Cu-Ge包晶合金中ζ相的形成规律研究

在Cu-14%Ge, Cu-15%Ge, Cu-18.5%Ge及Cu-22%Ge合金的深过冷实验中研究了z相的的快速生长, 四种合金分别获得202 K(0.17T_L), 245 K(0.20T_L), 223 K(0.20T_L)及176 K(0.17T_L)最大过冷度. 随合金中Ge含量的增大, 小过冷样品的凝固组织发生“α(Cu)枝晶+包晶相ζ→包晶相ζ→ζ枝晶+(e+ζ)二元共晶”的转变. 大过冷样品的凝固组织则发生“碎断α枝晶+包晶相ζ→包晶相ζ→ζ枝晶+ε相”的转变. 对包晶相ζ中Ge含量进行X射线电子能谱分析, 证实深过冷扩展了α枝晶的固溶能力, 从而使ζ相中Ge含量随过冷度的增大而减小. 由包晶相ζ组成的Cu-18.5%Ge合金中由于深过冷抑制了ζ相在晶粒交汇处的成分扩展, ζ相的Ge含量随过冷度的增大而增大.     

落管中Ag60Sb34Cu6三元合金的快速凝固机制

采用落管无容器处理技术实现了直径为60~800 mm的Ag₆₀Sb₃₄Cu₆三元合金液滴的快速凝固, 对其凝固机理进行了理论探索. 随着液滴尺寸的减小, 冷却速率从57 K/s增大至5.8×10⁴ K/s, 最大过冷度达180 K(0.23T_L), 初生ε(Ag₃Sb)枝晶发生了显著细化, 直至形成均匀的等轴晶. 实验结果表明, 深过冷条件使得(ε+ Ag)二相共晶在小液滴中难以生成, 同时初生e相中Ag的固溶度随液滴过冷度的增大显著增大. 根据差热分析与晶体生长形态, 提出了合金液滴在不同过冷度下的两种凝固方式.     

自由落体条件下的快速偏晶凝固

采用落管方法实现了Ni-31.4%Pb偏晶合金在微重力和无容器条件下的深过冷和快速凝固. 理论计算表明液滴下落过程中获得的过冷度与其直径呈指数函数关系, 实验中获得了241 K(0.15 T_m)的最大过冷度. 发现随过冷度的增大, 偏晶胞组织在整个试样中的体积分数增大, 且L₂(Pb)相显著细化. 对L₂(Pb)相和α-Ni相的形核率进行了理论计算, 结果表明偏晶转变过程中L₂(Pb)相总是领先形核相.     

四元Ni基合金中的快速枝晶生长

采用熔融玻璃净化法与电磁悬浮无容器处理技术实现了Ni-10%Cu-10%Fe-10%Co四元合金的深过冷与快速凝固, 实验获得样品最大过冷度为276 K(0.16T_L). 差示扫描量热(DSC)分析与X射线衍射(XRD)分析表明, 所有凝固样品的组织均为α-Ni单相固溶体. 随着过冷度的增大, 合金显微组织由枝晶转变为等轴晶, 并显著细化. 深过冷条件下溶质截留效应增强, 微观偏析程度减小. 对不同过冷度下的枝晶生长速度进行了实验测定, 结果表明V和ΔT 之间存在指数函数关系: V=8×10^−2ΔT^1.2. Cu, Fe, Co三种溶质元素的引入显著提高了合金枝晶生长速度.     

Si-TaSi2共晶自生复合场发射材料的组织与性能

采用电子束悬浮区熔(EBFZM)技术制备了Si-TaSi₂共晶自生复合场发射材料, 并系统地对比了Czochralski(CZ)和EBFZM两种不同晶体生长技术所得到的Si-TaSi₂共晶自生复合材料的定向凝固组织特征和场发射性能. 研究表明, EBFZM法由于较高的凝固速率和较高的温度梯度, 使凝固组织明显得到细化, 也就是与CZ法制备的TaSi₂纤维相比, EBFZM技术制备的TaSi₂纤维的直径和纤维平均间距减小, 面密度和体积分数增大. 因此改善了Si-TaSi₂共晶自生复合材料的场发射性能, 表现为较好的场发射均匀性和更平直的F-N曲线.     

旋转磁场强度和频率对Pb-Sn合金凝固组织的影响

研究了Pb-45%Sn亚共晶和Pb-85%Sn过共晶合金在旋转磁场作用下的凝固组织, 发现旋转磁场使得初生相的生长形貌由原来的枝晶形态变为椭球状, 具有碎断和细化作用. 碎断和细化的程度随磁场强度的增大而加强, 但是, 当磁场强度高达一定值时, 初生相的晶粒尺寸反而变大, 磁场强度在碎断和细化凝固组织时存在最佳值. 此外, 旋转频率的高低影响磁场在熔体中的作用距离, 进一步影响熔体温度场和溶质场的均匀化. 合适的旋转频率和磁场强度是凝固组织细化和均匀化的关键因素. 磁场的引入, 影响了液固体系的热力学函数, 导致临界晶胚的吉布斯自由能和原子的扩散激活能的降低, 提高了形核率.     

液态Ni70.2Si29.8合金的表面张力和比热研究

采用悬浮液滴振荡法和落滴式量热计研究了深过冷液态Ni_70.2Si_29.8共晶合金的表面张力和比热. 实验发现, 在182 K (0.12 T_E)过冷度范围内, 表面张力与温度之间存在线性函数关系, 共晶温度1488 K处的表面张力是1.693 N·m^−1, 温度系数为−4.23×10^−4 N·m^−1·K^−1. 在实验获得的253 K (0.17T_E)最大过冷度范围内, 液态Ni_70.2Si_29.8合金的比热与温度之间呈现多项式函数关系. 对液态Ni_70.2Si_29.8合金的密度、过剩体积和声速与温度的函数关系进行了理论预测.     

Al1-xMgx(0≤x≤0.10)合金熔体的黏度与成分的关系

利用高温熔体回转振动黏度仪测定了Al_1-xMg_x(0≤x≤0.10)(质量分数)合金熔体在973~1173 K温度范围内的黏度. 在该温度区间内, Al_1-xMg_x(0≤x≤0.10)合金熔体的黏度与温度的关系符合 Arrhenius公式. 在研究的合金体系内, 熔体黏度随镁含量的增加而增大. 合金熔体的黏度与其玻璃形成能力有着重要的关系.     

非化学计量M型钡铁氧体纳米带的放电等离子烧结法合成

研究了化学计量比M型钡铁氧体的共沉淀前驱体Fe(OH)₃和BaCO₃纳米粒子在放电等离子作用下超快速结晶成M型钡铁氧体的可行性. 结果表明: 放电等离子烧结可实现M型钡铁氧体的超快速结晶, 可完全避免α-Fe₂O₃中间相结晶, 且可大幅度降低M型钡铁氧体的结晶温度. 在800℃下放电等离子烧结10 min后的样品由主晶相为M型钡铁氧体和少量BaFe_0.24Fe_0.76O_2.88组成的复相铁氧体; 发现烧结样品孔隙内的M型钡铁氧体具有宽约100~300 nm、长达微米量级的纳米带显微结构, 是化学组成为BaFe_12+xO_19+1.5x (-4.77 ≤ x ≤ 6.50) 的非化学计量M型铁氧体纳米带, 表现出完全随机的富铁畴和富钡畴现象.     

三元Al-Cu-Si共晶合金的深过冷与快速凝固

在常规凝固条件下, 液态铝合金由于容易氧化而难以达到深过冷状态. 本文采用熔融玻璃净化法并结合循环过热实现了液态Al_80.4Cu_13.6Si₆三元共晶合金的深过冷和快速凝固, 研究了实验过程中一定冷却速率下合金熔体过热度与过冷度的相关规律, 获得的最大过冷度为147 K (0.18T_E). 不同过冷条件下三元共晶均由α(Al)固溶体、(Si)半导体相和θ(CuAl₂)金属间化合物三相构成. (Al+Si+θ)三元共晶中, (Si)小平面相独立生长, 非小平面相(Al)和θ相以层片方式协同生长. 在小过冷条件下, 只有(Al)固溶体作为领先相形成. 当过冷度超过约73 K时, (Si)相能够领先形核并生长为初生相. 小过冷时合金的凝固组织由初生(Al)枝晶、(Al+θ)二相共晶和(Al+Si+θ)三元共晶组成; 大过冷时则主要由初生(Si)块、(Al+θ)二相共晶和(Al+Si+θ)三元共晶组成. 随着过冷度的增大, 凝固组织中初生(Al)枝晶的体积分数减小而初生(Si)块的体积分数增大.     

Ni77P23非晶合金的压缩行为及状态方程

利用同步辐射高能X光散射方法, 研究了室温下非晶合金Ni₇₇P₂₃的压缩行为, 得到了直至30.5 GPa压力的状态方程: -ΔV/V₀=0.08606P-3.2×10^-4P²+5.7×10^-6P³. 研究表明, 从零到实验所达到的30.5 GPa压力范围内, Ni77P23非晶合金的结构保持稳定. 该非晶合金的P-V关系满足Birch-Murnaghan方程.     

Co0.9Fe0.1合金膜中组分元素的原子自旋磁矩和轨道磁矩及其对宏观磁化强度的贡献

CoFe合金由于具有高饱和磁化强度、高居里温度和低矫顽力等特性备受人们关注, 研究合金中高饱和磁化强度的来源在实验上具有重要的意义. 利用X射线磁性圆二色性技术(XMCD)结合常规的磁测试手段对磁控溅射法制备的Co_0.9Fe_0.1合金薄膜进行研究, 利用加和定则得到Co的自旋(spin)磁矩和轨道(orbit)磁矩分别为1.58和0.31 mB, Fe的自旋磁矩和轨道磁矩分别为1.63和0.36 μ_B, , 由此得到合金的平均原子磁矩为1.90 μ_B, 这一结果与用SQUID磁强计测得的合金平均原子磁矩1.82 μ_B基本相符; Fe和Co对样品的磁化强度的贡献比例为10.5︰89.5, 总的自旋磁矩和轨道磁矩对磁化强度的贡献为83.4︰16.6; 把自旋磁矩和轨道磁矩分开则有m_Fe-spin︰m_Fe-orbit︰m_Co-spin︰m_Co-orbit = 8.6︰1.9︰74.8︰14.7.     

碳氮晶体的溶剂热制备

以无水C₃N₃Cl₃和Li₃N的苯溶液作为初始原料, 在压力为5~6 MPa, 温度为350℃条件下, 利用溶剂热的合成方法成功地制备出了碳氮晶体. X射线粉末衍射(XRD)确定出样品中主要晶相成分为α -C₃N₄及 β -C₃N₄, 晶格常数分别为a = 0.650 nm,c = 0.470 nm (α-C₃N₄); a = 0.644 nm, c = 0.246 nm (β-C₃N₄), 这与第一性原理的理论计算值十分吻合. X射线能谱(XPS)以及Fourier变换红外光谱(FTIR)证明了碳氮是以C—N和C == N共价键的形式存在, 氮碳元素的原子比为0.66. 对溶剂热法制备氮化碳晶体材料的动力学问题进行了初步的理论探讨.     

半固态镁合金流变凝固方式及凝固组织

利用光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱仪观察分析了压缩形变AZ91D合金半固态等温处理后的流变凝固组织及凝固方式. 结果表明, 半固态合金凝固过程中, 当原始固相晶粒较多时, 初晶α相的生长以依附生长方式为主; 当浆料中液相相对较多时, 初晶α相以树枝晶方式生长; 半固态共晶转变时, 既存在离异生长方式, 也存在共生生长方式, 主要取决于初晶α的生长方式; 纯共晶成分液相凝固时主要以共生生长的层片状方式进行; 晶内小液池凝固时, α相以依附生长方式生长, 共晶转变以离异共晶加少量棒状方式生长.     

脉冲电流对Zr基大块非晶玻璃转变行为及晶化动力学的影响

用DSC分析方法从动力学角度研究了脉冲电流对Zr基大块非晶合金玻璃转变和晶化动力学的影响. 结果表明: Zr_41.3Ti_14.2Cu_12.8Ni_10.3Be_21.4大块非晶合金经过脉冲电流低温处理后, 其玻璃转变温度Tg, 起始晶化温度Tx和各晶化峰的峰值温度Tpi都显著降低, 但过冷液相区DT基本不变. 用Kissinger 方程进行计算的结果表明, 经脉冲电流低温处理后, Zr_41.3Ti_14.2Cu_12.8Ni_10.3Be_21.4大块非晶合金玻璃转变的表观激活能明显降低, 而晶化的表观激活能基本保持不变. 脉冲电流对Zr_41.3Ti_14.2Cu_12.8Ni10.3Be21.4大块非晶玻璃转变行为和晶化动力学的影响与脉冲电流处理所导致的结构弛豫有关.     

肺炎克氏杆菌固氮酶双突变株的构建及其对底物还原的特性

通过定点突变及基因替代技术, 将肺炎克氏杆菌(Klebsiella pneumoniae, Kp)野生型菌株的固氮酶钼铁蛋白α亚基中铁钼辅因子(FeMoco)周围多肽链的Glnα190和Hisα194分别置换为Lys和Gln, 并构建成2个单突变株,命名为Kp-Qα190K和Kp-Hα194Q. 将上述2个突变分别引入Kp-nifV突变株(与FeMoco相连接的高柠檬酸被柠檬酸置换)获得另外2个双突变株, 命名为Kp-Qα190K-nifV^−和Kp-Hα194Q-nifV^−. 对上述4种突变株进行诱导培养和细胞的固氮酶活性分析表明, 4种突变株都失去了固氮活性, 乙炔(C₂H₂)还原活性也大幅度降低, Kp-Qα190K单突变株的乙炔还原活性比Kp-Hα194Q单突变株下降得多; Kp-Qα190K-nifV^−双突变株几乎完全丧失了活性, 而Kp-Hα194Q-nifV^−野生型菌株10%的乙炔还原活性. 突变株将氘代乙炔(C₂D₂)还原成氘代乙烯(C₂D₂H₂)的情况是: Kp-Qα190K和Kp-Hα194Q-nifV^−突变株的C₂D₂还原产物中, 反式-1,2-二氘代乙烯比例比Kp野生型增加了1倍, 表明固氮酶催化加氢的立体构型选择性降低. 以上结果表明, 固氮酶活性中心周围多肽环境中Glna190残基, 及与FeMoco相连的高柠檬酸, 可能直接参与质子和/或电子向活性中心FeMoco的传递. 推测Glna190和与FeMoco的Mo原子相连的高柠檬酸, 在质子和/或电子通过Mo位进入FeMoco起关键作用. 这种双突变株所产生的固氮酶, 有利于在体外研究固氮酶的催化机制, 可以通过分析用于还原底物的电子和质子进入活性中心FeMoco的位点, 推测出底物在活性中心中的络合和还原的部位.     

TiC原位增强块状Cu47Ti34Zr11Ni8非晶合金复合材料

在电弧炉中利用吸铸法制备了直径1~4 mm的原位生成TiC和β-Ti枝晶联合增强的块状Cu₄₇Ti₃₄Zr₁₁Ni₈非晶合金复合材料. DSC热分析结果表明, 原位生成TiC颗粒的引入, 没有影响基体合金的非晶形成能力. 用OM, XRD, SEM, EDS等方法研究了复合材料的相组成、微观组织以及成分分布, 结果表明, TiC颗粒作为异质形核中心促进了β-Ti枝晶的形成, 形成了TiC颗粒和β-Ti枝晶联合增强的块状Cu₄₇Ti₃₄Zr₁₁Ni₈非晶合金复合材料, 而且β-Ti枝晶的尺寸和数量与TiC颗粒的多少以及试样的尺寸有关. 室温压缩试验表明, 同单相非晶合金相比, 块状Cu₄₇Ti₃₄Zr₁₁Ni₈非晶合金复合材料提高了抗压强度及塑性.     

氯化锂对急性分离的海马CA1锥形细胞外向钾电流的影响

研究表明锂盐具有神经保护功能, 但其作用的分子机理尚不十分明确. 利用全细胞膜片钳技术, 研究了氯化锂对急性分离的大鼠海马CA1锥形细胞电压依赖性钾通道电流的影响. 去极化脉冲刺激可以激活两种外向钾电流: 快速激活与失活的外向钾电流I_A和延迟整流钾电流I_K. 结果表明, 氯化锂可浓度依赖性地增大I_A, 其半数增大浓度(EC50)为22.8±5.45 μmol/L. 25 μmol/L氯化锂可使I_A的稳态激活曲线和稳态失活曲线向负电位方向移动, 但主要影响激活过程; I_K 的大小及激活过程均不受氯化锂的影响. 增大I_A可使细胞膜超极化, 细胞的兴奋性降低, 从而减少胞外Ca²⁺的内向流动, 这一过程可能是氯化锂神经保护功能的分子机理之一.     

由改进的BSW模型研究SEEPS嵌段共聚物的动态黏弹行为

研究了苯乙烯-[乙烯-(乙烯-丙烯)]-苯乙烯嵌段共聚物(SEEPS)熔体的黏弹行为, 求解了一些特征黏弹参数. 并用改进的BSW模型模拟了松弛时间谱, 给出了弹性体SEEPS最长的松弛时间(τ_max). 用时温叠加原理得到的储能模量(G′)-频率(ω)曲线在低w区域出现了明显的“第二平台”. 我们认为, 平台的出现是由于SEEPS长链分子缠结所致. 其中, PS硬段为缠结点, 对大分子链的运动产生拓扑限制作用. 同时研究结果还表明, 可用WLF方程和Arrhenius方程很好地模拟移动因子(α_T)随温度的变化, 黏流活化能(E_a)为127.88 kJ/mol. 计算得到的平台模量(G_N⁰ )为5.646×10⁴ Pa, 缠结分子量(M_e)为49634.     

配位聚合物[Co2(C3H4N2)4(C10H2O8)]n的晶体结构、磁性及光-电性能

采用溶液热合成方法, 得到了新颖的Co(Ⅱ)配位聚合物单晶体. 它是以[Co₂(C₃H₄N₂)₄(C₁₀H₂O₈)]为重复单元、用均苯四甲酸根为桥而联成的一维无限链状聚合物. 该配合物单晶属三斜晶系, 空间群P 1, ( — ) a = 0.9610(1) nm, b = 0.9684(1) nm, c = 0.7924(1) nm, α = 96.695(9)°, β = 102.741(6)°, γ = 116.551(5)°, V = 0.6236(2) nm³, Z = 2, R₁ = 0.0342, wR² = 0.0990. 表面光电压光谱测试结果表明, 它在300~800 nm范围内, 表现出了较明显的光伏响应带. 另外从该化合物的变温磁化率研究结果可以看出, 该聚合物具有弱的反铁磁物质行为.