晶体相场法模拟纳米晶材料反霍尔-佩奇效应的微观变形机理

采用晶体相场模型模拟获得了平均晶粒尺寸从11.61–31.32 nm的纳米晶组织, 研究了单向拉伸过程纳米晶组织的强化规律的微观变形机理. 模拟结果表明: 晶粒转动、晶界迁移等晶间变形行为是纳米晶材料的主要微观变形方式, 纳米晶尺寸减小, 有利于晶粒转动, 使屈服强度降低, 显示出反霍尔-佩奇效应.当纳米晶较小时, 变形量超过屈服点达到4%, 位错运动开启, 其对变形的直接贡献有限, 主要通过改变晶界结构而影响变形行为, 位错运动破坏三叉晶界, 引发晶界弯曲, 促进晶界迁移. 随纳米晶增大, 晶粒转动困难, 出现晶界锯齿化并发射位错的现象. 关键词： 晶体相场 纳米晶 反霍尔-佩奇效应 微观变形     

柠檬酸掺杂MgB_2多晶材料的钉扎机制及钉扎类型研究

该文研究了柠檬酸掺杂的超导材料MgB_2的磁通钉扎机制及其钉扎类型.证实了柠檬酸的掺杂可以使得MgB_2的磁通钉扎类型向晶界钉扎靠近.在未掺杂的MgB_2多晶样品中,此前的报道认为δT_c钉扎机制起主要作用,但我们发现在我们制备的样品中δl钉扎和δT_c钉扎共同起作用,δT_c钉扎占比仅为46%.在掺杂的样品中δl钉扎机制占主要作用,其贡献比重随着掺杂量的增加而增加,在高掺杂的样品中,δT_c贡献比重接近于0.本文的发现表明在MgB2体系中,两种钉扎机制的作用受多种条件控制.     

界面结构对Cu/Ni多层膜纳米压痕特性影响的分子动力学模拟

金属多层膜调制周期下降到纳米级时,其力学性质会发生显著改变. Cu-Ni晶格失配度约为2.7%,可以形成共格界面和半共格界面,实验中实现沿[111]方向生长的调制周期为几纳米且具有异孪晶界面结构的Cu/Ni多层膜,其力学性质发生显著改变.本文采用分子动力学方法对共格界面、共格孪晶界面、半共格界面、半共格孪晶界面等四种不同界面结构的Cu/Ni多层膜进行纳米压痕模拟,研究压痕过程中不同界面结构类型的形变演化规律以及位错与界面的相互作用,获取Cu/Ni多层膜不同界面结构对其力学性能的影响特征.计算结果表明,不同界面结构的样品在不同压痕深度时表现出的强化或软化作用机理不同,软化机制主要是由于形成了平行于界面的分位错以及孪晶界面的迁移,强化机制主要是由于界面对位错的限定作用以及失配位错网状结构与孪晶界面迁移时所形成的弓形位错之间的相互作用.     

纳米晶永磁材料晶间交换耦合作用的模拟计算研究

利用微磁学有限元法，模拟计算了单相和复相各向同性纳米晶磁体的起始磁化曲线、退磁曲线和回复曲线.验证了用δm(H)曲线的正峰值来衡量纳米晶磁体晶间交换耦合作用的有效性.计算 结果表明，纳米晶单相和复相磁体的晶间交换耦合作用都随晶粒尺寸的增加而降低，当晶粒尺寸过大时 复相磁体表现出两相行为，其δm(H)曲线出现了两个正峰值.分析表明，外场较小的正峰值是软磁相与硬磁相晶粒之间交换耦合作用的结果，而外场较大的正峰值是硬磁相晶粒之间交换耦合作用的结果. 关键词： 纳米晶永磁 晶间交换耦合 δm(H)曲线     

纳米晶永磁Pr8Fe87B5反磁化机理研究

用熔体快淬法制备了Pr2Fe14B/α-Fe纳米复合永磁样品.测量了样品的起始磁化、反磁化过程、矫顽力和剩磁与外场的关系，以及样品的磁粘滞性.经分析认为材料的矫顽力主要由非均匀的钉扎机理决定，但由于交换硬化的软磁相的可逆转动使得这种反磁化机理不同于单相永磁材料的钉扎行为.磁粘滞性表明热激活主要源于硬磁相的不可逆磁化行为. 关键词： 纳米复合永磁 矫顽力 剩磁 磁粘滞     

CdTe纳米晶及层状纳米晶薄膜的生长及其光荧光性质

用湿化学法在水溶液中合成了单分散的、大小尺寸可控的、巯基包裹的胶体CdTe纳米晶体,并利用CdTe纳米晶体和双功能分子poly（diallyldimethylammonium chloride）（PDDA）在Si衬底表面自组织生长了有序的层状纳米晶薄膜,荧光光谱研究了层状纳米晶体之间的共振能量迁移过程.结果表明：层状自组织生长的样品中纳米晶粒的间隔几乎一样,表明它们是有序排列的;而用直接干燥形成的样品中,小尺寸和大尺寸的纳米晶体之间间隔较短,发生荧光共振能量迁移,较小尺寸的纳米晶粒荧光峰（即波长较短处的晶 关键词： CdTe纳米晶体 量子限制效应 共振能量迁移     

非晶Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金激光纳米化的超精细结构研究

在CO2激光功率为50-300W、扫描速度为20mm/s、激光散光斑为20mm照射条件下,诱导非晶Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9带中发生结构重组,产生定量纳米α-Fe(Si)晶相形成双相组织结构材料. 利用穆斯堡尔谱研究了非晶Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金激光纳米化的超精细结构. 实验结果表明,激光诱导非晶Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米化后,其超精细磁场的分布随着激光功率变化由单峰向双峰变化,在高功率辐照时, 出现了双峰分布,并且峰位向高场移动. 高激光功率辐照非晶Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金纳米晶化相有四种超精细结构,即2个超精细磁场较小的初晶相和2个超精细磁场较大的纳米晶化相. 其中超精细磁场较大(17-25MA/m)的α-Fe(Si)相为DO3结构.     

铂纳米晶合成中二价前驱体的还原动力学研究（英文）

本文定量研究了不同温度下二价铂前驱体的还原过程,并进一步研究了两种还原途径(溶液和表面)对铂纳米晶最终形貌和尺寸的影响.实验的结果表明在成核阶段,二价铂前驱体主要通过溶液相还原成原子.这些原子经由均相成核的方式形成晶核和晶种.当反应温度较低(例如22℃)时,这些晶种通过吸附和自催化表面还原二价铂前驱体,最终形成较大尺寸的铂纳米晶集合体.当温度升高到100℃时,主导的还原途径从表面变为溶液相,进而形成较小尺寸的铂纳米晶集合体.结果进一步表明类似的生长机制同样适用于利用钯纳米立方体作为晶种生长铂纳米晶的合成体系.     

Y_2O_3纳米晶体中Ln~(3+)(Ln=Tb,Tm,Eu)发光浓度猝灭及能量传递的研究

采用燃烧法制备了不同Ln3+(Ln=Tb,Tm,Eu)掺杂浓度和不同粒径的Y2O3:Im纳米晶体粉末样品,并通过高温退火获得了相应掺杂浓度的体材料样品.测量了纳米和体材料样品的发射光谱、XRD谱并拍摄了不同粒径样品的TEM照片.研究了纳米Y2O3:Ln晶体粉末中发光中心的浓度猝灭现象和不同发光中心之间的能量传递行为.研究发现,在Y2O3纳米晶体粉末中,Tb3:5D4→7F5和Eu3+:5D0→7F2发光的浓度猝灭与体材料中相似,而Tb3+:5D3→7F5和Tm3+:1D2→3H4发光的猝灭浓度明显高于体材料.这是因为纳米微晶的界面会阻止能量传递的进行,产生较强的尺寸限制效应,抑制发光材料中发光中心之间能量传递的进行,但不同类型的能量传递对粒径尺寸变化的依赖关系不同.尺寸限制效应对长程相互作用类型的能量传递(如电偶极一电偶极相互作用)的抑制作用明显,对短程相互作用类型的能量传递(如交换相互作用)的影响较小.     

纳米晶粒在高压下的相转变

本文报道了晶粒尺寸对压力诱导相转变的最新进展。用热力学理论分析了造成纳米晶体材料 (纳米晶 )的相转变压力与同种大块材料不同的主要因素是体积变化比 ,表面能差和内能差。通过估算这三个因素的具体大小 ,可解释文献报道的实验结果 ,并可确定大块材料和纳米晶之间相转变压力发生差异的控制因素。在纳米晶中 ,晶粒尺寸对结构稳定性和相转变压力的影响与体系本身有关     

纳米晶粒在高压下的相转变

本文报道了晶粒尺寸对压力诱导相转变的最新进展。用热力学理论分析了造成纳米晶体材料（纳米晶）的相转变压力与同种大块材料不同的主要因素是体积变化比，表面能差和内能差。通过估算这三个因素的具体大小，可解释文献报道的实验结果，并可确定大块材料和纳米晶之间相转变压力发生差异的控制因素。在纳米晶中，晶粒尺寸对结构稳定性和相转变压力的影响与体系本身有关。     

硅中位错增殖的实验观察

用化学侵蚀法研究了在机械应力和热应力作用下硅中位错的增殖和非均匀成核。结果表明,在使位错增殖和成核作用上,热应力同机械应力是等效的。硅中小角晶界中的位错,原生孤立位错都能成为位错源;晶体内部的缺陷及表面蚀斑处的应力集中能够引起位错成核;硅中螺型位错能够通过交叉滑移机制发生增殖。对新生位错环空间分布的研究表明,Frank-Read机制可能是位错增殖的主要形式。位错能否发生增殖,主要决定于位错源所受分切应力的数值、晶体温度、位错本身的结构特点以及钉扎情况等。     

纳米复合Fe-R-O(R=Hf Nd Dy)薄膜面内铁磁共振研究

用反应溅射方法制备了FeRO(R=Hf, Nd, Dy) 薄膜，并在400℃时对样品进行退火处理，x射线衍射和电子衍射结果显示纳米量级的Fe晶粒镶嵌在非晶氧化物基质中.用面内铁磁共振技术仔细测量了样品的共振吸收谱，并分析了局域磁化强度Ms与晶粒尺寸的关系.制备态样品呈现出显著的面内单轴各向异性，退火后单轴各向异性显著减弱，取而代之的是较弱的磁晶各向异性.利用公式(ω/γ)2=(Hres+HK)(Hres+HK+4πMs)求出局域磁化强度Ms，它随晶粒尺寸减小而减小，在晶粒尺寸为5nm时仅约为Fe体材料饱和磁化强度的30%.局域磁化强度与根据Fe的体积百分比算出的体磁化强度相比偏小，并与晶粒尺寸的倒数呈线性关系，说明在晶粒表面存在较强的磁矩钉扎效应. 关键词： 铁磁共振 局域磁化强度 单轴各向异性 磁晶各向异性     

表面活性剂对合成碘化亚铜晶体微观结构的影响

利用液相沉淀法,以粗碘为碘源合成了碘化亚铜晶体。采用XRD和SEM分析技术考察了表面活性剂种类对合成碘化亚铜产品晶相组成和微观形貌的影响。结果表明,表面活性剂对合成碘化亚铜产品晶相组成影响较小,但对晶体微观形貌具有较大的影响。分别以柠檬酸、十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇-6000为表面活性剂制得碘化亚铜晶体尺寸较大、易团聚。以聚乙二醇-6000和1%水合肼为表面活性剂可制备出尺寸均匀(50—100nm),分散较好的纳米球形γ-CuI晶体。     

晶粒尺寸对纳米多晶铁变形机制影响的模拟研究

利用分子动力学模拟方法研究了拉伸荷载作用下晶粒尺寸对纳米多晶铁变形机制的影响.研究结果表明杨氏模量随着晶粒尺寸的减小而减小.当晶粒尺寸小于15.50 nm时,纳米多晶铁的峰值应力和晶粒尺寸之间遵循反常的Hall-Petch关系,此时晶粒旋转和晶界迁移是其塑性变形的主要变形机制;随着晶粒尺寸的增大,变形孪晶和位错滑移在其塑性变形过程中逐渐占据主导地位.裂纹的形成是导致大晶粒尺寸模型力学性能降低的主要因素.纳米多晶铁在塑性变形中会出现孪晶界的迁移和退孪晶现象.此外还研究了温度对纳米多晶铁变形机制的影响.     

纳米超微晶Fe_(73.5)Cu_lMo_3Si_(13.5)B_9合金显微结构和磁性的研究

对纳米晶Fe_(73.5)Cu_1Mo_3Si_(13.5)B_9合金的原始制备态和各退火态样品进行了室温Mossbauer谱研究,结果表明晶化态的合金存在α-Fe(Si)微晶相和晶界的非晶相。晶相和非晶相内场和面积随退火温度的变化是退火时Cu,Mo,B等成分的扩散和在各相中的再分配引起的。最佳磁性能对应非晶相中的铁量占合金铁总量的30％左右,超微晶合金的双相无规各向异性模型表明,一定量的非晶相对保持纳米晶优异的软磁性能是必要的。Fe_2B相的出现使合金的性能变坏。     

低温固相反应法制备的NiFe2O4纳米颗粒的结构与磁性

采用低温固相反应法制备了晶粒尺寸在8-47 nm之间的NiFe2O4纳米颗粒系列样品,用X射线衍射仪(XRD)、高分辨中子粉末衍射谱仪、振动样品磁强计和超导量子干涉仪等对样品的晶体结构、宏观磁性和纳米颗粒的表面各向异性进行了分析研究.XRD和中子衍射测量结果显示纳米颗粒的晶格常数略高于块体材料,样品的氧参量表明纳米颗粒的晶格畸变程度没有块体材料严重.相对块体材料,纳米颗粒具有较小的磁化强度、较大的矫顽力和各向异性能密度.纳米颗粒从多畴转变为单畴的临界尺寸约为40 nm,超顺磁性临界尺寸约为16 nm.     

纳米结构非晶合金材料研究进展

迄今为止,人类社会新技术的发展主要是基于各种晶体材料(如金属、半导体等)的应用.晶体材料的性能可以通过改变它们的微观缺陷结构和/或微观化学结构来调控,但这对于当前的非晶材料而言却是难以实现的.新型的纳米结构非晶材料可以通过引入大量的非晶/非晶界面来改变非晶材料的微观缺陷结构和/或微观化学结构,从而实现对其性能的调控.本文主要讨论了目前纳米结构非晶合金材料的研究进展,包括其制备方法、结构特征和新性能.通过利用这些新特性,有可能会开启一个基于非晶材料的新技术时代.     

单晶Cu(001)薄膜塑性变形的分子动力学模拟

使用分子动力学方法,模拟研究了单晶Cu(001)薄膜在双向等轴拉伸应变下的塑性变形行为.当应变超过一定值时,样品通过产生位错、层错及孪晶而发生塑性变形.当应变相对较低时,不全位错首先在薄膜表面形核并在密排面上滑移,留下堆积层错;当应变增加时,位错在表面与内部同时成核生长,层错数量也随之增加.分析了相邻滑移面上的位错之间相互作用形成孪晶的微观过程.材料内部形成大量堆积层错及孪晶后,较大孪晶的密排面上的原子也会发生滑移,形成孪晶内部的层错结构以释放残余应力.     

压痕塑性变形诱导非晶合金的晶化

利用透射电镜研究了Zr₆₅Al_7.5Ni₁₀Cu_12.5Ag₅非晶合金的Vickers压痕内微观结构的变化. 结果发现，压痕塑性变形诱导非晶合金发生了晶化，在压头棱角下面的区域内有尺寸大于1 μm的晶体析出. 选区电子衍射分析表明，该析出相是稳定的CuZr₂或NiZr₂四方晶体，而没有析出该非晶合金在加热过程中的初生相二十面体准晶相,说明非晶合金的机械稳定性与热稳定性是有区别的. 打压痕过程中的温度升高是可以忽略的，本工作进一步证实了塑性变形诱导非晶合金晶化的主要动力是粘性流动而非局部热效应. 关键词： 非晶合金 塑性变形 粘性流动 局部热效应