復合材料加工與應用外文翻譯

1、 畢業(yè)設計之英文翻譯系別：材料科學與工程系專業(yè)：復合材料加工與應用姓名：呂明學號：Z08011333指導教師：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中間水合物的堅定結構的研究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。它是通過熱失重分析法以及拉曼光譜法利用溫度函數而研制的。在室溫下它的結構能夠被預先決定。混合物CaAl(OH)(NO) 4HO的中間水合物大約在70才能存

2、在而被察覺。它的結構可以在那個溫度下通過單晶x-射線衍射而被分解。其結構在70下能被描繪出來，它具有斜方六面體的空間三維結構，其晶胞參數a=5.731(2)A,c=48.32(1)A,z=3。它被認為是一種柱狀的層狀結構，因為相鄰的主要層次基團【CaAl(OH)】是通過硝酸基團而連接起來的，剩下的兩個水分子僅僅是填充空間結構而不能連接主要的層次基團。它的結構呈現(xiàn)出是一種有活力且無序的，因為硝酸基團能在三元軸的周圍自由旋轉，拉曼光譜法也說明了這種情況。關鍵詞： 晶體結構 熱學分析 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

3、物注釋中是有磨料流加工階段的，包括陰離子類型的硝酸根離子。下面的命名法在粘合劑化學中通常被用到（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描繪二級鋁酸鹽的結構【1】。它在三維空間結構中結晶成型，其參數a=5.7445A,c=17.235A。這種結構組成能有效的攻擊間距有8.617A的主要層次基團【CaAl(OH)】，這里的鋁離子和鈣離子各自分別與六個和七個氧分子相協(xié)同?！綨O,HO】的分層是非?；靵y的。

4、首先，研究結果表明：硝態(tài)氮的群體是通過氧原子連接到鈣原子上的，由統(tǒng)計被連在一起，每隔兩格水分子，這種紊亂是被認為靜態(tài)的。第二，還存在動態(tài)無序的結構，由于硝酸根離子在三元軸的周圍自由旋轉。 過去的研究人員已經研究了二級鋁酸鹽的熱變形行為【2-3】。他們暗示其結構變化作為溫度的函數是有可能的，但直到如今仍未被指認出來。在這篇文字中，我們研究這樣的結構變化。首先，熱重分析法是用來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進行觀察單晶試樣的結構變化是與脫水反應有關。結果表明,在70攝氏度下媒介物二級鋁酸鹽才存在。然后,它的堅定結構是在70攝氏度下根據x射線進行單晶衍射而分析出來的數據。這

5、種媒介物的結構是不同與室溫下的結構。二：方法2.1樣品準備CaAl(OH)(NO) 4HO是根據我們以往從事磨料流加工的相同的方式通過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品都進行了測定，粉末是通過用x射線衍射儀(XRD)檢測，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。該儀器是由一個自動調節(jié)的Chenevard-Joumie組

6、成系統(tǒng)T5TH-typ電烤箱（Adamel,巴黎,法國）連接到一個電子Ugine Eyraud系統(tǒng)B70-type桿秤(Cetaram、里昂，法國)。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)處于每毫米1800槽光柵三元負模型中而進行。獲得的光譜分辨率為是關于2.7 cm一個激發(fā)源在514.50納米地方。拉曼光譜檢測器帶電耦合裝置(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空間信號進行橫向分辨率比1毫米好和縱向分辨率比2毫米好【7】。它裝備有一步移動80nm的電動裝置。我們使

7、用一個50倍的物鏡和0.55的孔徑去觀察一個9nm的物體，將這一物體保持98%的初期極化磁場的激光光束。把單晶放在物體的下面或固定在測角儀的毛細管的末端又或把其放在垂直于層熱激光束細胞中。加熱樣品時要用玻璃把熱量與物鏡隔開以避免損壞。此外,晶體要在低相對壓力下引入到坩堝中,這樣不會通過傳導作用而損壞顯微鏡鏡頭。 在低相對壓力下根據拉曼光譜法獲得的溫度指示并不能與在大氣壓力下根據熱重分析實驗法獲得的溫度指示相比較。在拉曼光譜實驗期間可以根據溫度（T）和壓力的情況預測合適的熱重分析法的溫度（T）,在表1中更容易對比熱重分析法和拉曼光譜法的結果。表1： 記錄拉曼光譜法的T和壓力以及預測合適的溫度（T

8、）T（）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)結構數據 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裝置CAD-4Nonius進行衍射而研究發(fā)現(xiàn)的，其數據采集是在70下進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)揮其堅定結構的作用，裝置CAD-4中軟件的參數非常精確，其角度在3.5°到11.5°之間。表2總結記錄了其精確參數。缺乏系統(tǒng)性可能導致空間空位：R3c和R3c。,在3mLaue基團數據的

9、減少被Blessing計劃系統(tǒng)所實行。從Blessing計劃系統(tǒng)吸收改進的東西用最小值和最大值的傳輸因素0.75和0.95來制造SORTAV工程。直接的方法使用SIR97程序假定位于R3c 中心對稱空間基團屬于命令原子結構的主要層次的鋁、鈣、氧原子。散射因素用于計算結構因子和傅里葉分析中性原子的氫，氧，氮，鋁，和鈣，這些都是內在的計劃。當時解決部分問題的是通過最小二乘方法利用精制而成SHELX97工程【13】。原子網站層間種類不同（水分子的氧原子和硝酸基的氮和氧原子）通過傅里葉不同的地圖更清楚地知道位置。在結構上有七個不是氫原子的位置,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

10、的1.2U.水分子的氫原子不能受到局限性。標準偏差的限制使用O-H之間的距離（0.95A）和幾何形狀的硝態(tài)氮，它是平面三角形結構O-N-O，為120°，三個相同而又平等但不是N-O固定的距離。z坐標的氮和氧被固定在1/12的地方。三：結論與討論3.1熱失重分析法熱失重分析法的彎曲圖線在圖形1中描繪出來了。他們解釋說明這些信息是由Ahmedetal2研究磨料流加工階段的熱分解而提供的。他們允許化學分析作為溫度函數。試樣的分解溫度從室溫（Tr）到950，主要有四個步驟：第一次脫水發(fā)生在70（B點），接著第二次脫水在110（C點），然后在較高的溫度下，硝酸鹽類進行分解，達到250時，硝酸鹽

11、變?yōu)閬喯跛猁}，當達到520時，亞硝酸鹽分解。在相對較高的溫度下，脫羥基反應也會發(fā)生。相對的失重(觀察并計算出化學反應)和化學成分的溫度函數見表3。觀察和計算相對失重要達成協(xié)調一致,要考慮到測量的準確度,這大約為5%。完整的熱分解法的復合對產品的實際組成Ca4Al2O7在1300發(fā)生。觀察該溫度下的相對失重普及率達到46.1%的損失相當于熱分解二級鋁酸鹽的混合物Ca4Al2(OH)1 2（NO3）2·4H2O。這個結果是與早期的x射線衍射為一致的結果。從室溫到100，相對失重率為8.8，相當于每個分子式失去三個水分子。在100下，混合物的組成為CaAl(OH)(NO) HO。在T=70

12、的周圍（如圖1的B點），其含水量接近每個分子式單元有兩個水分子。圖1表33.2拉曼顯微鏡光譜分析 在T=70時觀察兩個階段的脫水的反應進程似乎表明中間水合物是以每個分子式帶有兩個水分子而存在的（如CaAl(OH)(NO) 2HO）.拉曼光譜分析法已經做了關于單晶在逐步加熱下的情況的實驗以證實中間化合物的存在。 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）：四種光譜帶呈現(xiàn)在各自合適的光譜范圍內。（a）為水分子的伸展圖，（b）為羥基的伸展圖，（c）為硝酸基團以A1的方式的對稱伸展圖，（d）為硝酸基團以E的方式的面內彎曲耦合圖像。水分子的伸展方式 在室溫下，兩次大幅度的波動

13、是在3270 1/cm和3420 1/cm之間，這表明在二級鋁酸鹽中水分子含有兩種氫鍵類型。在半高寬為105 1/cm，波峰寬為3420 1/cm有一側面像，它類似于水分子的流動態(tài)。在 3270 1/cm的其他組分相當于水分子強烈的粘結在氫鍵或費米共振的接受體。這是對中堅結構很好的依據【1】，它很明確表示水分子的存在并直接粘結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，它與在波數為3270cm-1 的微弱的波峰寬有相似的側面像，并且其他部分在3420cm-1到3435cm-1能保持持續(xù)移動。在T=70（T=5

14、0，P=10mbar）時，側面像有所改變：當其他部分（FWHH=37cm-1）時，弱波峰寬部分出現(xiàn)在3250cm-1 并逐漸移動到更高的波數（3480cm-1 ）。最后，在T=80（T=60，P=0.1mbar）時，僅僅是一條很弱但很寬的信號，它是在大約3300cm-1 出現(xiàn)的。最后這一部分在溫度高于100時消失（這里沒有顯示），表示水分子已經不再存在而形成了無水化合物CaAl(OH)(NO)，當然它是在溫度高于140的熱失重實驗中得到的。、這一系列有關水分子波動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，相當于是在熱失重分析實驗彎曲圖像中的B點。（圖1） 羥

15、基的伸展第二系列的光譜講述的是氫氧根的伸展，同時也描述了在 T=70（T=50，P=10mbar）下的光譜的不同類型，相當于不同氫鍵的網狀系統(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為3670cm-1 和3642cm-1的強健結合組成的。它的FWHH值比羧酸鋁酸鹽的高，例如，它的FWHH=5cm-1.這個事實說明在室溫下二級鋁酸鹽的堅定結構是動力無序的【1】。在三角軸周圍的自由旋轉的硝酸基團和水分子的弱鍵引起氫鍵網狀系統(tǒng)的連續(xù)改編，對比一下，拉曼光譜中的羥基伸展圖從有序的O-C4 ACH11和無序的D-C4ACH11中形成羧酸鋁酸鹽，表現(xiàn)出一段狹

16、小的波峰寬是由于界限分明的氫鍵。二水化合物CaAl(OH)(NO) 2HO在結構的中間層次部分也表現(xiàn)出動力無序是由于在T=70（T=50，P=10mbar）其組成部分在波數為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 移動到3655cm-1 以及從 3670cm-1 移動3683cm-1清楚的顯示出羥基中的氫鍵是弱鍵。 硝態(tài)氮的波動模式 當晶體在T=70（T=50，P=10mbar）加熱時，觀察硝態(tài)氮的波動模式的變化。這種對稱的拉伸方式V2(A1模式)從室溫下的波數為1059cm-1（FWHH=8cm

17、-1）移動到T=70的波數1070 cm-1（FWHH=11cm-1），以羥基為例，由于硝酸基團中的氫鍵的減少，這種移動的波數顯示更高。在高于70的溫度下，這種模式以半高寬值為4cm-1繼續(xù)移動到1059cm-1.這種現(xiàn)象肯定與硝酸基團的再位取向有關，平行于主要層次，主要結果是形成新的氫鍵，這樣，在室溫和80下進行比較，二水化合物將被認為有較強的N-O鍵。（也就是說，氧原子之間的相互作用非常弱和層次結構的僵化）。 在室溫下以E，V4面內彎曲模式大約在波數為720 cm-1。在大約為717 cm-1 和720cm-1輕微的分成兩邊。在T=70（T=50，P=10mbar）被12cm-1分開成不同

18、的組成部分，在T=80（T=60，P=0.1mbar），波數為702cm-1 ，F(xiàn)WHH為7cm-1時裂縫消失，僅僅有一組成部分存在，這種觀察數據推斷出在T=70（T=50，P=10mbar），硝酸基團的兩個氧原子與兩個不同的鈣原子相結合。但是在室溫下， 硝酸基中只有一個氧原子形成一個化合鍵。X射線衍射法的結果進一步證實了結構的改變（這可以描述為二水化合物的結構研究）。 總之，這四種光譜帶的描述證明了在T=70時，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)為動力無序。硝酸基的內部環(huán)境的改變以及氫鍵比水合物鍵弱。3.3CaAl(OH)(NO) 2HO的結構研究精

19、確結果 原子參數在表4和表5中作了總結，并且表6中記錄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），表明每個分子式單元含有兩個水分子，這樣在大氣壓70下，中間水合物可以形成CaAl(OH)(NO) 2HO。它的結構以及CaAl(OH)(NO) 4HO在圖3中已經描繪出來了。主要層次基團【CaAl(OH)】是由那些通常會在磨料流加工階段遇到八面體氫氧根中的鋁離子（六個Al-O原子間距為1.902A）,并協(xié)同其已擴張到7個鈣原子組成的,Ca-O原子間距為2.434A。從室溫加熱到70，主要層次離子經歷了側面的運動，且夾層距離從8.62A減少到8.05A,在完全的水合化合物中

20、，盡可能的讓水分子（鈣原子）連接到主要層上或相鄰的層次上。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圍。二水化合物的一個重要特征是：主要層次離子是通過NO-1連接在一起而形成柱狀結構，這種水合物水分子并沒有較強的化學鍵，在70時水分子處于結構的夾層中間部分，僅僅是一種弱鍵。 在室溫下NO-1離子結構是動力無序的，這種結果是從三角軸的周圍自由旋轉的NO-1而得到的。圖1表4它是由硝酸基團中的N原子從特殊的方位12c(2/3 1/3 z)移動到一般的方位，同時這些原子需要相對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果的對比 在T=70（B點）的拉曼光譜與X射線衍射法發(fā)現(xiàn)的結構模型是一致的，主要的不同點是關于水分子的波動和氫氧根與硝酸根何時能從CaAl(OH)(NO) 4HO形成CaAl(OH)(NO) 2HO. 剩下的只有三個自由水分子能很好分配（移動到較高的波數和較低的FWHH,如圖2a）.處于H與氫氧根中的氫鍵以及中間夾層種類（水分子和硝酸基團）的數目和鍵強降低是由于水分子的（移動到較高的波數和較低的FWHH,如圖2b）失去。 那些連接相鄰主要層次的硝酸基團發(fā)生了重大變化。在CaAl(O