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纳米钨在高压下的物理力学行为与尺寸效应研究

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高压物理学报 2024年第3期38卷 29-36页

作者：赵康林王齐明张友君蒋刚彭放李延春四川大学原子与分子物理研究所四川成都610065 中国科学院高能物理研究所北京100049

探究尺寸效应对材料高压物性的影响规律有助于开发具有新颖或者改良特性的新材料。采用金刚石对顶砧结合同步辐射X射线衍射技术,研究了平均晶粒尺寸分别为30和65 nm的多晶钨粉在高压下的静态压缩行为。通过分析每个压力点下X射线衍射图... 详细信息

探究尺寸效应对材料高压物性的影响规律有助于开发具有新颖或者改良特性的新材料。采用金刚石对顶砧结合同步辐射X射线衍射技术,研究了平均晶粒尺寸分别为30和65 nm的多晶钨粉在高压下的静态压缩行为。通过分析每个压力点下X射线衍射图谱的峰位和半高宽等,得到了纳米金属钨在高压下的晶胞体积、晶粒尺寸和微观应变等。通过拟合三阶Birch-Murnaghan方程,得到了30和65 nm钨的体弹模量,分别为257(7)GPa和343(8)GPa。结合前人的研究结果发现,当晶粒尺寸从微米降低至10 nm,钨的屈服强度逐渐增大,10 nm钨的屈服强度较微米晶样品的屈服强度提高了3.5倍;体弹模量呈现先增大后减小的趋势,30 nm钨的体弹模量较65 nm钨减小了25%。

关键词：状态方程屈服强度体弹模量高压纳米晶体

实验矿物物理的发展现状与趋势:2.弹性和波速

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地球科学 2022年第8期47卷 2729-2743页

作者：毛竹刘兆东张友君张宝华孙宁宇中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026 吉林大学地球科学学院超硬材料国家重点实验室吉林长春130061 四川大学原子与分子物理研究所四川成都610065 浙江大学地球科学学院浙江杭州310027

弹性性质和波速是矿物重要物理性质.实验测量的弹性性质和波速与地震学观测结果的对比,是确定地球内部物质组成、理解地球内部圈层结构形成机制和揭示地球内部物质分布不均一性最为直接和重要的手段.在过去20年,伴随大腔体压机、金刚石... 详细信息

弹性性质和波速是矿物重要物理性质.实验测量的弹性性质和波速与地震学观测结果的对比,是确定地球内部物质组成、理解地球内部圈层结构形成机制和揭示地球内部物质分布不均一性最为直接和重要的手段.在过去20年,伴随大腔体压机、金刚石压砧、同步辐射X光、激光加热等技术的快速发展,在地球内部相应温度和压力下测量主要构成矿物的弹性性质和波速取得了巨大进展.综述了矿物物理在地球内部矿物弹性性质和波速实验测量的发展历史、近20年的研究现状与趋势,并展望了该学科未来发展的方向、关键科学问题与面临的主要挑战.

关键词：实验矿物物理弹性性质波速高温高压发展现状与趋势矿物学

纳米钨在高压下的物理力学行为与尺寸效应研究

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高压物理学报 2023年

作者：赵康林王齐明张友君蒋刚彭放李延春中国科学院高能物理研究所四川大学原子与分子物理研究所

探究尺寸效应对材料在高压下物性的影响规律有助于开发具有新颖或者改良特性的新材料。采用金刚石对顶砧结合同步辐射X射线衍射，研究了平均晶粒尺寸分别为30 nm和65 nm的多晶钨粉在高压下的静态压缩行为。通过分析每个压力点下X射线图... 详细信息

探究尺寸效应对材料在高压下物性的影响规律有助于开发具有新颖或者改良特性的新材料。采用金刚石对顶砧结合同步辐射X射线衍射，研究了平均晶粒尺寸分别为30 nm和65 nm的多晶钨粉在高压下的静态压缩行为。通过分析每个压力点下X射线图谱的峰位和半高宽等，得到了纳米金属钨在高压下的晶胞体积、晶粒尺寸和微观应变等。通过拟合三阶Birch-Murnaghan方程，得到了30 nm和65 nm钨的体弹模量B0分别为257(7)GPa和343(8)GPa。结合前人的研究结果，发现当晶粒尺寸从微米降低至10 nm，钨的屈服强度逐渐增加，10 nm钨的屈服强度较微米晶样品的强度提高了3.5倍；体弹模量呈现先增加后减小的趋势，30 nm钨的体弹模量较65 nm钨减小了25%。

关键词：状态方程屈服强度体弹模量高压纳米晶体

立足整体落实要素真实情境促进表达——统编版四下第四单元教学设计

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全国优秀作文选(写作与阅读教学研究) 2023年第3期 69-73页

作者：张友君武汉经济技术开发区三角湖小学

一、理念阐述新课标提出的语文核心素养的四个维度中，“语言运用”作为语文课程的本体性维度，不仅是语文核心素养的基础，同时也是强化文化自信、发展思维能力和推动审美创造的载体和跳板。统编小学语文教材是按照小学语文核心素养体...

一、理念阐述新课标提出的语文核心素养的四个维度中，“语言运用”作为语文课程的本体性维度，不仅是语文核心素养的基础，同时也是强化文化自信、发展思维能力和推动审美创造的载体和跳板。统编小学语文教材是按照小学语文核心素养体系的要求编排的，并将语文核心素养按照课标学段目标进行细化，提出了“语文要素”这一核心概念，

关键词：

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地核的热输运性质与地核对流的驱动机制

地球与行星物理论评（中英文） 2023年第1期54卷 100-101页

作者：张友君四川大学原子与分子物理研究所成都610065

地球之所以能成为宜居性行星的一个关键因素是其具有已存在约35亿年的全球性磁场(Tarduno et al.,2010),它保护着地球上的有机生命体免受太阳和宇宙的有害射线。地磁场是由地心液态金属核的带电对流产生(Buffett,2000),需要持续的能量... 详细信息

地球之所以能成为宜居性行星的一个关键因素是其具有已存在约35亿年的全球性磁场(Tarduno et al.,2010),它保护着地球上的有机生命体免受太阳和宇宙的有害射线。地磁场是由地心液态金属核的带电对流产生(Buffett,2000),需要持续的能量予以驱动和维持.一般认为,成分对流(chemical/compositional convection)和热对流(thermal convection)是驱动地核对流的两种主要方式.

关键词：驱动机制地核热对流有机生命体宜居性地磁场输运性质液态金属

大豆玉米带状复合种植存在的问题及应对措施研究

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中文科技期刊数据库（全文版）农业科学 2023年第6期 139-142页

作者：袁永召张友君李思海湖南省张家界市永定区农业农村局湖南张家界427000

随着农业经济不断发展,对大豆玉米种植也愈发关注,并通过大力推广大豆玉米带状复合种植,实现稳产增收目标。本文联系大豆玉米带状复合种植的主要优势,对大豆玉米带状复合种植显露出的问题进行细致剖析,并从选择大豆玉米品种、科学配置... 详细信息

随着农业经济不断发展,对大豆玉米种植也愈发关注,并通过大力推广大豆玉米带状复合种植,实现稳产增收目标。本文联系大豆玉米带状复合种植的主要优势,对大豆玉米带状复合种植显露出的问题进行细致剖析,并从选择大豆玉米品种、科学配置株行间距、及时开展施肥播种、做好水肥管理工作、重视病虫草害防治等方面入手,提出几点有效应对措施,以供参考。

关键词：大豆玉米带状复合种植存在问题应对措施

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退火与未退火高纯无氧铜的层裂特性研究

退火与未退火高纯无氧铜的层裂特性研究

作者：张友君中国工程物理研究院

学位级别：硕士

层裂现象是冲击载荷作用下材料发生动态拉伸破坏的典型形式之一,材料从损伤发展到断裂跨越了微观、细观到宏观的近十个尺度量级,涵盖了不同尺度上的动力学过程。普遍认为延性金属材料层裂是经过了微孔洞的成核、长大和贯通(聚集)等典型... 详细信息

层裂现象是冲击载荷作用下材料发生动态拉伸破坏的典型形式之一,材料从损伤发展到断裂跨越了微观、细观到宏观的近十个尺度量级,涵盖了不同尺度上的动力学过程。普遍认为延性金属材料层裂是经过了微孔洞的成核、长大和贯通(聚集)等典型物理力学过程。目前的研究表明材料学因素(如材料微观结构不均匀性、位错和缺陷浓度、单晶与多晶、晶粒形状与尺寸、夹杂以及内应力等)和冲击加载条件(如应力波波形、加载应力大小、应变率、拉伸时间、温度以及多维应力效应等)均影响材料层裂的过程和结果。材料在加工或使用过程中经常会引起多方面因素的变化,如塑性变形、老化及热处理等过程的不同会导致材料内部微观结构的差异。本文在前人的研究和认识基础上以典型延性金属高纯无氧铜作为研究对象,开展了退火和未退火高纯无氧铜层裂特性的实验研究,同时关注了样品在未完全和完全层裂时的层裂破坏状态及其特征。论文的主要工作和创新点归纳如下：1.在实验技术上,论文建立了多点测量技术并对层裂样品的不同区域点上自由面速度进行了测量。多点测量采用多路多圈的阵列式多普勒探针系统(DPS)光纤探头,可实现在平面样品上任意点的布局。通过对自由面速度剖面的特点进行统计分析,了解材料内部细观局域性能对层裂产生的影响,反应材料层裂的统计情况。同时,由于开展层裂实验的需要,论文建立了一种新型低冲击应力加载装置。该装置采用网络爆轰驱动飞片的技术,实现了一维平面应变加载。该装置应用于层裂实验研究既可对样品自由面速度剖面进行测量,又可实现样品的软回收。2.开展了退火和未退火高纯无氧铜的层裂实验研究,通过改变飞片的速度,采用点阵DPS技术测量了样品自由面速度剖面,对高纯无氧铜样品退火和未退火实验的结果进行了比较和分析。总体上,波形呈现出相似和典型的损伤或层裂信号,冲击压缩加载阶段的幅值和时间段基本相同,然而从速度的回跳时刻开始出现了一些明显的差异：退火无氧铜的"Pullback"回跳速度值明显高于未退火无氧铜的值;退火无氧铜的回跳速率和波谷后速率也均高于未退火无氧铜的值。完全层裂时退火无氧铜的层裂强度比未退火无氧铜的高约20%-25%。这些结果表明退火无氧铜在受到动态加载时比未退火无氧铜较难于发生损伤和断裂,能够承受的动态拉伸应力较后者高。分析认为这种现象的原因可能是无氧铜在退火时晶体内位错密度降低、晶体间缺陷浓度减小,加工硬化消除以及残余应力减小等因素使得在受到拉伸作用时孔洞成核点减少,导致退火和未退火无氧铜在受到相同的拉伸脉冲时,退火无氧铜的层裂较难于发生3.对样品多点DPS数据进行分析发现,在相同样品的不同测试位置上测得的自由面速度剖面有明显的差异。回跳速度和样品完全层裂时的层裂强度也并不是一个单值。分析认为这可能与材料的组织状态,如材料内部晶粒度尺寸、取向、杂质、微孔洞等分布不均有关。将回跳速度和层裂强度用Weibull分布进行统计,统计结果表明,随着加载应力的增加,回跳速度的(?)Veibull模量逐渐增大,分散性逐渐减小,即初始层裂时回跳速度的分散性大于完全层裂时的情况。这表明在拉伸应力较小时,孔洞簇在成核和长大过程中分布不均匀,而拉伸应力脉冲足够强时,孔洞簇的成核、长大以及贯通的过程更加迅速,能够很快形成较均匀的层裂面。同时,随着加载应力的增加,回跳速度也逐渐增加,但增幅不大。另一方面,比较未退火和退火无氧铜分散性差异时,发现前者的回跳速度和层裂强度的分散性较后者低,表明未退火无氧铜的断裂过程更加迅速。其次,在无氧铜层裂的自由面速度剖面中还发现在到达第一个波谷后,自由面速度剖面出现了小振荡。分析认为这种振荡可能与损伤或断裂后应力波的能量释放率、层裂面反射压缩波与稀疏波的竞争关系或孔洞簇成核长大的速率不均等因素有关。对波谷后速度振荡的分析还发现：未退火无氧铜的振荡较退火无氧铜小;而且振荡随着拉伸应力脉冲的强度增大而逐渐消失。这些结果表明如果材料的断裂过程发生得越“干脆”,则速度回跳时振荡越小。

关键词：高纯无氧铜层裂网络爆轰退火概率和统计

ε-FeOOH在中下地幔储存的证据及其对水循环的意义

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Science Bulletin 2022年第7期67卷 748-754页

作者：庄毓凯甘波崔中迅唐瑞莲陶仁彪侯明强蒋刚 Catalin Popescu Gaston Garbarino 张友君胡清扬 Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research Beijing 100094China Institute of Atomic and Molecular Physics Sichuan UniversityChengdu 610065China School of Materials Science and Engineering Changchun University of Science and TechnologyChangchun 130022China State Key Laboratory of Geodesy and Earth’s Dynamics Innovation Academy for Precision Measurement Science and TechnologyChinese Academy of SciencesWuhan 430077China Consorcio para la Construcción Equipamiento y Explotación del Laboratorio de Luz de SincrotrónCerdanyola del VallèsBarcelona 08290Spain European Synchrotron Radiation Facility Grenoble 38000France International Center for Planetary Science College of Earth SciencesChengdu University of TechnologyChengdu 610059China Center for Excellence in Deep Earth Science Guangzhou Institute of GeochemistryChinese Academy of SciencesGuangzhou 510640China

地球内部转换带与核幔边界的水对地球的分层、元素循环以及地核组成等方面都有十分重要的影响.如果水是在地球表面与内部圈层间循环的话,那么理论上在下地幔也应该有水的通道,而且该水通道的地震地磁学特征应有别于其周围的下地幔环境.... 详细信息

地球内部转换带与核幔边界的水对地球的分层、元素循环以及地核组成等方面都有十分重要的影响.如果水是在地球表面与内部圈层间循环的话,那么理论上在下地幔也应该有水的通道,而且该水通道的地震地磁学特征应有别于其周围的下地幔环境.在本次工作中,利用动静高压结合的方法(二级轻气炮+金刚石压腔)并综合理论计算系统研究了ε-FeOOH在下地幔温压范围内的波速与电导率剖面及其内部机制.我们发现,在50 GPa左右由于铁的电子自旋相变的影响,ε-FeOOH的电导率有3个数量级的急剧升高而其纵波波速会突然下降16.8%左右.结合全球地震地磁学数据分析,ε-FeOOH在这个压力范围的高导低波现象恰好与全球范围内在1200 km深度左右的某些高导低波的冷俯冲带区域相吻合.含水ε-FeOOH或者其他含铁相可能具有的这些独特性质或许可以作为水在中下地幔通过的证据.

关键词：地球表面核幔边界地磁学金刚石压腔下地幔二级轻气炮元素循环纵波波速

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Fe高压熔化线的实验研究进展

高压物理学报 2021年第6期35卷 1-27页

作者：甘波李俊蒋刚张友君四川大学原子与分子物理研究所四川成都610065 中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621999

铁是典型的d电子过渡金属之一,其在高压下的熔化行为对于揭示地核的成分、热结构和热演化至关重要。在实验室中创造极端高温高压条件以及诊断和测量凝聚介质的熔化行为和熔化温度比较困难,导致长期以来不同实验之间以及实验与理论之间... 详细信息

铁是典型的d电子过渡金属之一,其在高压下的熔化行为对于揭示地核的成分、热结构和热演化至关重要。在实验室中创造极端高温高压条件以及诊断和测量凝聚介质的熔化行为和熔化温度比较困难,导致长期以来不同实验之间以及实验与理论之间获得的铁的高压熔化线存在较大争议。近年来,随着高压实验技术的发展,对铁高压熔化线的认识逐渐趋于一致。本文介绍了用于研究铁在高压下熔化行为和熔化温度的动、静高压实验技术,总结了高压下诊断铁和过渡金属熔化的方法及其优缺点,并分析了不同实验之间产生差异的原因。基于目前关于铁高压熔化温度的实验和理论研究结果,铁在内外核边界压力(约330 GPa)下的熔化温度可限定为5900~6300 K。系统总结铁在高压下的熔化行为对于进一步认识熔化的物理机制、研究其他过渡金属的高压熔化行为等具有重要的指导和借鉴意义。

关键词：铁高压熔化静高压动高压地核温度