奥氏体形变及冷却速率对γ→α相变开始温度Ar_3的影响

Ar_3温度是描述连续冷却γ→α相变的一个重要参数。从γ→α相变的CCT曲线看出,Ar_3通常是随着冷却速率的增加而下降。实验表明,γ→α相变前奥氏体形变会导致Ar_3上升。 以往对于先共析铁素体和珠光体转变动力学的研究中,Scheil的相加性原理曾有过较     

合金相稳定性判定的新方法

Bhadeshia和Edmonds曾发现Fe-C-Si-Mn钢贝氏体铁素体中分布有多重变态碳化物,认为这是贝氏体相变以切变机制完成的有力证据之一,但因其贝氏体组织特征不明显,有人认为这种碳化物实际上是一种由贝氏体相变导致奥氏体应变诱发形成的马氏体自回火产物,从而否定了文献[1]中结论.以往的研究表明,由于硅阻滞碳化     

地幔转换带橄榄石高压相变实验研究

橄榄石是上地幔的主要矿物之一,它的相变对于认识地幔不连续面的成因,整个地幔的物质组成和演化、地幔对流、俯冲板片深源地震等地球深部动力学问题具有重要意义.本研究使用中国地质大学地球深部研究实验室多面砧压机进行了2种成分的橄榄石(Fo100和Fo90)在压力为14.1～20GPa,温度为1400℃的相变实验研究.压力为14.8～15.6GPa时,Fo90和Fo100均转变为瓦兹利石(α);而在14.1GPa实验中,Fo90完全转变为瓦兹利石,Fo100则仍为橄榄石(α).瓦兹利石具有2种产状:破碎的粒状结构(粒度大于100μm)和微晶集合体(微晶粒度小于10μm).瓦兹利石拉曼谱图中显示722～723和917～919cm-1特征峰.随着压力升高,实验产物中出现更多的呈微晶集合体结构产出的瓦兹利石,表明实验压力离橄榄石相变边界越远,瓦兹利石成核密度越大,导致体系Gibbs自由能下降,高压相矿物颗粒生长受到抑制.但由于瓦兹利石成核活化能很小,因此实验产物中均有大量呈微晶集合体产出的瓦兹利石.实验产物的显微结构特征对解释陨石中出现瓦兹利石的产状提供高温高压实验启示.压力为19.5和20GPa时实验产物为林伍德石(γ),其中压力为19.5GPa的实验中Fo100中瓦兹利石和林伍德石共存.实验产物林伍德石为自形粒状(颗粒度为10～20μm),三联点结构发育.798和840cmμ1为林伍德石的拉曼特征峰.综合本次研究以及前人地震探测结果表明,中国东部上地幔复杂结构无法用单一的橄榄石体系相变来解释,其他矿物(如辉石-石榴石)的相变及其与橄榄石体系相变的相互影响可能导致了该地区上地幔具有复杂的结构.因此进一步开展复杂体系(如橄榄石+辉石体系)的高温高压相变实验研究,并在已有地球物理探测成果的基础上建立合理的地质-岩石学模型,对探讨中国东部地区上地幔复杂结构形成的物理机理,影响因素及其深部动力学机制具有重要意义.     

金属有机杂化型相变化合物四氯合锌酸二吡咯烷的设计合成和性质

利用有机含氮杂环小分子吡咯烷与氯化锌、盐酸反应,制备得到1例新颖的金属有机相变化合物——四氯合锌酸二吡咯烷.通过差热扫描量热(DSC)测试,在升温(339.5 K)和降温(320.5 K)过程中出现可逆的热力学相变峰和较大的的热滞(19 K),表明该化合物发生了可逆的一级相变.对其变温介电常数进行分析,室温下低介电态到高温下高介电态的转变进一步证实了化合物发生结构相变.通过变温X射线单晶衍射,研究了晶体在150和353 K晶体结构,揭示了其相变机理,表明锌离子的相对位移是该化合物相变的主要原因.     

构造有织构的金属显微组织

模拟金属显微组织形态是研究其变化的有效手段之一.模拟再结晶过程中的晶粒长大和织构变化需要构造再结晶转变前的初态显微组织;直接用 Monte-Caflo 方法产生随机晶粒取向能够模拟显微组织,但给出的是取向呈理想无规分布的情形,难于反映具有某种确定织构的分布.而有关材料初始的织构状态恰是再结晶或二次再结晶研究中不可忽视的重要方面之一.Tavernier 等在再结晶织构的模拟研究中引入了初始冷加工织构的主要取向,构造了含     

直流偏压下PMN-32%PT单晶的介电异常变化

在不同直流偏压下，测试了[001]和[111]方向的PMN-32%PT单晶的介电温度谱, 研究了其介电响应和相变行为. 当施加的偏压在E = 1.5～4.0 kV/cm范围内, 在三方相稳定的温度范围内有一个新的异常介电峰出现; 当E > 4.0 kV/cm时, 异常介电峰消失. 而对于[111]方向的单晶, 在偏压下没有新的异常介电峰出现. 对直流偏压下PMN-32%PT单晶的介电异常变化进行了讨论.     

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。     

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     

相变与人类疾病

相变是物理学研究的重要课题。它是从一种状态变成另一种状态,例如气态、液态和固态之间的转变,或在一定金属中的超导电性的初始形成时刻的转变。已经建立的相变理论普遍地与实验符合得很好,而且已在本质不同的各种各样的现象中得到应用。例如熟知的研究从稳定流动到湍流状态转变的数学方法也能     

添加剂离子在热压氮化硅中的扩散行为

氮化硅陶瓷作为高温结构材料引起人们重视已有30多年历史,但是至今人们对热压氮化硅的α→β相变的精确本质未能完全了解.由于制备高质量的氮化硅陶瓷通常必须有氧化物添加剂参与,因而研究添加剂离子在氮化硅中的扩散行为,对于进一步了解α→β相变过程是很必要的.     

黄土沉积中蜗牛壳体矿物相转变现象

利用粉晶X射线衍射(XRD)和等离子体直读光谱(ICP-AES)分析技术, 对黄土高原洛川和西峰剖面黄土层位蜗牛壳体进行研究. 结果表明现代蜗牛壳矿物成分为文石, 而在一定层位中部分蜗牛壳体文石转变为方解石. 洛川剖面和西峰剖面的蜗牛壳体文石向方解石转变的地层界线出现在L₅和L₆间. 地表条件下, 温度只在很长时间尺度内对蜗牛壳文石相变起作用, 压力不是造成蜗牛壳文石相变的因素, 形成时间可能是相变的首要因素; 在此基础上, 相变的程度可能还受蜗牛壳中微量元素所控制, 微量元素含量较高使蜗牛壳文石的稳定性提高, 阻碍其向方解石转变, 而微量元素较低的蜗牛壳相变程度较高.     

高岭石及其热处理产物的~(29)Si,~(27)Al魔角旋转核磁共振研究

自80年代中期,随着~(27)Al,~29(Si)魔角旋转核磁共振(MAS NMR)技术在粘土矿物研究中的应用,使人们对粘土矿物受热转变机制有了更深刻的认识.在高岭石-莫来石反应系列中,是否存在Al_2O_3和SiO_2的分凝及其量的多少,这是高岭石受热相变机制中一个激烈争论的问题.Rocha,Klinowski,郭九皋等认为,在高岭石-莫来石反应系列中,存在有Al_2O_3和SiO_2的大规模分凝;而Chakraborty等认为,在高岭石向莫来石的转变过程中,存在有“高岭石→变高岭石→Al-Si尖晶石→莫来石”反应系列,它们之间存在着结构上的连续性,SiO_2和Al_2O_3的分凝是次要的.另外,Brown等认为莫来石的形成有两种途径:一种途径是     

纳米钛酸钡陶瓷铁电性的第一性原理研究

从第一性原理分子动力学的角度对纳米晶钛酸钡陶瓷的铁电性起源和相变进行了研究. 基于第一性原理对钛酸钡陶瓷电子结构的计算结果表明, 即使晶粒尺寸小到8 nm, Ti-O之间仍然存在电子轨道的杂化, 而这种杂化对于纳米晶钛酸钡陶瓷铁电性的保持有重要作用; 采用密度泛函理论广义梯度近似方法计算了不同晶粒尺寸钛酸钡陶瓷不同晶相的振动模式, 计算表明, 8 nm钛酸钡陶瓷和大晶粒钛酸钡陶瓷一样随温度的降低经历从立方?四方?正交?三方的相转变, 和实验结果一致.     

有机场效应晶体管导电机制及其稳定性研究

并五苯薄膜和单晶晶体管研究是目前有机电子学研究领域的热点.本文通过实验和理论模型系统研究了并五苯有机小分子薄膜的初始生长层形貌结构对有机薄膜晶体管器件电学性能的影响.提出单层薄膜二维晶粒边界模型,揭示了初始生长层晶粒大小对晶体管器件载流子迁移率及栅极偏压下阈值电压移动量的影响.同时,通过理论拟合计算得出有机晶体管器件结构在现有实验条件中的一些重要参数,如晶粒单畴中的迁移率、晶粒边界中缺陷浓度和缺陷势垒高度等.这些知识加深了对薄膜结构与器件性能之间关联的理解,为进一步改善并五苯薄膜晶体管器件性能提出明确的方向.此外,本文还提出一种新的并五苯单晶生长方法,即从并五苯单层膜在惰性常压气氛中熟化开始,通过两步法生长出高质量大尺寸的并五苯单晶.我们系统探讨了并五苯单层膜向单晶转变时的分子热力学、动力学过程,为后续单晶体器件的研究奠定了基础.     

垂直Bridgman法晶体生长中的非等温相变现象初探

将加扩展项的轴对称双倒易边界元方法拓展应用于数值模拟垂直Bridgman法生长HgCdTe及CdZnTe晶体过程中非等温相变传热传质问题, 印证了轴向溶质浓度的分区分布并且研究了拉晶速度对分区的影响, 同时分析了晶体生长过程中产生的一维瞬态非等温相变现象, 获得了由初始过渡区经稳定生长区, 最后到末端过渡区全过程的非等温相变数值结果. 进一步, 通过数值模拟捕获了拉晶速度为零时, 稳态情况下的二维轴对称相变界面位置和形状, 并得到了熔体和晶体温度场, 最后着重研究了瞬态拉晶过程中的二维轴对称非等温相变现象, 比较了其与等温相变的差异, 并揭示了不同拉晶速度对非等温相变现象的影响.     

叙永石的Hugoniot物态方程及高岭石→莫来石转变机制的初步分析

用阻抗匹配法和PZT压电探针技术 ,在 10 0GPa的冲击压力范围内测量了两种孔隙度的叙永石样品的Hugoniot物态方程 ,发现其存在低压和高压两个相区 .通过用热力学叠加原理计算的理论Hugoniot物态方程与实测结果的对比 ,确定了其高压相区的矿物组分 ,并据此分析其相变机制 .这一新的途径确认 :高岭石→莫来石高温高压转变过程中存在SiO2 和Al2 O3 的大量分凝 ,由SiO2 和Al2 O3 反应生成莫来石是形成莫来石的主要途径 .     

气液两相系统非平衡相变过程的定压比热研究

以空气-水蒸气-水组成的两相流混合物为例, 应用两相流及热物理理论, 推导了有相变的两相流系统非平衡过程的定压比热计算式, 并应用相应的数值模型进行计算, 同时与平衡相变过程的结果进行了比较. 计算结果表明, 在蒸发过程中, 初始的流场温度越高, 颗粒半径越小, 质量分数越大, 定压比热变化得越快. 比较平衡过程的定压比热, 在每一时刻, 平衡过程的值要高于非平衡过程.     

汽液两相系统非平衡相变过程的定压比热研究

以空气-水蒸气-水组成的两相流混合物为例,应用两相流及热物理理论,推导了有相变的两相流系统非平衡过程的定压比热计算式,并应用相应的数值模型进行计算,同时与平衡相变过程的结果进行了比较.计算结果表明,在蒸发过程中,初始的流场温度越高,颗粒半径越小,质量分数越大,定压比热变化得越快.比较平衡过程的定压比热,在每一时刻,平衡过程的值要高于非平衡过程.     

协同学与其他学科的关系

西德著名物理学家哈肯(H.Haken)所创始的这门新兴学科——协同学是一门边缘科学,它研究产生宏观空一时或功能结构的系统中,各单元间的合作关系,既研究确定性过程,也研究随机过程。下面论述它与其他学科的关系。协同学有许多方面,从自已专业领域出发探索协同学的科学家,可能首先注意到与自己学科的基本思想最接近的那些方面。物理学家研究协同学时,常常想到热力学,热力学最突出的特点之一是其普遍适用性。不管系统有什么成分,或处于什么状态(气态、液态、固态),热力学的定义都普遍适用。它之所以获得广泛应用是因为它研究宏观量(或可观测量),例如:体积、压力、温度、能量和熵等。显然这些概念适用于大量分子的集合体,而不适合于个别分子。也可采用信息论作类似研究,可用信息论准确计算只有有限信息的系统。某些物理学家认识到协同学与不可逆热力学的共同特点,至少在物理学、化学及生物学领域中,协同学和不可逆热力学都研究偏离热平衡的系统。化学家和物理学家十分惊奇地发现协同系统的各种宏观转变和热平衡系统诸如:液一气相交,铁磁体形成,产生超导性等相变之间存在着密切的类似性。协同系统可以发生连续转变或者不连续转变,可以表示出对称破缺,临界慢化,临界涨落等特征,这在相变理论中,大家是很熟悉的。     

热力学与动力学相关性,科学与人文的统一

金属热加工通过相变决定材料最终组织和性能。随着非平衡技术的快速发展,热加工工艺趋于极端化和多样化,控制相变的热力学与动力学机制从简单近平衡条件下的相对独立转变为复杂远平衡条件下的高度关联。基于热-动力学独立处理的传统理论已无法应对上述相变涉及的机理描述、组织预测和过程控制。随着催化剂研究体系的扩展,传统的基于独立的反应动力学或吸附热力学的设计已无法满足催化剂的高性能需求与高效筛选。本文从人文领域中的激情与困难的逻辑关系中,引申出科学领域中的热力学驱动力与动力学能垒的相关性,针对非平衡凝固过程、晶界迁移及晶粒长大热稳定性、纯Fe沿Bain路径的马氏体切变,整理出热力学驱动力与动力学能垒的定量关联,建立了组织预测模型,提出了热-动力学协同作用的新理念,并据此设计出高性能DD3高温合金、Fe基纳米晶材料、A356铝合金和应变态电催化材料。