鋼中鈦氧化物的光譜表征及表面吸附研究.pdf

1、氧化物冶金的原理是利用鋼中的超細(xì)夾雜物誘發(fā)晶內(nèi)鐵素體，提高鋼材的強(qiáng)韌性并改善其焊接性能。前人的研究結(jié)果表明，鋼中的鈦氧化物夾雜可以作為晶內(nèi)鐵素體形核核心，貧Mn區(qū)是誘發(fā)晶內(nèi)鐵素體的主要機(jī)理。然而，鈦氧化物種類繁多(TiO，Ti2O3，Ti3O5，TiO2等)，常規(guī)方法難以準(zhǔn)確地檢測(cè)鋼中鈦氧化物種類。此外，導(dǎo)致貧Mn區(qū)的原因也眾說(shuō)紛紜。為此，本論文開展了以下兩個(gè)方面的研究： 1.鈦氧化物的光譜表征 利用Raman光譜儀測(cè)定

2、了TiO，Ti2O3，Ti3O5，銳鈦礦型TiO2和金紅石型TiO2的常溫Raman譜，解釋了相關(guān)的拉曼活性振動(dòng)模。采用Dmol3軟件計(jì)算了分子的振動(dòng)頻率。結(jié)果表明：理論計(jì)算頻率可以指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)譜圖譜峰位置的歸屬分析，通過(guò)鈦的一系列氧化物的常溫拉曼光譜分析，發(fā)現(xiàn)不同鈦氧化物有不同特征峰(TiO，Ti2O3，Ti3O5，銳鈦礦型TiO2和金紅石型TiO2的特征峰位分別為216，239，416，143和448cm-1)；有利于含鈦氧化物材料類型

3、的診斷，為溝通結(jié)構(gòu)和性能的相互關(guān)系奠定基礎(chǔ)。 2.鋼中Ti2O3表面吸附的初步研究 采用量子化學(xué)理論計(jì)算密度泛函(DFT)的方法研究鋼液中的錳、鐵、硅原子分別和鈦氧化物夾雜表面的相互作用。理論計(jì)算和分析表明：Ti2O3(0001)最表層終止原子為單層Ti的表面結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定；表面馳豫后Ti2O3(0001)表面明顯地表現(xiàn)出O的電子表面態(tài)。同時(shí)分析了Ti2O3(0001)表面最佳的吸附距離和位置，比較了錳、鐵和硅原子在最佳吸附