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物理学报 1995年第12期44卷 1958-1963页

作者：杨明川徐坚孙秀魁魏文铎胡壮麒中国科学院金属研究所快速凝固非平衡合金国家重点实验室沈阳110015

Titanium nanoparticles were synthesized by gas condensation method, where the particles with different average diameters were obtained by varying the gas pressure in the atmosphere of argon and helium, respectively. The structure, morphology and composition of the particles were analyzed using X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), X-ray photon spectroscopy (XPS) and Auger electron spectroscopy (AES). The results showed that the prepared particles were 5-27nm in diameters and that the titanium nanoparticle was evoluted from normal hexagonal close-packed (hcp) structure to an abnormal facecentred cubic (fcc) stru-cture with the particle diameter decreasing. The formation mechanism of abnormal structure was discussed as well.

关键词：钛纳米粒子面心立方相相变

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经塑性变形的多晶钛中面心立方相的研究

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电子显微学报 2004年第4期23卷 387-387页

作者：李炎长谷川明吴逸贵河南科技大学河南洛阳471003 物质材料研究机构纳米材料研究所

金属钛在常温下为密排六方α相结构,900℃以上为体心立方β相结构.常温下钛的塑性变形以滑移和孪晶方式进行,伴随有相结构变化的研究报告还未见到.我们用透射电镜(TEM)观察多晶钛常温下拉伸变形试样时发现除常规的塑性变形组织结构外,... 详细信息

金属钛在常温下为密排六方α相结构,900℃以上为体心立方β相结构.常温下钛的塑性变形以滑移和孪晶方式进行,伴随有相结构变化的研究报告还未见到.我们用透射电镜(TEM)观察多晶钛常温下拉伸变形试样时发现除常规的塑性变形组织结构外,还有一种立方相,用电子衍射图对称性确定为面心立方钛相,晶格常数a=0.44nm.观察还发现面心立方钛相中有形变孪晶,孪晶面为{111}.

关键词：钛金属经塑性变形多晶结构面心立方相金相分析透射电子显微镜

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经塑性变形的多晶钛中面心立方相的研究

经塑性变形的多晶钛中面心立方相的研究

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第十三届全国电子显微学会议

作者：李炎长谷川明吴逸贵河南科技大学物质材料研究机构纳米材料研究所河南科技大学

＜正＞金属钛在常温下为密排六方α相结构,900℃以上为体心立方β相结构。常温下钛的塑性变形以滑移和孪晶方式进行,伴随有相结构变化的研究报告还未见到。我们用透射电镜（TEM）观察多晶钛常温下拉

关键词：塑性变形钛面心立方相电镜观察

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晶相设计钌基纳米催化剂提高CO2甲烷化活性（英文）

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第6期61卷 226-236页

作者：杨冲亚王玮珏卓红英沈铮张天雨杨小峰黄延强中国科学院大连化学物理研究所中国科学院航天催化材料重点实验室中国科学院大学北京林业大学环境科学与工程学院

金属纳米颗粒在许多化学反应中表现出优异的催化性能,因而广泛用于能源和环境等催化领域.形貌是影响其催化行为的关键因素之一,它通过改变金属纳米颗粒表层原子排列结构,进而调控化学反应过程中的物质吸附、催化机理和反应动力学.此外,... 详细信息

金属纳米颗粒在许多化学反应中表现出优异的催化性能,因而广泛用于能源和环境等催化领域.形貌是影响其催化行为的关键因素之一,它通过改变金属纳米颗粒表层原子排列结构,进而调控化学反应过程中的物质吸附、催化机理和反应动力学.此外,由于金属存在多种晶相结构,其纳米颗粒暴露的表面结构也可通过改变晶相得以实现.该调控策略可使得纳米颗粒具有独特的表面结构,并展现出不同的催化性能.因此,金属纳米颗粒的晶相设计为优化金属催化剂的催化性能提供了一种有效方式.Ru基纳米催化剂对CO2甲烷化反应具有较好的活性和选择性,且密堆积的Ru（0001）晶面被证明是hcp相Ru纳米催化剂的活性中心,而（10-11）面对CO2甲烷化反应的贡献较小.因此,开发具有更丰富密堆积fcc-（111）表面的Ru基纳米催化剂,有望大幅提高CO2甲烷化的活性.本文首先通过密度泛函理论计算和微观动力学模拟,研究了fcc相Ru纳米催化剂的密堆积（111）晶面上CO2加氢反应的催化机理.结果表明,与hcp-（0001）相比,该密堆积的fcc-（111）表面因能促进CO2的吸附活化,而具有更好的CO2甲烷化反应活性.制备了具有完全暴露fcc-（111）晶面的二十面体Ru金属纳米颗粒,并将其负载于惰性载体氧化铝上,结果表明,CO2甲烷化活性比传统六方密堆积相（hcp）的钌基催化剂高5-8倍,证实了fcc相催化剂具有更高的甲烷化催化性能,同时,在较高的反应温度下,fcc-晶相的Ru基催化剂在初始反应阶段甲烷化反应活性逐渐下降,但其CO2甲烷化活性仍远高于hcp-相催化剂.原位X射线衍射和环境透射电镜等结果表明,在反应温度高于250℃条件下,fcc-晶相的金属催化剂发生部分晶相转变.该相变主要发生于Ru金属纳米颗粒的聚集体,并伴随着金属粒子的团聚和粒径的增长;然而,单颗粒分散的Ru纳米粒子在相同条件下仍能维持其fcc-晶相,从而确保了其较高的甲烷化活性.此外,原位红外结果进一步证实了CO2甲烷化在Ru基纳米催化剂上通过氢化生成HCOO*中间体的反应路径,以及Ru纳米颗粒在反应过程中的动态结构演化.综上,金属纳米颗粒的晶相设计是调控表面原子结构及其催化反应性能的有效手段.通过对Ru基纳米催化剂的晶相设计,可以显著提升其在CO2甲烷化反应中的催化活性.然而,潜在的高温晶相转变可导致催化剂活性的部分失活.总之,晶相设计通过对金属纳米粒子表面原子结构的调变,为高效催化剂的设计开发和反应机理的深入研究提供了新的机遇.

关键词：晶相设计面心立方相钌纳米催化剂二氧化碳甲烷化相变

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单晶铁的BCC-FCC相变机制

单晶铁的BCC-FCC相变机制

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作者：马通河北工业大学

学位级别：硕士

铁作为自然界中最具代表性的结构材料,其物理力学性能在理论和实验方面都得到了广泛的研究,所以铁的相变机制也一直作为研究者关注的领域。体心立方铁通过施加不同的加载应力会发生应力诱导相变,转变为面心立方相或密排六方相。显然,铁... 详细信息

铁作为自然界中最具代表性的结构材料,其物理力学性能在理论和实验方面都得到了广泛的研究,所以铁的相变机制也一直作为研究者关注的领域。体心立方铁通过施加不同的加载应力会发生应力诱导相变,转变为面心立方相或密排六方相。显然,铁的应力诱导马氏体相变可以分为两种:第一种是从体心立方相到面心立方相的应力诱导相变,这可以通过单轴拉伸体心立方相其立方轴之一来实现,从而使其三个立方轴的比值达到2:1:1。铁的另一种应力诱导马氏体相变是从体心立方到密排六方相。研究人员证明,当加载过程不满足稳定性条件时,碱金属则会因分岔而失稳,即沿一个侧向突然膨胀,同时沿另一个侧向方向收缩,完成体心立方到面心立方相的转变。当体心立方铁沿[100]晶向被压缩时,是否会存在类似的相变路径?通过分子动力学方法分别模拟了铁的纳米板和体材料样品沿[100]晶向压缩下的相变过程。模拟结果表明,体材料样品发生了体心立方到密排六方相的转变,而纳米板样品发生了体心立方到面心立方相的转变。然而在施加足够大横向应力的情况下,体材料样品又会发生体心立方到面心立方相的转变。并且进一步得到铁的体材料样品转变为体心立方相和面心立方相的临界附加横向应力。此外,利用稳定性理论对这些相变过程进一步分析,模拟结果与理论分析非常吻合。铁沿[100]晶向冲击会发生体心立方到密排六方相的转变,并且相变机制已经非常清楚。然而沿[101]晶向的冲击过程中发现其相变产物中除了密排六方相之外出现大量的面心立方结构。虽然已经证明体心立方到密排六方相的相变机制与沿[100]晶向冲击相变机制相同,但是对于面心立方结构的形成至今没有得到解决。本文通过分子动力学方法模拟了体心立方单晶铁沿[101]晶向的冲击过程,模拟结果显示体心立方相转变为密排结构(密排六方相和面心立方相),进一步分析了面心立方相的形成机理:在冲击过程中,单晶铁沿[101]和[-101]晶向急剧收缩,同时沿[010]晶向急剧扩张,从而完成体心立方到面心立方相的转变。并且讨论了四种不同应力状态下单晶铁的相变机制,发现沿[101]晶向单轴压缩以及沿[101]和[-101]晶向双轴压缩发生了体心立方到面心立方相的转变;而沿[101]和[010]晶向双轴以及三轴压缩发生了体心立方到密排六方相的转变。

关键词：分子动力学相变体心立方相面心立方相密排六方相

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AlCoCrFeNi双相高熵合金的原位透射电镜研究

AlCoCrFeNi双相高熵合金的原位透射电镜研究

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作者：刘冠浙江大学

学位级别：硕士

对于大多数结构材料而言,高强度和高韧性都必不可少,但不幸的是这两者之间通常是此消彼长的,我们难以保证材料在具备高强度和高硬度的同时也保持优异的断裂韧性。而近年来在结构材料研究领域盛行的高熵合金亦是如此,虽然面心立方结构(F... 详细信息

对于大多数结构材料而言,高强度和高韧性都必不可少,但不幸的是这两者之间通常是此消彼长的,我们难以保证材料在具备高强度和高硬度的同时也保持优异的断裂韧性。而近年来在结构材料研究领域盛行的高熵合金亦是如此,虽然面心立方结构(FCC)的高熵合金具有高的韧性以及低温韧性、优异的热稳定性和良好的抗疲劳性能等优良性能,但很难克服强度和韧性之间的矛盾,而体心立方相(BCC)高熵合金强度较高,但塑性较差。为了解决这个问题,本文研究了一种新型的共晶双相高熵合金AlCoCrFeNi,其微观组织为条状结构FCC相和BCC相均匀相间分布、穿插而成。不同元素在两种相中分布不同,两相之间拥有化学元素无序分布的半共格界面,其上均匀分布着一系列由晶格失配而形成的位错线。通过透射电镜中的原位拉伸试验中,我们观察到相界上的这些位错为合金的初始变形阶段提供了大量的位错源,并且绝大部分位错运动都是发生在FCC相中,然而即使是FCC相中的位错运动也会受到晶格阻力的作用而较传统合金中更加困难,导致FCC相中发生大量的室温交滑移,这些大量的交滑移系统和基本滑移系之间的相互作用使得FCC相中形成了复杂的位错网、位错胞亚结构,使FCC相得到强化,而BCC相在合金变形初始阶段中几乎没有出现位错运动和塑性变形。在塑性变形阶段后期,FCC相中开始萌生出细微裂纹,在这些裂纹尖端存在显著的应力集中和塑性变形,而塑性变形过程中形成的高密度的位错线堆积在相界上所形成的位错壁有效阻碍了裂纹尖端的穿透,使得裂纹在FCC相内部以之字形方式断裂。当应力集中过大时,一部分位错会穿透相界或从相界发出,沿着BCC相解理面断裂,但由于BCC相中位错运动的晶格阻力比FCC相更大,并且有序B2相结构中存在着结构复杂的位错核使得BCC相中难以启动滑移。当裂纹继续扩展到FCC相时,会因FCC相中位错的交滑移而改变裂纹扩展方向,这说明了FCC相不仅是合金塑性变形的主要载体,并且对合金的损伤容限的提高也起到了关键作用。在此基础上,本文还研究了合金预应变对于高熵合金宏观强度的影响,由合金的应力-应变曲线可以看出经过冷轧后的AlCoCrFeNi合金的FCC相中具备更高的位错密度,而其屈服强度是同组分铸态合金的5倍左右。另外,我们通过改变合金中Ni元素的含量制备了两种不同组分的高熵合金,分别为AlCoCrFeNi2.1以及AlCoCrFeNi2.4,发现在AlCoCrFeNi2.4 合金中,虽然FCC相比例更高、BCC强化相比例显著下降,但是材料宏观强度却更高,这与传统理论不相符,这主要是由于这种化学无序性的半共格界面对位错运动的阻碍作用使得FCC相中积累了大量的位错,其强化效果甚至超过了BCC相的强化效果,从而提高了合金的强度。

关键词：共晶双相高熵合金原位透射电镜面心立方相半共格相界位错

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