聚苯硫醚熔体的压致凝固行为

采用施加压力的方法将聚苯硫醚熔体凝固,凝固后获得的聚苯硫醚样品经过降温和卸压后在常温常压下回收. X射线衍射和差示扫描量热分析表明:约20 ms时间的快速压缩过程可以抑制熔体结晶,制备出非晶态聚苯硫醚块材,样品的表面及中心都是非晶态.非晶态聚苯硫醚的玻璃化转变温度和晶化温度分别为318和362 K.常压下的退火实验表明,非晶态聚苯硫醚在425 K等温结晶的产物为正交相晶型.压致凝固法中熔体的凝固不是靠温度变化,而是靠压力变化,样品表面和内部处在一致的温度下同时受压凝固,避免了热传导对非晶尺寸的影响,因此非常有利于获得结构均匀的大尺寸非晶态材料.     

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。     

一种新的快速凝固方法快速卸压淬火

对于固化温度随压力升高而降低的熔体，在适当的初始温度和压力下快速卸压，将使熔体快速固化.给出了通过快速卸压而获得相应过冷速率的计算公式，并用Al-Ge系统对这种新的快速凝固方法进行了评估.实验结果表明用此种方法能获得大于10⁵K·s^-1的过冷速率，因而有利于制备大块亚稳材料甚至非晶.同时，通过快速卸压而实现快速凝固的原理，可用于解释物质在冲击压作用下的非晶化及亚稳相形成. 关键词：     

非晶态Se向纳米晶体Se的转变

采用水淬法制备出块状非晶态硒,通过非晶晶化法获得了六方晶型结构的、晶粒尺寸为6—45nm的块状纳米晶硒,X射线衍射及热分析研究表明非晶态硒向纳米晶硒的转变是由一步晶化完成的,激活能为54—60kJ/mol.并证实了非晶硒的短程序与六方晶型硒相同以及非晶硒的无规线团结构.根据不同方向的晶粒尺寸与晶化温度的关系,发现沿c轴的生长速率大于沿a轴的生长速率.采用无规线团形的分子链在晶界处折叠或延伸到相邻晶粒中的晶化机制解释了晶化过程中激活能低和生长速率沿c轴方向较大的实验结果. 关键词：     

急冷条件下Cu-Pb偏晶合金的相分离研究

研究了Cu-Pb偏晶合金的急冷快速凝固和组织形成规律，并通过将金属熔体的热传导方程和Navier-Stokes方程相耦合, 理论分析了合金熔体的冷却速率、液固相变时间等物理参量与液相分离之间的相关性. 研究结果表明，在急冷快速凝固条件下，熔体的快速冷却对偏晶合金组织形成的影响要比熔体内部液相流动的影响更为显著. 快速凝固使液相分离受到抑制，Cu-Pb偏晶合金均可获得均匀的微观组织结构. 随着冷速的增大，晶粒尺寸明显减小，凝固组织显著细化，晶体形态由粗大枝晶向均匀细小的等轴晶过渡. 提高冷却速率，缩短液固相变时间是重力场中抑制液相分离、获得均匀偏晶组织结构的重要条件. 关键词： 偏晶合金 快速凝固 液相分离 微观结构     

锗酸盐晶体压致非晶化的研究

高压拉曼散射研究表明．ＣｕＧｅＯ３，Ｌｉ２ＧｅＯ３和Ｌｉ６Ｇｅ２Ｏ７三种晶体分别在７，１２和１１ＧＰａ压力下转变为非晶。在高于起始转变压力以上一定范围压致非晶是可逆的，ＣｕＧｅＯ３，Ｌｉ２ＧｅＯ３和Ｌｉ６Ｇｅ２Ｏ７压致非晶的不可逆转变压力分别为１４．１，２０和２０ＧＰａ。压致非晶ＣｕＧｅＯ３的重新晶化温度在６００℃附近。锗酸及系列晶体的压致非晶化与它们的成份和结构有关，随着在这一系列晶体中Ｌｉ２Ｏ含量的增加，压致非晶化的压力趋于减小。     

高压下ZnO超快极性扩散过程研究

 利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等手段，研究了在5 GPa 压力下六方ZnO粉末的结晶过程。系统考查了温度与保温时间对ZnO扩散与结晶过程的影响。结果发现，在高压下ZnO固体的扩散速度大大增加，400 ℃保温0.5 h即可获得理论密度达99%以上的单相、致密的六方相ZnO陶瓷，所有样品均沿晶界开裂，并导致500 ℃以上只能获得单晶与多晶混合的粉末样品；850 ℃保温5 min可制备出平均尺寸超过100 μm、最大尺寸超过350 μm的浅黄色单晶。对实验结果的分析表明：ZnO固体在高压下可能存在一种超快极性扩散机制，这一效应使高压下的ZnO晶粒沿择优方向迅速生长，晶界快速迁移，相邻晶粒生长融合，最后形成单晶；而晶粒在生长过程中沿其它方向发生收缩，促使样品沿晶界开裂。     

Ni熔体凝固过程中临界晶核和亚临界晶核的分子动力学模拟

本文用分子动力学模拟研究了Ni熔体以不同冷速凝固后微观结构的演变规律, 并通过理论计算确定出了Ni熔体凝固后获得理想非晶的临界条件. 模拟结果发现冷速小于10¹¹ K/s时, Ni 熔体凝固后形成晶态组织; 冷速在10¹¹ K/s到10^14.5 K/s之间时, Ni熔体凝固后形成由晶态结构与非晶态结构组成的混合组织. 冷速小于10¹⁰ K/s, Ni 熔体凝固后形成的晶态组织具有fcc结构; 冷速在10¹⁰ K/s到10^14.5 K/s之间时, Ni熔体凝固后组织中的晶态由fcc和hcp结构层状镶嵌排列构成. 通过分析模拟结果和计算结果, 确定出了Ni熔体凝固后形成理想非晶的临界冷速为10^14.5 K/s. 并发现Ni熔体中临界晶核(冷速等于10^14.5 K/s)和亚临界晶核(冷速大于10^14.5 K/s) 均由fcc和hcp组成层状偏聚结构, 这表明Ni熔体中生长的晶体、临界晶核和晶胚的结构是相同的. 关键词： 分子动力学模拟 晶体团簇 临界冷速 结构     

硼酸锂系列晶体的高压拉曼散射研究

本文进行了硼酸锂系列晶体的高压拉曼散射及其压致相变的研究。对于三硼酸锂（ＬｉＢ３Ｏ５），我们发现在５．０ＧＰａ有一可逆的晶态到晶态的相变，在２７．０ＧＰａ有一不可逆的晶态到非晶态的相变。二硼酸锂（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）不可逆压致非晶相变发生在３２．０ＧＰａ附近。对于一硼酸锂，我们研究了０—５５．８ＧＰａ范围内的高压拉曼光谱，只在２．０ＧＰａ发现了一个晶态到晶态的相变，但未发现不可逆压致非晶化现象。在硼酸锂系列晶体中，不可逆压致非晶化的压力随Ｌｉ２Ｏ的含量的增加而升高。硼酸锂晶体中Ｌｉ２Ｏ的含量越高，压致非晶化越不容易发生，这与熔体急冷法制备硼酸锂玻璃的规律是一致的。     

硅基硒纳米颗粒的发光特性研究

由于尺寸缩小引起的量子效应, 硒(Se) 材料的低维纳米结构具有更高的光响应和低的阈值激射等特性, 因此成为纳米电子与纳米光电子器件领域一个重要的研究方向. 本文通过对非晶硒薄膜的快速热退火来制备硒纳米颗粒, 退火温度在100–180℃之间时, 结晶后的硒纳米颗粒均为三角晶体结构, 其颗粒尺寸随退火温度的增加而线性增大. 光致发光谱测试发现三个发光峰, 分别位于1.4eV, 1.7eV和1.83eV. 研究发现位于1.4eV处的发光峰来源于非晶硒缺陷发光, 位于1.83eV处的发光峰来源于晶体硒的带带跃迁发光; 而位于1.7eV处的发光峰强度随激发功率增强而指数增大, 且向短波长移动, 该发光峰应该来源于非晶硒与硒纳米颗粒界面处的施主-受主对复合发光. 关键词： 硅基 硒纳米颗粒 光致发光 施主-受主对     

晶体取向对定向凝固平界面失稳行为的影响

采用丁二腈-丙酮透明模型合金研究了不同晶体取向的晶粒在定向凝固条件下的平界面失稳过程.实验选择了三个界面失稳后具有不同生长形态的典型晶粒作为研究对象, 分别为择优生长枝晶、倾斜枝晶和海藻晶.结果表明可发展为择优生长枝晶的晶粒的平界面失稳孕育时间和初始扰动波长最小,海藻晶次之, 倾斜枝晶最大,这与以往的解析结果和相场模拟结果一致. 同时,实验观察发现可发展为择优生长枝晶和倾斜枝晶的晶粒的界面非稳态演化过程与海藻晶显著不同,这表明平界面失稳的非稳态演化过程与晶体取向相关.     

金属有机化学气相沉积法生长条件对AlN薄膜面内晶粒尺寸的影响

研究了金属有机化学气相沉积设备生长条件对AlN 薄膜质量的影响. 应用Williamson-Hall方法测试并分析了不同氮化时间、AlN缓冲层生长时间、 载气流量生长参数对AlN薄膜的面内晶粒尺寸的影响. 实验结果表明, 随着氮化时间减小, 缓冲层生长时间增加, 载气流量减少, AlN薄膜的侧向生长和岛的合并能力增强, 面内晶粒尺寸增大, 从而晶体质量也变好. 关键词： AlN Williamson-Hall 面内晶粒尺寸     

玻璃中CdSeS纳米晶体的生长及其性能

对掺有镉、硒、硫的玻璃在500—800℃退火2—24h,生长了不同尺寸的CdSxSe1x纳米晶体.用分光光度计和光致发光光谱(PL)分析了纳米晶体的性能.退火温度低于550℃,纳米晶体处于成核阶段,600—625℃处于正常扩散生长阶段,700—800℃处于竞争生长阶段;而650℃处于两种生长阶段之间.虽然650℃下生长的纳米晶体的尺寸分布比较窄,但纳米晶体的尺寸随退火时间的延长几乎不变,在该温度改变退火时间很难改变纳米晶体的平均尺寸.在所有样品中出现了深能级缺陷,在650℃退火时间小于4h或大于16h有利 关键词： 纳米晶体 生长机理 深能级缺陷     

AuCu3熔体快速冷却过程中的键对与多面体

利用分子动力学模拟技术研究了由周期性边界条件控制的375个铜原子、125个金原子组成的金属间化合物AuCu3熔体的快速冷凝过程.利用双体分布函数、键对分析技术、多面体等方法详细考察了快速凝固条件下AuCu3中微观组团随温度的演化特点.结果表明,降温至700K左右时双体分布函数第二峰发生劈裂,液态AuCu3金属中产生了非晶态,非晶转变温度约为680K;AuCu3在向非晶转变的过程中,其微观结构组态具有选择性,其中缺陷多面体随温度变化最为剧烈,而hcp与fcc结构对温度不敏感.     

液态五元Zr57Cu20Al10Ni8Ti5合金的微观结构演变与非晶形成机制

利用电磁悬浮无容器处理技术实现了液态五元Zr₅₇Cu₂₀Al₁₀Ni₈Ti₅合金的深过冷与快速凝固,同时通过分子动力学模拟计算揭示了非晶形成的微观机制.实验发现,凝固组织具有明显的核-壳结构特征,核区为非晶相,壳区主要由ZrCu, Zr₂Cu和Zr₈Cu₅晶体相组成.非晶体积分数随合金过冷度的升高逐渐增大,当达到实验最大过冷度300 K (0.26T_L)时,非晶体积分数增至81.3%.由此导出完全非晶凝固所需临界过冷度为334 K. TEM分析显示,过冷度增大并接近临界过冷度时,合金凝固组织中晶体相主要为Zr₈Cu₅相,而ZrCu和Zr₂Cu相的生长被抑制.在达到临界过冷度后,过冷液相的凝固路径由Zr₈Cu₅结晶生长转变为非晶凝固.此外,合金的晶体壳中存在少量的晶间非晶相,而非晶核中...     

无定形硒的高压同步辐射研究

采用原位高压同步辐射X射线衍射技术, 利用金刚石对顶砧(DAC)装置产生高压, 测定了无定形硒在室温下、74.3GPa的压力范围内的同步辐射X射线衍射谱. 在实验压力范围内, 发现无定形硒在10GPa到11Gpa压力范围内发生了压致结晶变化, 其结晶后的产物为六角晶体与一种新的高压金属相^{[6]<\sup>的混合体. 值得说明的是该高压金属结构一直到42GPa时仍稳定存在, 到42GPa以后才转变成正交结构. 分别观察到了在30GPa和60GPa左右发生的从单斜相到正交相和从正交相到菱方相的结构相变, 这分别与Mao等人[1]<\sup>和Akahama等人[3]<\sup>从六角结构硒晶体出发得到的实验结果相同.}     

压力对非晶铜形成影响的分子动力学模拟

用分子动力学模拟法研究了Cu熔体在冷却过程中形成非晶的能力. 结果表明，压力使Cu熔体在冷却过程中形成晶体的倾向增加. 高压下冷却形成的Cu非晶中含有较多的晶态原子团，有序度较高.     

压致硼酸盐晶态物质的非晶化现象研究

 本文用X射线衍射、Eu²⁺的发射谱与激发谱、拉曼谱以及扫描电镜（SEM）颗粒形貌，研究了常压下合成的具有正交结构的SrB₂O₄:Eu²⁺晶体在3.0~7.0 GPa压力下的晶态非晶化现象。分析结果表明，压力导致晶粒细化和晶态非晶化。晶粒尺寸由常压下的微米量级细化为几十个纳米量级，随压力的变化为：2 μm（0.1 MPa），49.4 nm（3.0 GPa），29.7 nm（5.0 GPa），25.1 nm（7.0 GPa）。晶态与非晶态体积比随压力增加而减小，分别为：70/30（3.0 GPa），63/37（5.0 GPa），57/43（7.0 GPa）。在压力下Eu²⁺是处在晶态与非晶态两种不同的低对称的环境中。纳米级晶粒是以亚晶粒形式存在于微米级大晶粒中的，压致非晶态可能组成了纳米亚晶粒的界面区。     

熔体初始温度对液态金属Ni凝固过程中微观结构演变影响的模拟研究

采用量子 Sutton-Chen多体势, 对熔体初始温度热历史条件对液态金属Ni快速凝固过程中微观结构演变的影响进行了分子动力学模拟研究. 采用双体分布函数g(r)曲线、键型指数法、原子团类型指数法和三维可视化等分析方法对凝固过程中微观结构的演变进行了分析. 结果表明: 熔体初始温度对凝固微结构有显著影响, 但在液态和过冷态时的影响并不明显, 只有在结晶转变温度T_c附近才开始充分显现出来. 体系在1×10¹² K/s的冷速下, 最终均形成以1421和1422键型或面心立方(12 0 0 0 12 0)与六角密集(12 0 0 0 6 6) 基本原子团为主的晶态结构. 末态时, 不同初始温度体系中的主要键型和团簇的数目有很大的变化范围, 且与熔体初始温度的高低呈非线性变化关系. 然而, 体系能量随初始温度呈线性变化关系, 初始温度越高, 末态能量越低, 其晶化程度越高. 通过三维可视化分析进一步发现, 在初始温度较高的体系中, 同类团簇结构的原子出现明显的分层聚集现象, 随着初始温度的下降, 这种分层现象将被弥散开去. 可视化分析将更有助于对凝固过程中微观结构演变进行更为深入的研究. 关键词： 液态金属Ni 熔体初始温度 微观结构 分子动力学模拟     

液态五元Ni-Zr-Ti-Al-Cu合金快速凝固过程的高速摄影研究

采用电磁悬浮和自由落体两种无容器熔凝技术,并借助高速摄影实时分析方法,研究了液态五元Ni_(40)Zr_(28.5)Ti_(16.5)Al_(10)Cu_5合金的深过冷能力和快速凝固机制.在电磁悬浮条件下,液态合金的过冷度可达290 K(0.21T_L).当深过冷熔体快速凝固时,高速摄影观察发现悬浮液滴表面呈现点状和环状两种区域形核方式.合金的快速凝固组织由初生Ni_3Ti相、次生Ni_(10)Zr_7相和(Ni_(10)Zr_7+Ni_(21)Zr_8)共晶组成.初生Ni3Ti相以枝晶方式生长,枝晶生长速度随熔体过冷度的增大以幂函数关系单调递增,最高可达12 mm/s,同时其体积分数逐渐减小至13.4%,并发生显著组织细化.在自由落体条件下,尽管合金液滴凝固组织的相组成并未发生变化,但随着过冷度的增大,初生Ni_3Ti相的生长被抑制,凝固组织由晶态向非晶态转变,且非晶相的体积分数线性增大.当直径小于275μm时,合金液滴实现了完全非晶态凝固.