快凝过程中液态Cu64Zr36合金二十面体团簇遗传与演化跟踪

采用分子动力学方法模拟研究了液态Cu₆₄Zr₃₆合金在冷速50 K/ns下 的快速凝固过程, 并通过双体分布函数、Honeycutt-Andersen (H-A) 键型指数和团簇类型指数对其微结构演变特性进行了分析. 液态与快凝玻璃合金的主要原子组态都是二十面体(12 0 12 0)及其变形结构 (12 8/1551 2/1541 2/1431), 其中比例最高的是Cu芯Cu₈Zr₅基本原子团, 其次是Cu₇Zr₆和Cu₉Zr₄团簇; 并且由这些二十面体基本原子团铰链形成的中程序, 其尺寸分布在液相和固相中分别呈现出13, 19, 25,···和13, 19, 23, 25, 29, 37,···的幻数特征. 团簇的演化与跟踪分析发现: 没有任何团簇能从液态直接遗传到固态合金, 遗传的起始温度出现在T_m–T_g过冷液相区. 二十面体团簇的遗传主要以完全和直接遗传为主, 并且一个明显的增加发生在T_g附近. 在玻璃化转变温度T_g以下, (12 0 12 0) 二十面体比 (12 8/1551 2/1541 2/1431) 变形二十面体具有更高的结构遗传能力, 但仅有少部分在遗传过程中能保持化学成分的恒定. 通过部分遗传, 某些二十面体中程序甚至也能从过冷液体中被遗传到玻璃合金. 关键词： 快速凝固 分子动力学 二十面体团簇 遗传     

高压对快凝Pd_(82)Si_(18)合金团簇结构及其遗传的影响

采用分子动力学方法,对高压条件下液态Pd_(82)Si_(18)合金快凝过程进行了模拟研究,并采用双体分布函数、Honeycutt-Andersen键对指数、原子团类型指数等方法表征和分析了快凝合金的微结构特征.结果发现:随着压力增加,玻璃合金中低配位数(Z≤11)的Kasper团簇数目显著减少,而高配位数(Z≥12)的Kasper团簇及其变形结构的数目大幅增加,当压力超过10 GPa玻璃合金中的(11 2/1441 8/1551 1/1661)团簇取代了(10 2/1441 8/1551)团簇的主导地位.提高压力能显著增加玻璃合金中高配位数(Z≥12) Kasper团簇铰链的中程序(MRO)数目,但低配位数(Z≤11) Kasper团簇仍主要形成共享顶点原子的扩展团簇.遗传跟踪分析发现,压力能够显著提高Kasper团簇的阶段遗传分数和遗传起始温度,增强了快凝Pd_(82)Si_(18)合金的玻璃形成能力.     

过冷Fe85Ni15熔体的结构及动力学研究

基于嵌入原子势（EAM）,采用分子动力学（MD）模拟的方法探讨了过冷液态Fe₈₅Ni₁₅合金的微观结构及动力学性质.对B-T结构因子（SF）与相对长度（Correlation length）的分析发现:Fe₈₅Ni₁₅熔体具有相分离的趋势,但不十分明显.配位数（CN）及F-Z结构因子的计算结果证实了体系的短程序对应着二十面体结构.均方位移（MSD）的计算结果表明:Fe₈₅Ni₁₅合金属于脆性液体.将获得的扩散激活能与其它合金系进行对比发现扩散激活能并不能反映熔体的玻璃形成能力,熔体中的二十面体结构不利于非晶的形成.     

非晶态合金Cu_xPd_(1-x)形成过程合金效应及微观结构转变特性的模拟研究(英文)

本文根据量子Sutton-Chen多体势,采用分子动力学方法对含有50000个原子大系统液态二元合金Cu_xPd_(1-x)(CuPd的原子半径比为1.14)在快速凝固过程中的微观结构转变特性进行模拟研究.运用Honeycutt-Andersen(HA)键型指数法和原子成团类型指数法(CTIM)分析了液态和固态的微观结构特性.研究结果发现:在7.73×10~(13)K/S冷却速率下,Cu_xPd_(1-x)合金形成以1551、1541和1431三种键型为主的非晶态结构;系统以1551键型和由1551键型构成的(12 0 12 0)二十面体团族在所有的键型和团簇中占主导地位,并且在液态合金Cu_xPd_(1-x)微观结构转变中起着关键性作用.通过分析键型、团簇和平均原子体积,我们发现液态合金Cu_xPd_(1-x)的玻璃转变温度是573K.同时还发现,原子的平均配位数的变化与1551,1441,1661键型的变化趋势相当接近,这反映出体系对称性结构的变化规律与配位数的变化有关.     

LiErP4O12的晶体结构

对于盐熔法合成的LiErP₄O₁₂单晶进行了X射线衍射分析。该晶体属于单斜晶系,空间群为C2/c,z=4,晶胞参数为:a=16.229?,b=7.009?,c=9.524?,β=125.92°。包括把二次消光作为晶体结构参数的全矩阵最小二乘法修正给出1282个独立反射的R=0.058。基本的结构单位为(PO₃)_n的螺旋带,它们由共角的四面体构成。十二面体ErO₈不共有任何O原子,从这意义来说是相互分立的。 关键词：     

冷速对液态金属Na凝固过程中微观结构影响的模拟研究

采用分子动力学方法对液态金属Na在四种不同冷速下的快速凝固过程进行了模拟跟踪研究.采用双体分布函数g(r)曲线、Honeycutt-Andersen键型指数法和原子团类型指数法对凝固过程中微观结构的变化进行了分析.结果表明：冷却速率对微结构的转变有决定性影响，当冷速为1.0×10¹⁴和1.0×10¹³K/s时，系统形成以1551和1541键型或以缺陷多面体基本原子团(13 1 10 2)和二十面体基本原子团(12 0 12 0)为主体的非晶态结构；当冷速为1.0×10¹²和1.0×10¹¹K/s时，系统则形成以1441和1661键型或以体心立方基本原子团(14 6 0 8)为主体的晶态结构.同时发现：不同冷速对液态金属Na在液态和过冷态时微观结构的影响甚小；但不同冷速对其固态(非晶态利晶态)时的微观结构有显著的影响，且要在液-固转变点(分别在玻璃转变温度T_g和晶化起始温度T_c)附近或以后才能充分展现出来.根据这一特点，有可能建立另一种确定液态金属T_g和T_c的新方法.原子团类型指数法比键型指数法更有利于研究液态、非晶态等无序体系和一些晶化体系的具体结构特征. 关键词： 液态金属Na 凝固过程 分子动力学模拟 原子团类型指数法     

纳米晶复合Pr2Fe14B/α-Fe永磁材料磁性的研究

采用熔体快淬的方法制备Pr₂Fe₁₄B/α-Fe纳米晶复合永磁材料.使用振动样品磁强计(VSM)测量样品的室温磁性能.实验合金成分为(Pr_xFe_94.3-xB_5.7)_0.99Zr₁(其中x＝8.2，8.6，9.0，9.4，9.8，10.2，10.6，11.0，11.4(原子分数，%)).系统地研究了辊速及合金成分对快淬带磁性能的影响，当Pr原子分数由8. 关键词： 纳米复合永磁材料 熔体快淬 2Fe₁₄B/α-Fe')" href="#">Pr₂Fe₁₄B/α-Fe 磁性     

液态Mg7Zn3合金快速凝固过程中微观结构演变机理的模拟研究

采用分子动力学方法对液态Mg₇Zn₃合金的快速凝固过程进行了模拟研究,并采用双体分布函数、Honeycutt-Andersen键型指数法、原子团类型指数法(CTIM)以及遗传跟踪等方法对凝固过程中团簇结构的形成、演变特性进行了分析.结果表明:在以冷速为1×10¹² K ·s^-1的凝固过程中, Zn-Zn原子之间的相互成键的概率明显增加,形成以1551,1541,1431键型为主的非晶态结构.其特征键型1551随温度变化 关键词： 液态MgZn合金 快速凝固过程 微观结构演变 分子动力学模拟     

结合高分辨率X射线光电子能谱和拉曼散射研究GexGa8S92-x玻璃结构

本文在固定Ga原子含量为8%的情况下,结合高分辨率X射线光电子能谱和拉曼散射光谱对硫系玻璃Ge_xGa₈S_92-x(x=24%,26.67%,29.6%,32%和36%)的结构进行了研究.通过分析玻璃结构中各单元结构的演变情况,发现玻璃内部网络结构主要为S原子桥接GeS₄和GaS₄四面体结构.随着Ge含量的逐渐增大,S链状或环状结构单元迅速减少,并消失于Ge_26.67Ga₈S_65.33玻璃组分中;而类乙烷结构S₃Ge-GeS₃中的Ge—Ge同极键和S3Ge/Ga-Ga/GeS3结构中的M—M (Ge—Ge,Ga—Ga或Ge—Ga)同极键同时出现于Ge_29.6Ga₈S_62.4玻璃中,并且其结构数量随着Ge含量的增大而逐渐增加.由此可以判定,首先,在硫系玻璃Ge_xGa₈     

Bi2Pb2V2O10的晶体结构

使用X射线单晶衍射法测定了Bi₂Pb₂V₂O₁₀的结构。该晶体属三斜晶系,空间群为C₁¹-P1,单位晶胞内化学式数Z=1,晶胞参数为:a=7.084(4)?,b=7.278(3)?,c=5.587(3)?,α=111.91(5)°,β=95.01(6)°,γ=108.86(4)°,V=245.70?³,D_x=7.35g/cm³,μ(MoK_α)=678,94cm^-1,F(000)=456。用Patterson函数分析及Forier技术测定了结构,对原子坐标、各向同性及各向异性热参数进行了最小二乘方修正,R=0.079。结构分析表明,Bi₂Pb₂V₂O₁₀的Pb原子与O原子形成八角十二面体,Bi原子与O原子形成六角多面体。两个共棱的Pb—O多面体与两个共棱的Bi—O多面体相连,并沿bc平面无限延伸。讨论了吸收的影响。最后,将Bi₂Pb₂VO₁₀的结构与Pb₂SO₅的结构进行了比较。 关键词：     

Amorphous transformation of ternary Cu45Zr45Ag10 alloy under microgravity condition

The influences of undercooling rate and cooling rate on the microstructural evolution of ternary Cu₄₅Zr₄₅Ag₁₀ alloy using single-roller melt spinning and drop tube are investigated. The rapidly quenched alloy ribbons achieve a homogeneous glass structure. The microstructure of the droplets transforms from the Cu₁₀Zr₇ dendrites plus (Cu₁₀Zr₇+AgZr) eutectic into Cu₁₀Zr₇ dendrite with the decrease of droplet diameter. As the diameter decreases to 180 μm, the Cu₄₅Zr₄₅Ag₁₀ alloy changes from crystal to amorphous structure, showing that the cooling rate is not the only influence factor and the undercooling play a certain role in the forming of the amorphous alloy at the same time under microgravity condition.     

粉末状态对激光立体成形Zr55Cu30Al10Ni5块体非晶合金晶化行为的影响

基于金属熔体结构的遗传性, 激光熔池的快速熔凝导致粉末的晶化状态可能会对最终成形件的晶化产生重要影响, 理清其影响规律对于制备大块非晶合金具有重要意义. 本文选取等离子旋转电极法所制粉末和1000 K退火态粉末为沉积材料, 采用激光立体成形技术沉积Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅块体非晶合金, 考察了粉末中已有晶化相对熔池及热影响区晶化行为的影响. 结果发现, 原始粉末组织由非晶相及粗大的Al₅Ni₃Zr₂相组成; 当激光线能量较低时, 相应熔覆层的熔池和热影响区皆含有Al₅Ni₃Zr₂相; 随着线能量的提高, 熔池中Al₅Ni₃Zr₂相消失, 保持了非晶态, 但热影响区晶化加重, 并有大量Al₅Ni₃Zr₂相析出; 当采用退火态粉末时, 即使线能量较小, 相应熔覆层仍主要由非晶构成, 几乎无Al₅Ni₃Zr₂相析出. 这是由于原始粉末在退火时其微观结构发生重排, 与Al₅Ni₃Zr₂相关的原子短程/中程有序结构减少, 导致已沉积层非晶区的热稳定性提高, 不利于Al₅Ni₃Zr₂相析出. 可见, 提高线能量将会加剧非晶沉积体的晶化, 而粉末中的Al₅Ni₃Zr₂团簇相状态对Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅合金沉积层的晶化有重要影响.     

三元Co_(79)Zr_(18)Cr_3合金中高矫顽力

通过在Co_(82)Zr_(18)合金中添加过渡族元素Cr的方法,利用快淬工艺,制备出了Co_(82-x)Zr_(18)Cr_x(x=0,2,3,4)快淬合金薄带,利用磁性测量、X光衍射、热磁分析、扫描电子显微镜,对其磁性能、相组成、微结构进行了研究,实验结果表明,在Co_(82)Zr_(18)合金中添加少量的Cr可以使其矫顽力(iHc)显著提高,其中,Co_(79)Zr_(18)Cr_3快淬薄带经600℃退火处理后iHc=6.5 kOe.相分析发现,600℃退火后的Co_(79)Zr_(18)Cr_3快淬薄带由单一Co_(11)Zr_2相组成,Cr原子进入到了Co_(11)Zr_2相的晶格之中替换了原子半径相对较小的Co原子,这导致了Co_(11)Zr_2居里温度(T_C)的降低却使其磁晶各向异性场(Ha)显著提高;另一方面,通过微结构研究发现,未退火的Co_(79)Zr_(18)Cr_3快淬薄带由50—80 nm的等轴晶粒组成,经600℃退火后,其晶粒形态并未发生改变然而晶粒尺寸却增长到400—500nm。     

a—Fe—(Co,Cr)—Zr系列合金的穆斯堡尔谱研究

本文研究了a-Fe_90-xCo_xZr₁₀(x=4,10,20,…,70)和Fe_90-yCr_yZr₁₀(y=0,4,7,16,20)系列合金的M?ssbaner谱。实验结果表明a-Fe_90-yCo_yZr₁₀和富Fe区(x<30)的a-Fe_90-xCo_xZr_{10 关键词：}     

快凝Pd82Si18合金原子团簇的演化特性及遗传机制

采用分子动力学(MD)模拟计算,对Pd82Si18合金快凝过程中基本原子团簇的遗传特性、演化趋势和结构稳定性进行了研究.团簇类型指数法(CTIM)分析表明:非晶固体中Si原子为中心的(102/14418/1551)双帽阿基米德反棱柱(BSAP)团簇数目占据优势.快凝过程中,BSAP结构团簇具有最大的遗传分数,并且其他以Si原子为中心的Kasper团簇大多都会向BSAP结构团簇转变.通过对Si原子为中心的Kasper基本团簇电子性质第一性原理计算发现,体系中BSAP团簇的结合能最低,结构稳定性较高,与分子动力学计算结果一致.     

非晶Nd3Fe81B16合金的晶化及其对磁性和M?ssbauer谱的影响

本文报道利用单辊方法制备的非晶Nd₃Fe₈₁B₁₆合金的晶化及其对磁性和M?ssbauer谱的影响。发现在非晶Fe₈₁B₁₉合金中用3at％Nd取代B,使非晶Fe₈₁B₁₉合金的晶化温度提高88℃。在适当的退火条件下晶化后样品在室温下的磁性是:σ_s=189emu/g,σ_r/σ_s=0.7,_iH_c=2.15kOe,B_r≈12kG,_bH_c=2kOe,(BH)_max≈8MGOe。与目前广泛使用的六角铁氧体相比,_bH_c相近,但B_r和(BH)_max远比六角铁氧体高。这种材料仅含有少量的Nd,因此可能开发为一种新的廉价永磁材料。本文对少量Nd的添加对非晶FeB合金的晶化温度,磁性和M?ssbauer谱的影响进行了讨论。初步探讨了高矫顽力的来源,认为它的磁化和反磁化过程可以用畴壁钉扎理论解释。 关键词：     

A STUDY OF THE CRYSTALLIZATION OF AMORPHOUS Cu60Zr40 ALLOY

The crystallization of the amorphous Cu₆₀Zr₄₀ alloy has been studied by differential scanning calorimetry (DSC), scanning Auger microprobe (SAM) and transmission electron microscopy (TEM). The DSC trace showed that the sample exhibited a glass transition at 750 K and a strong exothermic effect beginning from 782 K. An enrichment of the element Zr and significant oxygen contamination in a zone near the surface to a depth of about 10 nm were revealed by SAM in the analysis of surface competition and depth profiles of the Cu₆₀Zr₄₀ sample. Also, the change of concentration ratio of Ca to Zr in amorphous matrix at the clean Cu₆₀Zr₄₀ surface as a function of annealing temperature was examined in detail, and it was found that the concentration of Zr at the surface is slightly higher than that in the bulk until 780K and that the concentration ratio of Cu to Zr in matrix has an abrupt increase in the temperature range of 780-800K. The observations by high resolution TEM revealed the appearance of cluster-like regions of approximately 1.5-2.0 nm in size just before crystallization and they distributed randomly throughout the sample. This phenomenon is analogous to the results obtained using field ion microscopy (FIM) by the present authors. The microstructural changes of the sample daring heating show the gradual crystallization of the amorphous matrix.     

铜钨合金高温高压性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了三种不同比例铜钨合金(Cu3W,Cu W,Cu W3)的基态及高温、高压下的电子结构、弹性性质和热力学性质.弹性常数计算结果表明Cu3W为结构不稳定相,Cu W和Cu W3为结构稳定相,与声子色散曲线得到的结论一致.通过对态密度的分析,发现随压强的增大,金属键键能增大,并且态密度有向深能级移动的趋势.通过准简谐德拜模型和准简谐近似模型分别计算、分析和对比了三种铜钨合金在不同温度和压强下的体弹模量、热膨胀系数、德拜温度和比热容.     

铀在Nd_2Zr_2O_7烧绿石中的固溶量及重离子辐照效应

Nd_2Zr_2O_7烧绿石因其稳定的物理化学性质和辐照稳定性可以作为高放废物中锕系核素的固化基材.通过溶胶凝胶—喷雾热解—高温烧结方法制备了含铀的Nd_2Zr_2O_7烧绿石固化体;开展了Nd_2Zr_2O_7和Nd_(1.9)U_(0.1)Zr_2O_7固化体的重离子辐照实验,辐照剂量为1 dpa和3 dpa;利用X射线衍射和Raman光谱对固化体结构进行了分析.研究发现铀在Nd_2Zr_2O_7烧绿石体系的固溶量仅为10 at%,高价态铀掺杂导致固化体结构向无序化转变.重离子辐照实验表明, Nd_2Zr_2O_7烧绿石基材具有较高的抗辐照稳定性;而Nd_(1.9)U_(0.1)Zr_2O_7在较低辐照剂量下,固化体烧绿石体系结构破坏,重离子辐照诱导固化体结构转变为更加无序化的萤石结构.低固溶量和抗辐照能力减弱主要是由于锕系核素烧绿石固化体的结构无序化所致.