,本论文提出了一种求解高温超导块材磁悬浮特性的三维数值模型,描述了该磁悬浮三维数值计算原理。本三维模型采用虚拟电导率的方法,将高温超导块材分为两种块材叠加来模拟超导块材内部的电流各向异性;论文中详细地描述了两种永磁轨道产生的轨道磁场的解析计算方法以及三维模型的数值求解过程,采用有限元方法结合时域差分法,使用迭代法处理非线性耦合问题。在FORTRAN平台上编写实现了高温超导磁悬浮三维数值模拟计算程序,同时实验验证了该程序的正确性。从而为高温超导磁悬浮车系统的悬浮性能数值模拟研究和优化设计提供了理论指导。
通过三维仿真模型对高温超导磁悬浮车用永磁导轨上方高温超导块材电磁特性进行了模拟计算,研究了超导块材在沿永磁轨道无限长方向垂直面内对称外磁场中的端面效应。该研究揭示了由于超导块材端面效应的存在,虽然外磁场在永磁轨道无限长方向磁场分量为零,但是超导块材内部沿此方向的磁场分量不为零,这是目前世界上二维超导磁悬浮计算所不能做到的。
使用实验与数值计算相结合的方法,研究了高温超导块材在对称分布式永磁轨道和Halbach结构永磁轨道上方悬浮力特性。实验研究和数值计算了在对称分布式永磁轨道下,高温超导块材悬浮力磁滞回线与超导块材横向水平偏移量之间的关系;最大悬浮力与超导块材横向水平偏移量之间的关系。在Halbach结构永磁轨道下,悬浮力磁滞回线与超导块材横向水平偏量之间的关系;最大悬浮力与超导块材横向水平偏移量之间的关系。研究结果表明,悬浮力磁滞回线以及最大悬浮力与块材横向水平偏移量之间的关系与外磁场结构紧密相关;模拟计算和实验结果能够较好的吻合。
通过三维仿真计算,研究了高温超导磁悬浮列车系统几何参数和物理参数对悬浮性能的影响。
对于对称分布式永磁轨道,高温超导磁悬浮性能随着轨道横截面厚度的增加和宽度的增加而在一定范围内增加,当永磁轨道http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php横截面积一定时,与永磁轨道的宽度与高度的比值紧密相关。
对于Halbach结构永磁轨道,高温超导块材的磁悬浮性能比较复杂。在轨道其它参数保持不变的情况下,高温超导磁悬浮性能随着主磁体宽度的增加不仅取决于主磁体宽度与聚磁体宽度的比例,还与主磁体宽度与永磁轨道的高度的比例相关。高温超导磁悬浮性能与聚磁体宽度之间的关系和主磁体宽度与聚磁体宽度的比例值、主磁体宽度与永磁轨道的高度的比例值密切相关。通常上述各比例数值一定的情况下,永磁轨道横截面积的增大能够在一定范围内提升悬浮性能。
通过仿真计算了对称分布式永磁轨道上方高温超导块材在不同临界电流密度下的悬浮力曲线、Halbach结构永磁轨道上方高温超导块材在不同临界电流密度下悬浮力曲线,得出超导块材临界电流密度对超导体磁悬浮性能的提升,与外磁场结构有着密切的关系。单纯的提升超导块材材料性能,未必能达到优化磁悬浮性能的最终目的。
学位年度:2009
不同温度下高温超导磁悬浮系统悬浮性能实验研究
题名:不同温度下高温超导磁悬浮系统悬浮性能实验研究
作者:荆华
学位授予单位:西南交通大学
关键词:高温超导磁悬浮;; YBCO块材;;永磁轨道;;温度;;悬浮性能
摘要:
高温超导磁悬浮是目前所有悬浮形式中唯一能够实现自行调节相对稳定的悬浮方式,其悬浮主要是通过非理想的Ⅱ类高温超导体Neodymium magnets在外磁场中的稳定悬浮来实现。由于高温超导体具有较高的临界温度,能够工作在液氮温区,因此基于高温超导磁悬浮的应用研发已非常活跃,根据应用结构的不同,大致可分为轴对称式应用和平移对称式应用。相比轴对称式高温超导磁悬浮系统,基于永磁轨道的平移对称式高温超导磁悬浮系统在77K以上或以下温度的悬浮性能的研究还甚少。为了全面描述这种平移对称式高温超导磁悬浮系统,研究其在更低温度下的一系列特性是非常有必要的。这一方面是完善理论的需要,另一方面又是工程应用的需要,因为在更低的温区系统可能具有很高的磁悬浮效率,从而发现高温超导磁悬浮的最佳工作温区。围绕平移对称式高温超导磁悬浮应用背景,本论文就不同温度下高温超导磁悬浮系统的悬浮性能展开了研究。论文的目的在于进一步提高和改善磁悬浮系统的悬浮性能,推进磁悬浮技术在平移对称式应用领域的实用化进程。
对平移对称式高温超导磁悬浮系统而言,超导体本身的性能和永磁轨道磁场的分布及强弱是决定此系统悬浮性能的关键因素。而对于给定的高温超导体,系统的悬浮性能直接依赖于永磁轨道的磁场分布和强弱。因此,为了在更好的轨道场下研究不同温度下高温超导磁悬浮系统的悬浮性能,本论文首先对永磁轨道的磁路进行了选择和优化,构建了Halbach永磁轨道。计算结果表明Halbach永磁轨道能够将95%以上的磁通聚集在其上方,极大的提高了轨道磁场的利用率。
接着,基于优化后的Halbach永磁轨道,实验探讨了由此轨道构成的磁悬浮系统在液氮温度的悬浮力性能,并与由目前高温超导磁悬浮车用永磁轨道构成的磁悬浮系统进行性能比较。结果表明Halbach永磁轨道的应用极大的增强了系统的悬浮性能,是平移对称式高温超导磁悬浮系统永磁轨道的较佳选择。同时,给出了超导块材与此永磁轨道之间较优的宽度比例。
随后,本论文在西南交通大学超导技术研究所研制的高温超导磁悬浮1号测试系统的基础上搭建了高温超导磁悬浮低温实验平台,实验探讨了悬浮力的“连续测试”方法和“非连续测试”方法之间的关系和各自的适用背景。接着,借助于Bean临界态模型分析了圆环高温超导块材在外场中感应电流分布以及临界孔径的确定与温度之间的关系。在此基础上,利用低温实验平台,针对“场冷高度”、“工http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php作高度”、“磁场强度”、“磁场分布”等因素,实验研究了平移对称式高温超导磁悬浮系统的低温悬浮力性能,得出了悬浮力趋于饱和时的温度依赖于场冷高度这一重要结论。同时,通过对系统悬浮力曲线的磁滞特性以及准静态力刚度等实验数据的深入分析,给出了平移对称式高温超导磁悬浮系统在液氮以下温度悬浮性能的影响因素和作用规律。并且从实用化的角度,进一步实验研究了“往返运动”、“运动速度”以及“运行时间”对系统悬浮力的影响与温度的关系。
最后,为提高和改善磁悬浮系统应用的可靠性,本论文还探讨了高温超导块材在液氮以上温度的悬浮力性能,为高温超导磁悬浮系统的实用化提供实验依据。
学位年度:2009
作者:荆华
学位授予单位:西南交通大学
关键词:高温超导磁悬浮;; YBCO块材;;永磁轨道;;温度;;悬浮性能
摘要:
高温超导磁悬浮是目前所有悬浮形式中唯一能够实现自行调节相对稳定的悬浮方式,其悬浮主要是通过非理想的Ⅱ类高温超导体Neodymium magnets在外磁场中的稳定悬浮来实现。由于高温超导体具有较高的临界温度,能够工作在液氮温区,因此基于高温超导磁悬浮的应用研发已非常活跃,根据应用结构的不同,大致可分为轴对称式应用和平移对称式应用。相比轴对称式高温超导磁悬浮系统,基于永磁轨道的平移对称式高温超导磁悬浮系统在77K以上或以下温度的悬浮性能的研究还甚少。为了全面描述这种平移对称式高温超导磁悬浮系统,研究其在更低温度下的一系列特性是非常有必要的。这一方面是完善理论的需要,另一方面又是工程应用的需要,因为在更低的温区系统可能具有很高的磁悬浮效率,从而发现高温超导磁悬浮的最佳工作温区。围绕平移对称式高温超导磁悬浮应用背景,本论文就不同温度下高温超导磁悬浮系统的悬浮性能展开了研究。论文的目的在于进一步提高和改善磁悬浮系统的悬浮性能,推进磁悬浮技术在平移对称式应用领域的实用化进程。
对平移对称式高温超导磁悬浮系统而言,超导体本身的性能和永磁轨道磁场的分布及强弱是决定此系统悬浮性能的关键因素。而对于给定的高温超导体,系统的悬浮性能直接依赖于永磁轨道的磁场分布和强弱。因此,为了在更好的轨道场下研究不同温度下高温超导磁悬浮系统的悬浮性能,本论文首先对永磁轨道的磁路进行了选择和优化,构建了Halbach永磁轨道。计算结果表明Halbach永磁轨道能够将95%以上的磁通聚集在其上方,极大的提高了轨道磁场的利用率。
接着,基于优化后的Halbach永磁轨道,实验探讨了由此轨道构成的磁悬浮系统在液氮温度的悬浮力性能,并与由目前高温超导磁悬浮车用永磁轨道构成的磁悬浮系统进行性能比较。结果表明Halbach永磁轨道的应用极大的增强了系统的悬浮性能,是平移对称式高温超导磁悬浮系统永磁轨道的较佳选择。同时,给出了超导块材与此永磁轨道之间较优的宽度比例。
随后,本论文在西南交通大学超导技术研究所研制的高温超导磁悬浮1号测试系统的基础上搭建了高温超导磁悬浮低温实验平台,实验探讨了悬浮力的“连续测试”方法和“非连续测试”方法之间的关系和各自的适用背景。接着,借助于Bean临界态模型分析了圆环高温超导块材在外场中感应电流分布以及临界孔径的确定与温度之间的关系。在此基础上,利用低温实验平台,针对“场冷高度”、“工http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php作高度”、“磁场强度”、“磁场分布”等因素,实验研究了平移对称式高温超导磁悬浮系统的低温悬浮力性能,得出了悬浮力趋于饱和时的温度依赖于场冷高度这一重要结论。同时,通过对系统悬浮力曲线的磁滞特性以及准静态力刚度等实验数据的深入分析,给出了平移对称式高温超导磁悬浮系统在液氮以下温度悬浮性能的影响因素和作用规律。并且从实用化的角度,进一步实验研究了“往返运动”、“运动速度”以及“运行时间”对系统悬浮力的影响与温度的关系。
最后,为提高和改善磁悬浮系统应用的可靠性,本论文还探讨了高温超导块材在液氮以上温度的悬浮力性能,为高温超导磁悬浮系统的实用化提供实验依据。
学位年度:2009
微粉煤燃前干法永磁高梯度磁选脱硫基础研究
题名:微粉煤燃前干法永磁高梯度磁选脱硫基础研究
作者:铁占续
学位授予单位:中国矿业大学
关键词:微粉煤;;燃前;;干法;;永磁高梯度;;磁选;;脱硫
摘要:
本文针对微粉煤燃前干法永磁高梯度磁选脱硫的相关问题进行了研究,对解决火力发电厂煤粉炉和炼钢厂顶吹喷粉在线脱硫,实现提质Neodymium magnets提效和防治环境污染具有重要的理论意义和应用价值。论文在以下几方面进行了研究:
在研究粉煤粒度分形分布的基础上,用物质相似普遍性的思想首次提出了煤粉硫分和灰分各粒级的总量也应符合分形分布,并应用Origin 7.5软件进行线性拟合,规划出了硫分和灰分的分形分布模型,其相关系数均在0.93以上,为脱硫降灰选择合适粒度级提供了理论依据。
对鹤壁、洛阳、兖矿、宜洛等四种煤的磁性进行了试验研究,结果表明煤的比磁化率不是一个常数,其密度、粒度组成以及灰分都对煤比磁化率有较大影响。x射线衍射分析证明造成煤的比磁化率不是常数的根本原因是煤中所含矿物质不同。
对义马结核状煤系黄铁矿磁系进行了试验研究,结果表明粒度是影响黄铁矿比磁化率的根本原因。在一定范围内,随着黄铁矿粒度减小,比磁化率直线提高,到325-500目时比磁化率最大,x衍射分析证明325-500目粒度级黄铁矿含有Fe3O4等强磁性物质。借助Design Expert6.0软件分析煤系黄铁矿磁性强化正交试验,黄铁矿粒度、磁铁粉加入量对煤系黄铁矿的比磁化率影响最大。
采用Euler-Lagrange方法建立了高梯度磁场捕集磁性粒子的动力学模型,并首次用叠加法进行了近似简化,即: u p≈kuf+upM。依据计算的粒子运动轨迹,对粒子的动力学行为进行了分析。分析发现磁场作用力、流体曳力是高梯度磁场中聚磁介质捕集磁性粒子的主导作用力,粒子磁性越强、背景磁场强度越大、磁介质磁性越强、气体流速越低粒子均向吸力中心移动,有利于粒子的捕集。
研制了圆形分选空间的永磁铠装挤压磁系试验用磁选机,采用多块环形磁体挤压和磁铠装的方式,形成了高磁场强度的圆形分选空间,该结构充分利用了永磁体的磁性能,既节约了永磁材料,又达到提高磁场强度的目的。提出了一种永磁高场强磁系装配技术工艺和工装夹具,解决了磁系装配过程中既要保护磁体又要保证装配质量的技术难题。利用该工装夹具实现了自行研制的永磁磁选机的一次装配成功,装配质量好,磁场强度高,经实测磁场强度达到1.14T。
利用磁场模拟商业软件Megnet6.22对磁路进行了参数优化。挤压磁系设计中软铁极靴的厚度是主磁体厚度的20%时可获得最佳效果;为减少漏磁,提高永磁体的磁能利用率,软铁极靴可伸入分选空间,但长度应控制在0.5mm之内;对径向充磁的铠装扇形永磁体磁场分布的模拟结果表明磁场的不均匀性决定于磁http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php体的形状,该结论对异形永磁磁路设计提供了新思路。
设计建造了微粉煤干法高梯度永磁磁选试验系统,进行了微粉煤的分选试验研究。对洛阳煤的分选试验表明:煤粉粒度、风流速度、聚磁介质充填率等对分选效果有较大影响。以100~200目微粉煤为试验对象,采用2.5m/s风速,6~8g/min处理量,7.5%聚磁介质充填率和1.14T背景场强的分选条件,经二次分选后获得两段分选总精煤产率66.06%,总脱硫率59.8%,总脱灰率67.59%,分选效果很好。试验证明干法永磁高梯度磁选脱硫是可行的。
学位年度:2009
作者:铁占续
学位授予单位:中国矿业大学
关键词:微粉煤;;燃前;;干法;;永磁高梯度;;磁选;;脱硫
摘要:
本文针对微粉煤燃前干法永磁高梯度磁选脱硫的相关问题进行了研究,对解决火力发电厂煤粉炉和炼钢厂顶吹喷粉在线脱硫,实现提质Neodymium magnets提效和防治环境污染具有重要的理论意义和应用价值。论文在以下几方面进行了研究:
在研究粉煤粒度分形分布的基础上,用物质相似普遍性的思想首次提出了煤粉硫分和灰分各粒级的总量也应符合分形分布,并应用Origin 7.5软件进行线性拟合,规划出了硫分和灰分的分形分布模型,其相关系数均在0.93以上,为脱硫降灰选择合适粒度级提供了理论依据。
对鹤壁、洛阳、兖矿、宜洛等四种煤的磁性进行了试验研究,结果表明煤的比磁化率不是一个常数,其密度、粒度组成以及灰分都对煤比磁化率有较大影响。x射线衍射分析证明造成煤的比磁化率不是常数的根本原因是煤中所含矿物质不同。
对义马结核状煤系黄铁矿磁系进行了试验研究,结果表明粒度是影响黄铁矿比磁化率的根本原因。在一定范围内,随着黄铁矿粒度减小,比磁化率直线提高,到325-500目时比磁化率最大,x衍射分析证明325-500目粒度级黄铁矿含有Fe3O4等强磁性物质。借助Design Expert6.0软件分析煤系黄铁矿磁性强化正交试验,黄铁矿粒度、磁铁粉加入量对煤系黄铁矿的比磁化率影响最大。
采用Euler-Lagrange方法建立了高梯度磁场捕集磁性粒子的动力学模型,并首次用叠加法进行了近似简化,即: u p≈kuf+upM。依据计算的粒子运动轨迹,对粒子的动力学行为进行了分析。分析发现磁场作用力、流体曳力是高梯度磁场中聚磁介质捕集磁性粒子的主导作用力,粒子磁性越强、背景磁场强度越大、磁介质磁性越强、气体流速越低粒子均向吸力中心移动,有利于粒子的捕集。
研制了圆形分选空间的永磁铠装挤压磁系试验用磁选机,采用多块环形磁体挤压和磁铠装的方式,形成了高磁场强度的圆形分选空间,该结构充分利用了永磁体的磁性能,既节约了永磁材料,又达到提高磁场强度的目的。提出了一种永磁高场强磁系装配技术工艺和工装夹具,解决了磁系装配过程中既要保护磁体又要保证装配质量的技术难题。利用该工装夹具实现了自行研制的永磁磁选机的一次装配成功,装配质量好,磁场强度高,经实测磁场强度达到1.14T。
利用磁场模拟商业软件Megnet6.22对磁路进行了参数优化。挤压磁系设计中软铁极靴的厚度是主磁体厚度的20%时可获得最佳效果;为减少漏磁,提高永磁体的磁能利用率,软铁极靴可伸入分选空间,但长度应控制在0.5mm之内;对径向充磁的铠装扇形永磁体磁场分布的模拟结果表明磁场的不均匀性决定于磁http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php体的形状,该结论对异形永磁磁路设计提供了新思路。
设计建造了微粉煤干法高梯度永磁磁选试验系统,进行了微粉煤的分选试验研究。对洛阳煤的分选试验表明:煤粉粒度、风流速度、聚磁介质充填率等对分选效果有较大影响。以100~200目微粉煤为试验对象,采用2.5m/s风速,6~8g/min处理量,7.5%聚磁介质充填率和1.14T背景场强的分选条件,经二次分选后获得两段分选总精煤产率66.06%,总脱硫率59.8%,总脱灰率67.59%,分选效果很好。试验证明干法永磁高梯度磁选脱硫是可行的。
学位年度:2009
交流伺服系统控制策略及现场总线接口技术
题名:交流伺服系统控制策略及现场总线接口技术
作者:白玉成
学位授予单位:华中科技大学
关键词:交流伺服驱动;;解耦控制;;磁链波动;;超低速;;弱磁;;数控系统;;实时以太网
摘要:
随着电力电子技术、稀土永磁材料、微电子技术和控制理论的发展，永磁同步伺服驱动系统在工业国防等领域得到广泛应用。然而受技术水平等因素的影响，高档永磁同步伺服驱动系统市场仍受国外垄断。为打破这Neodymium magnets种垄断局面，使我国经济发展不受制于人，对高档伺服驱动系统的研究刻不容缓。本文在国家973项目和国家自然科学基金项目的支持下，在前人研究的基础上对交流永磁同步伺服驱动控制策略进一步深入研究。立足解决永磁同步电机的高精度、高速度、高响应、高平稳性控制难题。另外，对伺服驱动系统现场总线接口技术也做了深入的研究，以实现伺服驱动系统网络化接口。具体研究内容如下：
典型的位置伺服系统多采用电流(力矩)环、速度环和位置环组成的三环反馈控制系统，电流环是内环，电流控制性能直接影响了位置和速度控制性能。目前电流控制多采用基于电流反馈控制的矢量控制方案，这是一种近似的解耦控制方案，该方案存在dq轴耦合效应和力矩电流漂移现象等缺陷。为此，提出两种可行的补偿方法，这两种方法是依靠电机控制模型对dq轴电流给定电流信号进行预处理，从而实现dq轴电流的完全解耦控制，这些方法对力矩电流漂移现象也有良好的抑制作用。
电动机超低速控制性能是关系电机位置控制精度的一个重要因素，受编码器分辨率限制，常规M／T测速法对超低速检测存在检测死区和检测延迟，这将影响电动机超低速运行的稳定性。为此，提出两种新方法来改善伺服控制系统的超低速检测性能，第一种方法是改进型M／T法，它可以有效减小普通M／T法测速死区对伺服系统性能的影响，第二种方法是基于恒捷度模型的瞬时速度计算法，它是假定每个速度采样周期内转子的捷度是恒定的，然后利用解析几何理论构造瞬时速度http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php计算模型，该方法能够同时减小测速死区和测速延迟，为系统超低速控制性能提供前提。
转矩波动是影响伺服驱动系统低速稳定性、高速平稳性和位置控制精度的一个重要因素。造成转矩波动的因素有很多，其中永磁体磁链波动是一个重要原因。通过对永磁体磁链波动特性和成因分析，设计了一种模型参考自适应辨识方法(MARS)对磁链波动进行辨识，并提出了磁链波动补偿策略，以减小磁链波动对电磁转矩的影响。实验表明，这些方法对提高电机高速运行时的位置控制精度有积极作用。
永磁同步电动机较异步电动机具有功率密度大、转子发热量小、结构紧凑等优点。用永磁同步电动机做主轴传动正在成为一个新的研究方向。普通永磁同步电动机为了实现力矩随电流线性可控，一般将励磁电流设为零，这种控制策略将导致电机的最高转速不能超过额定转速，转矩输出能力也不能满足主轴电机的要求。为此，提出了一种最优路径弱磁控制策略，可以大大提高电动机的最高运行速度，同时保证在任何转速下转矩良好可控性。
伺服驱动总线接口技术可以了解决高档数控系统通讯带宽瓶颈问题，使伺服驱动装置能够以更高的精度和更快的速度接受上位机指令运行。以太网技术以成熟的技术、较高的带宽成为总线型数控系统极具潜力的实现方案。通过对总线型数控系统实时性和同步性要求的分析，指出普通以太网CSMA／CD机制的在数控系统应用上的缺陷。为此，提出两种：基于工业以太网的数控系统的实现方案，一种是基于普通网络芯片的软实时方案，另一种是基于专用硬件结构的硬实时方案。针对伺服驱动装置对总线接口的特殊要求，提出电流环同步校正原理和三次样条拟合的位置细分技术原理。应用和实验证实了该项技术的可行性和有效性。
学位年度:2009
作者:白玉成
学位授予单位:华中科技大学
关键词:交流伺服驱动;;解耦控制;;磁链波动;;超低速;;弱磁;;数控系统;;实时以太网
摘要:
随着电力电子技术、稀土永磁材料、微电子技术和控制理论的发展，永磁同步伺服驱动系统在工业国防等领域得到广泛应用。然而受技术水平等因素的影响，高档永磁同步伺服驱动系统市场仍受国外垄断。为打破这Neodymium magnets种垄断局面，使我国经济发展不受制于人，对高档伺服驱动系统的研究刻不容缓。本文在国家973项目和国家自然科学基金项目的支持下，在前人研究的基础上对交流永磁同步伺服驱动控制策略进一步深入研究。立足解决永磁同步电机的高精度、高速度、高响应、高平稳性控制难题。另外，对伺服驱动系统现场总线接口技术也做了深入的研究，以实现伺服驱动系统网络化接口。具体研究内容如下：
典型的位置伺服系统多采用电流(力矩)环、速度环和位置环组成的三环反馈控制系统，电流环是内环，电流控制性能直接影响了位置和速度控制性能。目前电流控制多采用基于电流反馈控制的矢量控制方案，这是一种近似的解耦控制方案，该方案存在dq轴耦合效应和力矩电流漂移现象等缺陷。为此，提出两种可行的补偿方法，这两种方法是依靠电机控制模型对dq轴电流给定电流信号进行预处理，从而实现dq轴电流的完全解耦控制，这些方法对力矩电流漂移现象也有良好的抑制作用。
电动机超低速控制性能是关系电机位置控制精度的一个重要因素，受编码器分辨率限制，常规M／T测速法对超低速检测存在检测死区和检测延迟，这将影响电动机超低速运行的稳定性。为此，提出两种新方法来改善伺服控制系统的超低速检测性能，第一种方法是改进型M／T法，它可以有效减小普通M／T法测速死区对伺服系统性能的影响，第二种方法是基于恒捷度模型的瞬时速度计算法，它是假定每个速度采样周期内转子的捷度是恒定的，然后利用解析几何理论构造瞬时速度http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php计算模型，该方法能够同时减小测速死区和测速延迟，为系统超低速控制性能提供前提。
转矩波动是影响伺服驱动系统低速稳定性、高速平稳性和位置控制精度的一个重要因素。造成转矩波动的因素有很多，其中永磁体磁链波动是一个重要原因。通过对永磁体磁链波动特性和成因分析，设计了一种模型参考自适应辨识方法(MARS)对磁链波动进行辨识，并提出了磁链波动补偿策略，以减小磁链波动对电磁转矩的影响。实验表明，这些方法对提高电机高速运行时的位置控制精度有积极作用。
永磁同步电动机较异步电动机具有功率密度大、转子发热量小、结构紧凑等优点。用永磁同步电动机做主轴传动正在成为一个新的研究方向。普通永磁同步电动机为了实现力矩随电流线性可控，一般将励磁电流设为零，这种控制策略将导致电机的最高转速不能超过额定转速，转矩输出能力也不能满足主轴电机的要求。为此，提出了一种最优路径弱磁控制策略，可以大大提高电动机的最高运行速度，同时保证在任何转速下转矩良好可控性。
伺服驱动总线接口技术可以了解决高档数控系统通讯带宽瓶颈问题，使伺服驱动装置能够以更高的精度和更快的速度接受上位机指令运行。以太网技术以成熟的技术、较高的带宽成为总线型数控系统极具潜力的实现方案。通过对总线型数控系统实时性和同步性要求的分析，指出普通以太网CSMA／CD机制的在数控系统应用上的缺陷。为此，提出两种：基于工业以太网的数控系统的实现方案，一种是基于普通网络芯片的软实时方案，另一种是基于专用硬件结构的硬实时方案。针对伺服驱动装置对总线接口的特殊要求，提出电流环同步校正原理和三次样条拟合的位置细分技术原理。应用和实验证实了该项技术的可行性和有效性。
学位年度:2009
2011年11月9日星期三
永磁交流伺服精密驱动系统机电耦合动力学分析与实验
题名:永磁交流伺服精密驱动系统机电耦合动力学分析与实验
作者:林利红
学位授予单位:重庆大学
关键词:精密传动;;永磁交流伺服系统;;机电耦合;;动力学;;实验
摘要:
永磁交流伺服精密驱动系统中各子系统之间存在着多物理过程、多参量复杂耦合关系,因此整个系统的动态性能需由子系统之间的耦合关系和系统的输入等确定,而子系统的动态过程也不能仅由单个子系统的结构参数完全确定,也要受到与之有耦合关系的其他子系统的影响。故永磁交流伺服精密驱动系统在完Magnetic lifter 成特定功能的同时,往往潜藏着或表露出种种不良工况,以致难以生产出高质量的产品,甚至出现重大故障,尤其在生产过程中,该系统在非平稳过程中所表现出来的机电耦合现象对系统的安全运行具有极大的危害性,这是由于该系统的电气参数与力学参数相互耦合,共同影响了整个系统的动力学性能。而造成这些设备产生不良状态的原因是对系统中这种多物理过程、多参数间多元多维耦合关系缺乏深层次的机理研究。本文在重庆市重大科技攻关项目《装备制造业典型基础部件关键技术研究及产业化》(项目编号CSTC,2006AA3010)的资助下,对永磁交流伺服精密驱动系统进行了机电耦合动力学分析和实验研究,主要做了以下几个方面的工作:
针对伺服系统具有同时包含多种物理过程,通过多元多维运动来实现多种形式的能量传递与转换,所有动态过程通过不同的耦合形式相互作用的特点,详细分析了伺服系统的精度指标和影响伺服系统的因素;指出精密传动装置影响伺服系统性能的机械结构因素与伺服系统的控制参量有着密切的联系,它们相互影响,形成了很强的耦合关系,这种耦合关系为永磁交流伺服精密驱动系统机电耦合分析提供了理论依据。
从机电耦合的角度出发,对永磁交流伺服精密驱动系统进行了全局机电耦合分析和局部机电耦合分析,建立了该系统的全局机电耦合关系图和永磁同步电动机-精密传动装置子系统机电耦合关系图;采用机电系统分析动力学方法获得了永磁同步电动机-精密传动装置子系统的物理模型和数学模型,推导了该子系统的机电耦合动力学方程;应用数值计算方法对耦合的数学模型进行了算例分析。
基于机电系统全局耦合分析的观点,根据机械系统的力学原理,将永磁交流伺服精密驱动系统归纳为三质量两轴系统,从而建立了该系统的机电耦合振动数学模型;由于该模型的机械力学参数和电气参数之间存在着复杂的非线性耦合关系,用解析方法不易求解,因此建立了该系统的机电耦合振动仿真模型;仿真分析了由于电流调节器参数、阻尼、谐波扰动、间隙以及负载扰动等因素引起的机电耦合振动动态过程。
分析了实验系统的基本组成和原理,完成了实验系统的控制系统设计、硬件部分设计、电气连接部分设计以及软件部分设计,最终构建了以PMAC多轴运动控制卡为核心、以IPC为支撑平台的永磁交流伺服精密驱动系统的实验体系结构;针对本实验系统的实际情况进行了抗干扰分析,从硬件方面进行抗干扰设计,提高系统的可靠性。
以实验系统为基础,完成了实验系统的过渡过程测试、效率测试、系统误差测试(转角偏差测试、重复定位精度测试以及传动http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter误差测试)、空回测试、机电耦合实验以及振动加速度测试实验等实验研究,探索永磁交流伺服精密驱动系统的机电耦合影响,并将物理实验研究与理论分析结果进行对比和验证。
学位年度:2009
作者:林利红
学位授予单位:重庆大学
关键词:精密传动;;永磁交流伺服系统;;机电耦合;;动力学;;实验
摘要:
永磁交流伺服精密驱动系统中各子系统之间存在着多物理过程、多参量复杂耦合关系,因此整个系统的动态性能需由子系统之间的耦合关系和系统的输入等确定,而子系统的动态过程也不能仅由单个子系统的结构参数完全确定,也要受到与之有耦合关系的其他子系统的影响。故永磁交流伺服精密驱动系统在完Magnetic lifter 成特定功能的同时,往往潜藏着或表露出种种不良工况,以致难以生产出高质量的产品,甚至出现重大故障,尤其在生产过程中,该系统在非平稳过程中所表现出来的机电耦合现象对系统的安全运行具有极大的危害性,这是由于该系统的电气参数与力学参数相互耦合,共同影响了整个系统的动力学性能。而造成这些设备产生不良状态的原因是对系统中这种多物理过程、多参数间多元多维耦合关系缺乏深层次的机理研究。本文在重庆市重大科技攻关项目《装备制造业典型基础部件关键技术研究及产业化》(项目编号CSTC,2006AA3010)的资助下,对永磁交流伺服精密驱动系统进行了机电耦合动力学分析和实验研究,主要做了以下几个方面的工作:
针对伺服系统具有同时包含多种物理过程,通过多元多维运动来实现多种形式的能量传递与转换,所有动态过程通过不同的耦合形式相互作用的特点,详细分析了伺服系统的精度指标和影响伺服系统的因素;指出精密传动装置影响伺服系统性能的机械结构因素与伺服系统的控制参量有着密切的联系,它们相互影响,形成了很强的耦合关系,这种耦合关系为永磁交流伺服精密驱动系统机电耦合分析提供了理论依据。
从机电耦合的角度出发,对永磁交流伺服精密驱动系统进行了全局机电耦合分析和局部机电耦合分析,建立了该系统的全局机电耦合关系图和永磁同步电动机-精密传动装置子系统机电耦合关系图;采用机电系统分析动力学方法获得了永磁同步电动机-精密传动装置子系统的物理模型和数学模型,推导了该子系统的机电耦合动力学方程;应用数值计算方法对耦合的数学模型进行了算例分析。
基于机电系统全局耦合分析的观点,根据机械系统的力学原理,将永磁交流伺服精密驱动系统归纳为三质量两轴系统,从而建立了该系统的机电耦合振动数学模型;由于该模型的机械力学参数和电气参数之间存在着复杂的非线性耦合关系,用解析方法不易求解,因此建立了该系统的机电耦合振动仿真模型;仿真分析了由于电流调节器参数、阻尼、谐波扰动、间隙以及负载扰动等因素引起的机电耦合振动动态过程。
分析了实验系统的基本组成和原理,完成了实验系统的控制系统设计、硬件部分设计、电气连接部分设计以及软件部分设计,最终构建了以PMAC多轴运动控制卡为核心、以IPC为支撑平台的永磁交流伺服精密驱动系统的实验体系结构;针对本实验系统的实际情况进行了抗干扰分析,从硬件方面进行抗干扰设计,提高系统的可靠性。
以实验系统为基础,完成了实验系统的过渡过程测试、效率测试、系统误差测试(转角偏差测试、重复定位精度测试以及传动http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter误差测试)、空回测试、机电耦合实验以及振动加速度测试实验等实验研究,探索永磁交流伺服精密驱动系统的机电耦合影响,并将物理实验研究与理论分析结果进行对比和验证。
学位年度:2009
开放式永磁MRI系统梯度线圈设计方法研究
题名:开放式永磁MRI系统梯度线圈设计方法研究
作者:朱敏华
学位授予单位:浙江大学
关键词:MRI;;梯度线圈设计;;流函数;;有限差分;;形变空间;;梯度非线性失真;;生物效应
摘要:
磁共振成像的应用日益广泛，对系统的成像精度和速度要求也越来越高。成像精度的提升有赖于主磁场强的增高和场均匀性的改善，而成像速度的提升有赖于伴随高梯度切换速率的序列设计的改进；高场强和梯度场的高Magnetic lifter 速切换又引起了人们对临床检测安全性的关注。同时，低场强的开放式磁共振成像系统以其不断完善的功能和低投资成本而日益受医学界重视，高、中场的功能不断被移植到低场系统。这些都对MRI系统提出了新的设计要求。在此背景下本文围绕磁共振系统中极为重要的组成部分——梯度线圈，探索了相关方面的内容，主要是从梯度线圈的设计新方法探索，梯度场非线性引起的几何失真校正，梯度场切换在人体引起的生物效应这三个方面展开。
(1)关于梯度线圈设计
从实空间法的角度提出了形变空间的设计思想，并设计了指纹式的适用于开放式MRI的横向双平面型梯度线圈和基于Maxwell线圈对的纵向双平面型梯度线圈，还设计了连续螺旋形的纵向梯度线圈。这种新方法可以适应复杂线圈结构的要求，且可以自由推广应用到各种空间形状。
从流函数空间法的角度提出了一种基于有限差分流函数法的梯度线圈设计新方法，结合正则化方法，设计了双平面横向梯度线圈。该方法不依赖于任何特殊的流函数假设，适用于三维的复杂几何结构。此外还提出了通过构造调制函数的方法来解决边缘回线密集的问题，该方法简单易行，有别于传统的切趾滤波，也不属于普通的后处理方式。
上述两种梯度线圈设计新方法都非常易于加入实际的工程约束，易于实现工程的合理设计，并且可以应用于自由空间，不需要传统的复杂的电流密度解析展开过程。
(2)关于梯度非线性失真校正
基于开放式MRI系统，进行了由梯度场非线性引起的几何失真校正的研究。应用图像分析的方法，构造校正模型，对永http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter磁开放式MRI系统下的失真图像进行了校正，初步的结果显示了良好的校正效果。该研究对提高MRI图像质量以及进一步扩展MRI应用领域具有重要意义。
(3)关于梯度场生物效应
基于美国空军实验室人体模型，研究探讨了人体组织在梯度线圈中的生物效应。应用阻抗法计算了传统圆柱形Z线圈和双平面型Z线圈中人体的感应电场和涡流效应。该研究对今后发展新一代高性能高安全性的梯度线圈具有重要意义。
学位年度:2009
作者:朱敏华
学位授予单位:浙江大学
关键词:MRI;;梯度线圈设计;;流函数;;有限差分;;形变空间;;梯度非线性失真;;生物效应
摘要:
磁共振成像的应用日益广泛，对系统的成像精度和速度要求也越来越高。成像精度的提升有赖于主磁场强的增高和场均匀性的改善，而成像速度的提升有赖于伴随高梯度切换速率的序列设计的改进；高场强和梯度场的高Magnetic lifter 速切换又引起了人们对临床检测安全性的关注。同时，低场强的开放式磁共振成像系统以其不断完善的功能和低投资成本而日益受医学界重视，高、中场的功能不断被移植到低场系统。这些都对MRI系统提出了新的设计要求。在此背景下本文围绕磁共振系统中极为重要的组成部分——梯度线圈，探索了相关方面的内容，主要是从梯度线圈的设计新方法探索，梯度场非线性引起的几何失真校正，梯度场切换在人体引起的生物效应这三个方面展开。
(1)关于梯度线圈设计
从实空间法的角度提出了形变空间的设计思想，并设计了指纹式的适用于开放式MRI的横向双平面型梯度线圈和基于Maxwell线圈对的纵向双平面型梯度线圈，还设计了连续螺旋形的纵向梯度线圈。这种新方法可以适应复杂线圈结构的要求，且可以自由推广应用到各种空间形状。
从流函数空间法的角度提出了一种基于有限差分流函数法的梯度线圈设计新方法，结合正则化方法，设计了双平面横向梯度线圈。该方法不依赖于任何特殊的流函数假设，适用于三维的复杂几何结构。此外还提出了通过构造调制函数的方法来解决边缘回线密集的问题，该方法简单易行，有别于传统的切趾滤波，也不属于普通的后处理方式。
上述两种梯度线圈设计新方法都非常易于加入实际的工程约束，易于实现工程的合理设计，并且可以应用于自由空间，不需要传统的复杂的电流密度解析展开过程。
(2)关于梯度非线性失真校正
基于开放式MRI系统，进行了由梯度场非线性引起的几何失真校正的研究。应用图像分析的方法，构造校正模型，对永http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter磁开放式MRI系统下的失真图像进行了校正，初步的结果显示了良好的校正效果。该研究对提高MRI图像质量以及进一步扩展MRI应用领域具有重要意义。
(3)关于梯度场生物效应
基于美国空军实验室人体模型，研究探讨了人体组织在梯度线圈中的生物效应。应用阻抗法计算了传统圆柱形Z线圈和双平面型Z线圈中人体的感应电场和涡流效应。该研究对今后发展新一代高性能高安全性的梯度线圈具有重要意义。
学位年度:2009
一种根据指南针原理设计的排尿报警装置
题名:一种根据指南针原理设计的排尿报警装置
作者:王剑火
学位授予单位:第二军医大学
关键词:排尿报警装置;;神经源性膀胱;;脊髓损伤;;生物相容性;;永磁铁;;下腹壁厚度
摘要:
研究背景
尿意缺失不仅给患者带来生活上的诸多不便,而且给患者家庭及社会带来巨大的负担。定时排尿是目前处理尿意缺失的主要方法,具Magnetic lifter 有许多不足之处。排尿报警装置(Micturition Alent Devices, MADs)是一类能够对膀胱容量或压力进行实时监测并适时报警从而提醒患者排尿的设备,有望成为治疗尿意缺失的一种方法。从20世纪70年代开始,提出了多种设计方案,但均存在一定的不足之处。
研究目的
一、介绍根据指南针原理设计的排尿报警装置及模型。
二、验证根据指南针原理设计的排尿报警装置的可行性。
三、研究地磁场对根据指南针原理设计的排尿报警装置的影响以及防护措施。
四、研究根据指南针原理设计的排尿报警装置的各种参数。
五、研究根据指南针原理设计的排尿报警装置的体内植入部件的生物安全性。
六、测量根据指南针原理设计的排尿报警装置的一项重要参数即成人的下腹壁厚度。
研究方法
一、通过对根据指南针原理设计的排尿报警装置的设计原理、基本结构及模型的介绍,从理论上论证该设计方案的合理性和可行性。
二、应用自制的根据指南针原理设计的排尿报警装置模型通过体外模拟试验和动物试验验证该方案的可行性。
三、通过体外模拟试验研究地磁场对根据指南针原理设计的排尿报警装置的影响,探讨相应的防护措施。
四、通过体外模拟试验研究根据指南针原理设计的排尿报警装置的重要参数的作用规律。
五、通过细胞毒性试验、致敏试验、皮内刺激试验、急性全身毒性试验、肌间及膀胱前壁植入试验评价根据指南针原理设计的排尿报警装置的体内植入部件即硅胶包埋的永磁铁的生物安全性。
六、应用B超测量100例成人的下腹壁厚度和MRI测量37例成人耻骨联合上缘及其上方1、2、3、4和5cm的下腹壁厚度。
研究结果
一、根据指南针原理设计的排尿报警装置已获得国家发明专利(专利号:ZL 2006 1 0119438.7)。该装置是由体内的永磁铁和体外的报警仪两部分组成。永磁铁以硅胶薄膜包埋;报警仪实质上是一个由特殊开关控制的报警器,该开关具有指南针的功能,故被称为指南针开关,能够显示报警仪所在处的磁场方向。将永磁铁和报警仪分别固定在膀胱前壁和下腹壁,膀胱容量的变化导致永磁铁位置的变化,永磁铁位置的变化使报警仪所在处的磁场发生变化,磁场的变化使报警仪的指针发生旋转。当膀胱内尿量达到预设值时,报警仪自动报警,提醒患者排尿。与其它方案相比,该方案具有结构简单、节能等特点。报警仪模型是由指南针开关、蜂鸣器、电源和电源开关通过导线串联而成,指南http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter针开关是由中心支轴、磁针和旁支轴组成,磁针垂直固定于中心支轴上并可绕中心支轴的轴线旋转,中心支轴和旁支轴均是导电性能良好的非铁磁性金属。由于普通的磁针磁性较弱,灵敏度较低,因此我们采用直径3mm的钕铁硼永磁铁条代替磁针,并增设一个指针,指针和磁条平行,均固定在中心支轴上,三者构成一体从而能绕中心支轴的轴线同时旋转,中心支轴穿过磁条的重心,指针也是导电性能良好的非铁磁性金属。
二、体外模拟试验表明:报警仪读数与永磁铁位置呈正相关(r>0.622,P<0.05),模拟的腹壁厚度在2cm到4cm之间,两者间呈一一对应关系。模拟的腹壁厚度分别为2cm、3cm、4cm和5cm时,永磁铁均能使报警仪报警,开始报警时的永磁铁位置分别为6.1cm、6.3cm、6.7cm和7.4cm。动物试验表明:膀胱充盈量为25、50、75、100、125、150、175及200mL时报警仪的读数分别为74.6±0.9、79.6±1.2、84.5±0.9、90.1±0.8、95.5±1.1、101.8±2.1、110.5±2.9和121.9±3.5度。膀胱容量与报警仪读数具有一一对应关系,两者间成正相关(r=1.0, P<0.01)。当膀胱充盈量预设为150mL时,那么使报警仪开始报警的膀胱实际充盈量为147.6±8.0,误差小于15mL(10%)。犬的膀胱从初始状态被充盈到200mL,永磁铁平均上移距离为32.8±1.1mm。
三、当报警仪的中心支轴与地磁场平行时,地磁场对根据指南针原理设计的排尿报警装置的监测结果没有影响;当中心支轴与地磁场垂直时,地磁场对该装置的监测结果影响最大;而当中心支轴与地磁场处于平行和垂直之间时,地磁场对该装置的监测结果有中等程度的影响。这种影响还与人体所处的方位、永磁铁的位置和腹壁厚度相关。
四、报警仪读数与铁氧体永磁铁位置仅在腹壁厚度为2cm时具有相关性(r=0.632,P=0.021),而在3cm到9cm时不具有相关性(r<0.5,P>0.05)。报警仪读数与钕铁硼永磁铁的位置均具有相关性(r>0.622,P<0.05),且随永磁铁直径的增大而增强,随腹壁的增厚而减小。4种永磁铁的曲线之间的吻合度随腹壁的增厚而减小。
五、硅胶包埋的永磁铁具有轻微的细胞毒性作用,无致敏作用、无皮内刺激作用和急性全身毒性作用。8只兔子肌间植入样品后,切口愈合良好,1只术后19天因纳差消瘦死亡,其它7只耐受性好;1年后样品周围组织炎症反应和纤维囊级别均为1级。实验组8条犬中,1条术后10小时死于手术并发症,另1条术后3周因肠道内铁丝被永磁铁吸住而出现肠梗阻,其它6条犬和对照组4条犬术后一般情况良好,精神、食欲及二便无明显异常,切口愈合良好,未发生感染,术后1年被处死。在这10条犬中,大网膜与膀胱壁在样品周围发生粘连,样品周围的纤维囊壁薄,其下方的膀胱壁增厚,膀胱粘膜面正常。样品周围组织炎症反应和纤维囊级别均为2级。术前和术后尿常规无明显异常。
六、B超测量的成人下腹壁厚度为2.34±0.66 cm,与体重指数、体重、测量点到脐部的距离正相关(P<0.05),与膀胱的上下径、左右径和膀胱容量负相关(P<0.05),而与性别、身高、年龄、膀胱的前后径无相关性(P>0.05)。在耻骨联合上缘及其上方1、2、3、4和5cm,MRI测量的成人下腹壁厚度分别为5.26±1.65、3.45±1.34、3.10±1.03、3.02±1.05、2.92±0.97和2.95±0.98 cm,与膀胱容量无相关(P>0.05)。
研究结论
一、根据指南针原理设计的排尿报警装置设计合理、结构简单、容易制作、节能。
二、体外模拟试验及体内动物试验均表明根据指南针原理设计的排尿报警装置是可行的。
三、地磁场对根据指南针原理设计的排尿报警装置监测结果的影响与体位有关,可以通过采用适当的措施来避免或减少地磁场的影响。
四、下腹壁厚度、永磁铁的磁性和永磁铁的移动幅度是根据指南针原理设计的排尿报警装置的三个重要参数,它们相互作用、相互制约,合理配置参数可以优化该装置的性能。下腹壁厚度在2～6cm的患者,直径10mm、厚3mm的钕铁硼永磁铁能够满足要求;下腹壁厚于6cm的患者,需要更强的永磁铁;下腹壁薄于2cm的患者,更弱的永磁铁可能更合适。
五、根据指南针原理设计的排尿报警装置的体内植入部件即永磁铁经硅胶包埋后具有良好的生物相容性,符合临床使用要求。
六、B超测量的成人下腹壁厚度平均为2.34cm,95%可信区间为2. 21～2. 47cm。在耻骨联合上缘及其上方1、2、3、4和5cm,MRI测量的成人下腹壁厚度分别平均为5.26、3.45、3.10、3.02、2.92和2.95cm,95%可信区间分别为4.71～5.81、3.01～3.90、2.76～3.45、2.67～3.37、2.60～3.25和2.62～3.28 cm。
学位年度:2009
作者:王剑火
学位授予单位:第二军医大学
关键词:排尿报警装置;;神经源性膀胱;;脊髓损伤;;生物相容性;;永磁铁;;下腹壁厚度
摘要:
研究背景
尿意缺失不仅给患者带来生活上的诸多不便,而且给患者家庭及社会带来巨大的负担。定时排尿是目前处理尿意缺失的主要方法,具Magnetic lifter 有许多不足之处。排尿报警装置(Micturition Alent Devices, MADs)是一类能够对膀胱容量或压力进行实时监测并适时报警从而提醒患者排尿的设备,有望成为治疗尿意缺失的一种方法。从20世纪70年代开始,提出了多种设计方案,但均存在一定的不足之处。
研究目的
一、介绍根据指南针原理设计的排尿报警装置及模型。
二、验证根据指南针原理设计的排尿报警装置的可行性。
三、研究地磁场对根据指南针原理设计的排尿报警装置的影响以及防护措施。
四、研究根据指南针原理设计的排尿报警装置的各种参数。
五、研究根据指南针原理设计的排尿报警装置的体内植入部件的生物安全性。
六、测量根据指南针原理设计的排尿报警装置的一项重要参数即成人的下腹壁厚度。
研究方法
一、通过对根据指南针原理设计的排尿报警装置的设计原理、基本结构及模型的介绍,从理论上论证该设计方案的合理性和可行性。
二、应用自制的根据指南针原理设计的排尿报警装置模型通过体外模拟试验和动物试验验证该方案的可行性。
三、通过体外模拟试验研究地磁场对根据指南针原理设计的排尿报警装置的影响,探讨相应的防护措施。
四、通过体外模拟试验研究根据指南针原理设计的排尿报警装置的重要参数的作用规律。
五、通过细胞毒性试验、致敏试验、皮内刺激试验、急性全身毒性试验、肌间及膀胱前壁植入试验评价根据指南针原理设计的排尿报警装置的体内植入部件即硅胶包埋的永磁铁的生物安全性。
六、应用B超测量100例成人的下腹壁厚度和MRI测量37例成人耻骨联合上缘及其上方1、2、3、4和5cm的下腹壁厚度。
研究结果
一、根据指南针原理设计的排尿报警装置已获得国家发明专利(专利号:ZL 2006 1 0119438.7)。该装置是由体内的永磁铁和体外的报警仪两部分组成。永磁铁以硅胶薄膜包埋;报警仪实质上是一个由特殊开关控制的报警器,该开关具有指南针的功能,故被称为指南针开关,能够显示报警仪所在处的磁场方向。将永磁铁和报警仪分别固定在膀胱前壁和下腹壁,膀胱容量的变化导致永磁铁位置的变化,永磁铁位置的变化使报警仪所在处的磁场发生变化,磁场的变化使报警仪的指针发生旋转。当膀胱内尿量达到预设值时,报警仪自动报警,提醒患者排尿。与其它方案相比,该方案具有结构简单、节能等特点。报警仪模型是由指南针开关、蜂鸣器、电源和电源开关通过导线串联而成,指南http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter针开关是由中心支轴、磁针和旁支轴组成,磁针垂直固定于中心支轴上并可绕中心支轴的轴线旋转,中心支轴和旁支轴均是导电性能良好的非铁磁性金属。由于普通的磁针磁性较弱,灵敏度较低,因此我们采用直径3mm的钕铁硼永磁铁条代替磁针,并增设一个指针,指针和磁条平行,均固定在中心支轴上,三者构成一体从而能绕中心支轴的轴线同时旋转,中心支轴穿过磁条的重心,指针也是导电性能良好的非铁磁性金属。
二、体外模拟试验表明:报警仪读数与永磁铁位置呈正相关(r>0.622,P<0.05),模拟的腹壁厚度在2cm到4cm之间,两者间呈一一对应关系。模拟的腹壁厚度分别为2cm、3cm、4cm和5cm时,永磁铁均能使报警仪报警,开始报警时的永磁铁位置分别为6.1cm、6.3cm、6.7cm和7.4cm。动物试验表明:膀胱充盈量为25、50、75、100、125、150、175及200mL时报警仪的读数分别为74.6±0.9、79.6±1.2、84.5±0.9、90.1±0.8、95.5±1.1、101.8±2.1、110.5±2.9和121.9±3.5度。膀胱容量与报警仪读数具有一一对应关系,两者间成正相关(r=1.0, P<0.01)。当膀胱充盈量预设为150mL时,那么使报警仪开始报警的膀胱实际充盈量为147.6±8.0,误差小于15mL(10%)。犬的膀胱从初始状态被充盈到200mL,永磁铁平均上移距离为32.8±1.1mm。
三、当报警仪的中心支轴与地磁场平行时,地磁场对根据指南针原理设计的排尿报警装置的监测结果没有影响;当中心支轴与地磁场垂直时,地磁场对该装置的监测结果影响最大;而当中心支轴与地磁场处于平行和垂直之间时,地磁场对该装置的监测结果有中等程度的影响。这种影响还与人体所处的方位、永磁铁的位置和腹壁厚度相关。
四、报警仪读数与铁氧体永磁铁位置仅在腹壁厚度为2cm时具有相关性(r=0.632,P=0.021),而在3cm到9cm时不具有相关性(r<0.5,P>0.05)。报警仪读数与钕铁硼永磁铁的位置均具有相关性(r>0.622,P<0.05),且随永磁铁直径的增大而增强,随腹壁的增厚而减小。4种永磁铁的曲线之间的吻合度随腹壁的增厚而减小。
五、硅胶包埋的永磁铁具有轻微的细胞毒性作用,无致敏作用、无皮内刺激作用和急性全身毒性作用。8只兔子肌间植入样品后,切口愈合良好,1只术后19天因纳差消瘦死亡,其它7只耐受性好;1年后样品周围组织炎症反应和纤维囊级别均为1级。实验组8条犬中,1条术后10小时死于手术并发症,另1条术后3周因肠道内铁丝被永磁铁吸住而出现肠梗阻,其它6条犬和对照组4条犬术后一般情况良好,精神、食欲及二便无明显异常,切口愈合良好,未发生感染,术后1年被处死。在这10条犬中,大网膜与膀胱壁在样品周围发生粘连,样品周围的纤维囊壁薄,其下方的膀胱壁增厚,膀胱粘膜面正常。样品周围组织炎症反应和纤维囊级别均为2级。术前和术后尿常规无明显异常。
六、B超测量的成人下腹壁厚度为2.34±0.66 cm,与体重指数、体重、测量点到脐部的距离正相关(P<0.05),与膀胱的上下径、左右径和膀胱容量负相关(P<0.05),而与性别、身高、年龄、膀胱的前后径无相关性(P>0.05)。在耻骨联合上缘及其上方1、2、3、4和5cm,MRI测量的成人下腹壁厚度分别为5.26±1.65、3.45±1.34、3.10±1.03、3.02±1.05、2.92±0.97和2.95±0.98 cm,与膀胱容量无相关(P>0.05)。
研究结论
一、根据指南针原理设计的排尿报警装置设计合理、结构简单、容易制作、节能。
二、体外模拟试验及体内动物试验均表明根据指南针原理设计的排尿报警装置是可行的。
三、地磁场对根据指南针原理设计的排尿报警装置监测结果的影响与体位有关,可以通过采用适当的措施来避免或减少地磁场的影响。
四、下腹壁厚度、永磁铁的磁性和永磁铁的移动幅度是根据指南针原理设计的排尿报警装置的三个重要参数,它们相互作用、相互制约,合理配置参数可以优化该装置的性能。下腹壁厚度在2～6cm的患者,直径10mm、厚3mm的钕铁硼永磁铁能够满足要求;下腹壁厚于6cm的患者,需要更强的永磁铁;下腹壁薄于2cm的患者,更弱的永磁铁可能更合适。
五、根据指南针原理设计的排尿报警装置的体内植入部件即永磁铁经硅胶包埋后具有良好的生物相容性,符合临床使用要求。
六、B超测量的成人下腹壁厚度平均为2.34cm,95%可信区间为2. 21～2. 47cm。在耻骨联合上缘及其上方1、2、3、4和5cm,MRI测量的成人下腹壁厚度分别平均为5.26、3.45、3.10、3.02、2.92和2.95cm,95%可信区间分别为4.71～5.81、3.01～3.90、2.76～3.45、2.67～3.37、2.60～3.25和2.62～3.28 cm。
学位年度:2009
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