铁冲击相变的分子动力学研究

用分子动力学方法模拟了单晶铁(Fe)在一定初始温度下冲击相变(α相→ε相)的微观过程，结果显示温度会导致冲击相变压力阈值降低.基于此微观过程，对加卸载波系的传播规律进行了相应计算和分析，结果表明在卸载过程中逆相变波(ε相→α相)相对于波前以当地纵波声速传播，而相对波后以亚声速传播，这可由卸载压力-密度曲线给出相应解释；计算了不同初态的卸载压力-密度状态曲线，并给出了逆相变带的分布，其分布规律显示了卸载过程逆相变的滞后现象. 关键词： 分子动力学 多体势 冲击波 相变     

冲击加载下FeMnNi合金相变和层裂特性实验研究(英文)

采用激光速度干涉仪(VISAR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)联合测试技术,利用等厚对称加载和逆向加载实验,研究了Fe MnNi合金的冲击相变和层裂行为。结果发现:加载压力大于6.5 GPa时,Fe MnNi合金样品发生α→ε相变;中心稀疏波的卸载作用使内压力降至4~5 GPa时,Fe MnNi合金样品发生ε→α逆相变,并伴有卸载稀疏冲击波形成。分析Fe MnNi合金样品中塑性波、相变波、稀疏波和稀疏冲击波的传播作用过程,发现加载压力大于其相变应力时,等厚对称加载下Fe MnNi合金存在产生层裂行为的物理机制。     

给定压力下纯铁材料的冲击相变与层裂特性研究

采用VISAR测量样品自由面速度剖面和回收样品观测分析联合技术,开展等厚对称碰撞实验,结合文献中的实验结果,研究了冲击加载压力大于纯铁材料冲击相变阈值约2~5 GPa和大于冲击相变阈值约10 GPa两种压力状态下纯铁材料的加卸载历程及各相区的变化,并从应力波相互作用的角度,指出了冲击加载压力略大于纯铁材料相变阈值约2 GPa时,等厚对称碰撞样品"反常"二次层裂与冲击相变及逆相变的关联机制。     

FeMnNi合金冲击相变与卸载逆相变历程研究

采用VISAR测试技术,将正向加载和逆向加载实验相结合,研究了不同加载压力下FeMnNi合金的冲击相变和卸载逆相变历程.结果表明:冲击加载压力与冲击相变阈值之差小于逆相变阈值时,即0＜σp-σt＜σn,FeMnNi合金发生α→ε相变,加载段呈现弹性波、塑性波和相变波三波结构,塑性波在自由面反射稀疏波使FeMnNi合金完...     

FeMnNi合金高压加卸载历程测量和相变层裂分析

 采用VISAR和X光联合测试技术,利用等厚对称和逆向碰撞法测量了FeMnNi合金高压加卸载历程和相变层裂信息。加载过程中,FeMnNi合金样品发生α→ε相转变,相变波速大于塑性波速,在撞击面上相变波与塑性波合并成单一相变波;卸载过程中,FeMnNi合金样品可能发生了逆相变,形成了除合并相变波在自由面反射中心稀疏波R以外的两道卸载波S1和S2。等厚对称高压加载下,FeMnNi合金样品发生了二次层裂。分析中心稀疏波R、卸载波S1和S2在样品中的传播作用过程,发现样品发生冲击相变和卸载逆转变是导致其等厚对称高压加载下发生二次层裂行为的主要原因。     

多次冲击加载-卸载路径下铁α-ε相变动力学特性研究

采用气炮作为加载手段,结合反向碰撞技术和多台阶三层组合飞片技术,通过精细的样品/窗口波剖面测量,对典型加载-卸载-再加载路径下铁的相变动力学特性进行了研究.观测到一次卸载阶段的多波结构及再加载段的双波结构.获得首次逆相变阈值约为(11.3±0.5) GPa,首次加卸载相变特征时间为30 ns;再加载相变起始压力为10—12 GPa,且随着再加载初始态ε相质量分数降低而降低.实验显示二次相变压力阈值与ε相残余质量分数以及逆相变子相所含孪晶、缺陷相关,同时二次加载相转变速率比首次加载更快.上述结果揭示了多晶铁相变动力学行为与加载路径的强耦合,为相关研究提供了新的视角和实验支撑.     

Sn的分析型键级势

基于类似于Tersoff-Brenner模型的键级势架构, 从Sn的5种几何构型的基本物性第一性原理计算结果和实验结果出发, 通过Levenberg-Marquardt方法建立了Sn的分析型键级势.利用得到的相互作用势和分子动力学方法, 计算了Sn的β 相和体心四方晶体相的晶体结构、结合能、键距、键能以及体变模量, 并进而计算了Sn的α 和β 相的自由能、内能和熵随温度的变化.结果表明, β 相和体心四方晶体相的基本物性以及α↔β 相变温度计算结果与实验值符合良好, 建立的分析型键级势可用于Sn基钎料合金性质的大尺度分子动力学模拟. 关键词： 原子间相互作用势 Sn 分子动力学 第一性原理     

铈低压冲击相变数值模拟研究

对金属铈低压冲击γ→α相变进行了数值模拟研究.冲击加载实验的速度剖面结果表明,铈的低压相变过程中两相之间的转换较为光滑,无明显间断,其相变过程存在动态因素.通过分析金属铈低压冲击加载和卸载下的典型物理过程,对材料本构关系、Hugoniot关系和相变与逆相变过程进行了理论研究.获取了铈低压相变前后的本构关系及状态方程,并建立了非平衡相变理论模型.数值计算结果与平面冲击实验符合较好,表明该相变动态模型能够较好地描述铈的低压冲击加载和卸载过程.     

铀的结构相变及力学性能的第一性原理计算

基于密度泛函理论, 分别计算了α, γ铀的晶格常数、平衡态体积、体弹模量及其导数等, 与实验和其他第一性原理计算结果符合较好; 并根据焓-压强曲线得到了两相的相变压强～111GPa. 通过体心立方结构理想拉伸强度的计算, 分析其在极端加载条件下的结构行为. 另外, 计算了小应变情况下U-Nb (6.25at.%) 的能量-应变关系, 发现对应于剪切模量c’的应变会使得该结构的能量降低, 揭示了该结构的力学不稳定性. 关键词： 铀 相变 理想强度 结构稳定性     

多晶Mn1-xCux(0.1≤x≤0.3)合金的磁诱发应变

采用X射线衍射分析、显微形貌观察、差示扫描量热法、标准电阻应变计法等实验方法,研究了室温下多晶Mn_1-xCu_x(0.1≤x≤0.3,原子分数)合金在低磁场中的磁诱发应变性能.结果表明,Mn_1-xCu_x合金经过长时间的固溶处理,在冷却过程中会出现fcc(γ)→fct(γ’)马氏体相变,形成(γ+γ 关键词： 磁诱发应变 MnCu合金 马氏体相变     

α铁冲击相变的离散元方法

利用离散元方法结合基于无扩散相变的两相模型、热力学相容的自由能函数与有限速率相变动力学方程,模拟α铁的冲击相变过程.得到铁的相边界、冲击Hugoniot关系及自由面速度剖面,并对不同冲击压力下加卸载过程的波系传播和相互作用过程进行分析,获得了加卸载波速特征.     

ZnS:Ag的ESR及结构相变研究

ESR实验表明Ag在ZnS微晶中是以Ag⁺离子的形式存在,没有测到Ag²⁺离子的信号.以Mn²⁺为探针的ESR和X射线衍射分析研究发现,在ZnS微晶由立方点阵(β相)变为六角点阵(α相)的结构相变中,Ag⁺离子对相变的影响与掺杂浓度和煅烧温度有关,当掺Ag量为5×10^-4g/g时相变在1100~1200℃出现逆转现象.由Mn²⁺的ESR谱得出α相的朗德因子g为2.006,越精细常数a为6.76mT,β相的g为2.002,a为6.81mT.     

Al-Ni-RE非晶合金的晶化行为和热稳定性

本文制备了一系列Al-Ni-RE (RE=La, Ce, Y) 非晶合金薄带, 利用差示量热扫描仪和X射线衍射仪考察了非晶合金的晶化行为和初生相, 并分析了其与合金成分和原子特性间的关系. 结果表明: 在拓扑不稳定参数λ以有效原子半径修正为λ'后, 每一Al-Ni-RE非晶合金体系可由其两个临界值划分为纳米晶、纳米玻璃和玻璃三类; Al-Ni-RE非晶合金的晶化开始温度和混合焓与λ'成良好的线性关系, 即λ'能很好的表征Al基非晶合金的热稳定性. 关键词： Al基非晶 玻璃转变 初生相 热稳定性     

α-Ti2Zr高压物性的第一性原理计算研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算获得了α-Ti₂Zr的晶体结构、弹性常数、德拜温度和电子分布情况, 研究了它们与压力的关系. 计算得到的晶体结构参数与实验值一致. 运用有限应变方法计算得到了α-Ti₂Zr的体积模量B、剪切模量G、杨氏模量E和泊松比σ. B和E的零压值分别为101.2和35.6 GPa. G/B的值较小, 并且随着压力的增加而减小, 表明α-Ti₂Zr具有优异的延展性. 基于弹性常数得到平均声速, 从而获得了德拜温度Θ=321.7 K. 通过解Christoffel方程获得的压缩波和剪切波数据揭示α-Ti₂Zr具有较强的各向异性. 此外, 压力诱导电子从s轨道到d轨道的转移说明在一定压力下α-Ti₂Zr将转变为β相. 关键词： 第一性原理 α-Ti₂Zr')" href="#">α-Ti₂Zr 物性 高压     

表面修饰的二氧化钛纳米材料的结构相变和光吸收性质

采用胶体化学法制备表面修饰的二氧化钛纳米材料，并使用XRD，TEM，UV-vis光谱等手段研究表面修饰的二氧化钛纳米微粒的结构相变和光吸收性质.结果表明，表面修饰可以改变二氧化钛的晶化行为、加快锐钛矿→金红石的相变进程、引起二氧化钛纳米粒子的光吸收带边大幅度红移.光吸收系数与光子能量之间关系的计算分析显示，在吸收带边附近，二氧化钛纳米微粒溶胶及二氧化钛纳米薄膜的(αhν)^1/2vs hν(间接)和(αhν)² vs hν(直接)均呈线性关系，其间接和直接光学带隙能可以分别通过外推这种线性关系来测量. 关键词： 二氧化钛纳米材料 结构相变 表面改性 光吸收     

金属Bi的卸载熔化实验研究

在火炮上利用金属铋(Bi)直接撞击单晶LiF窗口, 开展了金属Bi反向碰撞的冲击加载-卸载实验研究, 实验采用激光位移干涉测试系统, 获得了金属Bi在11—16 GPa压力范围内完整的卸载粒子速度剖面. 实验结果结合特征线方法计算表明, 金属Bi经冲击加载进入体心立方相, 并在11—16 GPa冲击压力作用下发生了卸载熔化, 界面粒子速度剖面的卸载拐点, 对应着金属Bi经冲击加载后发生的卸载熔化, 而这一结论同Cox的理论计算及一维流体力学程序计算结果基本一致. 本文报道的金属Bi卸载波剖面解读技术, 对于认识冲击加载下其他相似材料相变具有实用价值.     

氧离子轰击引起钽的L壳层X射线发射截面的研究

在北京原子能研究院串联加速器上,利用20—45 MeV的O⁵⁺轰击Ta靶,研究靶的L壳层X射线. 给出了Ta的L壳层各亚壳层Ll,Lα,Lβ和Lγ X射线发射截面的比值,并且与ECPSSR理论计算做了比较. 结果表明,在误差范围内比值σ(Ll)/σ(Lα)、σ(Lβ)/σ(Lα)和σ< 关键词： L壳层X射线')" href="#">L壳层X射线 发射截面 ECPSSR理论     

冲击加载下孔洞贯通的微观机理研究

利用分子动力学方法计算模拟了沿〈100〉晶向冲击加载下单晶铜中双孔洞的贯通过程.发现孔洞周围发射剪切型位错环是孔洞塌缩和增长的原因.在拉伸阶段,孔洞首先分别独立增长,随后其周围塑性变形区开始交叠和相互作用,最后两个孔洞开始直接贯通.这种贯通模式和实验对延性材料中孔洞贯通过程的显微观察结果一致.对四种不同θ值（θ为两个孔洞中心连线与冲击加载方向之间的夹角）的模型分别进行了计算模拟,发现在相同的冲击加载强度下,θ＝0°和θ＝30°的孔洞之间没有相互贯通; 关键词： 纳米孔洞 分子动力学 冲击加载 贯通     

利用内耗研究淬火空位对Cu-11.9Al-2.5Mn(wt%)形状记忆合金逆马氏体相变温度的影响

利用内耗手段研究了淬火空位的演变行为及其对Cu-11.9Al-2.5Mn(wt%)形状记忆合金逆马氏体相变温度的影响.通过对不同冷却方式的样品研究表明,较高的冷却速度可以导致较高的逆马氏体相变峰峰温.而对于水淬样品,相变峰峰温随淬火温度呈非单调变化行为,这可能与有序相及无序相中不同的空位形成能有关.经历热循环以后,逆马氏体相变峰峰温显著降低. 关键词： 形状记忆合金 热处理 马氏体相变 阻尼     

Ti-50.8at%Ni马氏体相变中的电磁特性

研究Ti-50.8at%Ni合金在马氏体-奥氏体相变温度附近的电磁性质.由M-H曲线分析了传导电子的顺磁性以及少量局域电子引起的铁磁性.在M-T曲线中，降温曲线在180K附近有突降，升温曲线在230K附近有突升.在电阻率测量中，降温和升温的ρ-T曲线也有类似的突变.升温过程的质量热容c_p曲线在230K附近出现了由奥氏体相变引起的跳跃.这些实验结果表明，样品的马氏体相变温度约 关键词： TiNi合金 电磁性质 马氏体-奥氏体相变 质量热容