Al3Ti-Mn-Nb合金的无序化转变和重有序化

Al_3Ti合金具有密度低(3.4g/cm~3),熔点较高(～1613K),热强性和抗高温氧化性好等特性而引人注目,有望成为新的高温结构材料.当量化学配比的Al_3Ti合金具有四方有序DO_(22)结构,用Fe,Mh,Cr,Ni等元素替代合金中一定量的Al,可将DO_(22)结构转变成对称性高的立方有序Ll_2结构,在Al_3Ti-8Mn单相合金的基础上通过第四组元Nb的进一步合金化,在其Ll_2基体上形成了富Nb的DO_(22)第二相.经熔体急冷后,Al_3Ti-Mn-Nb合金的基体仍然保持Ll_2结构.本文研究了高能球磨过程中Al_3Ti-Mn-Nb四元合金的有序-无序转变,并对球磨后退火时发生的重有序化过程进行了实验分析.     

运动晶界附近硼偏聚行为的研究

微量杂质原子能够显著地降低再结晶过程中晶界的运动速度.Kasen用电阻法研究铝合金退火再结晶与晶粒长大过程,认为运动晶界能大量捕获溶质原子.本文利用硼径迹显微照相技术研究了含硼Fe-30%Ni合金高温热变形再结晶过程中硼在晶界上的偏聚行为,该合金在淬火至室温的过程中不发生γ-α相变,从而可以排除相变对组织和溶质原子分布的影响.1 实验材料与实验方法     

单层WS2(1-x)Se2x中的有序相和无序相

调节组分和结构是调节二维材料的电子性质的重要手段.以WS_(2(1–x))Se_(2x)为例,通过理论计算研究了阴离子替代形成的过渡金属硫化物半导体合金.通过第一性原理计算结合特殊准随机结构(SQS)模型和团簇展开结构搜索(CE)法,探索了单层半导体合金WS_(2(1–x))Se_(2x)的有序相和无序相的热动力学特性.发现在x=1/3, 1/2和2/3时,有序相向无序相发生相变,相变温度分别为27, 28, 25 K.通过第一性原理能带计算和能带反折叠法,发现价带顶附近带边和导带底附近带边状态主要来源于W的d轨道,带隙随Se组分呈现线性变化趋势,与原子的有序排列或无序排列无关;同时发现电子和空穴的有效质量与原子的有序排列或无序排列密切相关.     

以低纯度Gd为原料制备Gd5Si1.85Ge2.15合金的磁热效应

研究了以低纯度蒸馏Gd为原料制备的Gd5Si1.85Ge2.15合金的磁性相变性质和磁热效应.蒸馏Gd的杂质含量为O: 0.0160% (质量百分数); C: 0.0054% (质量百分数); N: 0.0016% (质量百分数), 低于普通商用Gd, 高于高纯Gd.对Gd5Si1.85Ge2.15合金的X射线衍射和交流磁化率测试表明, Gd5Si1.85Ge2.15合金在253K存在一级磁性相变; 从磁性相变附近的磁化曲线结果得到的最大磁熵变化为12.5 J/kg@K.     

Ti-Ni合金中点缺陷的正电子湮没探讨

一、前言 金属合金淬火处理后存在非平衡的点缺陷。具有形状记忆和超弹性效应的等原子百分比Ti-Ni合金及其元件产品往往需要用淬火和快速降温工艺进行预处理,这就意味着点缺陷对形状记忆效应(或热弹马氏体相变)起了不可忽视的作用,有人曾提出点缺陷是马氏体相变的一个控制因素。无庸置疑,搞清Ti-Ni合金中点缺陷无论对相变机理,还是对实际应用研究     

有序化几率和扩散系数之间的关系

<正> 在代位固溶体有序化微观过程中,原子的移动依靠空穴作为媒介。因为有了空穴,原子才可以从一个位置移到另一位置.这和点阵结点上的原子扩散的机构相似,在结点位置上的原子的扩散也是依靠空穴作为媒介的。由于空穴的迁移引起原子的迁移,因此我们希望有序化的几率和扩散系数之间存在着某些联系关系。我们曾将有序化激活能和扩散激活能比较,     

以低纯度Gd为原料制备Gd5Si1.85Ge2.15合金的磁热效应

研究了以低纯度蒸馏Gd为原料制备的Gd₅Si_1.85Ge_2.15合金的磁性相变性质和磁热效应. 蒸馏Gd的杂质含量为O: 0.0160% (质量百分数); C: 0.0054% (质量百分数); N: 0.0016% (质量百分数), 低于普通商用Gd, 高于高纯Gd. 对Gd₅Si_1.85Ge_2.15合金的X射线衍射和交流磁化率测试表明, Gd₅Si_1.85Ge_2.15合金在253 K存在一级磁性相变; 从磁性相变附近的磁化曲线结果得到的最大磁熵变化为12.5 J/kg·K.     

高锰钢的价电子结构及其本质特性

合金元素在固溶体中以C—Me形式呈短程有序偏聚分布的理论研究近年来取得了一定进展.这一理论已从电子探针和Mossbauer谱等实验中得到了证明.本文采用EET理论对高锰钢的价电子结构进行计算,并结合我们近期的研究结果,试图从电子层次上揭示高锰钢异常高的奥氏体稳定性、冲击韧度、加工硬化能力和抗冲击耐磨性等特性的本质原因.1 高锰钢的价电子结构高锰钢(C原子质量分数为1.2%,Mn原子质量分数为12%)奥氏体是由C原子溶入面心立方结构的γ-Fe的八面体间隙,Mn原子置换Fe原子而形成的Fe—Mn—C合金固溶体.计算表明,平均约3～4个奥氏体晶胞中含有1个C原子,2个奥氏体晶胞中含有1个Mn原子.M(?)ssbauer谱测定结果证明,高锰钢中含C奥氏体占35%,无C奥氏体占65%.电子探针分析结果证明,C,Mn原子在高锰钢奥氏体中均呈微观不均匀分布,且富C处亦富Mn,贫C处亦贫Mn.按文献[4,5]的思想和上述结果可以认为,高锰钢奥氏体是由不含C晶胞、含C晶胞和含C—Mn晶胞堆垛而成.利用余瑞璜的固体与分子经验电子理论计算得到的各类晶胞的价电子结构主要数据汇总于表1.其中C—C、Fe—Fe、Fe—Mn原子之间的最大共价电子对数n_A值均在0.0053～0.3299之间.由计算结果可见,在所有原子组合当中,C—Mn(n_A~(C—Mn=1.2078)和C—Fe~f(n_A(C—F     

弹性应变能对Ni_(75)Al_(17)Zn_8合金过渡有序行为影响的微观相场研究

微观相场模型研究了弹性应变能对Ni75Al17Zn8合金过渡有序行为的影响.结果表明:原子图像演化经历了:溶质原子簇聚+L10短程有序→L10长程有序化→L12相形成的过程,在形成L12相之前,先发生了基体到低有序度预析出L10相的一次转变,后发生L10→L12的二次转变行为;弹性应变能增大对L10短程有序化进程影响不大,却明显缩短溶质原子的簇聚时间,加快L10长程有序转变;同时,随弹性应变能增大,有助于二维平面L10相晶体取向的单一性,并增大Al,Zn原子的长程有序度,而温度增加,过渡有序相的有序度减小.     

10Ni合金调幅分解的穆斯堡尔谱研究

自从Hillert和Cahn等提出过饱和固溶体中的调幅分解理论以来,在各种合金中发现了调幅组织和调幅分解现象。作者在10Ni马氏体时效钢中发现了“粗呢状”调幅组织。但一些研究认为,调幅结构的组织并非都是由调幅分解引起的。有些合金在形核长大机制分解的产物中,也可观察到调幅组织。为了证实10Ni合金时效组织中的调幅结构是否由调幅分解引起,本文通过穆斯堡尔谱研究了该合金时效初期相分解过程,并进一步探讨了其时效机理。     

Ti/TiB_2界面结合强度、稳定性和电子性质的第一性原理

为了研究涂层中Ti/TiB _2界面性质,本文采用第一性原理方法计算了Ti(0001)和TiB _2(0001)的表面能,6种不同Ti(0001)/TiB _2(0001)界面的黏附功和界面能,并且分析了它们的电子密度、差分电荷密度和分波态密度(PDOS).研究结果表明,当TiB _2(0001)表面的原子层数n≥9时,其表面深处的原子具有体相原子的特征.在6种不同的界面中,B终端的Ti/TiB_2界面稳定性均优于Ti终端的界面,且B终端的孔穴位堆垛界面(BTH)和Ti终端的心位堆垛界面(TTC)分别是两种终端最稳定的界面.此外,BTH界面具有最大的黏附功(7.72 J/m~2),它在整个Ti元素的化学势(-3.2~0 eV)范围内也具有最低的界面能,说明BTH界面具有最好的稳定性和结合强度.电子性质和PDOS的研究结果表明,BTH界面主要由Ti–B共价键和Ti–Ti金属键构成,且Ti–B共价键是主要由界面处的B 2p和Ti3d轨道杂化所形成的.     

Cu-Zn-Al合金贝氏体的层错形成研究

贝氏体相变是固态相变的主要类型之一,关于它的形成理论代表了一种片状相的形成理论,这种相变涉及钢铁、有色合金及陶瓷等材料领域的有关片状相的形成,具有重大的理论和实际意义.但是,由于贝氏体相变本身的复杂性,尽管材料科学工作者对其进行了半个多世纪的研究,至今仍有许多问题悬而未决,扩散和切变两大学派根据各自的实验结果,观点对立,分歧严重.     

一氧化氮与亚稳态稀有气体原子的激发传能

双原子分子NO是大气化学和环境化学中重要的氮的氧化物,研究它的反应、传能以及解离等过程具有重要的应用意义.目前有关一氧化氮分子动力学研究的报道集中在NO分子和能量较低的亚稳态分子CO(a),N_2(A)等的E-E传能过程.由于亚稳态稀有气体原子He(2~3S),Ne(~3P_(0.2)),Ar(~3P_(0.2))等的能量都远远超过NO的电离能,反应中电离和解离通道是     

考虑溶质原子拖拽效应及各向异性的元胞自动机法模拟钛合金单相区静态粗化

晶粒静态粗化是一种重要的物理现象,严重影响微观结构的演化和材料的力学性能.如何有效模拟这一过程已经成为该领域的研究热点.本文通过考虑溶质原子拖拽效应和晶界迁移各向异性对晶粒粗化的影响,建立了元胞自动机模型,并对钛合金单相区静态粗化过程进行了模拟.为了描述不同溶质原子的拖拽效应对粗化的影响,文中将溶质原子在beta相中的扩散速度等效转化成钛原子的迁移速度.为此,提出了定量描述溶质原子扩散速度与钛原子迁移速度之间转化关系的数学表达式.其中,表达式中考虑了影响溶质原子扩散速度的因素如溶质原子的半径、原子质量及晶格类型.通过引入参数c0考虑晶界迁移各向异性对粗化的影响.当c0为1时,则认为晶界迁移为各向异性,若为0时则认为是各向同性.将上述表达式应用到元胞自动机模型中,模拟钛合金(包括TC4,Ti17,TG6和TA15)在单相区的静态粗化现象.预测结果包括粗化动力学和组织演化与试验进行了对比,而且较为吻合.最后,讨论了时间、温度和化学成分对粗化的影响,以及本文元胞自动机模型预测粗化的局限性.     

加热器顶置间接加热GeTe相变的四端口高速射频开关

针对传统加热器中置间接加热相变开关的固有切换速度缓慢难题,本文提出一种加热器顶置的射频开关新结构,即加热器顶置的间接加热相变材料四端口开关(four-port indirect heating phase change switch with a top microheater, FIPCS-T),通过热传导过程自上而下的定向性,建立了更加有效的焦耳热能量利用方法.新结构中不同射频参数的仿真表明, FIPCS-T结构对升温过程和淬火过程均能有效缩短相变材料达到临界温度的时间,升温过程比淬火过程的缩短更加显著.相比于传统中置间接加热相变开关, FIPCS-T的升温-淬火环节时间缩短20%以上,这不仅显著提高了切换速度,同时还降低了相变材料的重结晶风险,结合相变材料本身具有的高频低损耗特征及其器件结构设计的灵活性,从而可在微波、毫米波、太赫兹等超大范围频段内提供反射小、插损低和端口隔离度高的高速射频开关.尽管人们对GeTe相变材料在信息存储等方面的应用开展了多年研究,但其特殊相变特征能否解决未来射频开关面临的高性能需求,仍然存在诸多挑战.本文研究结果表明, GeTe热相变机理与PIN二极管...     

Pb(Zr, Sn, Ti)O3反铁电-铁电陶瓷热释电谱

改性Pb(Zr,Sn,Ti)O₃ 反铁电-铁电陶瓷存在着多种晶体结构, 随着温度变化会发生相变而影响材料的性能. 研究了铌改性Pb(Zr,Sn,Ti)O₃反铁电-铁电陶瓷温度诱导相变中的热释电效应. 结果表明, 温度诱导相变引起电荷突变形成尖锐的热释电峰, 热释电峰的形状和位置取决于相变的类型和温度. 组分和初相态变化导致的不同相态变化过程形成峰形和峰位不同的热释电谱. 热释电谱不仅可以显示极化强度随温度的变化情况而且可以测定出弱的次级转变, 如在介电温谱中难以观测的反铁电AFE_A-AFE_B 铁电FE_L-FE_H 之间的相态转变在热释电谱中都有明显的热释电峰. 作为一种弱电测量方法, 热释电谱可以完整地反映Pb(Zr,Sn,Ti)O₃ 反铁电-铁电材料相态随温度变化的情况.     

Cu-ZN-Al合金贝氏体中台阶存在的普遍性

Cu-Zn-Al合金贝氏体α_1相的台阶结构已经报道,台阶处的等厚条纹证实了其存在的客观性,表明该相变属扩散控制的台阶生长机制.然而,亦有文献报道α_1片的生长具有明显的切变行为.因此,该合金系贝氏体中存在的台阶结构究竟是一种偶然现象还是具有普遍意义便成为关系其相变机制的     

金属玻璃异常放热现象与隐藏非晶相变研究进展

金属玻璃因其简单的金属键结合及原子密堆积结构而成为研究非晶物理的理想材料模型。解开玻璃形成液体的微观结构可以探寻玻璃形成能力的秘诀。许多非晶合金体系在玻璃转变点以上、结晶温度以下表现出异常放热现象,暗示在超过冷液相区间隐藏着非晶相变,这一现象的微观结构本质困扰了学界逾四十年。近来,中子和同步辐射散射等大科学装置的发展为揭示隐藏非晶相变的机制提供了原位、无损以及从原子到纳米级别的多尺度"探针"。最新研究发现Pd-Ni-P这一典型的具有异常放热现象的原型非晶合金在临界转变温度处发生了重入超过冷液体转变,其内在微观机制为中程有序结构的演变所导致的液-液相变。同时通过恰当的热处理,人们可以方便地调控这一类非晶合金的微观结构。经过统计几种具有异常放热现象的典型金属玻璃体系的热物理参数,发现异常放热峰可能与玻璃形成能力有一定的关联。金属玻璃中的异常放热现象及其隐藏的非晶相变为开发新型非晶合金体系并改进合金的性能提供了新的思路。     

InGaAs晶体固-液相变过程中的拓扑结构的演变机制

采用分子动力学模拟InGaAs晶体固-液相变过程,并运用径向分布函数、键角分布函数、配位数统计及可视化等方法,从微观结构的不同层面分析了固-液相变过程的结构演变.结果表明:对于InGaAs体系,固-液相变过程中的微观结构发生了很大的变化,在一级相变时,其原子平均能量和比体积、径向分布函数、键角分布函数、配位数和原子截面图、局部原子分布以及钻石结构分析都显示出很明显的变化.熔化过程中InGaAs晶体原子间共价键发生断裂,体系从四配位结构变成三配位结构,通过占主导作用的三配位结构,结合少量的四配位结构,形成三配位结构之间的互连接和三配位结构穿插四配位结构的连接形成的拓扑无序的液态结构.     

温度对等静压诱导的PbLa(Zr,Sn,Ti)O3陶瓷铁电-反铁电相变性能的影响

研究了等静压诱导掺镧（La)的PbLa(Zr,Sn,Ti)O3陶瓷材料的铁电－反铁电相变和介电压力谱，以及温度对压致相变和介电压力谱的影响，结果发现温度使铁电－反铁电相变压力降低；介电压力谱具有明显的频率弥散和弥散相变的特点，这一现象有利于丰富和拓宽人们对多组元驰豫型铁电体弥散相变行为的认识和理解。