晶态与非晶态双相结构的纯稀土纳米块体材料及其制备机制

以稀土单质钐为例, 研究了通过放电等离子烧结制备晶态与非晶态结构的纳米块体材料及其形成机制. 实验获得了非晶态、晶态与非晶态双相结构的纯稀土纳米块体材料及纳米多晶块体材料. 制备的纳米多晶块体晶粒尺寸均明显小于初始纳米粉末粒径, 改变了以往由纳米粉末烧结制备块体纳米晶材料时人们关于纳米晶粒尺寸必定大于初始粉末粒径的传统认识, 为粉末烧结制备纳米块体材料提供了创新思路和制备方法. 提出的材料制备机制及技术可推广至多种纳米块体材料的制备, 为研究稀土纳米材料的物理、化学、力学性能及其纳米尺寸效应提供了先决条件.     

高压烧结致密非晶SiBCN块体陶瓷的组织结构演化与力学性能（英文）

非晶SiBCN陶瓷是一类独特的结构材料,具有低比重、高比强度、优异的高温损伤容限等特殊结构和性能,因此在高温防热结构部件上极具应用潜力。通过合理的结构与化学成分协同设计,可探索陶瓷形貌/微观结构演化及断裂行为的基本特征,从而进一步提高其力学性能,以满足实际应用需求。因此,文章以石墨、六方氮化硼、立方硅和硼等元素粉末为原料,提出了采用机械合金化结合高压烧结技术(1 000°C/3～5 GPa/30 min)制备致密非晶Si_2B_yC_2N(y=1.5～4)块体陶瓷的方法。通过XRD、SEM、TEM、TG等表征手段,研究了烧结压力诱导该系非晶陶瓷的组织结构演化、相变及热稳定性,并对其力学性能,特别是断裂行为进行了详细讨论。结果表明,提高烧结压力促使陶瓷基体由完全非晶态向晶态转变,部分块体陶瓷由大量非晶相、少量c-Si和/或t-BN(C)纳米晶相组成,显示出依赖于硼含量的物相组成。高压烧结有效地促进了陶瓷的烧结致密化,导致材料内自由体积的湮灭和"河流状"断裂形貌的产生。随着烧结压力的提高,陶瓷材料的体积密度、纳米硬度和杨氏模量单调增加。在相同烧结条件下,硼含量的增加削弱了非晶Si_2B_yC_2N(y=1.5～4)块体陶瓷的力学性能和热稳定性。1 000°C/5 GPa/30 min烧结制备的致密非晶Si_2B_(1.5)C_2N块体陶瓷的体积密度、纳米硬度和杨氏模量分别为2.69 g/cm~3、33.6±2.2GPa和414.2±16.5 GPa。     

高压烧结致密非晶SiBCN块体陶瓷的组织结构演化与力学性能

非晶SiBCN陶瓷是一类独特的结构材料，具有低比重、高比强度、优异的高温损伤容限等特殊结构和性能，因此在高温防热结构部件上极具应用潜力。通过合理的结构与化学成分协同设计，可探索陶瓷形貌/微观结构演化及断裂行为的基本特征，从而进一步提高其力学性能，以满足实际应用需求。因此，文章以石墨、六方氮化硼、立方硅和硼等元素粉末为原料，提出了采用机械合金化结合高压烧结技术(1 000 ^oC/3~5 GPa/30 min)制备致密非晶Si₂ByC₂N(y=1.5~4)块体陶瓷的方法。通过XRD、SEM、TEM、TG等表征手段，研究了烧结压力诱导该系非晶陶瓷的组织结构演化、相变及热稳定性，并对其力学性能，特别是断裂行为进行了详细讨论。结果表明，提高烧结压力促使陶瓷基体由完全非晶态向晶态转变，部分块体陶瓷由大量非晶相、少量c-Si和/或t-BN(C)纳米晶相组成，显示出依赖于硼含量的物相组成。高压烧结有效地促进了陶瓷的烧结致密化，导致材料内自由体积的湮灭和“河流状”断裂形貌的产生。随着烧结压力的提高，陶瓷材料的体积密度、纳米硬度和杨氏模量单调增加。在相同烧结条件下，硼含量的增加削弱了非晶Si₂ByC₂N(y=1.5~4)块体陶瓷的力学性能和热稳定性。1 000 °C/5 GPa/30 min烧结制备的致密非晶Si₂B_1.5C₂N块体陶瓷的体积密度、纳米硬度和杨氏模量分别为2.69 g/cm³、33.6±2.2GPa和414.2±16.5 GPa。     

硅衬底上制备4H-SiC择优取向膜的一种新方法

碳化硅（SiC）作为一种化学性能稳定的宽带隙半导体,是高温、抗辐射电子器件和短波长光电子器件的优选材料,倍受各国重视。在SiC常见多型中,4H-SiC比其它多型（6H或3C-SiC）有更宽的带隙,更高的电子迁移率和低的电子迁移率各向异性,所以更受青睐。 外延生长SiC薄膜,通常采用化学气相沉积,激光溅射法或分子束外延等方法。4H-SiC单晶薄膜一般在1500℃以上的温度下同质外延生长在4H-SiC单晶衬底上,所用设备复杂,产品成本很高。故探索在较低温度下生长优质4H-SiC薄膜的新途径具有重要意义。 我们曾利用短程结构与4H-SiC相似的非晶纳米氮化硅粒子的有机复合膜,经高温热解在单晶硅衬底上生长了4H-SiC多晶薄膜。在本文的工作中,我们利用LB膜技术,在单晶Si（111）衬底上对非晶氮化硅纳米微粒进行有序组装,形成氮化硅纳米微粒与聚酰亚胺复合的LB膜,经950℃真空热解,制得了以单晶硅为衬底,具有择优取向的4H-SiC晶态膜。用这种     

复合钙钛矿结构弛豫型铁电陶瓷的极化介电行为

复合钙钛矿结构弛豫型铁电陶瓷由于其高的介电常数、相对低的烧结温度和由“弥散相变”(diffused phase transition,简称DPT)引起的较低容温变化率,被认为是多层陶瓷电容器在技术和经济上重要的候选材料。因此这一类材料的制备与性能研究受到广泛重视。有关其介电行为的研究,国内外报道很多,但有关这一类材料在极化状态下的介电行为的研究报道还不多。本文通过将复合钙钛矿结构弛豫型铁电陶瓷PZN-PT-BT(80/10/10)样品在极化     

基于BST-MgO介质Mie谐振的各向同性负磁导率复合材料

由Mie谐振原理和有效媒质理论出发, 设计并制备了一种具有各向同性负磁导率的介电复合材料. 该介电复合材料由高介电常数的BST-MgO铁电陶瓷立方块颗粒均匀分散在低介电常数的聚四氟乙烯介质中而形成. 微波测量和理论计算表明, 该复合材料在第1级Mie谐振附近表现出强的磁谐振, 并且具有负的磁导率. 该磁谐振起源于电磁波在介电颗粒内诱导产生的环形位移电流, 使得该介电颗粒等效于一个磁偶极子, 并且其谐振频率可由颗粒的大小和介电常数调节. 基于Mie谐振的介电复合材料为红外和可见光频段各向同性左手材料和隐身斗篷的实现提供了一种简单易行的方法.     

Fe_(78)B_(13)Si_9非晶合金纳米晶化的新方法

Gleiter及其合作者首先用气体冷凝法合成了纳米晶材料.最近卢柯等人又发展了从非晶态合金制备纳米材料的晶化法.由于纳米晶材料中的高密度的界面组元具有既无长程序又无短程序的类气态结构,可以预期这种新材料会有不同于晶态或非晶态材料的许多优越性能.因而,近年来纳米晶材料的制备及其结构与性能的研究引起了人们的极大兴趣.本文报道制备纳米晶材料的一种新方法,即由非晶态合金经高密度脉冲电流处理使之晶化为纳米材料的方法.与上述的晶化法相比,这种方法不需高温退火处理,而是通过调整脉冲电流参数来控制晶体的成核与长大以形成纳米晶.且由脉冲电流的焦耳热所产生的试样温升远低于非晶合金的晶化温度.     

非晶态Bi_(2.2)Sr_(1.8)CaCu_(1.2)Li_(0.8)O_y晶化的正电子湮没谱研究

Bi-Sr-Ca-Cu-O系超导氧化物通过熔体快速凝固极易生成非晶态,这种非超导的非晶态通过合宜的后续热处理,可以转变为具有高超导转变温度Tc的晶态相,其Tc和相似成分的粉末烧结体相近。非晶Bi系氧化物具有致密度高,成分均匀并可成型为各种形状等优点,经由非晶态转变为高超导性能的晶态已成为某些潜在的实用超导材料制备工艺的基础如     

非球形微粒复合体各向异性的介电特性和渗流转变

当微粒复合体材料中异质微粒的大小远小于入射电磁波长时,这种复合体材料的平均介电特性可用宏观均匀的概念——有效介电常数ε_(eff)来表征。多年来,复合体材料有效介电常数的研究是用静电学方法求解微粒子的极化率和偶极子矩,没有说明偶极子的相互作用或微粒子的散射效应是如何被忽略的。微粒复合体介质可一般地看作随机介质,其介电常数在微粒的ε_s和背景材料的ε_b二者间随机起伏取值。随机介质的介电特征与粒子大小形状或介电     

研究Cu,Nb对Fe-Si-B非晶合金晶化形成纳米微晶合金的作用

用非晶合金晶化法已制备出多种成分的纳米微晶合金,其典型成分为Fe-M′一M″-Si-B,这里 M′代表 Cu,M″代表 Nb,Mo,V,Hf,Ta 等元素.M′,M″为纳米结构形成元素.由于这种微晶合金具有优异的综合软磁特性,已成为新一代软磁合金.目前在纳米微晶合金的制备工艺及磁学研究等方面已取很大进展,但对纳米结构形成元素的行为尚不够清楚.本文试图用 DTA(或 DSC)方法研究添加元素 Cu,Nb 对 Fe-Si-B 非晶合金化过程中晶化激     

含浓度极化层的三相非均匀体系的介电模拟

对于由具有不同电性质(如介电常数和电导率)的相组成的非均匀体系,介电测量以及基于适当的物理模型的介电解析,提供了获得体系内部各组成相和反映体系构造信息的独特的研究方法。实际中的大量例子:如乳状液、细胞悬浊液等球型分散系的介电行为,已被很多研究者在Maxwell-Wagner的界面极化理论基础上成功地解释了。近年来,作者关于平面多相体系的介电理论及解析方法的系列研究,为讨论膜/溶液体系的物理化学过程以及膜的构造和机能提供了新的研究方法。提出的浓度极化层(Concentration polarization layer,CPL)的介电理论给出了CPL的频率域的介电谱。鉴于化学中的大多数实际体系是CPL与其他相构成的非均匀体系,这类体系的介电解析在理论及实际上都是极其重要的。特别是CPL与在荷电膜/溶液界面出现的异常电现象如整流、振荡现象密切相关.本研究对由两种溶液相和夹在这两相中的CPL构成的三相层状体系:溶液(Ⅰ)/CPL/溶液(Ⅱ)进行了模型化,并在浓度极化的介电理论基础上对该体系的介电行为进行了数值模拟,讨论了CPL的两个重要参数:厚度及电导率的变化对整个体系的介电弛豫的影响以及该体系产生介电弛豫的原因。     

纳米γ-Fe2O3的介电特性

通过对纳米γ－Ｆｅ２Ｏ３固体的介电常数和介电损耗进行测量,发现它具有与传统电介质明显不同的反常介电特性。理论分析和拟合结果表明,纳米γ－Ｆｅ２Ｏ３固体中存在两种弛豫时间不同的极化机制,分别由界面中的缺陷和悬键引起;其介电损耗在真空中以电导损耗为主,在空气中极化损耗为主。     

高压加热过程中Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni1oBe22.5块状非晶合金中的非晶-晶化-非晶相转变

众所周知,非晶合金的晶化是指由非晶态到结晶态的转变,在加热过程中这种转变是不可逆的.在研究高压下Zr41 2Ti1 3 8CU1 2 sNi1oBe22 5块状非晶合金晶化过程时,发现该非晶合金在加热的某一阶段出现了晶态到非晶态的逆转变.这种反常现象可能是由于在高压退火过程中形成了吉氏自由能高于非晶态的过饱和固溶体相.     

Ce基大块非晶合金在纳米压人过程中的变形行为

利用纳米压入技术研究了Ce基大块非晶合金的变形行为,以及加载速率对塑性变形行为的影响规律.结果表明,Ce基大块非晶合金在纳米压入过程中表现出的变形行为与其他体系大块非晶有显著差别.Ce60Al15Cu10Ni15合金在低加载速率下为连续的塑性变形,在高加载速率下表现出显著的锯齿流变特征;而Ce65Al10Cu10Ni10Nb5合金,在所研究的加载速率范围内均为连续的塑性变形．但是,这两种合金都出现了室温蠕变现象．另外,探讨了Ce基大块非晶合金的反常塑性变形行为的产生机理．     

高压加热过程中Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块状非晶合金中的非晶—晶化—非晶相转变

众所周知,非晶合金的晶化是指由非晶态到结晶的转变,在加热过程中这种转变是不可逆的。在研究高压下Nr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块状非晶合金晶化过程时,发现该非晶合金在加热的某一阶段出现了晶态到非晶态的逆转变。这种反常现象可能是由于在高压退火过程中形成了吉氏自由能高于非晶态的过饱和固溶体相。     

高压加热过程中Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块状非晶合金中的非晶-晶化-非晶相转变

众所周知,非晶合金的晶化是指由非晶态到结晶态的转变, 在加热过程中这种转变是不可逆的.在研究高压下Zr_41.2Ti_13.8Cu_12.5Ni₁₀Be_22.5块状非晶合金晶化过程时, 发现该非晶合金在加热的某一阶段出现了晶态到非晶态的逆转变. 这种反常现象可能是由于在高压退火过程中形成了吉氏自由能高于非晶态的过饱和固溶体相.     

氧气退火对(In+Nb)共掺杂TiO_2陶瓷的介电性能的影响

以固相法制备的(In_(1/2)Nb_(1/2))_(0.05)Ti_(0.95)O_2陶瓷为研究对象,研究了氧气退火对晶体结构、显微组织以及介电性能等的影响,探讨了产生高介电常数的起源.结果表明氧气退火降低了(In_(1/2)Nb_(1/2))_(0.05)Ti_(0.95)O_2陶瓷的介电损耗.在介电温、频谱上观察到3种介电弛豫过程.采用普适弛豫定律,分析了局域化电子与缺陷团簇的偶极极化、极化子跳跃极化和界面极化对介电弛豫的贡献,提出了在(In+Nb)掺杂TiO_2的高介电陶瓷材料中极化子跳跃极化对高介电有贡献.     

高压加热过程中Zr_(41.2)Ti_(13.8)Cu_(12.5)Ni_(10)Be_(22.5)块状非晶合金中的非晶-晶化-非晶相转变

众所周知,非晶合金的晶化是指由非晶态到结晶态的转变,在加热过程中这种转变是不可逆的．在研究高压下Ｚｒ４１．２Ｔｉ１３．８Ｃｕ１２．５Ｎｉ１０Ｂｅ２２．５块状非晶合金晶化过程时,发现该非晶合金在加热的某一阶段出现了晶态到非晶态的逆转变．这种反常现象可能是由于在高压退火过程中形成了吉氏自由能高于非晶态的过饱和固溶体相．     

Ce基大块非晶合金在纳米压入过程中的变形行为

利用纳米压入技术研究了Ce基大块非晶合金的变形行为, 以及加载速率对塑性变形行为的影响规律. 结果表明, Ce基大块非晶合金在纳米压入过程中表现出的变形行为与其他体系大块非晶有显著差别. Ce₆₀Al₁₅Cu<>sub10Ni₁₅合金在低加载速率下为连续的塑性变形, 在高加载速率下表现出显著的锯齿流变特征; 而Ce₆₅Al₁₀Cu₁₀Ni₁₀Nb₅合金, 在所研究的加载速率范围内均为连续的塑性变形. 但是, 这两种合金都出现了室温蠕变现象. 另外, 探讨了Ce基大块非晶合金的反常塑性变形行为的产生机理.     

等静压对Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-BaTiO_3-PbTiO_3弛豫型铁电陶瓷介电性能的影响

研究了等静压对位于三方和四方相界附近的Pb(Zn1/3Nb2/3)Ｏ3-BaTiＯ3-PbTiＯ3弛豫型铁电陶瓷介电性能的影响. 结果表明等静压使它们的相变温度和峰值温度降低, 使频率弥散和弛豫行为进一步增强. 在这些复合钙钛矿结构的组分无序系统中, 存在着极化团族或纳米微畴. 纳米微畴之间的关联长度随压力增加而大大降低是弛豫行为增强的独特的物理本质.