2024年4月20日发(作者：盖世note3)

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第３０卷　第５期　

２００７年　

９月　

兵器材料科学与工程　

ＯＲＤＮＡＮＣＥ　ＭＡＴＥＲＩＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　

Ｖｏ１．３０　Ｎｏ．５　

Ｓｅｐｔ．，２００７　

Ｃｄ　ｎ　三元系颜料红外性能研究　

顾冰芳１．＇，徐国跃　，任菁　，罗艳　，蔡刚　

（１．南京航空航天大学，江苏南京２１００１６；２．解放军理工大学工程兵工程学院，江苏南京２１０００７）　

摘要：采用固相反应方法制备名义组成为Ｃｄ。　ｚｎ　三元系半导体颜料。利用Ｘ光衍射表征体系的结构，结果表明，最终　

实验产物均为纤锌矿结构　测试样品的红外吸收光谱以及３－５　ｍ和８－１４岬双波段红外发射率，研究Ｃｄ／Ｚｎ配比对光　

谱特性的影响，探讨发射率随波长、配比．及温度的变化而改变的机理。　

关键词：Ｃｄｌ　Ｚｎ￣Ｓ；混晶；晶格振动；红外光谱；发射率　

中圈分类号：ＴＮ２１９　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—２４４Ｘ（２００７）０５—００４０—０４　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ＯＨ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　Ｃｄｔ．，Ｚｎ￣ｐｉｓｍｅｎｔｓ　

ＧＵ　Ｂｉｎｇ—ｆａｎｇ。一，ＸＵ　Ｇｕｏ－ｙｕｅ。，ＲＥＮ　Ｊｉｎｇ。，ＬＵＯ　Ｙａｎｔ，ＣＡＩ　Ｇａｎｇ。　

（１．Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００１６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｆ　ｏＰＥＡ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１０００７，Ｃｈｉｎａ）　

Ａ￣ｌ［１Ｉｃｔ：Ｔｈｅ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｏｆ　Ｃｄｌ　Ｚｎ　ｉｓ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ　ｂｙ　ｓｏｌｉｄ　ｓｔａｔｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ　ｂｙ　ＸＲＤ．Ｉｔ　

ｉｓ　ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　Ｃｄ／Ｚｎ　ｒａｔｉｏ　ａｒｅ　ａｌｌ　ｈｅｘａｇｏｎａ１．Ｔｈｅ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｐｅｃｔｒａ　ａｎｄ　ｔｈｅ　

ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ｂｏｔｈ　３－５　ｍ　ａｎｄ　８－１４　ｍ　ａｒｅ　ｔｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｄ／Ｚｎ　ｒａｔｉｏ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｗａｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　

ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｄｌ　ｚｎ　ｃｈａｎｇｅｓ　ａｌｏｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｗａｖｅ　ｌｅｎｇｔｈ，Ｃｄ／Ｚｎ　ｒａｔｉｏ　ａｎｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｗａｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　

Ｋａｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｃｄｌ一　Ｚｎ￣Ｓ；ｍｉｘｅｒ　ｌａｔｔｉｃｅ；ｌａｔｔｉｃｅ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ；ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ　

红外隐身涂料以其独特的优点在热红外隐身技术　

中占有重要的地位。对于红外隐身涂料，颜料的发射率　

是影响其隐身性能的一个关键因素。尤其是在大气窗　

１试验和测试　

采用分析纯原料，按Ｃｄ。一　Ｚｎ　的名义组成配料。　

配合料湿法球磨６　ｈ，过滤烘干后放入刚玉坩埚内，在　

口的３～５　ｍ和８～１４　ｍ波段，有效地降低颜料在该　

频段的发射率以提高其红外性能是一条行之有效的途　

径　。　

１　０００　ｏＣ下固相合成。从室温（２０　ｏＣ）开始，以２￣Ｃ／ｍｉｎ　

的加温速度升温，保温１　ｈ后再炉冷至室温，研磨、过　

筛，获得待测的样品。　

采用日本理光Ｄｍａｘ／ＲＢ型Ｘ射线衍射仪对粉体　

根据基尔霍夫定律【７］，在热平衡状态下，材料的发　

射率等于它在相同温度和相同条件下的吸收率。因此，　

研究材料的红外吸收光谱特性，对于研究材料的发射　

率具有积极的意义。采用固相反应方法制备了名义组　

成为Ｃｄ。　Ｚｎ　的三元系半导体颜料，对其结构进行表　

征；测试其红外光谱，研究材料配比对光谱的影响；测　

试Ｃｄ　Ｚｎ　三元系半导体材料红外发射率，研究发射　

进行物相定性和结构分析，Ｃｕ　（ｈ＝０．１５４　０５６　ｎｍ）辐　

射，Ｎｉ滤波片，管流为５０　ｍＡ，管压为３０　ｋＶ，扫描速度　

为２～７　ｏ／ｍｉｎ，收集２ｅ在１０～９０　ｏ之间的衍射数据。样　

品的红外吸收光谱通过美国ＰＥ公司Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ＧＸ—ＩＩＩ　

率与波长、配比及温度之间的关系。．　

｝收稿日期：２００６

１２—２５；修回日期：２００７－０４－１９　

一

．

型傅立叶变换红外光谱仪测试获得。采用中国科学院　

基金项目：国家自然科学基金重大计划专项（９０５０５００８）；中国博士后研究基金　

作者简介：顾冰芳（１９７１一），女，讲师，从事ｇｒ￣＇ｔ－隐身材料研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｕｂｉｎｇｆａｎｇ＠ｓｉｎａ，ｃｏｍ。　

１９９４：１４８－１４９．　

能研究［Ｄ］．青岛：青岛大学，２００３．　

［５］Ｆｒｅｎｋｉｅｌ　Ｆ　Ｎ．Ｌａ　ｄｉｆｕｓｉｏｎ　ｔｕｒｂｕｌｅｎｔｅ　ｄａｎｓ　ｌｅｖｅｎｔ　ｎａｔｕｒｅｌ　ａｌｌ　

ｖｏｉｓｉｎａｇｅ　ｄｕｓｏｌ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｔ　Ｒｅｎｄ，１９４７，２２４：９８．　

［６］Ｌｉｇｈｔｈｉｌｌ　Ｍ　Ｊ．Ｅｎｅｒｇｙ　ｓｃａｔｔｅｒｅｄｖ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｕｎｄ　

［２］英宏．ＰＺＴ和ＰＩ．ＺＴ陶瓷的超微粉制备、烧结和性能及ＰＺＴ／　

环氧树脂压电复合材料研制［Ｄ］．沈阳：东北大学，２０００．　

［３］李凤生，杨毅，等．纳米，微米复合技术及应用［Ｍ］．北京：国防　

工业出版社．２００２：１２６—１２８．　

ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ　ｗｉｈｔ　ｓｏｕｎｄ　ｗａｖｅｓ［Ｊ］，Ｐｒｏｃ　Ｒｏｙ　Ｓｏｃ，１９５２，２１　１：５６４　

［４］饶坚．纳米Ｉｎ＿－Ｚｒｏ２＋ＡＩ２０，复相系统的分散、烧结和力学性　

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第５期　顾冰芳等：Ｃｄ。　ｎ　三元系颜料红外性能研究　４１　

上海技术物理研究所研制的ＩＲ一２红外发射率测试仪　

测量样品在３－５　ｍ和８—１４　ｍ两个波段的发射率。　

２分析和讨论　

２．１　三元系硫化物的结构　

图１给出不同摩尔配比的Ｃｄ　Ｚｎ　三元系半导　

体材料的ＸＲＤ图谱。经标准卡片对照证明。Ｃｄ—Ｚｎ—Ｓ　

三元系均实现了很好的固溶。试验终产物均为纤锌矿　

结构的Ｃｄ。一　Ｚｎ　固溶体。但各种配比的产物分子式有　

所不同。１　、２　试样分子式均为Ｃｄｎ５　Ｚｎ　，但２　试样与　

标准Ｃｄｎ５　Ｚｎ　衍射峰对比稍有右偏，这可能是因为　

掺杂引起了晶格畸变；３　试样正好与Ｃ　Ｚｎ∞Ｓ对正。　

２　。　

图１试样衍射图谱　

Ｆｉｇ．１　ＸＲＤ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅｓ　

２＿２　三元系硫化物红外性能研究　

２．２．１红外吸收谱特性　

Ｃｄ　一　Ｚｎ　混晶替位模型。Ｃｄ　Ｚｎ　是纤锌矿结　

构，其中非金属元素Ｓ占据一套子格子；金属元素Ｃｄ　

或Ｚｎ占据另一套格子，因而把Ｘ为０￣０．５的Ｃｄ。　Ｚｎ　

看成Ｚｎ作为替位杂质替代了纯ＣｄＳ晶体中一部分Ｃｄ　

的位置。同样，可以把Ｘ为０．５—１的Ｃｄ　Ｚｎ　看成Ｃｄ　

作为替位杂质替代了纯ＺｎＳ晶体中一部分Ｃｄ的位　

置。替位杂质最多为２５％（Ｘ－－０．５时）；最少为０（Ｘ＝０或　

１时）。于是，三元系混晶Ｃｄ　Ｚｎ　可以看成是具有０—　

２５％替位杂质的二元素体系。　

一

维双原子链晶格振动。根据晶格振动理论［８］，对　

于理想晶体，晶格振动的本征振动模式为一系列格波，　

每个格波描述的是晶体所有原子都参加的一种集体运　

动，是非局域性的。当含有杂质或有类质同相替代等晶　

格缺陷时，晶格的平移对称性被破坏，产生以缺陷为中　

心的局域振动模式，这种局域振动只局限在缺陷附近，　

其振幅随缺陷的距离增大而呈指数衰减。　

对于一维双原子交替排列的原子链，如图２所示，　

每个原胞含有２个不同的原子Ｐ和Ｑ，两原子的质量　

分别为ｍ　和ｍ　。两原子平横位置的距离为　，偏离　

格点的位移用…Ｕ　，Ｕ２ｎ＋　・・表示，恢复力常数为口，相　

。

由　

２ｎ　２ｎ＋ｌ

：．

　

　

图２　一维双原子链　

Ｆｉｇ．２　Ｄｏｕｂｌｅ　ａｔｏｍｓ　ｃｈａｉｎ　ｏｆ　ｏｎｅ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　

互作用取简谐近似，则原子的振动方程有：　

ｍｌ　ｕ

２．＝－／３（２Ｇ．一Ｕ２　Ｕ２一－，

一

，　

（１）　

ｍ２　＝一／３（２　Ｕ２　一Ｕ２ｎ＋２　Ｕ２　）　

这组方程有下列形式的解：　

＝Ａｅ　

［口ｆ．（２　１）ｔｔｑ］　（２）　

Ｕ２　ｌ＝Ａｅ　

式中，ｑ为波数（ｑ＝２＂ｒｒ／Ａ）。　

把（２）式代人（１）式整理得：　

（ｍｌ　－２／３）Ａ＋２／３Ｂｃｏｓ（ａｑ）＝０　

，　，　

（３）　

（ｍ２　一２ｐ）Ｂ＋２ｐＡｃｏｓ（　ｑ）＝０　

（３）式可看成是Ａ、Ｂ为未知数的线性齐次方程组，由　

此方程组的有解条件可得　

ｍｌｍ２∞－２／３（ｍｌ＋ｍ２）　＋４／３ｓｉｎ（ａｑ）＝０，　（４）　

解方程（４）可得　

＝　

．　

｛（ｍ，＋　）　【（ｍ．＋　）　－４ｍ，　ｉ　２　）】｝Ｊ，（５）　

和　相应于式中取＋号和一号。由式（５）可知，相邻　

原胞之间的相位差为２ａｑ，当２ａｑ＝２＂ｒｒ的整数倍时，　

所有原子的振动将完全相同。有波恩一卡门边界条件［８　

可知，ｑ的取值只能限制在（一＂ｒｒ／２ｃｔ，＂ｒｒ／２ｃｔ）之间取有　

限数目的分立项。对应于每个ｑ值有两个不同的　，一　

个是光学波角频率　。，一个是声学波角频率　。式　

（５）反映了原子振动频率与原子质量和恢复力常数之　

间的关系。　

当　＋ｏ时，光学波的频率　

，，＝

（２／３／／ｚ）　，　（６）　

其中肛：盟。　

ｍＩ＋ｍ２　

当发生类质同位替代作用，或杂质原子ｍ替代了　

其中的原子ｍ　时，假定ｐ不变，则以杂质局域振动为　

主的振动角频率　

，

＝　

Ｉ（ｍ＋ｍ２）±【（ｍ＋ｍ２）２　－４ｍ　ｉｎ２（　）　

（７）　

当　＋ｏ时，光学波的频率　

０　＝（２／３／／ｚ　）　，　（８）　

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４２　兵器材料科学与工程　

§０　Ｉｑ《　

第３０卷　

其中　＝　，由此．－７见，当ｍ＞ｍｌ时，　＜　

Ｕ　

，出　

Ｕ　

１　样品的Ｃｄ和Ｚｎ的原始摩尔比与分子式相同，而在　

２　样品里，Ｃｄ的含量多于１　样品，因此２　样品具有更　

ｍ’ｌｎ２　

现低频光学模。　

多的重杂质，其中的Ｃｄ原子除了以替位方式存在外，　

可能还以非替位的方式进行固溶，占据了晶格间隙，引　

起强度较弱的局域振动　］。因此，２　样品的吸收峰比１　

图３ａ、ｂ分别为１　和　样品的红外光谱。由于光　

谱中吸收峰的强度与样品浓度有关（测试时用ＫＢｒ稀　

释），因此本文只对红外光谱作定性分析，而不考虑吸　频率降低．并且在主吸收峰附近出现局域振动的低频　

率吸收峰。　

收强度的具体数值）。由图可见，样品在１　１１９　ｃｍ一和　

６２１　ｃｍ　附近有两个明显的吸收峰。但是２　样品吸收　

峰比１　样品频率稍低（分别由１　１１９　ｃｍ一和６２１　ｃｍ　

移至１　１１６　ｃｍ一和６１８　ｃｍ　），并且在主吸收峰附近分　

裂出多个低频率吸收隙模。虽然它们的分子式均为　

Ｃ　Ｚｎｏ

￣，按照混晶替位模型，均可以看成是２５％Ｃｄ　

．

比较图ａ和ｃ，分别为１　和３　样品的红外光谱，　

我们发现它们的红外光谱比较相似。由于它们的原始　

摩尔比与分子式原子比相等，晶体内非替位杂质较少，　

因此．它们的吸收光谱比起２　样品来，没有很多的局　

域振动隙模。但是比起１　来说，３　的振动吸收峰向低　

频偏移，这也是由于３　样品中重杂质Ｃｄ的含量较多　

作为替位杂质替代了纯ＺｎＳ，但是它们的原始比不同．　

引起了振动频率的减小。　

图２中位于３　４２３　ｃｍ　和１　６３１　ｃｍ　附近的峰对　

应于ＫＢｒ中水的伸缩振动吸收峰和变形振动吸收峰。　

２．２．２红外发射率特性　

如前所述，在热平衡状态下．物体的发射率等于它　

在相同温度和相同波长下的吸收率，即有：８（入，Ｔ）＝Ｏｒ　

（入，Ｔ）。同时，由于材料的发射率与波长有很强的关　

系。而对于红外隐身材料而言，研究者主要关心的是材　

料在红外窗口的低发射率，因此，我们基于材料的红外　

Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｄｃｍ一‘　

ａ—ｌ　

吸收光谱，探讨Ｃｄｌ　ｚｎ　三元系材料在３—５　ｍ和８—　

１４　ｍ波段的红外发射率特性。　

发射率与波长的关系。样品发射率测试结果如表　

１所示，从测试结果可知，同一样品在８—１４　ｍ波段的　

发射率要远远大于其在３—５　ｍ波段的发射率。这是　

由于对于半导体材料，与红外吸收有关系的主要有自　

由载流子吸收和晶格振动吸收【】刚。我们从图３红外吸　

收谱可见，材料在３—５　ｍ波段（３　３３３—２　０００　ｃｍ　）没　

有较强的晶格振动吸收峰，因此，在该波段的吸收主要　

是自由载流子吸收。自由载流子吸收过程显著依赖于　

Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｄｃｍ一‘　

ｂ一２　

波长，并且随波长的增加而增加　］。而在８—１４　ｍ　

（１　２５０　７１４　ｃｍ　）波段，Ｃｄｈ　Ｚｎ　半导体材料有较强　

的晶格振动吸收峰，因此，在该波段的吸收除了有载流　

子吸收外，还有较强的晶格振动吸收。因此，样品在８—　

１４　ｍ波段的发射率要远远大于其在３—５　ｍ波段的　

发射率。　

表１　样品发射率测试结果　

Ｔａｂｌｅ　１　Ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅｓ　

Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｄｃｍ　

ｃ一３　

图３试样红外吸收光谱　

Ｆｉｇ．３　Ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅｓ　

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第５期　顾冰芳等：Ｃｄ。　ｎ　三元系颜料红外性能研究　４３　

发射率与配比的关系。比较不同配比样品的发射　

率，我们发现在两个波段，２　样品的发射率都较高。这　

是由于，如前所述，一方面比起其它样品，２　样品具有　

更多的重杂质，产生了以杂质为中心的局域振动，从而　

增加了对红外波的吸收；另一方面，杂质也可能产生更　

多的载流子，增加自由载流子的吸收。　

３　样品的发射率比ｌ　也稍高。这是由于比起ｌ　来　

说，３　的振动吸收峰向低频偏移，吸收带变宽。同时，根　

据晶格振动理论分析可知．晶格振动吸收峰的高度与　

低频介电常数　和高频介电常数之差，即与（　一如）　

有关，随着（　一ｓ　）的增加，吸收峰的高度也增加。而　

（　一ｓ　）又随着晶体内电子位移极化率Ｏｔ　和离子位移　

极化率Ｏｔ　的增加而增加。Ｏｔ　、Ｏｔ　有＿ｌ０］：　

Ｏｒｅ＝－’

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆ＇Ｃ　

图４　发射率与温度关系　

Ｆｉｇ．４　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ　ａｎｄ　

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　

４－－１ｒ　Ｒ，　

ｊ　

一

（９）　

（１Ｏ）　

这是因为温度升高导致样品微结构变化。晶格振动剧　

烈，增加了晶格振动吸收；同时，温度越高，晶格振动对　

载流子的散射作用就越强，吸收也会增大，发射率升　

３　

Ｏｔａ＝　

埘一ｌ　

４＂ｒｒｅｎ，　

一　

式（９）、（１Ｏ）中　为真空介电常数；Ｒ为原子半径，Ｏｔ　

高。因此，我们认为在温度变化较大时，参考文献［１３１的　

推导假设是不成立的。　

为晶格常数，埘为电子层斥力指数，ｍ＝７～ｌｌ。由上式　

可知．原子半径和晶格常数越大，极化也越强，从而可　

能导致晶格振动吸收峰的增强。相对于ｌ　样品，３　样　

３结论　

１）固相反应法制备的Ｃｄ　Ｚｎ　三元系半导体颜　

料，ｘ射线衍射结果表明。实验产物均为纤锌矿结构的　

Ｃｄ　Ｚｎｘｓ固溶体。　

品的Ｃｄ较多，原子半径和晶格常数较大，因而发射率　

也较高。　

从上述结果可知．配比的变化改变了材料的发射　

率特性。作为以低发射率为目标的红外隐身材料而言，　

选择最佳的工艺配比是值得进一步研究的。　

发射率与温度的关系。材料的红外发射率与温度　

的依赖关系是个尚未圆满解决的问题，至今为止还没　

２）建立了Ｃｄ　Ｚｎ　混晶替位模型，按照该模型。　

三元系混晶Ｃｄ　Ｚｎ　可以看成是具有０—２５％替位杂　

质的二元素体系。根据晶格振动理论。Ｃｄ原子替位Ｚｎ　

原子，将使振动吸收峰向低频方向偏移。而Ｚｎ原子替　

位Ｃｄ原子将使振动吸收峰向高频方向偏移。间隙型　

有统一的规律来概括。有许多人对物体的发射率随温　

度的变化关系作过实验研究，如Ｋｒｕｓｅ￣“】根据其实验　

结果．认为绝大多数非金属的发射率随温度的增加而　

减小：而绝大多数金属的发射率近似地与其绝对温度　

成正比增加。Ｈ．Ｅ．Ｃｌａｒｋ、Ｄ．Ｇ．Ｍｏｏｒｅ、Ｗ．Ｎ．Ｈａｒｒｉｓｏｎ　

杂质的溶人。将使振动模出现隙模。模型和理论研究很　

好地解释了Ｃｄ　Ｚｎｘｓ固溶体红外光谱随配比的改变　

而发生变化的特性。　

等人［１２１和Ａ．Ｇ．Ｅｍｓｌｉｅ　Ｅ　］也做过类似的实验研究，他　

们也发现发射率值与温度有关，但都没有总结出统一　

的规律。邹南治＿１，　从红外物理基本定律出发，推导出了　

３）Ｃｄ　Ｚｎ　体系材料在３－５　Ｉｚｍ波段的发射率　

远远低于８一ｌ４　ｍ波段的发射率；配比的变化影响材　

料的发射率特性；样品的发射率随温度升高而升高。这　

与材料的红外吸收机制和吸收光谱特性有关。　

参考文献：　

［１］Ｘｕ　Ｗ　Ｌ，Ｓｈｅｎ　Ｓ　Ｃ．Ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ａｎ　

ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ　ｃｏａｔｉｎｇ　ｌａｙｅｒ　ｏｎ　ａ　ｓｕｂｓｔｒａｔｅ．Ａ　ｐｐｌ　Ｏｐｔ，１９９２，　

红外发射率随温度变化的函数关系解析表达式，得出　

物体的发射率均随温度升高而降低的结论，但作者在　

推导过程中，约定了温度变化时，样品的物理、化学性　

质没有发生变化。　

为了探究Ｃｄ　Ｚｎ　三元系半导体材料样品发射　

率与温度的关系，我们对样品进行高温加热至６００　ｏＣ，　

然后让其自然冷却至室温．在冷却过程中，测试不同温　

度点的发射率，结果如图４所示。可知，样品的发射率　

随温度升高而升高。这个结果与邹南治的推论不一致。　

３ｌ（２２）：４４８８－４４９６．　

【２］Ｓｕｐｅｏｅ　Ｒ　Ｆ，Ｇｒｅｅｎｂｅｒｇ　Ｍ．Ｄａｒｋ　ｃｏａｔｉｎｇ　ｗｉ山ｌｏｗ　ｓｏｌｒ　ａｉｎｆｒａｒｅｄ　

ａｂｓｏｒｂｉｎｇ　ｐｍｐｅａｉｅｓ［Ｐ］．Ｕ　Ｓ　ｐａｔｅｎｔ：５７４９９５９。１９９８２０５２１２．　

［３］Ａｒｏｎｓｏｎ　Ｊ　Ｒ，Ｅｍｓｌｉｅ　Ａ　Ｇ．Ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｒｅｌｆｅｃｔａｎｃｅ　ａｎｄ　ｅｍｉｔｔａｎｃｅ　

ｏｆ　ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ．１：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｓｕｌｒ￣［Ｊ］．Ａｐｐｌ　

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第３０卷第５期　

兵器材料科学与工程　

Ｖｏ１．３０　Ｎｏ．５　

２０ｏ７年　９月　

ＯＲＤＮＡＮＣＥ　ＭＡ　ＩＥＲＩＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　

Ｓｅｐｔ．，２００７　

往复挤压制备Ｍｇ２Ｓｉ／Ｍｇ—Ａ１复合材料组织及　

时效行为研究　

贾树卓，郭学锋，徐春杰，张忠明，吕涛　

（西安理工大学材料科学与工程学院，陕西西安７１００４８）　

摘要：对用石墨型铸造方法制备的Ｍｇ：Ｓｉ／Ｍｇ—Ａ１基复合材料进行了多道次往复挤压及时效处理，以探讨该材料组织与硬　

度的变化规律。结果表明：Ｍｇ２ｓｉ，Ｍｇ—Ａｌ复合材料经往复挤压７道次后，Ｍｇ：Ｓｉ相分布均匀且小于３０　ｍ，基体晶粒尺寸＜　

１０　ｍ，复合材料硬度为１５０．７ＨＶ，与铸态相比提高了２２．５％；挤压后的材料经２１５℃时效６　ｈ后，硬度为１６３．９ＨＶ，较铸态　

提高了３３．３％。硬度的提高得益于基体组织、Ｍｇ：Ｓｉ和Ｍｇ．７Ａ１．２的细化，而时效后硬度进一步提高是由于固溶到基体中的Ａｌ　

原子以颗粒状Ｍｇｌ７Ａｌｌ２相析出。　

关键词：Ｍｇ：Ｓｉ相；镁基复合材料；往复挤压；时效处理；组织　

中图分类号：ＴＧ１４６．２　文献标识码：Ａ　文章编号：ｌ００ｌ４—２４４Ｘ（２００７）０５一ＯＯ４４—０４　

Ｍｉｃｒｍｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ａｇｅｉｎｇ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　ＭＦ￣ｉ／Ｍｇ－Ｍ　ｃｏｍｌ￣ｉｔｅｓ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ｒｅｃｉｐＩＤ‘划血Ｉｇ　ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ　

ＪＩＡ　Ｓｈｕ—ｚｈｕｏ，ＧＵＯ　Ｘｕｅ—ｆｅｎｇ，ＸＵ　Ｃｈｕｎ－ｊｉｅ，ＺＨＡＮＧ　Ｚｈｏｎｇ－ｍｉｎｇ，Ｌｔ３　Ｔａｏ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ　７１００４８，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂ咀翻Ｉｃｔ：Ｍｇ：Ｓｉ／Ｍｇ－Ａ１　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｇｒａｐｈｉｔｅ　ｍｏｕｌｄ　ｃａｓｔｉｎｇ　Ｗａｓ　ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌｌｙ　ｅｘｔｒｕｄｅｄ　ａｎｄ　ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙ　ａｇｅｉｎｇ—　

ｔｒｅａｔｅｄ（Ｔ５）．Ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈａｒｄｎｅｓｓ　ｗａｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ，ａｆｔｅｒ　ｂｅｉｎｇ　ｅｘｔｒｕｄｅｄ　ｆｏｒ　７　

ｐａｓｓｅｓ，Ｍ　ｉ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｍｇ￣Ｓｉ／Ｍｇ－Ａ１　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ　ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ　ａｎｄ　ａ／＇ｅ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　３０　ｍ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｇｒａｉｎ　ｓｉｚｅ　ｏｆ　

ｍａｔｒｉｘ　ｉｓ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　１０　Ｉ．ｇｍ；ｔｈｅ　ｈａｒｄｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｉｓ　１５０．７ＨＶ．ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｂｙ　２２．５％ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｈｔ　ｔｈｅ　ａｓ—ｃａｓｔ　

ｌａｌｏｙ：ｔｈｅ　ｈａｒｄｎｅｓｓ　ｏｆ　１６３．９ＨＶ　ｉｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ａｆｔｅｒ　ｂｅｉｎｇ　ｈｅｌｄ　ａｔ　２１５℃ｆｏｒ　６　ｈ，３３．３％ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈａｔ　ｏｆ　ａｓ—ｃａｓｔ　ｓａｍｐｌｅ．　

Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈａｒｄｎｅｓｓ　ｏｗｅｓ　ｔｏ　ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍａｔｒｉｘ，Ｍｇ：Ｓｉ　ａｎｄ　Ｍｇｌ７Ａ１１２；ｒｅａｓｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈａｒｄｎｅｓｓ　

ｆａｔｅｒ　ａｇｅｉｎｇ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｉｓ　ｔｈａｔ　Ａ１　ａｔｏｍｓ　ｗｈｉｃｈ　ｓｏｌｉｄ　ｓｏｌｕｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｅ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍ　ｏｆ　ｒｇａｎｕｌａｒ　Ｍｇｌ７Ａ１ｌ２．　

Ｋｅｙ

ＷＯ￣ｌ　Ｍｇ：Ｓｉ　ｐｈａｓｅ；ｍａｇｎｅｓｉｕｍ　ｍａｔｒｉｘ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇ　ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ；ａｇｅｉｎｇ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｍｉｃｒｏｓｔｎｒｃｔｕｒｅ　

，

。收稿日期：２００６—０７—２６；修回日期：２００６一ｌ２一ｌ４　

基金项目：陕西省教育厅产业化培育项目（０４ＪＣ２４）；陕西省自然科学研究计划项目（２００３Ｅ１　ｌ１．２００２Ｅ１　１０）；教育部回国留学人员启动基金；　

西安理工大学科学研究计划（Ｘ类）项目（１０１—２１０６０２）　

作者简介：贾树卓（１９７９一），男，在读硕士研究生，主要从事高强高韧镁合金的研究，已发表论文２篇。联系电话：Ｏ２９—８２３ｌ２０ｏ９，　

Ｅｍａｉｌ：ｊｉａｓｈｕｚｈｕｏ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｉｎ．ｃａ。　

Ｏｐｔ，１９７３，１２（１１）：２５７３－２５８４．　

［７］陈横．红外物理学［Ｍ］．国防工业出版社，１９８５：１２７－１４９．　

［４］Ｗａｎｇ　Ｚ　Ｒ，Ｙｕ　Ｄ　Ｂ，Ｙｕ　Ｄ　Ｈ．Ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｅｍｉｔａｔｎｅｅ　ｏｆ　ｐａｉｎｔｓ　

［８］张光寅，蓝国祥．晶格振动光谱学［Ｍ］．高等教育出版社，　

ｗｉｔｈ　ＩＴＯ　ｐｉｇｍｅｎｔｓ　ｉｎ　８—１４　ｐ．ｍ　ｗａｖｅｂａｎｄ．Ｉｎｆｒａｒｅｄ　１９９２：５６－１３８．　

Ｔｅｃｈｏｎｏｌｏｇｙ，１９９９，２（１）：４１－－４５．　

［９］沈学础．半导体光谱和光学性质［Ｍ］．北京：科学出版社，　

［５］Ｘｉｅ　Ｇ　Ｈ，Ｚｈａｎｇ　Ｚ　Ｇ，Ｗｕ　Ｒ　Ｂ．Ｍａｔｃｈｉｎｇ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ａｍｏｎｇ　

２００２：２６３－２７３．　

ｖｉｓｉｂｌｅ　ａｎｄ　ｎｅａｒ　ｉｆｎｒａｒｅｄ　ｃｏａｔｉｎｇ，ｌｏｗ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｅｍｉｔｔｉｎｇ　

［１０］叶良修．半导体物理学［Ｍ］．高等教育出版社，１９８７：３５６－　

ｃｏａｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　ａｂｓｏｒｂｉｎｇ　ｃｏａｔｉｎｇ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　

３９８．　

Ｗｕｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｍａｔｅｒｉｌａｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００５，　

［１１］克罗塞Ｐ　Ｗ．红外技术基础［Ｍ］．洪怀瑞译．上海科学技术　

２０：５５—５９．　

出版社．１９６５：３９—１４７．　

［６］Ｒｅｉｎｈａｒｄ　Ｂｅｉｃｈｅｌ，Ｒｕｐｐｅｒｔ　Ｇｅｏｒｇ　Ｓ，Ｇｒｅｔｚｍａｃｈｅｒ　Ｆｌｏｒｉｓ　Ｍ．　

［１２］雷绍南．红外物理与技术［Ｍ］．华中工学院红外技术专业　

Ｆｕｚｚｙ　ｌｏｇｉｃ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｏｆ　

教材。１９８６：ｌ８６—１９０．　

ｃａｍｏｕｆｌｇａｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｉｆｎｒａｒｅｄ　ｄｏｍａｉｎ［Ｊ］．　

［１３］邹南智，朱又迈，赵广福．关于红外半球全发射率与温度关　

Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ＳＰＩＥ，２０００。４０２９：３７８－３８５．　

系的讨论［Ｊ］．红外技术，１９９７，１９（３）：１－５．