1 中国建筑材料科学研究总院有限公司，绿色建筑材料国家重点实验室，北京 100024
2 重庆大学材料科学与工程学院，重庆 400045
高硫型贝利特硫铝酸盐水泥在海洋工程快速施工具有显著的优势，但是该水泥熟料后期强度发展不足。采用硼/磷复合掺杂的方法开展了提高后期强度的研究，并采用X射线衍射结合Rietveld全谱定量分析、扫描电镜、等温量热及热重分析等测试方法，研究了硼/磷复合掺杂对高硫型贝利特硫铝酸盐水泥熟料矿物形成、微观结构及水化等的影响。研究表明：硼、磷2种元素均能固溶到硅酸二钙的晶体结构中，形成结构缺陷，提高熟料中α-C2S含量，同时提高c-C4A3$的含量，促进了熟料早期的水化和后期强度的发展。
高硫型贝利特硫铝酸盐水泥熟料 硼酸 磷酸钙 强度 sulfate-rich belite sulfoaluminate clinker boric acid calcium phosphate strength
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
利用腔内倍频532 nm激光器抽运单谐振光学参量振荡器（SRO），设计了一种可输出972 nm激光的脉冲激光器，通过腔外倍频成功获得486 nm蓝光。在重复频率为1 kHz的条件下，当532 nm激光脉冲能量为3.87 mJ时，972 nm SRO信号光单脉冲能量可达0.96 mJ，此时获得最大转换效率24.8%，与理论计算值22.3%相近。倍频后获得最大能量为49 μJ的486 nm蓝光脉冲，脉冲宽度约为6.9 ns，最大倍频效率为5.3%。
激光光学 蓝光激光 光参量振荡 腔外倍频 三硼酸锂晶体 全固态激光 中国激光
2023, 50(22): 2201007
天津理工大学 材料科学与工程学院, 功能晶体研究院, 天津市功能晶体材料重点实验室, 天津 300384
硼酸钙镧晶体是一种激光基质晶体, 以其优秀的物理特性而受到广泛关注。稀土离子掺杂的硼酸钙镧晶体在紫外激光器领域的研究尚不多见。本研究采用顶部籽晶法成功生长出尺寸为40 mm×21 mm×6 mm的铈掺杂硼酸钙镧晶体。研究了铈掺杂硼酸钙镧晶体室温光谱性质, 测量了室温下其透过光谱以及紫外-吸收光谱, 发现铈离子掺杂导致晶体在200~288 nm以及305~330 nm紫外波段吸收较强。测试了室温下铈掺杂硼酸钙镧晶体的激发光谱, 并且利用波长260 nm的连续光激发得到发射光谱, 发现主要发射带中心波长位于290, 304, 331和353 nm处, 对应于铈离子5d态到2F5/2和2F7/2态的跃迁。对铈掺杂硼酸钙镧晶体的热学性质进行了研究, 发现其在300 K下具有较高的热导率(6.45 W/(m·K)), 且随着温度升高保持良好的热稳定性。358 K条件下, 热膨胀系数及c方向的晶格常数分别为2.94×10-6 /K和0.91240 nm, 随着温度升高至773 K，线性增加到5.3×10-5 /K和0.91246 nm。研究结果表明：铈掺杂硼酸钙镧晶体具有良好的光学性能和热稳定性, 适合应用于紫外激光领域。
铈掺杂硼酸钙镧晶体 光学性能 热稳定性 Ce3+ doped La2CaB10O19 crystal optical property thermal stability
1 中国核动力研究设计院 成都 610213
2 中国科学技术大学核科学技术学院 合肥 230026
本文探究了γ辐射场下新型冷却剂硼-锂-氨的辐射分解行为，主要考察了不同硼-锂浓度、吸收剂量和吸收剂量率对辐解产物H2O2、NO2-和NO3-的浓度影响。实验结果表明：在常规的压水堆运行pH范围内（pH300 ℃=7.1~7.3），随着硼酸浓度增加，冷却剂体系的H2O2和NO2-浓度没有明显变化，其中H2O2的浓度范围在9.28×10-5~1.07×10-4 mol/L之间，NO2-浓度范围为9×10-6~1.5×10-5 mol/L；NO3-浓度相较于前两个产物波动较大，为4×10-5~8×10-5 mol/L。随着吸收剂量增加（1~30 kGy），硼-锂-氨体系中的H2O2和NO2-的平衡浓度增加，分别为1.28×10-4 mol/L和1.30×10-5 mol/L，NO3-的浓度未明显变化（4×10-5~6×10-5 mol/L）。在本工作探究的吸收剂量率范围内（1.27~18.86 Gy/min），H2O2、NO2-和NO3-的浓度均未因吸收剂量率增加而受到显著影响。本工作为新型冷却剂硼-锂-氨体系的实际应用提供了有参考价值的基础数据。
硼酸 氢氧化锂 氨 冷却剂 辐射分解 Boric acid Lithium hydroxide Ammonia Coolant Radiolysis 辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(3): 030201
1 西北民族大学土木工程学院, 兰州 730124
2 甘肃省新型建材与建筑节能重点实验室, 兰州 730030
本文研究了不同硼酸掺量下的硫铝酸盐基复合胶凝材料的标准稠度用水量和凝结时间及安定性, 抗压、抗折强度变化规律, 并利用 XRD和SEM测试方法对复合胶凝材料的水化机理进行分析。结果表明: 硼酸的掺入不影响胶凝材料的安定性, 但使标准稠度用水量增加, 且标准稠度用水量与硼酸掺量成反比; 硼酸掺量越大, 初、终凝时间延长越明显; 当硼酸掺量为0.20%(质量分数)时, 硫铝酸盐水泥占比高的试验组早期强度提高, 且后期强度不倒缩; 硼酸可使钙矾石的形态更粗壮。掺加硼酸可使复合材料的干缩率降低, 质量变化率呈下降趋势。
硼酸 硫铝酸盐基复合胶凝材料 基本性能 后期强度 水化机理 安定性 boric acid sulfoaluminate based composite cementitious materi basic performance late strength hydration mechanism stability
1 山东大学晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
2 天津理工大学,功能晶体研究院,天津 300384
自倍频晶体是将激光和非线性光学效应集于一体的一类晶体, 可以实现波长变换、调幅、开关、记忆等功能, 被广泛应用于光电子、光通信、激光等领域。然而现有的Nd∶LiNbO3(Nd∶LN)、Nd∶Na3La9O3(BO3)8(Nd∶NLBO)、Nd∶La2CaB10O19(Nd∶LCB)等晶体由于固有的光折变效应、二次谐波(SHG)输出功率低、光学均匀性差等缺点限制了其进一步的应用, 发展新的激光自倍频晶体具有重要的意义和价值。碳酸钙镁石家族硼酸盐晶体由于具有较大的非线性光学(NLO)系数、不易潮解、优异的光学性能和机械性能等优点, 近几十年来成为人们重点研究的对象。本文从晶体结构、生长方法、性能、发展趋势等方面, 着重介绍了碳酸钙镁石家族REM3(BO3)4(RE为稀土元素La-Lu和Y; M为Al, Ga, Sc)和LaxREyScz(BO3)4(RE=Gd, Y, Nd, Lu, Sm, Tb; x+y+z=3)共取代型硼酸盐非线性光学晶体。对比了不同助熔剂、气氛、方法生长的晶体的紫外(UV)截止边、光学性能、非线性性能的差异。通过改善生长工艺, 进行元素掺杂等可以得到光学性能良好、非线性性能显著、有广泛市场应用前景的自倍频(SFD)晶体。
碳酸钙镁石 非线性光学 助熔剂法 提拉法 紫外截止边 硼酸盐 huntite nonlinear optics flux method Czochralski method UV cut-off edge borate 人工晶体学报
2022, 51(9-10): 1608
1 中国科学院理化技术研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100039
稀土硼酸盐非线性光学(NLO)材料由于其在激光技术领域的重要应用而备受关注, 这主要是因为三价稀土离子如Y3+、Sc3+、Lu3+等可以有效抑制d-d和f-f电子跃迁从而扩宽化合物的透过范围, 同时稀土原子与氧原子结合成畸变的多面体可增强材料的非线性光学效应。A7MIIRE2(B5O10)3系列(RE为稀土金属, A为碱金属、M为二价金属)化合物是稀土硼酸盐中一类重要的材料, 其A、M以及RE位点具备灵活的占据方式, 近年来得到了广泛关注。通过化学元素取代法, 研究者们对该类化合物的种类进行拓展, 目前已经合成出数十种属于该体系的化合物。这些化合物的截止边大多处在紫外甚至是波长小于200 nm的深紫外波段, 非线性光学效应为0.4~2.1倍KDP, 在紫外以及深紫外波段非线性光学领域中展现出了应用潜力。本文对其研究现状进行了总结, 分析了其微观结构与光学性能之间的关系, 并指出不同位点组分对材料非线性光学性能的影响, 以期对此类化合物今后的发展提供参考。
稀土硼酸盐 紫外/深紫外非线性光学晶体 光学性能 rare earth borate A7MIIRE2(B5O10)3 A7MIIRE2(B5O10)3 UV/deep-UV nonlinear optical crystal optical property 人工晶体学报
2022, 51(9-10): 1598
1 哈尔滨工业大学, 先进焊接与连接国家重点实验室, 哈尔滨 150001
2 陆军装甲兵学院士官学校, 长春 130117
3 贵研铂业股份有限公司, 昆明 650000
以Ag-CuO-B2O3为钎料, 采用空气反应钎焊法连接了Al2O3陶瓷, 在接头中合成了新型Cu2Al6B4O17晶须。研究了连接温度与保温时间对接头显微结构、性能以及生成的晶须结构的影响。结果表明: 钎焊过程中, Al2O3与钎料中的CuO、B2O3发生反应生成Cu2Al6B4O17晶须, 获得性能优异的可靠接头。保温时间为60 min、连接温度高于950 ℃时, 可以实现Al2O3陶瓷接头的有效连接, 钎缝中心区主要为Ag, 靠近连接界面处为CuO、Cu3B2O6相及Cu2Al6B4O17晶须。随着连接温度的升高, 接头的抗剪强度升高。连接温度高于1 050 ℃后, 晶须变得粗大, 出现黏接, 对接头的强化效果减弱, 接头的抗剪强度降低。连接温度高于1 100 ℃后, 晶须分解为片层状产物, 接头的抗剪强度大幅降低。最佳工艺参数为在1 000 ℃条件下保温60 min, 接头的抗剪强度可达86.7 MPa, 断裂发生在焊缝中靠近母材处。
氧化铝陶瓷 银基复合钎料 空气反应钎焊 硼酸铜铝晶须 反应机理 alumina ceramics silver based composite filler reactiver air brazing copper aluminum borate whiskers reaction mechanism
1 山东大学, 晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
2 山东本源晶体科技有限公司, 济南 250100
3 山东大学光学高等研究中心, 山东 青岛 266200
稀土钙氧硼酸盐RECa4O(BO3)3 (RECOB, RE:Y和稀土元素)系列晶体具有高的熔点、高的电阻率、低的介电损耗和适中的压电活性, 是一类重要的高温压电晶体材料。介绍了该类晶体的提拉法制备工艺、宽温域电弹性能表征及其在高温传感技术领域的研究新进展, 包括以该类晶体为基础的高温声表面波温度传感器件、高温压电换能器件以及高温振动加速度传感器件, 阐述了该类高温压电晶体与传感器件在工业领域中的潜在应用及技术优势。
稀土钙氧硼酸盐晶体 提拉法 晶体生长 高温压电 传感应用 rare earth calcium oxyborate crystal Czochralski method crystal growth high-temperature piezoelectric sensing application
