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微秒到秒时间尺度的高压相变动力学和物性研究:回顾、进展及展望

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高压物理学报 2024年第3期38卷 1-19页

作者：王毫赵婷婷李梅李俊龙彭赏刘旭强赵博浩陈彦龙林传龙北京高压科学研究中心北京100193

近年来,基于金刚石对顶砧的快速加载技术(如动态金刚石对顶砧)和时间分辨探测技术的快速发展为高压科学研究开辟了新的研究方向和思路。这些技术使得科学家能够探索微秒到秒级时间尺度的高压非平衡物理过程,填补了静高压与动态冲击波实... 详细信息

近年来,基于金刚石对顶砧的快速加载技术(如动态金刚石对顶砧)和时间分辨探测技术的快速发展为高压科学研究开辟了新的研究方向和思路。这些技术使得科学家能够探索微秒到秒级时间尺度的高压非平衡物理过程,填补了静高压与动态冲击波实验之间的空白。本文回顾并总结了近年来在快速加载和时间分辨探测技术上的进展,详细探讨了依赖于加载速率的结构相变动力学、相变途径、亚稳相的形成、微结构、力致发光等现象。希望通过深入思考和系统归纳微秒至秒级时间尺度的高压科学问题和技术挑战,为高压科学领域的研究者提供新的启示和参考。

关键词：高压动态金刚石对顶砧快速压缩加载速率相变动力学亚稳相

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碱金属离子诱导亚稳相钌纳米晶合成

Science Bulletin 2023年第23期68卷 2924-2928,M0004页

作者：张俊涛刘效知陈立刚曹茂丰李晓彤苏东胡志伟徐勇黄小青 State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces College of Chemistry and Chemical EngineeringXiamen UniversityXiamen 361005China Innovation Laboratory for Sciences and Technologies of Energy Materials of Fujian Province(IKKEM) Xiamen 361005China Guangzhou Key Laboratory of Low-Dimensional Materials and Energy Storage Devices Collaborative Innovation Center of Advanced Energy MaterialsSchool of Materials and EnergyGuangdong University of TechnologyGuangzhou 510006China Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics Institute of PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100190China State Power Investment Corporation Hydrogen Energy Company Limited Beijing 102209China State Key Joint Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control Research Center for Eco-Environmental SciencesChinese Academy of SciencesBeijing 100085China Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids Dresden 01187Germany

亚稳相金属纳米晶因其优异的物理化学性质备受关注,然而如何可控合成亚稳相结构依然面临诸多挑战.本文报道了碱金属离子诱导亚稳相钌纳米晶(面心立方相)的可控合成策略.研究表明钌纳米晶结构和碱金属离子半径密切相关,因此通过改变碱金... 详细信息

亚稳相金属纳米晶因其优异的物理化学性质备受关注,然而如何可控合成亚稳相结构依然面临诸多挑战.本文报道了碱金属离子诱导亚稳相钌纳米晶(面心立方相)的可控合成策略.研究表明钌纳米晶结构和碱金属离子半径密切相关,因此通过改变碱金属离子实现了面心立方相和六方密堆相比例的连续调控.理论计算结果表明,碱金属的存在导致面心立方相的形成能低于六方密堆相,并且这种能量差随着碱金属离子半径的增大而增大.本工作为拓展亚稳态结构的实际应用奠定了基础.

关键词：亚稳相碱金属离子面心立方纳米晶结构金属纳米晶物理化学性质可控合成钌

亚稳相含量对Zn-22Al合金腐蚀行为的影响

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热加工工艺 2023年第2期52卷 151-155,160页

作者：张阳明杨慷赵亚东杨得龙何强王志刚杨建军刘嵩安阳工学院机械工程学院河南安阳455000

研究了热处理工艺对Zn-22Al合金微观组织和腐蚀行为的影响规律。结果表明,当Zn-22Al合金在共析转变点(277℃)以下等温处理10 h后,冷却速度越慢,合金在NaCl (3.5wt%)水溶液中的耐蚀性越好;合金仅由平衡态的α1相和η相构成,冷却速度不影... 详细信息

研究了热处理工艺对Zn-22Al合金微观组织和腐蚀行为的影响规律。结果表明,当Zn-22Al合金在共析转变点(277℃)以下等温处理10 h后,冷却速度越慢,合金在NaCl (3.5wt%)水溶液中的耐蚀性越好;合金仅由平衡态的α1相和η相构成,冷却速度不影响合金的相组成和相含量。合金耐蚀性的提高是由于冷却速度较慢时合金中的残余应力、缺陷和成分偏析较少。当等温处理温度高于共析转变点时,则冷却速度越快,合金的耐蚀性越好;当冷却速度较快时,合金中存在亚稳态的α2相,亚稳相的体积分数随冷却速度变慢而减小。由于α2相与α1、η相组织形成的微原电池的电势差小于η相与α1相形成的微原电池的电势差,因此,亚稳α2相的体积分数越大,合金的耐蚀性越好。

关键词：锌铝合金热处理腐蚀行为亚稳相

亚稳相对定向凝固Ni-Si共晶腐蚀行为的影响

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稀有金属材料与工程 2021年第9期50卷 3110-3115页

作者：崔春娟刘薇邓力王松苑苏海军芦禹西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055 西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西西安710072 伯明翰大学冶金与材料学院英国埃德巴斯顿B152TT 陕西省冶金工程技术研究中心陕西西安710055

采用改进的Bridgman定向凝固技术制备了凝固速率为25μm/s的Ni-Si共晶复合材料。由于在凝固过程中不可避免地会产生亚稳相Ni31Si12,采用退火工艺以减少亚稳相的含量,并利用电化学阻抗谱和电位动力学极化技术分析了材料在25℃、7%(质量分... 详细信息

采用改进的Bridgman定向凝固技术制备了凝固速率为25μm/s的Ni-Si共晶复合材料。由于在凝固过程中不可避免地会产生亚稳相Ni31Si12,采用退火工艺以减少亚稳相的含量,并利用电化学阻抗谱和电位动力学极化技术分析了材料在25℃、7%(质量分数)H_(2)SO_(4)溶液中的耐腐蚀性,并进行了等效电路分析。结果表明,退火处理(1050℃、4 h)改善了亚稳相Ni_(31)Si_(12)的含量和分布,退火后Ni-Si共晶的钝化性能和耐腐蚀性提升。亚稳相的含量越少,耐腐蚀性能越强。

关键词： Bridgman定向凝固 Ni-Si共晶复合材料亚稳相腐蚀行为电化学

亚稳相CaTi2O5基微纳结构的溶剂热制备及其光催化性能研究

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亚稳相CaTi2O5基微纳结构的溶剂热制备及其光催化性能研究

作者：刘宏宇景德镇陶瓷大学

学位级别：硕士

光催化降解是一项新兴的、具有工业应用前途的废水处理技术,可控尺寸和形貌的纳米/微米材料因具有独特的微纳结构、维度尺寸和高比表面积,在光催化领域具有广阔的应用前景而备受关注。针对微纳结构的可控合成难和传统纳米粉末光催化剂... 详细信息

光催化降解是一项新兴的、具有工业应用前途的废水处理技术,可控尺寸和形貌的纳米/微米材料因具有独特的微纳结构、维度尺寸和高比表面积,在光催化领域具有广阔的应用前景而备受关注。针对微纳结构的可控合成难和传统纳米粉末光催化剂易团聚等问题,本课题提出亚稳相CaTiO作为新型光催化剂,采用简易的溶剂热法控制亚稳相CaTiO的介孔微纳结构,并对其光催化性能进行了研究。本论文首先对亚稳相CaTiO进行了制备工艺优化,为了进一步拓宽其实际应用,分别与生物质源鸡毛和Ag复合,采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、紫外漫反射(UV-VIS)、FT-IR、BET等测试手段对样品的结构、形貌和光催化性能等性能进行一系列表征与分析。其实验结果如下:在没有模板或表面活性剂的情况下,通过优化改变溶剂热时间,制备了光催化活性高于P25光催化剂的微纳CaTiO结构。当溶剂热时间36 h,所获得的的梭状CaTiO结构表现出最高的光催化活性。在紫外(UV)光照射下,其梭状结构在25 min内降解甲基橙(MO)的光催化降解率达到99.33%,这主要是由于其亚稳结构特性、较高结晶度和较大的比表面积所致。CaTiO梭状结构的生长机制主要由结晶-定向附着-奥斯瓦尔德成熟生长所控制。利用低成本生物质源鸡毛富含N、P的特征,通过改变鸡毛加入量以及溶剂热时间,制备了光催化活性较高的N、P共掺CaTiO球状微纳结构。当溶剂热时间为24 h、溶剂热温度为180℃,所制备的由球纳米单元组装类似桑葚球状微纳结构样品在紫外光下20 min对MO的降解率达到100%,这主要是由于N、P共掺导致其较大比表面积、高结晶度和晶格畸变所致,N、P共掺CaTiO桑葚球状微纳结构的生长机制主要由晶核生长聚集-自组装控制。为了进一步拓宽其可见光应用范围,利用一步溶剂热法制备Ag/AgCl/CaTiO光催化剂,在可见光下,所制备样品在180 min有良好的光催化性能,遵循准一阶反应动力学模型。并阐述了可见光光催化活性增强机制。在可见光下,当AgNO加入为6%时,所制备的CaTiO复合样品在180 min对MO降解率达到96.3%,这主要归因于Ag的复合导致样品的禁带宽度降低,吸收边发生红移,提高了样品的可见光响应,样品具有良好的比表面积以及结晶度都提高了样品的光催化活性,较小的阻抗与PL能量促进了光生电子与空穴的分离,有利于光生载流子的产生,进一步促进样品对可见光的响应。经过5轮循环,样品仍具有良好的光催化活性。

关键词： CaTi2O5 亚稳相 Ag/AgCl 溶剂热法光催化性能

Al_3M(M=Ti,Zr,Hf)亚稳相和平衡相的价电子结构分析

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金属学报 2012年第4期48卷 492-501页

作者：黄炼高坤元文胜平黄晖王为聂祚仁北京工业大学材料科学与工程学院北京100124

本文运用固体与分子经验电子理论(EET)计算了Al_3M(M=Ti,Zr,Hf)的3种晶体结构(L1_2,D0_(22),D0_(23))的价电子结构和最强键键能,并依此对各种结构的相稳定性及相变顺序做半定量分析.结果显示:各平衡相,即D0_(22)-A1_3Ti,D0_(23)-Al_3Zr... 详细信息

本文运用固体与分子经验电子理论(EET)计算了Al_3M(M=Ti,Zr,Hf)的3种晶体结构(L1_2,D0_(22),D0_(23))的价电子结构和最强键键能,并依此对各种结构的相稳定性及相变顺序做半定量分析.结果显示:各平衡相,即D0_(22)-A1_3Ti,D0_(23)-Al_3Zr和D0_(22)-Al_3Hf,其最强键键能分别为57.7,71.6和75.6 kJ/mol,与对应平衡相的熔点高低次序一致,确认了EET计算结果的可靠性.使用这一方法计算获得Al_3Ti,Al_3Zr和Al_3Hf的最强键键能,依此得出各亚稳相向平衡相的转变顺序与实验结果及第一性原理计算的结果相同.EET计算的最强键键能可作为评价亚稳相稳定性的一个判据.据此,由计算获得L1_2型Al_3M最强键键能推论各相的稳定性次序为Al_3Ti亚稳相稳定性判据的正确性.

关键词：价电子结构 Al3M(M=Ti,Zr,Hf) 亚稳相相的稳定性

光电催化分解水稳定性达100 h的亚稳相β-Fe_(2)O_(3)光阳极

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Chinese Journal of Catalysis 2021年第11期42卷 1992-1998页

作者：李洋张宁斯刘昌昊张园明徐晓明王文静冯建勇李朝升邹志刚南京大学工程与应用科学学院固态微结构国家实验室高级微结构协同创新中心江苏南京210093 南京大学纳米技术江苏省重点实验室高级微结构协同创新中心江苏南京210093

利用半导体光电催化分解水制氢是将太阳能转化为化学能的有效途径之一,具有重要的科学意义和巨大的应用前景.铁基半导体具有光谱响应范围广、绿色环保和价格低廉等优点,是具应用前景的光阳极材料之一.在铁基半导体中,α-Fe_(2)O_(3)光... 详细信息

利用半导体光电催化分解水制氢是将太阳能转化为化学能的有效途径之一,具有重要的科学意义和巨大的应用前景.铁基半导体具有光谱响应范围广、绿色环保和价格低廉等优点,是具应用前景的光阳极材料之一.在铁基半导体中,α-Fe_(2)O_(3)光阳极的光电催化性能已经被广泛报道,亚稳相氧化铁的光电催化性能尚未有深入研究.本课题组曾经报道用于光电催化分解水的亚稳相β-Fe_(2)O_(3)颗粒组装膜光阳极[Natl.Sci.Rev.,2020,7,1059-1067].β-Fe_(2)O_(3)光阳极的太阳能-氢能理论转化效率为20.9%,优于α-Fe_(2)O_(3)光阳极.β-Fe_(2)O_(3)的热稳定性和在长时间光电催化反应过程中的光化学稳定性是决定其应用前景的核心问题.本文报道了一种喷雾热裂解制备β-Fe_(2)O_(3)薄膜的方法.该方法提高了β-Fe_(2)O_(3)的热稳定性,从而提高了β-Fe_(2)O_(3)在长时间光电化学反应中的光电化学稳定性.与电泳沉积方法制备的β-Fe_(2)O_(3)颗粒组装膜相比,利用喷雾热裂解法制备的亚稳相β-Fe_(2)O_(3)薄膜的热稳定性得到显著增加.物相表征结果表明,经过相同的煅烧处理或者激光辐照后,电泳沉积方法制备的β-Fe_(2)O_(3)颗粒组装膜发生了明显相变;而由喷雾热裂解制备的β-Fe_(2)O_(3)平板膜依旧保持稳定,没有发生相变.β-Fe_(2)O_(3)薄膜与衬底之间存在较高的应力,与颗粒组装膜相比,平板膜在退火热处理与激光辐照下都表现出更好的稳定性.β-Fe_(2)O_(3)薄膜与衬底之间的应力增加了亚稳相β-Fe_(2)O_(3)的相变势垒,提高了β-Fe_(2)O_(3)的相变温度.通过引入Ti4+掺杂提高载流子浓度,改善载流子传输,使得β-Fe_(2)O_(3)光阳极的光电催化性能提升了3倍.结果表明,β-Fe_(2)O_(3)光阳极薄膜具有良好的光化学稳定性,其光电催化分解水性能在模拟太阳光条件下工作110 h后未出现明显的衰减.本文提出了一种增加亚稳相β-Fe_(2)O_(3)热稳定性的方法,β-Fe_(2)O_(3)光阳极具有较好的光化学稳定性,在光电催化方面具有较好的应用前景.

关键词：亚稳相热裂解 β-Fe_(2)O_(3)光阳极钛掺杂稳定性光电催化分解水

Al-0.96Mg_2Si合金时效过程亚稳相析出行为及其对合金电阻率的影响(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2014年第7期24卷 2266-2274页

作者：崔立新刘振兴赵晓光唐建国刘科刘星兴钱晨山东创新合金研究院邹平256200 中南大学材料科学与工程学院长沙410083

采用原位电阻率测试和透射电镜观察研究Al-0.96Mg2Si合金的析出行为及其对电阻率的影响。发现峰值时效的析出相包括β″和β′,而他们的比例随着时效温度和时间的改变而变化。合金在175°C峰值时效内的析出相主要是针状β″相(也包括pre... 详细信息

采用原位电阻率测试和透射电镜观察研究Al-0.96Mg2Si合金的析出行为及其对电阻率的影响。发现峰值时效的析出相包括β″和β′,而他们的比例随着时效温度和时间的改变而变化。合金在175°C峰值时效内的析出相主要是针状β″相(也包括pre-β″)。这些析出相会随着时效时间的延长而长大,但是进一步延长时效时间至超出峰值时效时间后,析出相的尺寸变化并不显著。合金电导率的变化规律与之类似。合金硬度峰值时效后,继续时效很长一段时间硬度变化都不显著。由于温度是影响β″/β′比的主要因素,因此时效温度也是影响电阻率的主要因素。时效温度越高β″/β′的比值越小,ρ下降的速度就越快。硬度也随着该比值的减小而降低。通过对透射电镜照片分析获得析出相的分布参数,建立了析出相与电阻率之间的半定量关系式。

关键词： Al-Mg-Si合金亚稳相电阻率时效析出相

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快速凝固Fe-Co合金中的亚稳相

材料研究学报 2010年第5期24卷 525-529页

作者：刘宁杨根仓刘峰杨长林江苏科技大学机械冶金学院张家港215600 西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

采用熔融玻璃净化和循环过热相结合的方法,研究了Fe-Co合金在深过冷快速凝固中的亚稳相。结果表明,当熔体的过冷度达到某一临界数值(△T_(crit))时,亚稳相(b.c.c)在竞争形核中优先形核生长,并在随后的冷却过程中保留在凝固组织中。在γ... 详细信息

采用熔融玻璃净化和循环过热相结合的方法,研究了Fe-Co合金在深过冷快速凝固中的亚稳相。结果表明,当熔体的过冷度达到某一临界数值(△T_(crit))时,亚稳相(b.c.c)在竞争形核中优先形核生长,并在随后的冷却过程中保留在凝固组织中。在γ单相区内等温退火3 h后,亚稳相完全转变为稳定相;在过冷Fe-Co合金的凝固组织中亚稳相是"竞争形核-重熔-γ相外延生长-不完全固态相变"的产物。

关键词：金属材料快速凝固 Fe-Co合金深过冷竞争形核亚稳相