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稀土元素铕掺杂镧系钙钛矿锰氧化物的磁热效应研究

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稀土元素铕掺杂镧系钙钛矿锰氧化物的磁热效应研究

作者：罗鑫尧中国计量大学

学位级别：硕士

在光纤通信技术中解决多种光通信器件如光纤放大器,光纤激光器,光纤光源等的散热问题,才能更大程度上实现设备的小型化。研究和提高制冷效率,提高小型化设备制冷能力,对提高器件整体性能、降低成本有着重要的现实意义。随着制冷技术的发... 详细信息

在光纤通信技术中解决多种光通信器件如光纤放大器,光纤激光器,光纤光源等的散热问题,才能更大程度上实现设备的小型化。研究和提高制冷效率,提高小型化设备制冷能力,对提高器件整体性能、降低成本有着重要的现实意义。随着制冷技术的发展,磁制冷技术和磁制冷材料愈加受到重视,磁制冷材料正朝着大磁熵变、低成本的方向发展。钙钛矿型氧化物以其独特的晶体结构和易掺杂特性使其能可控的调控材料的物理化学性能,被广泛研究。在磁制冷领域,钙钛矿锰氧化物具有较大的磁熵变、化学稳定性强、成本低、无毒、容易小型化等优点,其最大磁熵变已经接近Gd,并且通过离子掺杂能够精确调控钙钛矿锰居里温度,使其能够在低温区（77K以下）至高温区（350 K以上）工作。目前,钙钛矿锰氧化物的面临的问题在于,一是相对于其他合金体系的磁工质,磁熵变依然较小,二是对于一些大磁熵变的锰氧化物,其工作温度调控困难。本文拟通过对钙钛矿锰氧化物的A位离子掺杂稀土元素,研究稀土元素掺杂后材料的结构、磁性和磁热性能的变化规律,使其能够在较宽的温度区间内,具有较大的磁熵变,满足实际应用需求。本论文的主要研究内容有:（1）本文通过对具有较大磁熵变LaCaMnO样品进行A位的稀土离子掺杂,研究了稀土元素Eu和Yb掺杂样品后样品的结构、磁性和磁热性能的变化。通过Rietveld精修系统地研究了两种元素掺杂后对LaCaMnO的晶格结构和Mn-O-Mn键角的变化,进一步研究发现,Eu元素的掺杂能有效的改变材料的居里温度,并且能够保持较高的磁熵变,此外我们利用Arrott图和通用曲线模型,确定了所有样品的磁相变类型均为二级相变,而Yb元素掺杂中对材料结构、居里温度和磁热性能的影响都较小。我们也研究了其他稀土元素例如Dy,Tb和Er等稀土元素的影响,然而这些稀土元素中有些不能进入晶体结构,如Er,Tm等形成了杂相,另外一些稀土元素如Yb,Tb等对磁性和磁热性能影响较小,所以这一部分内容只研究了两种典型的稀土元素Eu和Yb掺杂后,他们的居里温度和磁性能的变化。（2）在上面研究的基础上,我们确定了Eu稀土元素能够调控居里温度,并且具有较大的磁热效应,因此,我们进一步研究了Eu元素掺杂对LaSrMnO、LaBaMnO和LaBaCaMnO的结构、磁性和磁热性能的影响。这三种基底中LaSrMnO和LaBaMnO的居里温度大于室温,我们希望通Eu掺杂来调节材料居里温度至室温附近。我们发现少量Eu掺杂下,对不同基底的影响是不同的,在LaSrMnO中,Eu的掺杂没有改变材料的磁熵变,但居里温度随着掺杂量的增加呈现先增大后减小的趋势,我们从材料的结构和磁性的变化可能的分析了可能的原因。对于LaBaMnO和LaBaCaMnO,Eu元素掺杂后,两种材料的磁热效应都提高了20%左右,并且材料的居里温度随着掺杂量的增加而减小,LaBaMnO的居里温度接近室温附近。我们也进一步研究了材料的相变类型,并利用Landau理论对他们的铁磁性和磁热性能做了深入分析。总体而言,我们的研究达到了预期目标,在不降低材料磁热性能的基础上,发现稀土元素Eu能够用于调控钙钛矿锰氧化物的工作温度,对于一些锰氧化物能够同时提高材料的磁热性能,为其他磁制冷体系的研究提供了参考价值。

关键词：镧系钙钛矿锰氧化物磁制冷稀土掺杂居里温度磁热效应

循环冲击荷载下含孔洞岩石损伤特性与能量耗散分析

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中国安全科学学报 2020年第7期30卷 69-77页

作者：戴兵罗鑫尧单启伟陈英刘永南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421000 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 山东黄金集团深井开采实验室山东莱州261400

为探究隧道工程开挖过程中外部荷载对隧道围岩多重扰动的影响,采用霍普金森压杆(SHPB)装置进行不同冲击荷载(0.6、0.7、0.8 MPa)和冲击方式(等幅与不等幅冲击气压)下的循环冲击试验,以此分析冲击载荷作用下含孔洞岩石试件的动力学特性... 详细信息

为探究隧道工程开挖过程中外部荷载对隧道围岩多重扰动的影响,采用霍普金森压杆(SHPB)装置进行不同冲击荷载(0.6、0.7、0.8 MPa)和冲击方式(等幅与不等幅冲击气压)下的循环冲击试验,以此分析冲击载荷作用下含孔洞岩石试件的动力学特性、损伤特征、能量耗散和破坏形态。结果表明:基于一维应力波理论和界面连续条件得到适用于含竖向孔洞岩石试件计算的改良损伤计算公式;竖向孔洞的存在会影响岩石应力-应变曲线的变化趋势,并在经历数次冲击后尤为显著;花岗岩损伤积累随平均应变率增大呈幂函数增长,且随冲击荷载的增加呈现良好的规律性;积累比能量吸收值随循环冲击的进行逐渐增大,且试件的破坏模式经历了横向拉伸破坏、横向拉伸-轴向劈裂组合形式、轴向劈裂破坏的转变。

关键词：循环冲击含孔洞岩石能量耗散损伤特征等幅与不等幅损伤积累

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含孔洞岩石在静应力下的循环冲击试验研究

黄金科学技术 2020年第4期28卷 531-540页

作者：戴兵单启伟罗鑫尧薛永明南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421000 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 山东黄金集团深井开采实验室山东莱州261400

为探究地下工程开挖过程中外部荷载对周边围岩多重扰动作用的影响,进一步开展岩石在动静组合作用下的循环冲击试验研究,通过改进式SHPB试验装置研究含横向贯通孔洞花岗岩(φ50 mm×50 mm)在循环冲击荷载下的动态力学特性,采用轴压水平... 详细信息

为探究地下工程开挖过程中外部荷载对周边围岩多重扰动作用的影响,进一步开展岩石在动静组合作用下的循环冲击试验研究,通过改进式SHPB试验装置研究含横向贯通孔洞花岗岩(φ50 mm×50 mm)在循环冲击荷载下的动态力学特性,采用轴压水平分别为0MPa,0.3σf,0.4σf,0.5σf,0.6σf,0.7σf进行循环冲击试验(σf为单轴平均抗压强度,单位为MPa)。结果表明:在冲击荷载作用下,峰值应力随着冲击荷载作用次数的增加先增大后减小,并随着平均应变率的增大而增大;弹性模量随着冲击次数的增加先增大后降低,在不同轴压水平作用下试件冲击破坏形态均为轴向劈裂破坏模式;随着应变速率增大,破裂面逐渐增多,破碎程度加剧,碎块尺寸减小;应变率较小时,破碎效果不明显,应变率较大时,破碎效果显著。

关键词：循环冲击荷载破坏模式应变率 SHPB 力学特性破坏形态

含预制裂隙类岩石裂隙演化与破裂特征的试验研究

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黄金科学技术 2020年第3期28卷 421-429页

作者：王程程罗鑫尧陈科旭戴兵贺桂成南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001

裂隙岩体是自然界中普遍存在的工程岩体,在外力作用下易引起岩体结构破坏失稳而诱发工程故事。为此,基于相似理论制作了含十字交叉裂隙的类岩石试样,利用RMT-150B岩石力学试验机,对含有不同裂隙长度和裂隙倾角的类岩石试样进行单轴压缩... 详细信息

裂隙岩体是自然界中普遍存在的工程岩体,在外力作用下易引起岩体结构破坏失稳而诱发工程故事。为此,基于相似理论制作了含十字交叉裂隙的类岩石试样,利用RMT-150B岩石力学试验机,对含有不同裂隙长度和裂隙倾角的类岩石试样进行单轴压缩试验,分析其裂隙演化规律和破裂特征。研究结果表明:含预制裂隙试样的抗压强度明显低于完整试块;当主裂隙长度一定时,裂隙岩样的峰值应力随次裂隙长度的增大而降低;当裂隙倾角为0°和60°时,裂隙岩样表现为拉伸型翼形裂纹的破坏形式;当裂隙倾角为30°和45°时,裂隙岩样表现为拉剪混合型裂纹的破坏形式,既有翼形裂纹,又有次生共面裂纹。

关键词：类岩石十字交叉裂隙裂隙演化裂隙破坏特征单轴压缩试验

eSeis Neo节点仪器主机系统简介及应用维护

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物探装备 2024年第3期34卷 203-207页

作者：胡峥林财德王宏磊罗鑫王天尧中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司装备服务中心河北涿州072750

当前地震勘探行业已经快步迈入节点勘探时代,节点地震仪器独立或联合承担的勘探项目占比已经超过行业总规模的60%。eSeis Neo节点地震仪器是东方地球物理公司于2022年研发生产的最新型节点地震仪器,其主机系统主要的设计目标是,为满足1... 详细信息

当前地震勘探行业已经快步迈入节点勘探时代,节点地震仪器独立或联合承担的勘探项目占比已经超过行业总规模的60%。eSeis Neo节点地震仪器是东方地球物理公司于2022年研发生产的最新型节点地震仪器,其主机系统主要的设计目标是,为满足10万道及以上规模节点勘探项目需要,实现大规模并行数据下载,原始数据快速转储,高稳定性安全冗余等应用技术要求。本文主要介绍了eSeis Neo主机系统的标准架构、设备性能以及基本维护方式,并结合实际管理经验对主机系统的操作流程进行介绍。

关键词：主机系统分布式存储应用管理设备维护