铁磁形状记忆合金Mn2NiGa中应力诱发马氏体相的结构和磁性

采用金刚石对顶砧高压装置（DAC）和同步辐射X射线光源法,对Heusler类型的磁性形状记忆合金Mn₂NiGa的结构进行了原位高压X射线衍射测量,并对卸载后的受压样品进行了磁测量.实验观察到材料在室温下分别在0.77 GPa和20 GPa压力下发生了两次不可逆结构相变：马氏体相变和两种不同马氏体间的等结构相变.同时加压使马氏体结构中产生了大量的缺陷,造成了严重的晶格畸变,致使马氏体结构的矫顽力提高了近10倍,达到204 kA/m.结果发现,加压处理造成样品马氏体相饱和磁化强度的大幅度 关键词： 铁磁形状记忆合金 2NiGa')" href="#">Mn₂NiGa 高压 同步辐射     

铁磁形状记忆合金Mn2NiGa中应力诱发马氏体相的结构和磁性

采用金刚石对顶砧高压装置(DAC)和同步辐射X射线光源法,对Heusler类型的磁性形状记忆合金Mn2NiGa的结构进行了原位高压X射线衍射测量,并对卸载后的受压样品进行了磁测量.实验观察到材料在室温下分别在0.77 GPa和20 GPa压力下发生了两次不可逆结构相变:马氏体相变和两种不同马氏体间的等结构相变.同时加压使马氏体结构中产生了大量的缺陷,造成了严重的晶格畸变,致使马氏体结构的矫顽力提高了近10倍,达到204 kA/m.结果发现,加压处理造成样品马氏体相饱和磁化强度的大幅度降低,显示出明显的缺陷效应.     

两种典型升压程序的金刚石成核特性

 在1 573~1 663 K之间再结晶石墨抑制金刚石成核的压力范围大约为0.4 GPa。抑制成核的压力与再结晶石墨形成的时间有关。样品的X光衍射结果还表明，随着抑制成核的压力升高，再结晶石墨的d₀₀₂减小。     

高压下钡的硫化物的结构相变和光学性质研究(英文)

利用基于密度泛函的第一性原理,计算了高压下钡的硫化物(BaS、BaSe和BaTe)的结构相变和光学性质。计算结果表明,这些化合物的压致结构相变是从NaCl型结构转变为CsCl型结构;对于结构转变压力和金属化转变压力,BaS为8.57 GPa和45.4 GPa,BaSe为7.44 GPa和36.5 GPa,BaTe则分别为5.67 GPa和16.7 GPa。光学性质计算结果显示:随着压力的增加,静态介电常数ε0不断增加,介电常数虚部ε2的峰值向高能方向移动(蓝移)。     

FeSi2合金在高压下的凝固

研究了压力对FeSi2合金凝固组织的影响.与常压下凝固的典型共晶组织不同，高压条件下的凝固组织为初生ε相树枝晶加离异共晶.高压下凝固组织的变化主要是与压力对相图的影响和对凝固过程中溶质原子扩散的影响有关.通过引入压力参量，推导了高压凝固过程中的成分过冷判据，并应用该判据分析了高压凝固树枝晶组织的形成机理. 关键词： 高压 凝固 FeSi2     

Fe-C-Sb合金中液态急冷获得的ε相的高压稳定性及其相变

本工作用X射线粉末照相法研究了Fe-C-Sb合金中液态急冷获得的ε相在高压下的相变过程。实验结果表明,压力对ε相的稳定性及其相变过程都有显著影响。在4.7GPa压力下,ε相的稳定化温度提高到450℃左右,而后合金中开始出现在常压下未曾出现过的新的正交结构亚稳相。在上述压力下,当温度达到560℃时,该正交结构亚稳相开始转变成Fe₃C;在800℃时,Fe₃C分解成单质状态的石墨碳和γ-Fe,这时合金的相组成为:C,γ-Fe,Sb及另一未知相。 关键词：     

等温退火对辐照诱发的非晶TiNiCu合金微观组织结构的影响

 TiNiCu记忆合金在美国Argonne国家实验室IVEM Tandem National Facility加速器产生的400keV Xe+离子辐照到0.4dpa时发生非晶化转变。通过电子显微镜研究了非晶化的TiNiCu合金的回复和再结晶过程。退火加热的速度是10℃/min。在280℃时非晶环附近出现电子衍射斑点以及明场像中出现少量析出相，表明回复和再结晶开始。退火到550℃出现多晶环，650℃时有片状马氏体变体生成，750℃时有很锐利的多晶环出现，表明再结晶过程基本完成。经标定再结晶晶粒仍然是TiNiCu记忆合金。再结晶组织与辐照前TiNiCu 合金的显微组织相比有较大差异。     

钢中马氏体在回火转变中所引起的内耗峰

用扭摆测量淬硬碳钢的内耗,当测量温度由室温渐渐升高时,在130℃附近有一个内耗峰出现。当温度达到170℃后再降温测量,这个内耗峰完全消逝不见。上述的现象在含碳0.29％到1.4％的几种淬硬碳钢和淬硬滚珠钢中都曾经看到。由内耗峰的出现可以认为马氏体在第一个回火阶段中的转变产物(ε-碳化铁)与母体具有共格性,由于共格界面的应力感生运动而引起内耗。曾用具有马氏体组织的0.25％碳钢试样作实验,没有观测到上述的内耗峰。但是当回火温度达到280-300℃以后,在降温或升温测量中都观测到一个内耗峰(在150℃附近)。这表示低碳马氏体在第三个回火阶段中的转变产物与母体具有共格性。但是由于这个内耗峰的表现与上述高碳试样的内耗峰不同,所以我们认为这转变产物并不是ε-碳化铁。     

石膏的高压原位Raman光谱和相变研究

 利用金刚石对顶砧（DAC）高压装置产生高压,在0~35 GPa压力范围,对石膏（Gypsum,CaSO₄·2H₂O）晶体进行了高压原位Raman光谱研究。根据高压Raman光谱的实验数据,给出了石膏晶体Raman振动频率与压力的依赖关系;在4.5 GPa附近,在对称性伸缩振动范围,发现新的Raman峰1 012  cm^-1出现,这个峰的强度随压力升高逐渐增强,据此断定在4.5 GPa 附近,石膏晶体发生了压力导致的结构相变。     

α-LiIO3的等温压缩和高温高压下的相变

用金刚石压砧高压X射线衍射技术研究了α-LilO₃在室温高压下的压缩行为,压力达23.0GP_a。观察到晶格压缩的各向异性,其c/a轴比以-6.187×10^-3/GP_a的速率减小。得到其常压下的体弹模量B₀=39.2GP_a,体弹模量对压力的一阶导数B＇₀=3.787。α-LiIO₃在高温高压下转变成四方结构,与淬火卸压所得的ε-LiIO₃结构一致。 关键词：     

Effect of elastic excitations on the surface structure of hadfield steel under friction

The structure of the Hadfield steel (H13) surface layer forming under dry friction is examined. The deformation of the material under the friction surface is studied at a low slip velocity and a low pressure (much smaller than the yields stress of H13 steel). The phase composition and defect substructure on the friction surface are studied using scanning, optical, and diffraction electron microscopy methods. It is shown that a thin highly deformed nanocrystalline layer arises near the friction surface that transforms into a polycrystalline layer containing deformation twins and dislocations. The nanocrystalline structure and the presence of oxides in the surface layer and friction zone indicate a high temperature and high plastic strains responsible for the formation of the layer. It is suggested that the deformation of the material observed far from the surface is due to elastic wave generation at friction.     

Si表面间水平碳纳米管束的分子动力学模拟研究

本文采用分子动力学模拟方法研究了Si表面间单壁水平碳纳米管束SWCNT (10,10)的变形和摩擦特性.系统在弛豫平衡后,首先对碳纳米管束施加压力至碳纳米管或Si表面结构破坏.之后在无压力和高压力两种情况下使上表面沿水平方向做剪切运动以研究碳纳米管束的摩擦特性.结果表明,由于碳纳米管的柔韧性,碳纳米管束在加载过程中出现明显变形,但直至3.8 GPa高压下并无结构破坏.系统无压力时SWCNT (10,10)在原地轻微随机滚动,压力为3.8 GPa时,碳纳米管束出现了整体的轻微滑动,同时伴随无规律的轻微滚动, 关键词： 碳纳米管束 摩擦 分子动力学模拟     

Volatile corrosion inhibitor film formation on carbon steel surface and its inhibition effect on the atmospheric corrosion of carbon steel

A novel volatile corrosion inhibitor (VCI), bis-piperidiniummethyl-urea (BPMU), was developed for temporary protection of carbon steel. Its vapor corrosion inhibition property was evaluated under simulated operational conditions. Electrochemical impedance spectroscopy was applied to study the inhibition effect of BPMU on the corrosion of carbon steel with a thin stimulated atmospheric corrosion water layers. Adsorption of BPMU on carbon steel surfaces was investigated by atomic force microscopy (AFM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results indicate that BPMU can form a protective film on the metal surface, which protects the metal against further corrosion. The structure of the protective film was suggested as one BPMU molecule chelated with one Fe atom to form a complex with two hexa-rings.     

烧结烟气脱硫脱硝用活性炭混合钢渣复合材料的光谱学分析

钢渣是冶金工业中产生的主要固体废弃物,其产量约为每年粗钢产量的15%~20%。由于技术的局限,导致我国钢渣利用率较低,仅为年钢渣产量的10%,同时加之管理制度的不健全,导致钢渣大量露天堆放,对土地资源、地下水源,以及空气质量形成严重影响。固体废弃物再利用是资源可持续发展的重要途径之一,钢渣的主要化学成分为CaO, SiO2, Al2O3, MgO, Fe2O3, MnO, f-CaO等。面对上述问题,利用冶金固体废弃物与活性炭开发一种价格低廉且性能优越的活性炭混合钢渣复合材料,既是冶金固体废弃物的高附加值利用与资源可持续发展的重要途径之一,也是大幅降低改性活性炭生产成本与提高经济效益的重要途径之一。该研究创新性以活性炭与钢渣为研究对象,利用钢渣中含有的金属氧化物对活性炭进行改性处理制备用于烧结烟气脱硫脱硝的活性炭混合钢渣复合材料,通过搭建实验反应装置对活性炭混合钢渣复合材料的脱硫脱硝性能进行测试。利用X射线荧光光谱仪(XRF)对钢渣的化学成分进行测试与分析,比表面积及孔径测定仪(BET)对活性炭混合钢渣复合材料的孔结构进行测试与分析,傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对钢渣的结构组成进行测试与分析,扫描电子显微镜(SEM)对活性炭混合钢渣复合材料的微观结构进行测试与分析,以揭示活性炭与钢渣制备活性炭混合钢渣复合材料的机理,以及活性炭混合钢渣复合材料对烧结烟气脱硫脱硝的机理。结果表明:当钢渣为电炉热泼渣、钢渣与活性炭质量比为2∶4、钢渣与活性炭细度为400目时,活性炭混合钢渣复合材料具有良好的脱硫脱硝性能与合理的经济性,即脱硫效率为100%、脱硝效率为58%。活性炭混合钢渣复合材料具有的多孔结构对SO2和NO进行有作用,钢渣中Fe2O3与MnO2促使活性炭官能团进行催化还原反应提高脱硫脱硝性能,其中吸附作用是主导与前提,催化还原反应是辅助与协同。以期为高附加值的钢渣利用提供新途径,实现钢铁企业以废治废、以废增效的目的。     

高压熔渗生长法制备金刚石聚晶中碳的转化机制研究

在6 GPa和1500 ℃的压力和温度范围内, 利用高压熔渗生长法制备了纯金刚石聚晶, 深入研究了高温高压下金刚石聚晶生长过程中碳的转化机制. 利用光学显微镜、X-射线衍射、场发射扫描电子显微镜检测, 发现在熔渗过程中金刚石层出现了石墨化现象, 在烧结过程中金刚石颗粒表面形貌发生了变化. 根据实验现象分析, 在制备过程中存在三种碳的转化机制: 1)金属熔渗阶段金刚石颗粒表面石墨化产生石墨; 2)产生的石墨在烧结阶段很快转变为填充空隙的金刚石碳; 3)金刚石直接溶解在金属溶液中, 以金刚石形式在颗粒间析出, 填充空隙. 本文研究碳的转化机制为在高温高压金属溶剂法合成金刚石的条件下(6 GPa和1500 ℃的压力和温度范围内)工业批量化制备无添加剂、无空隙的纯金刚石聚晶提供了重要的理论指导.     

Structural and electronic properties of carbon nanotubes under hydrostatic pressures

We studied the structural and electronic properties of carbon nanotubes under hydrostatic pressures based on molecular dynamics simulations and first principles band structure calculations. It is found that carbon nanotubes experience a hard-to-soft transition as external pressure increases. The bulk modulus of soft phase is two orders of magnitude smaller than that of hard phase. The band structure calculations show that band gap of (10, 0) nanotube increases with the increase of pressure at low pressures. Above a critical pressure (5.70GPa), band gap of (10, 0) nanotube drops rapidly and becomes zero at 6.62GPa. Moreover, the calculated charge density shows that a large pressure can induce an {sp}²-to-{sp}³ bonding transition, which is confirmed by recent experiments on deformed carbon nanotubes.     

高压下碳纳米管的X射线衍射研究

 用同步辐射原位高压能散X射线衍射技术,对碳纳米管进行了结构和物性的研究,压力达50.7 GPa。在室温常压下,碳纳米管的结构和石墨的hcp结构相似,其(002)衍射线的面间距为d₀₀₂=0.340 4 nm,(100)衍射线的面间距为d₁₀₀=0.211 6 nm。从高压X射线衍射实验看到,当压力升到8 GPa以上时,(002)线变宽变弱,碳纳米管部分非晶化。而当压力从10 GPa或20 GPa卸压至零时,(002)线部分恢复。但当压力升高至最高压力50.7 GPa时,碳纳米管完全非晶化,而且这个非晶化相变是不可逆的。用Birch-Murnaghan方程拟合实验数据,得到体弹模量为K₀=(54.3±3.2)GPa（当K′₀=4.0时）。     

高压下限域富勒烯分子体系构筑的新结构

探索新的碳结构是物理、材料等学科关注的热点课题. 富勒烯分子可看成是一种零维碳结构，其独特的结构和优异的性质为构筑新碳结构提供了理想的构筑单元. 本文介绍了利用限域与高压相结合的方法，在富勒烯限域体系研究中取得的进展，包括溶剂化富勒烯、富勒烯填充单壁碳纳米管（Peapod）限域体系的高压结构转变，总结了溶剂分子等对限域富勒烯高压结构相变与新结构形成的影响. 结果对新型碳结构的设计与构筑提供了新的思路与有益参考.     

高压下尼龙1010-单壁碳纳米管复合材料的结晶行为

 采用XKY-6×1200MN型六面顶压机,在不同温度、压力条件下处理30 min后制备了尼龙1010(PA1010)-单壁碳纳米管（SWCNT）复合材料的高压结晶样品,通过X射线衍射（XRD）、差热分析仪（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）,研究了高压处理样品的结晶行为、结构变化及形貌特征。结果表明：在1.0~2.5 GPa压力下,属于高压熔体结晶;在3.0和4.5 GPa压力下属于高压退火处理;高压结晶或高压退火均有助于聚合物片层晶体的增厚,并且高压熔体结晶的增厚效果优于高压退火处理。XRD结果表明,PA1010的三斜晶型在高压处理后保持不变,高压熔体结晶或高压退火都可以使(100)晶面和(010)晶面间距减小,即高压处理致使聚合物分子链紧密堆积。DSC结果表明：在高压熔体结晶过程中,升高压力和温度可以得到片层厚度较大的PA1010晶体;在2.0 GPa、350 ℃下获得的高压结晶样品的熔点和结晶度最高,分别达到208.5 ℃和64.6%。SEM和TEM结果表明：与常压结晶样品相比,高压结晶样品内部出现c轴厚度超过150 μm的大尺寸晶体;SWCNT与PA1010基体之间形成相互穿插的网络结构,刚性的SWCNT作为高压成核剂促进PA1010晶体生长和增厚。     

具有碳纤维材料环的超高压模具

介绍了一种使用钢环和碳纤维复合材料环共同预紧方式的两面顶超高压模具,该结构在全钢环两面顶模具的基础上,使用一层碳纤维复合材料环代替最外层钢环,得到了一种具有碳纤维复合材料环的超高压模具。这种设计避免了大直径钢环难以制造加工的问题,形成一种以钢环与复合材料环共同对压缸预紧的新型预紧方式。数值分析表明:该模具结构设计具有可行性,可以在一定程度上减小压缸的周向应力、最大剪切应力和等效应力。此外,对碳纤维复合材料环进行了失效判别。