铟钇金属间化合物力学性能的第一性原理计算

本文基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,对铟钇(In-Y)金属间化合物的力学结构稳定性、弹性性质和热力学性能进行了研究.通过结构优化得到了In_3Y、InY、InY_2三种金属间化合物的晶格常数,发现与实验值比较吻合.弹性常数的计算结果表明In-Y金属间化合物的结构是稳定的,由弹性常数推算出In_3Y、InY、InY_2三种合金的体积模量、杨氏模量、剪切模量、泊松比和各向异性等力学性质,发现InY_2合金的体积模量、杨氏模量、剪切模量要比其它两种的值大,其抗形变能力更强.本文还预测了In-Y金属间化合物的热力学性质,如德拜温度、热导率,通过第一性原理计算得到的In-Y金属间化合物的力学和热力学性质为In-Y合金材料的实际应用和材料设计提供了参考.     

Preparation of Thermo-Stable Bulk Metallic Glass of Nd10Cu20Ni10Al10 by Rapid Compression

Melt of Nd60Cu20NiloAl10 alloy is solidified by rapid compression from 0.1 to 5.5 GPa at 793K and from 0.1 to 3.2GPa at 873K within 20ms, separately. A fully bulk metallic glass is obtained by the rapid compression method. By comparing with as-cast bulk metallic glass （BMG）, it is found that Nd60Cu20Ni10Al10 BMG prepared by rapid compression exhibits a higher thermodynamic stability and a paramagnetic property. The relationship between the glass-formation temperature and the pressure in rapid compression for the BMG is demonstrated in the P - T phase diagram.     

Exothermic Supercooled Liquid-Liquid Transition in Amorphous Sulfur

Amorphous sulfur （a-S） is prepared by rapidly compressing molten sulfur to high pressure. From differential scanning calorimeter measurements, a large exothermic peak has been observed around 396K. Online wide-angled x-ray scattering spectra indicate that no crystallization occurs in the temperature range 295-453K, suggesting that the exothermal process corresponds to an amorphous-to-amorphous transition. The transition from amor- phous sulfur to liquid sulfur is further verified by the direct observation of sulfur melt at the temperature of the associated transition. This is the first time of reporting that a-S transforms to liquid sulfur directly, which has avoided a crystallization process. What is more, the transition is an exothermic and a volume expansion process.     

快速压致凝固法制备块体亚稳材料的研究进展

综述了快速增压使熔体凝固以获取非晶等亚稳相的方法和研究进展。介绍了自行研制的快速增压装置,展示了制备单质硫的大块非晶材料、单质硒的块体密实纳米材料、两种镧系基合金玻璃的块体材料,以及聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、等规聚丙烯(iPP)大块高分子亚稳材料的实验结果,证明了快速压致凝固法是制备块体亚稳材料的一种普遍可行的方法。最近的实验结果表明:快速压致凝固法获得的块体亚稳材料尺寸不受热传导率的限制;在快速压致凝固过程中,存在形成亚稳相的临界压力和临界增压速率两个限制条件。     

Bridgman压砧上叶蜡石封垫预烧工艺与内加热方式的改进北大核心CSCD

在Bridgman压砧上研究了不同预烧工艺对叶蜡石封垫高压性能的影响,发现提高焙烧温度有助于提高叶蜡石封垫的临界厚度和中心弹性区面积,能有效扩大样品腔尺寸,并对高温焙烧(最高900℃)的叶蜡石封垫进行了压力标定。在此基础上,对叶蜡石封垫的内加热组装方式进行了改进,并在常压和高压下分别测试了新组装方式的加热性能,实现了4.0GPa高压下1 300℃温度范围内的加热。这些实验工作为进一步开展在Bridgman压砧上制备大尺寸亚稳材料提供了实验条件。     

高压下锗化镁的金属化相变研究

锗化镁是一种窄带半导体,压力作用可以使锗化镁导带底与价带顶的能隙变小.本文基于第一性原理计算了锗化镁在高压下的能带结构以及反萤石相(常压稳定相)和反氯铅矿相(高压相)的焓值,发现在7.5 GPa时反萤石结构锗化镁导带底与价带顶的能隙闭合,预示着半导体相转变为金属相,计算结果还预测在11.0 GPa时锗化镁发生从反萤石结构到反氯铅矿结构的相变.实验研究方面,本文采用长条形压砧在连续加压条件下测量了锗化镁高压下的电阻变化,采用金刚石对顶压砧测量了锗化镁的高压原位拉曼光谱,发现在8.7 GPa锗化镁的电阻出现不连续变化,9.8 GPa以上锗化镁的拉曼振动峰消失.由于金属相的自由电子浓度高会阻碍激发光进入样品,进而引起拉曼振动峰消失,因此我们推测锗化镁在9.8 GPa转变为金属相.     

快速增压法研究温度对铝和氯化钠Grüneisen参数的影响

根据Grüneisen状态方程导出的偏导关系式γ=(K_S/T)(T/p)S(其中KS是绝热体积弹性模量),采用快速增压方法结合中值定理分别在297~494K和312~608K温度范围内研究了铝和氯化钠的Grüneisen参数γ随温度的变化关系。在平面对顶压砧模具上设计了内加热的样品组装方式,测量了不同温度下快速增压过程中样品的温升曲线和压力变化曲线,并对温升曲线进行了温度修正,使所得结果更接近绝热压缩过程。实验结果表明:铝和氯化钠在实验温度范围内、压力分别为2.17GPa和1.46GPa下,其ΔT/Δp值随着温度的升高而增大;γ值随着温度的升高表现为波动的变化趋势,与温度没有明显的变化关系。