纳米晶软磁合金的结构对技术磁性的影响——Ⅰ.结构各向异性

考虑到现有理论的局限性,建立了界面非晶相的随机局域各向异性模型,对界面非晶相在合金结构各向异性中的作用进行了研究,结果表明由交换作用和局域磁晶各向异性决定的结构各向异性与界面非晶相的磁性和结构参数有着复杂的关系,晶化后期软磁性能的恶化可由界面非晶相的磁性能减弱来解释.     

不规则单斜地层中磁弹性剪切波的色散方程

在内夹磁弹性单斜地层中,下界面不规则变化时,研究水平偏振剪切波的传播,该地层夹在两个半无限磁弹性单斜介质之间,得到了闭式的色散方程.不计磁场及介质界面的不规则性,该色散方程与三层介质中经典方程相一致.图示了磁场和界面不规则深度对相速度的影响.     

考虑磁通流动效应的超导薄膜基底结构界面断裂行为研究北大核心CSCD

超导薄膜是一种采用化学涂层制备而成的多层薄膜结构,作为性能优越的导电功能结构材料,其载流能力与结构完整性直接相关.在超导薄膜制备过程中,超导层与金属基底之间的界面裂纹很难避免.因此,在载流运行过程中,由于外磁场的存在,这类界面裂纹的强度问题成为关键.为此,该文针对超导薄膜结构,以磁通量子穿透薄膜理论和线弹性断裂理论为基础,建立了研究超导层与基底界面裂纹强度问题的解析模型.深入分析了外加磁场作用下界面裂纹强度问题,得到了超导磁通流动对裂纹尖端应力场和能量释放率的影响.结果表明:磁通流动速度越大,界面裂纹尖端处应力越大且能量释放率越大,这将导致界面更容易发生裂纹破坏.该文所得结果有助于分析相关的界面裂纹问题.     

巨磁电阻材料La2/3Ca1/3Mn1-xFexO3的研究

主要采用了X射线衍射、Mssbauer谱、磁测量等方法系统研究了块体巨磁电阻材料La2/3Ca1/3Mn1-xFexO3在不同铁含量(0≤x≤0.84)时结构、性能、磁性的变化,并给予合理的解释. 在0＜x≤0.67范围内,发现掺入的Fe与近邻Mn或Fe具有强弱不同的反铁磁相互作用,影响了Mn4+和Mn3+之间的双交换作用,从而降低了居里温度(TC)、磁化强度和巨磁电阻效应;并且整个晶体是由不同大小的磁性团簇(cluster)组成的.     

残余界面应力对粒子填充热弹性纳米复合材料有效热膨胀系数的影响

根据黄筑平等人提出的基于“3个构形”的表/界面能理论,研究了热弹性纳米复合材料的有效性质,重点讨论了残余界面应力对纳米尺度夹杂填充的热弹性复合材料有效热膨胀系数的影响．首先,给出了由第一类Piola-Kirchhoff界面应力表示的热弹性界面本构关系和Lagrange描述下的Young-Laplace方程;其次,采用Hashin复合球作为代表性体积单元,推导了在参考构形下复合球内部由残余界面应力诱导的残余弹性场,并进一步计算了从参考构形到当前构形的变形场;最后,基于以上计算得到了热弹性复合材料有效体积模量和有效热膨胀系数的解析表达式．研究表明,残余表/界面应力对复合材料的热膨胀系数有重要影响．     

纳米摩擦学的分子动力学模拟研究

用分子动力学模拟研究了纳米级润滑薄膜的固液相变和界面滑移现象以及固体接触和黏着的微观机制.结果表明：纳米薄膜中液体的固化相变压力随膜厚减薄而下降,说明润滑剂可能处于类固态状态.薄膜中的界面滑移现象可能在较低的剪切速率下发生,并与液体的固化程度有较好的对应关系.光滑晶体表面在相互接近或分离过程中可能因部分原子突然跃迁而发生微观黏着,这对于理解界面摩擦的起源具有重要意义.     

固体薄膜表面磁性粒子的分形凝聚

本文研究了磁性粒子在固体薄膜表面的凝聚现象.Ag-Co,Fe-Cu合金多层膜经离子束混合后,磁性粒子(即Co,Fe粒子)在薄膜表面扩散并聚集.研究表明磁性粒子分形聚集体的分形维数比理论模型所得出的值小得多.进一步研究Fe,Co,Cr,Ni 4种磁性粒子在各自相应薄膜上的聚集表明:磁性粒子分形聚集体的分形维数同磁性粒子的有效磁子数成线性关系D_f=km+c,其中m是有效磁子数,D_f是分形维数,k=-0.041,c=1.72.本文还研究了磁性粒子的聚集过程.     

Pr6Fe13Ge磁结构的M(o)ssbauer谱和中子衍射

通过磁性测量、M(o)ssbauer谱和中子衍射研究了室温下Pr6Fe13Ge的磁结构.磁性原子集中分布在z=0和z=1/2镜面的两侧,被z=1/4,3/4处的非磁性原子分割成M(磁性)/NM(非磁性)/M(磁性)排列的三明治结构.磁性层M内磁矩为共线铁磁耦合,磁矩方向少量偏离ab面,形成小的c轴方向的分量;层与层之间,ab面内的磁矩分量为反铁磁耦合,而c轴方向的分量为铁磁耦合.     

Hamilton体系下层合板弱粘接模型的应用

层合板的层间粘接模型对整个层合板的结构有重要影响．运用Hamilton正则方程对层合板层间的不同类型的粘接模型进行了分析．结合弹性材料修正后的Hellinger Reissner变分原理和插值函数,构建了直角坐标系下8节点层合板的每一层的线性方程;考虑到脱层板的连接界面处应力和位移的关系,改进了现有的常用弱粘接模型,建立不同粘接模型的控制方程;最后通过求解整个板的控制方程,得到层合板的层间应力和位移．数值算例验证了该模型的正确性,并研究了层间界面为线性和非线性时的问题．结果表明:应用改进后的弱粘接模型,能够更好地模拟层合板的弱界面失效过程．     

复杂动力巨系统中子系统行为间相关性研究的一种新方法

复杂开放巨系统内部关系错综复杂并具有动态特征,提出了非线性相互预测算法,分析一类复杂巨系统的内部多个子系统之间行为的相互关系及表征其非线性依赖关系的耦合强度.该方法在相空间重构的基础上,仅通过小数据和微信号可得到表征子系统间依赖关系的判别值,进而通过对判别值的分析得到了各子系统的行为特征及其相互作用关系.同时文中得到的子系统间的相互作用机制,可以为金融危机的理论分析提供非线性相互预测度量.     

基于有限元的金属基短纤维复合材料MMC的一种统计蠕变模型

在有限元分析的基础上建立了一个单向应力状态下金属基短纤维复合材料(MMC)的统计蠕变模型.首先建立细胞模型并进行有限元分析,得到了单向应力状态下材料细观尺寸及载荷方向对宏观蠕变响应的影响规律.通过在细胞模型中增加一界面层(考虑材料特性和厚度)来研究基体和纤维的界面对MMC宏观蠕变响应的影响.基于细胞模型的数值结果,提出了一适用于纤维平面随机分布的随机统计模型,该模型考虑了纤维的断裂.通过试验获得纤维的统计分布规律.分析结果表明随机统计模型可以满意地描述试验结果.进一步讨论了材料细观尺寸,纤维的断裂特性以及界面层的材料特性和厚度对MMC宏观蠕变响应的影响.     

Pr6Fe13Ge磁结构的Mossbauer谱和中子衍射

通过磁性测量、Mossbauer谱和中子衍射研究了室温下Pr₆Fe₁₃Ge的磁结构 .磁性原子集中分布在z=0和z=1 / 2镜面的两侧 ,被z=1 / 4 ,3/ 4处的非磁性原子分割成M(磁性 ) /NM(非磁性 ) /M(磁性 )排列的三明治结构 .磁性层M内磁矩为共线铁磁耦合 ,磁矩方向少量偏离ab面 ,形成小的c轴方向的分量 ;层与层之间 ,ab面内的磁矩分量为反铁磁耦合 ,而c轴方向的分量为铁磁耦合     

带裂纹层合板复应力强度分析

本文用经典板理论求得了复合材料层合板的界面应力强度因子.利用裂纹尖端能量释放率和复应力强度因子间的关系,给出最一般的复合材料层合板,在相应外荷载和模型混合参数下的复应力强度因子的一个封闭形式的解.然后提出确定这一模型混合参数的步骤,给出某些层合板的数值结果.并给出在相应外荷载下的小范围接触条件.特别证明了界面韧度曲线的对称性质.最后讨论振荡指数消失后,预计的断裂荷载的精确性.还通过一个实例表明β=0法的有效性和局限性.     

水滴撞击倾斜非Newton除冰液液膜动力学行为特性数值研究

为了探究降雨天气下水滴撞击除冰液液膜后引发的非Newton动力学行为,耦合相界面控制方程及组分输运方程,构建了多相、多组分、多体系耦合作用的液滴撞击非Newton液膜的动力学行为模型.开展了水滴撞击除冰液液膜非稳态演化行为特性数值研究,以实验结果验证并修正了模型.此外,进一步分析了除冰液的剪切稀化特性和斜面坡度对撞击过程的影响机制.研究结果表明：液滴撞击倾斜液膜后会产生非对称的液冠,而除冰液非Newton特性引发的黏度差异进一步导致撞击后的非对称运动;在液冠的形成过程中,除冰液被带离液膜,与水分的稀释效应共同降低了液膜的黏度;坡度的增加限制了水滴在液膜上游的作用范围,促进了下游液冠的生长进而加快了除冰液的脱离,因此液膜在下游的黏度显著降低.     

电解质特性吸附与双电层的性质,电解质界面过剩活度系数的研究

本文对稀溶液界面强电解质特性吸附,按热力学及双电层模型的理论处理.提出了界面过剩活度系数与吸附量间的关系式.因与Gibbs界面过剩浓度相适应,所以避免了界面层厚度问题的影响.文中论述了其非理想性主要归因于界面有序化分布时,同层同种离子间的静电推斥,从而显示用界面活度代替界面浓度的重要性.从上述关系式可导出Темкин型吸附等温线等.以液汞-KI溶液为例验证了理论结果.并论述从经验界面过剩活度系数估算一些双电层参量的可能性.     

基于微观方法对液态铝泡沫宏观析液过程的数值模拟研究

通过微元管内流动模型,研究了液态金属熔体泡沫体内单条Plateau边界内析液过程中的速度场.分析了不同Newton表面粘度,即不同的气液界面运动能力(无量纲参数M)下,Plateau边界内速度的分布.结果显示:在相同的气液界面运动能力和曲率半径条件下,泡沫体内固壁处Plateau边界内速度约是内部Plateau边界内速度的6～8倍,从而解释了不同容器内泡沫体析液速率的差异现象;发现M存在1个临界值,在此值的两边,液膜厚度与曲率半径的比值对Plateau边界内速度的影响呈现出相反的趋势.结合多尺度方法,进而利用微观计算结果建立了泡沫体的整体宏观析液模型,将模型计算结果和经典析液方程计算结果及实验值作了比较,结果表明:该文模型计算结果与实验值在泡沫层上部、中部吻合较好,M值和气泡大小对析液过程有显著影响.     

键座渗流与稀磁体系的相变

本文首先将键渗流和座渗流中的普适关系加以推广,建立了键座渗流的相界关系;接着研究了稀磁体系的相变问题,应用Potts模型,推出稀磁体系的铁磁-顺磁和反铁磁-顺磁相交的相界关系。与已往文献中处理这类问题所采用的级数法、有限集团近似、数值模拟和重整化群等方法相比,本文所给出的解析式具有使用方便、简单、物理概念清晰,且较为精确等优点.     

Ni81Fe19/Al2O3/NixFe1-x结的隧道平面Hall效应

Ni₈₁Fe₁₉/Al₂O₃/Ni_xFe_100-x三层结的隧道平面Hall(TPH)效应与单层膜和二层结的一般平面Hall效应不同 .这效应涉及自旋极化传输 ,故TPH电压与两铁磁层内磁矩的夹角相关 .并报道了铁磁层的成分、磁特性以及绝缘势垒层的厚度等对TPH效应的影响 .     

适合裂尖穿越界面行为分析的断裂模拟方法研究

分析了线弹性断裂力学在模拟裂尖垂直穿越弹性界面行为时存在的理论缺陷;对理想化的层状弹性材料,采用内聚力模型研究了界面前方材料的内聚强度对裂尖穿越界面行为的影响;根据有限元计算结果,讨论了内聚力模型与线弹性断裂力学在模拟裂纹垂直于界面扩展时的差别.计算结果显示,界面前方材料的内聚强度大小对裂尖穿越界面行为有重要影响,是导致内聚力模型与线弹性断裂力学模型计算结果差异的关键因素.计算结果分析表明:研究复杂材料中裂纹扩展行为时,不仅需要一个基于能量的断裂准则,还需要补加一个强度准则,内聚力模型在理论上符合这一要求.     

RTiFe11金属间化合物的结构与磁性

本文研究了RTiFe₁₁的晶体结构和内禀磁性(R=Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,Er和Y),并分析了RTiFe₁₁的磁结构与各种磁性离子间的交换作用。发现R为重稀土时,R—Fe交换作用与(g_J —1)²J(J+1)成比例,在R为轻稀土时,要考虑5d-4f电子交换作用因稀土离子而异所带来的修正。分析了在RTiFe₁₁中Fe—Fe交换作用与原子间距的依赖关系,并给出了提高居里温度的实验结果。利用合金的能带模型分析了Fe原子的饱和磁矩,并通过适宜的原子代换研究了提高饱和磁矩的途径。RTiFe₁₁呈现多样性的磁晶各异性性质。利用实验方法测定了Fe次晶格的易磁化方向与磁晶各向异性常数随温度的变化。根据晶场理论,按照点电荷模型计算了稀土离子的磁晶各向异性及其随温度的变化,解释了所观测到的自旋再取向现象。