金属磁记忆效应的第一性原理计算与实验研究

为研究铁磁材料应力集中区域金属磁记忆信号的产生机理及其变化规律, 采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法, 建立了磁记忆效应的磁力学模型; 计算分析了力与磁记忆自发漏磁信号的定量变化关系. 研究结果表明:力作用导致晶格畸变是磁记忆自发漏磁信号产生的根本原因; 常温下, 磁记忆信号随应力近似线性变化的规律与X70钢管水压爆破实验结果具有很好的一致性. 研究结果有助于金属磁记忆检测机理的研究. 关键词： 金属磁记忆 第一性原理 漏磁信号     

Bi掺杂量对Mg-Si-Sn-Bi材料热电性能的影响

利用粉末冷压成型及真空烧结制备了不同Bi掺杂量的Mg-Si-Sn-Bi材料,并对制备材料组成和热电性能进行研究.结果表明,制备材料由Mg2Sn、Mg2Si和Mg2(Si,Sn)固溶体相组成.随测试温度的增加,制备材料的电阻率都急剧减小,这是典型的半导体特征.在研究范围内,掺杂Bi元素含量增加,制备材料的电阻率开始逐渐减小,但Bi掺杂量增加到一定值后,材料的电阻率又增加,而且掺杂后的材料电阻率都低于未掺杂的.制备材料的Seebeck系数是负值,表明这些材料都为n型半导体.对于掺杂Bi的材料,随着测试温度由室温增加到730 K,测得的Seebeck系数绝对值开始时轻微增加,约在240～270 K达到最大值,再随着温度增加,Seebeck系数绝对值又显著单调减小.对于掺杂Bi元素的材料,随Bi掺杂量的增加,Seebeck系数的绝对值先减少后增加,这是掺杂造成载流子浓度增加和散射过程加大相互竞争的结果.掺杂Bi的Mg-Si-Sn材料的功率因子都高于未掺杂的材料,且Bi掺杂量增加,制备材料的功率因子显著增加.对于1.29at; Bi和1.63at; Bi掺杂量的材料,功率因子分别在500 K和530 K存在一个极大值.     

Ti掺杂的CrSi2纳米薄膜的微结构和热电性能

利用高真空磁控溅射设备并顺序沉积Cr、Ti和Si层并随后在500℃真空退火6h,在Si(100)衬底上,获得不同Ti掺杂量的CrSi2薄膜.场发射扫描电镜观察表面形貌显示,沉积薄膜具有7～8 nm的晶粒且尺寸比较均匀,Ti含量增加,晶粒尺寸略有增加;X射线衍射谱显示沉积薄膜具有单一CrSi2点阵(111)晶面择优取向,在1.16at;到1.74at;的Ti含量范围内,随Ti含量的增加,CrSi2纳米薄膜的(111)择优取向的程度下降,同时,Ti含量增加,薄膜CrSi2点阵常数增加,这表明Ti在CrSi2晶体中以替位形式存在.随着Ti含量增加,沉积薄膜的霍尔系数降低,空穴浓度增加,同时薄膜空穴载流子的迁移率和Seebeck系数单调下降;受空穴浓度增加和迁移率降低的影响,随Ti含量增加,沉积薄膜电导率和功率因子呈现先增加达到最大值后又下降的趋势.     

Al-Y合金中金属间化合物力热性能的第一性原理计算

针对Al-Y合金中的AlY、Al2Y、Al3Y金属间化合物有关力热性能,采用密度泛函理论、第一性原理以及CASTEP软件进行了理论计算.首先,对五种不同结构金属间化合物的结构进行了优化,并得出了平衡晶格常数.在此基础上,计算得到了它们的生成热、结合能以及弹性系数,并对计算结果进行了理论分析.计算结果表明:在上述五种不同结构的金属间化合物中,其主要的强化相Al2Y合金化形成能力最强,而且结构也较稳定,脆性最强.     

溶液等离子喷涂氧化锆涂层力学性能的研究

采用溶液等离子喷涂技术(SPPS)制备了氧化钇部分稳定氧化锆(7YSZ)热障涂层(TBCs).热障涂层剥落失效的影响因素众多,其中很多都与涂层的力学性能相关.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和硬度计等研究了涂层的力学性能.结果表明,SPPS涂层的弹性模量约为58 GPa,硬度约为7 GPa,比大气等离子喷涂(APS)涂层高了15;左右;SPPS涂层的断裂韧性为1.8~2 MPa·m1/2,结合强度约为25 MPa.SPPS涂层因为低的孔隙率和更好的板条之间的结合带来了力学性能的提升.     

含钪、铒的Al-0.8%Mg-0.6%Si合金的低周疲劳行为

对固溶+人工时效(T6)处理的挤压变形Al-0.8%Mg-0.6%Si,Al-0.8%Mg-0.6%Si-0.2%Sc和Al-0.8%Mg-0.6%Si-0.3%Er合金进行了低周疲劳试验,探讨了合金的低周疲劳变形和断裂行为.结果表明,低周疲劳变形期间,含Sc,Er合金可以呈现循环应变硬化、循环应变软化和循环稳定;添加稀土元素Sc可提高合金的循环变形抗力,且含0.2%Sc的合金在疲劳变形期间发生双系滑移;含Sc,Er合金的弹性应变幅和塑性应变幅与断裂时的载荷反向周次的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式来描述,其中Al-0.8%Mg-0.6%Si-0.2%Sc合金的塑性应变幅与断裂时的载荷反向周次之间呈双线性关系;含Sc,Er合金的疲劳裂纹均是以穿晶方式萌生于试样表面,并以穿晶方式扩展.