熔鹽相圖智能數(shù)據(jù)庫研究及其應(yīng)用.pdf

1、本文報道用VB語言編程基本建成的熔鹽相圖智能數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫收集了三千多個熔鹽系的二元、三元和多元相圖的圖文資料。數(shù)據(jù)庫能方便地搜索和瀏覽相圖及相關(guān)資料，實(shí)現(xiàn)相圖數(shù)字化、相圖數(shù)據(jù)獲取自動化、原子參數(shù)的讀取自動化，并實(shí)現(xiàn)相圖按價態(tài)、元素族、圖形、元素等進(jìn)行分類檢索，能進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、建模和相圖智能預(yù)報。 本論文將結(jié)合了原子參數(shù)-數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和支持向量機(jī)方法的熔鹽相圖智能數(shù)據(jù)庫技術(shù)用于若干熔鹽系相圖的評估和預(yù)報： 1.根據(jù)對M

2、eBr-Me'Br2類相圖建模、預(yù)報的結(jié)果，應(yīng)用DTA和XRD方法對有疑問的相圖CaBr2-CsBr進(jìn)行重測，測得CsBr-CaBr2系相圖，發(fā)現(xiàn)該體系不是簡單共晶型相圖，確有中間化合物生成，驗(yàn)證了計算預(yù)報的結(jié)果。根據(jù)測得的相圖發(fā)現(xiàn)，該體系有一個CsBr：CaBr2=1：1的穩(wěn)定化合物，還有CsBr：CaBr2=2：1和3：2的異分熔化的化合物。對X-射線衍射圖譜指標(biāo)化表明，CsCaBr3化合物是略畸變的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，晶胞常數(shù)a0=5.7

3、8(A)，c0=5.72(A)。 2.運(yùn)用熔鹽相圖智能數(shù)據(jù)庫技術(shù)，研究了白鎢礦型鉬酸鹽、鎢酸鹽和含稀土鉬酸鹽、鎢酸鹽形成異價固溶體的條件，建立了堿金屬-稀土鋁酸鹽和鎢酸鹽的晶型以及這些化合物與稀土鉬酸鹽或鎢酸鹽形成連續(xù)固溶體的判據(jù)，并求得這類化合物的晶胞參數(shù)的計算式；計算表明：各組分元素的離子半徑和電負(fù)性是影響固溶體形成、晶型和晶胞參數(shù)的主要因素。根據(jù)本文所得經(jīng)驗(yàn)式估計TlPr(MoO4)2-Pr2(MoO4)3系固溶體情況與實(shí)

4、測結(jié)果一致。 3.運(yùn)用熔鹽相圖智能數(shù)據(jù)庫技術(shù)，研究了①鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的復(fù)鹵化物的若干規(guī)律性：結(jié)合鈣鈦礦結(jié)構(gòu)幾何模型的論證，探索鹵化物系中鈣鈦礦結(jié)構(gòu)形成和晶格畸變的原子參數(shù)判據(jù)。計算表明，用Goldschmidt提出的容許因子t與組分元素的離子半徑，電負(fù)性以及表征配位場影響的原子參數(shù)共同張成多維空間，可在其中求得判別鈣鈦礦結(jié)構(gòu)形成和晶格畸變的有效判據(jù)。并能估算立方結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦型化合物的晶格常數(shù)。②含鈣鈦礦結(jié)構(gòu)層的夾層化合物的規(guī)律：在分

5、析晶格能和已知相圖數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提出能解釋和預(yù)測K2NiF4型的復(fù)氧化物、復(fù)鹵化物的結(jié)晶化學(xué)模型。認(rèn)為這類夾層化合物形成的推動力主要源于高價陽離子間距離拉長導(dǎo)致的靜電勢能下降；這類化合物形成的阻力主要來自因夾層間晶格匹配所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。據(jù)此提出表征夾層化合物形成條件和晶胞參數(shù)的半經(jīng)驗(yàn)判據(jù)和方程式。用以估計CsBr-PbBr2等鹽系的化合物形成情況，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合。③鉀冰晶石型化合物的結(jié)晶化學(xué)規(guī)律：建立了鉀冰晶石結(jié)構(gòu)形成條件和晶胞常數(shù)計

6、算的數(shù)學(xué)模型。認(rèn)為除容許因子t外，陰陽離子半徑比和電負(fù)性差也是決定鉀冰晶石結(jié)構(gòu)形成的必要條件。④鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的合金中間相的若干規(guī)律：對于具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的含碳、氮或硼的金屬間化合物，認(rèn)為其形成條件不能簡單地用Goldschmidt提出的容許因子公式判別。但若用A、B原子的金屬半徑，電負(fù)性和次內(nèi)層d電子數(shù)為參數(shù)，用模式識別方法可以求得合金系形成鈣鈦礦型中間相的判據(jù)。也可求出計算鈣鈦礦型中間相的晶胞參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)式。 4.運(yùn)用熔鹽相圖智能數(shù)

7、據(jù)庫技術(shù)，研究了同陰離子體系形成連續(xù)固溶體的條件，求得Na2SO4(Ⅰ)型結(jié)構(gòu)形成的判別式和這類化合物晶胞參數(shù)的計算式。發(fā)現(xiàn)幾何因素(陰陽離子半徑以及陰陽離子半徑的各種函數(shù))是影響Na2SO4(Ⅰ)型結(jié)構(gòu)化合物連續(xù)固溶體、晶型的形成和晶胞參數(shù)的重要因素。還研究了CO32-、CrO42-、SO42-、WO42-、MoO42-堿金屬熔鹽系形成固溶體的判別規(guī)律和這類相圖中連續(xù)固溶體液相線極小點(diǎn)溫度的定量預(yù)報。各種算法(SVC、ANN、KNN、

8、Fisher法等)建模結(jié)果比較，SVC留一法預(yù)報正確率較高，模型穩(wěn)定性好。 5.運(yùn)用原子參數(shù)-支持向量機(jī)算法研究半導(dǎo)體納米氧化銦薄膜制備中厚度的控制和優(yōu)化，建立了氧化銦薄膜厚度優(yōu)化的定量數(shù)學(xué)模型。 上述研究結(jié)果表明：結(jié)合了原子參數(shù)-數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和支持向量機(jī)方法的熔鹽相圖智能數(shù)據(jù)庫技術(shù)能夠評估若干熔鹽相圖體系；總結(jié)若干熔鹽體系形成固溶體的規(guī)律和鈣鈦礦及類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)物相的若干規(guī)律性。因此，熔鹽相圖智能數(shù)據(jù)庫有望成為熔鹽化學(xué)研