復(fù)合材料加工與應(yīng)用外文翻譯

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)之英文翻譯系別：材料科學(xué)與工程系專(zhuān)業(yè)：復(fù)合材料加工與應(yīng)用姓名：呂明學(xué)號(hào)：Z08011333指導(dǎo)教師：周思凱硝酸鹽CaAl(OH)(NO)4HO的磨料流的加工階段的熱變形行為以及CaAl(OH)(NO)2HO中間水合物的堅(jiān)定結(jié)構(gòu)的研究G. Renaudin, J.-P. Rapin, B. Humbert, M. François,摘要：硝酸鹽CaAl(OH)(NO) 4HO的磨料流的加工階段是屬于雙氫氧化物的分層的那一類(lèi)。它是通過(guò)熱失重分析法以及拉曼光譜法利用溫度函數(shù)而研制的。在室溫下它的結(jié)構(gòu)能夠被預(yù)先決定?；旌衔顲aAl(OH)(NO) 4HO的中間水合物大約在70才能存在

2、而被察覺(jué)。它的結(jié)構(gòu)可以在那個(gè)溫度下通過(guò)單晶x-射線衍射而被分解。其結(jié)構(gòu)在70下能被描繪出來(lái)，它具有斜方六面體的空間三維結(jié)構(gòu)，其晶胞參數(shù)a=5.731(2)A,c=48.32(1)A,z=3。它被認(rèn)為是一種柱狀的層狀結(jié)構(gòu)，因?yàn)橄噜彽闹饕獙哟位鶊F(tuán)【CaAl(OH)】是通過(guò)硝酸基團(tuán)而連接起來(lái)的，剩下的兩個(gè)水分子僅僅是填充空間結(jié)構(gòu)而不能連接主要的層次基團(tuán)。它的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出是一種有活力且無(wú)序的，因?yàn)橄跛峄鶊F(tuán)能在三元軸的周?chē)杂尚D(zhuǎn)，拉曼光譜法也說(shuō)明了這種情況。關(guān)鍵詞： 晶體結(jié)構(gòu) 熱學(xué)分析 鈣鋁酸鹽粘合劑 硝酸鹽一：引言CaAl(OH)(NO) 4HO或者3CaO AlOCa(NO) 10HO在基本的氧化物

3、注釋中是有磨料流加工階段的，包括陰離子類(lèi)型的硝酸根離子。下面的命名法在粘合劑化學(xué)中通常被用到（例如硫化鋁酸鹽CaAl(OH)SO6HO,羧酸鋁酸鹽CaAl(OH)CO 5HO以及半羧酸鋁酸鹽CaAl(OH)（CO）6HO），這種化合物可被命名二級(jí)鋁酸鹽。所有這些磨料屬于更廣泛的化合物是一種叫做水滑石。我們以前的期刊是在室溫下來(lái)描繪二級(jí)鋁酸鹽的結(jié)構(gòu)【1】。它在三維空間結(jié)構(gòu)中結(jié)晶成型，其參數(shù)a=5.7445A,c=17.235A。這種結(jié)構(gòu)組成能有效的攻擊間距有8.617A的主要層次基團(tuán)【CaAl(OH)】，這里的鋁離子和鈣離子各自分別與六個(gè)和七個(gè)氧分子相協(xié)同?！綨O,HO】的分層是非?；靵y的。首先

4、，研究結(jié)果表明：硝態(tài)氮的群體是通過(guò)氧原子連接到鈣原子上的，由統(tǒng)計(jì)被連在一起，每隔兩格水分子，這種紊亂是被認(rèn)為靜態(tài)的。第二，還存在動(dòng)態(tài)無(wú)序的結(jié)構(gòu)，由于硝酸根離子在三元軸的周?chē)杂尚D(zhuǎn)。 過(guò)去的研究人員已經(jīng)研究了二級(jí)鋁酸鹽的熱變形行為【2-3】。他們暗示其結(jié)構(gòu)變化作為溫度的函數(shù)是有可能的，但直到如今仍未被指認(rèn)出來(lái)。在這篇文字中，我們研究這樣的結(jié)構(gòu)變化。首先，熱重分析法是用來(lái)分析脫水和脫硝的不同步驟。第二，拉曼光譜法作為溫度的函數(shù)進(jìn)行觀察單晶試樣的結(jié)構(gòu)變化是與脫水反應(yīng)有關(guān)。結(jié)果表明,在70攝氏度下媒介物二級(jí)鋁酸鹽才存在。然后,它的堅(jiān)定結(jié)構(gòu)是在70攝氏度下根據(jù)x射線進(jìn)行單晶衍射而分析出來(lái)的數(shù)據(jù)。這種媒

5、介物的結(jié)構(gòu)是不同與室溫下的結(jié)構(gòu)。二：方法2.1樣品準(zhǔn)備CaAl(OH)(NO) 4HO是根據(jù)我們以往從事磨料流加工的相同的方式通過(guò)水熱合成法而制備的【4-6】。這種粉末能很親密的混合，其中含有Ca(OH),Al(OH),Ca(NO)4HO，混合比例為3：2：1。 目前此階段在合成產(chǎn)品都進(jìn)行了測(cè)定，粉末是通過(guò)用x射線衍射儀(XRD)檢測(cè)，單晶組成的混合物是由電子分散分光儀（EDS）裝備的掃描電子顯微鏡(SEM)而檢測(cè)的。2.2熱失重分析法 熱失重分析法是取100毫克的樣品而進(jìn)行分析。在干氮流量中以3 /分鐘的升溫速率從室溫升到950。該儀器是由一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)的Chenevard-Joumie組成系

6、統(tǒng)T5TH-typ電烤箱（Adamel,巴黎,法國(guó)）連接到一個(gè)電子Ugine Eyraud系統(tǒng)B70-type桿秤(Cetaram、里昂，法國(guó))。2.3拉曼光譜儀法 拉曼光譜儀法的工作原理是用Jobin-Yvon T64000裝置(Jobin-Yuon Spex,巴黎，法國(guó))處于每毫米1800槽光柵三元負(fù)模型中而進(jìn)行。獲得的光譜分辨率為是關(guān)于2.7 cm一個(gè)激發(fā)源在514.50納米地方。拉曼光譜檢測(cè)器帶電耦合裝置(CCD)能夠冷卻液氮到140K。顯微鏡加上光譜儀共焦拉曼使我們能記錄的一個(gè)空間信號(hào)進(jìn)行橫向分辨率比1毫米好和縱向分辨率比2毫米好【7】。它裝備有一步移動(dòng)80nm的電動(dòng)裝置。我們使用一

7、個(gè)50倍的物鏡和0.55的孔徑去觀察一個(gè)9nm的物體，將這一物體保持98%的初期極化磁場(chǎng)的激光光束。把單晶放在物體的下面或固定在測(cè)角儀的毛細(xì)管的末端又或把其放在垂直于層熱激光束細(xì)胞中。加熱樣品時(shí)要用玻璃把熱量與物鏡隔開(kāi)以避免損壞。此外,晶體要在低相對(duì)壓力下引入到坩堝中,這樣不會(huì)通過(guò)傳導(dǎo)作用而損壞顯微鏡鏡頭。 在低相對(duì)壓力下根據(jù)拉曼光譜法獲得的溫度指示并不能與在大氣壓力下根據(jù)熱重分析實(shí)驗(yàn)法獲得的溫度指示相比較。在拉曼光譜實(shí)驗(yàn)期間可以根據(jù)溫度（T）和壓力的情況預(yù)測(cè)合適的熱重分析法的溫度（T）,在表1中更容易對(duì)比熱重分析法和拉曼光譜法的結(jié)果。表1： 記錄拉曼光譜法的T和壓力以及預(yù)測(cè)合適的溫度（T）T

8、（）和壓力 T（）25 大氣壓 25 30 大氣壓 30 40 25mbar 50 50 10mbar 70 60 o.1mbar 80表2：在70下CaAl(OH)(NO) 4HO的晶態(tài)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)2.4單晶X-射線衍射法X射線衍射法是單晶鑲嵌在一種自動(dòng)裝置CAD-4Nonius進(jìn)行衍射而研究發(fā)現(xiàn)的，其數(shù)據(jù)采集是在70下進(jìn)行了一種低成本的利用加熱裝置的地方而得到的。單晶在室溫下才能發(fā)揮其堅(jiān)定結(jié)構(gòu)的作用，裝置CAD-4中軟件的參數(shù)非常精確，其角度在3.5°到11.5°之間。表2總結(jié)記錄了其精確參數(shù)。缺乏系統(tǒng)性可能導(dǎo)致空間空位：R3c和R3c。,在3mLaue基團(tuán)數(shù)據(jù)的減少被Bl

9、essing計(jì)劃系統(tǒng)所實(shí)行。從Blessing計(jì)劃系統(tǒng)吸收改進(jìn)的東西用最小值和最大值的傳輸因素0.75和0.95來(lái)制造SORTAV工程。直接的方法使用SIR97程序假定位于R3c 中心對(duì)稱(chēng)空間基團(tuán)屬于命令原子結(jié)構(gòu)的主要層次的鋁、鈣、氧原子。散射因素用于計(jì)算結(jié)構(gòu)因子和傅里葉分析中性原子的氫，氧，氮，鋁，和鈣，這些都是內(nèi)在的計(jì)劃。當(dāng)時(shí)解決部分問(wèn)題的是通過(guò)最小二乘方法利用精制而成SHELX97工程【13】。原子網(wǎng)站層間種類(lèi)不同（水分子的氧原子和硝酸基的氮和氧原子）通過(guò)傅里葉不同的地圖更清楚地知道位置。在結(jié)構(gòu)上有七個(gè)不是氫原子的位置,由于各向異性溫度的因素而變成精確。氫原子的溫度因子是氧原子的1.2U

10、.水分子的氫原子不能受到局限性。標(biāo)準(zhǔn)偏差的限制使用O-H之間的距離（0.95A）和幾何形狀的硝態(tài)氮，它是平面三角形結(jié)構(gòu)O-N-O，為120°，三個(gè)相同而又平等但不是N-O固定的距離。z坐標(biāo)的氮和氧被固定在1/12的地方。三：結(jié)論與討論3.1熱失重分析法熱失重分析法的彎曲圖線在圖形1中描繪出來(lái)了。他們解釋說(shuō)明這些信息是由Ahmedetal2研究磨料流加工階段的熱分解而提供的。他們?cè)试S化學(xué)分析作為溫度函數(shù)。試樣的分解溫度從室溫（Tr）到950，主要有四個(gè)步驟：第一次脫水發(fā)生在70（B點(diǎn)），接著第二次脫水在110（C點(diǎn)），然后在較高的溫度下，硝酸鹽類(lèi)進(jìn)行分解，達(dá)到250時(shí)，硝酸鹽變?yōu)閬喯跛?/p>

11、鹽，當(dāng)達(dá)到520時(shí)，亞硝酸鹽分解。在相對(duì)較高的溫度下，脫羥基反應(yīng)也會(huì)發(fā)生。相對(duì)的失重(觀察并計(jì)算出化學(xué)反應(yīng))和化學(xué)成分的溫度函數(shù)見(jiàn)表3。觀察和計(jì)算相對(duì)失重要達(dá)成協(xié)調(diào)一致,要考慮到測(cè)量的準(zhǔn)確度,這大約為5%。完整的熱分解法的復(fù)合對(duì)產(chǎn)品的實(shí)際組成Ca4Al2O7在1300發(fā)生。觀察該溫度下的相對(duì)失重普及率達(dá)到46.1%的損失相當(dāng)于熱分解二級(jí)鋁酸鹽的混合物Ca4Al2(OH)1 2（NO3）2·4H2O。這個(gè)結(jié)果是與早期的x射線衍射為一致的結(jié)果。從室溫到100，相對(duì)失重率為8.8，相當(dāng)于每個(gè)分子式失去三個(gè)水分子。在100下，混合物的組成為CaAl(OH)(NO) HO。在T=70的周?chē)ㄈ?/p>

12、圖1的B點(diǎn)），其含水量接近每個(gè)分子式單元有兩個(gè)水分子。圖1表33.2拉曼顯微鏡光譜分析 在T=70時(shí)觀察兩個(gè)階段的脫水的反應(yīng)進(jìn)程似乎表明中間水合物是以每個(gè)分子式帶有兩個(gè)水分子而存在的（如CaAl(OH)(NO) 2HO）.拉曼光譜分析法已經(jīng)做了關(guān)于單晶在逐步加熱下的情況的實(shí)驗(yàn)以證實(shí)中間化合物的存在。 圖2記錄了拉曼光譜法的合適的熱失重分析法的溫度（從表1中也可以看出來(lái)）：四種光譜帶呈現(xiàn)在各自合適的光譜范圍內(nèi)。（a）為水分子的伸展圖，（b）為羥基的伸展圖，（c）為硝酸基團(tuán)以A1的方式的對(duì)稱(chēng)伸展圖，（d）為硝酸基團(tuán)以E的方式的面內(nèi)彎曲耦合圖像。水分子的伸展方式在室溫下，兩次大幅度的波動(dòng)是在3270

13、 1/cm和3420 1/cm之間，這表明在二級(jí)鋁酸鹽中水分子含有兩種氫鍵類(lèi)型。在半高寬為105 1/cm，波峰寬為3420 1/cm有一側(cè)面像，它類(lèi)似于水分子的流動(dòng)態(tài)。在3270 1/cm的其他組分相當(dāng)于水分子強(qiáng)烈的粘結(jié)在氫鍵或費(fèi)米共振的接受體。這是對(duì)中堅(jiān)結(jié)構(gòu)很好的依據(jù)【1】，它很明確表示水分子的存在并直接粘結(jié)主要層次和中間部分夾層的水分子的弱鍵。拉曼光譜帶是在T=30（T=30，大氣壓）和T=50（T=40，P=25mbar）獲得的，它與在波數(shù)為3270cm-1的微弱的波峰寬有相似的側(cè)面像，并且其他部分在3420cm-1到3435cm-1能保持持續(xù)移動(dòng)。在T=70（T=50，P=10mba

14、r）時(shí)，側(cè)面像有所改變：當(dāng)其他部分（FWHH=37cm-1）時(shí)，弱波峰寬部分出現(xiàn)在3250cm-1并逐漸移動(dòng)到更高的波數(shù)（3480cm-1）。最后，在T=80（T=60，P=0.1mbar）時(shí)，僅僅是一條很弱但很寬的信號(hào)，它是在大約3300cm-1出現(xiàn)的。最后這一部分在溫度高于100時(shí)消失（這里沒(méi)有顯示），表示水分子已經(jīng)不再存在而形成了無(wú)水化合物CaAl(OH)(NO)，當(dāng)然它是在溫度高于140的熱失重實(shí)驗(yàn)中得到的。、這一系列有關(guān)水分子波動(dòng)的光譜清楚地顯示了中間水合物是在T=70（T=50，P=10mbar）出現(xiàn)的，相當(dāng)于是在熱失重分析實(shí)驗(yàn)彎曲圖像中的B點(diǎn)。（圖1） 羥基的伸展第二系列的光譜講

15、述的是氫氧根的伸展，同時(shí)也描述了在 T=70（T=50，P=10mbar）下的光譜的不同類(lèi)型，相當(dāng)于不同氫鍵的網(wǎng)狀系統(tǒng)。這種光譜帶是從3550cm-1變化到3750cm-1。室溫下的拉曼光譜帶是由在波數(shù)為3670cm-1和3642cm-1的強(qiáng)健結(jié)合組成的。它的FWHH值比羧酸鋁酸鹽的高，例如，它的FWHH=5cm-1.這個(gè)事實(shí)說(shuō)明在室溫下二級(jí)鋁酸鹽的堅(jiān)定結(jié)構(gòu)是動(dòng)力無(wú)序的【1】。在三角軸周?chē)淖杂尚D(zhuǎn)的硝酸基團(tuán)和水分子的弱鍵引起氫鍵網(wǎng)狀系統(tǒng)的連續(xù)改編，對(duì)比一下，拉曼光譜中的羥基伸展圖從有序的O-C4ACH11和無(wú)序的D-C4ACH11中形成羧酸鋁酸鹽，表現(xiàn)出一段狹小的波峰寬是由于界限分明的氫鍵。

16、二水化合物CaAl(OH)(NO) 2HO在結(jié)構(gòu)的中間層次部分也表現(xiàn)出動(dòng)力無(wú)序是由于在T=70（T=50，P=10mbar）其組成部分在波數(shù)為3655cm-1和3683cm-1表現(xiàn)為各自的特性，其半高寬FWHH值分別為48cm-1和20cm-1，且組成部分從3642cm-1移動(dòng)到3655cm-1 以及從3670cm-1移動(dòng)3683cm-1清楚的顯示出羥基中的氫鍵是弱鍵。 硝態(tài)氮的波動(dòng)模式當(dāng)晶體在T=70（T=50，P=10mbar）加熱時(shí)，觀察硝態(tài)氮的波動(dòng)模式的變化。這種對(duì)稱(chēng)的拉伸方式V2(A1模式)從室溫下的波數(shù)為1059cm-1（FWHH=8cm-1）移動(dòng)到T=70的波數(shù)1070cm-1（

17、FWHH=11cm-1），以羥基為例，由于硝酸基團(tuán)中的氫鍵的減少，這種移動(dòng)的波數(shù)顯示更高。在高于70的溫度下，這種模式以半高寬值為4cm-1繼續(xù)移動(dòng)到1059cm-1.這種現(xiàn)象肯定與硝酸基團(tuán)的再位取向有關(guān)，平行于主要層次，主要結(jié)果是形成新的氫鍵，這樣，在室溫和80下進(jìn)行比較，二水化合物將被認(rèn)為有較強(qiáng)的N-O鍵。（也就是說(shuō)，氧原子之間的相互作用非常弱和層次結(jié)構(gòu)的僵化）。 在室溫下以E，V4面內(nèi)彎曲模式大約在波數(shù)為720cm-1。在大約為717cm-1 和720cm-1輕微的分成兩邊。在T=70（T=50，P=10mbar）被12cm-1分開(kāi)成不同的組成部分，在T=80（T=60，P=0.1mba

18、r），波數(shù)為702cm-1 ，F(xiàn)WHH為7cm-1時(shí)裂縫消失，僅僅有一組成部分存在，這種觀察數(shù)據(jù)推斷出在T=70（T=50，P=10mbar），硝酸基團(tuán)的兩個(gè)氧原子與兩個(gè)不同的鈣原子相結(jié)合。但是在室溫下，硝酸基中只有一個(gè)氧原子形成一個(gè)化合鍵。X射線衍射法的結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了結(jié)構(gòu)的改變（這可以描述為二水化合物的結(jié)構(gòu)研究）。 總之，這四種光譜帶的描述證明了在T=70時(shí)，中間水合物的存在，以及和更多的水合物相比，其水分子中的鍵僅僅是一種弱鍵并表現(xiàn)為動(dòng)力無(wú)序。硝酸基的內(nèi)部環(huán)境的改變以及氫鍵比水合物鍵弱。3.3CaAl(OH)(NO) 2HO的結(jié)構(gòu)研究精確結(jié)果原子參數(shù)在表4和表5中作了總結(jié)，并且表6中記錄

19、了挑選的原子之間的距離。精確的占用因子為0.17（3）和氧原子（w），表明每個(gè)分子式單元含有兩個(gè)水分子，這樣在大氣壓70下，中間水合物可以形成CaAl(OH)(NO) 2HO。它的結(jié)構(gòu)以及CaAl(OH)(NO) 4HO在圖3中已經(jīng)描繪出來(lái)了。主要層次基團(tuán)【CaAl(OH)】是由那些通常會(huì)在磨料流加工階段遇到八面體氫氧根中的鋁離子（六個(gè)Al-O原子間距為1.902A）,并協(xié)同其已擴(kuò)張到7個(gè)鈣原子組成的,Ca-O原子間距為2.434A。從室溫加熱到70，主要層次離子經(jīng)歷了側(cè)面的運(yùn)動(dòng)，且?jiàn)A層距離從8.62A減少到8.05A,在完全的水合化合物中，盡可能的讓水分子（鈣原子）連接到主要層上或相鄰的層次

20、上。在70下的二水化合物，相鄰的鈣原子圍繞在硝酸基的所有氧原子的周?chē)６衔锏囊粋€(gè)重要特征是：主要層次離子是通過(guò)NO-1連接在一起而形成柱狀結(jié)構(gòu)，這種水合物水分子并沒(méi)有較強(qiáng)的化學(xué)鍵，在70時(shí)水分子處于結(jié)構(gòu)的夾層中間部分，僅僅是一種弱鍵。 在室溫下NO-1離子結(jié)構(gòu)是動(dòng)力無(wú)序的，這種結(jié)果是從三角軸的周?chē)杂尚D(zhuǎn)的NO-1而得到的。圖1表4它是由硝酸基團(tuán)中的N原子從特殊的方位12c(2/3 1/3 z)移動(dòng)到一般的方位，同時(shí)這些原子需要相對(duì)較高的溫度而形成的一種模型。值得注意的是：CaAl(OH)(NO) 2HO中的N-O之間的距離（1.22A）略低于CaAl(OH)(NO) 4HO中的N-O之間的距離（1.24A）。：拉曼光譜與熱失重分析結(jié)果的對(duì)比在T=70（B點(diǎn)）的拉曼光譜與X射線衍射法發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)模型是一致的，主要的不同點(diǎn)是關(guān)于水分子的波動(dòng)和氫氧根與硝酸根何時(shí)能從CaAl(OH)(NO) 4HO形成CaAl(OH)(NO) 2HO. 剩下的只有三個(gè)自由水分子能很好分配（移動(dòng)到較高的波數(shù)和較低的FWHH,如圖2a）.處于H與氫氧根中的氫鍵以及中間夾層種類(lèi)（水分子和硝酸基團(tuán)）的數(shù)目和鍵強(qiáng)降低是由于水分子的（移動(dòng)到較高的波數(shù)和較低的FWHH,如圖2b）失去。 那些連接相鄰主要層次的硝酸基團(tuán)發(fā)生了重大變化。在CaAl(OH)