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吉帕级单轴应力下Mn_(3)Sn单晶的磁化率增强

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物理学报 2024年第12期73卷 359-366页

作者：邓珊珊宋平刘潇贺姚森赵谦毅燕山大学理学院亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北省微结构材料物理重点实验室秦皇岛066000

如何在室温下实现非共线反铁磁Mn_(3)Sn自旋的调控是一项挑战.本文通过对Mn_(3)Sn单晶施加GPa级单轴应力调控其磁结构,发现随着应力的增大,晶格常数a逐渐减小.此外,GPa级单轴应力下Mn_(3)Sn的磁化率(χ)不同于MPa级单轴应力下的结果,其... 详细信息

如何在室温下实现非共线反铁磁Mn_(3)Sn自旋的调控是一项挑战.本文通过对Mn_(3)Sn单晶施加GPa级单轴应力调控其磁结构,发现随着应力的增大,晶格常数a逐渐减小.此外,GPa级单轴应力下Mn_(3)Sn的磁化率(χ)不同于MPa级单轴应力下的结果,其值不再是一个定值,而是随着应力的增大而增大.当沿[1120]方向施加1.12 GPa应力后,χ达到0.0203μB/(f.u.T);当沿[0110]方向施加1.11 GPa应力后,χ达到0.0332μB/(f.u.T),为未变形样品的2.4倍.进一步的实验结果表明,GPa级的单轴应力打破了kagome晶格的面内六边形的对称性,从而改变Mn原子间的交换相互作用,增强体系的反铁磁耦合作用,使χ不再是一个定值.这一发现将会为反铁磁自旋调控提供新的思路.

关键词：反铁磁单轴应力单晶晶格畸变

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Ti基块体非晶合金在酸性溶液中的腐蚀行为

Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第3期34卷 874-889页

作者：杨靓张浩然张山施志林韦超马明臻刘日平燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室秦皇岛066004 燕山大学理学院秦皇岛066004

研究Ti_(34.3)Zr_(31.5)Cu_(5)Ni_(5.5)Be_(23.7)块体非晶合金在不同浓度HCl和H_(2)SO_(4)溶液中的腐蚀行为。电化学测试与扫描电子显微镜分析发现,在极化过程中,Cl^(-)离子在HCl溶液中引发点蚀损伤,点蚀电位随溶液浓度的增大而降低,被... 详细信息

研究Ti_(34.3)Zr_(31.5)Cu_(5)Ni_(5.5)Be_(23.7)块体非晶合金在不同浓度HCl和H_(2)SO_(4)溶液中的腐蚀行为。电化学测试与扫描电子显微镜分析发现,在极化过程中,Cl^(-)离子在HCl溶液中引发点蚀损伤,点蚀电位随溶液浓度的增大而降低,被腐蚀表面的损伤程度则与溶液浓度呈正相关。在H_(2)SO_(4)溶液中材料表面形成钝化膜,表现出良好的耐蚀性。X射线光电子能谱分析发现,随着HCl溶液浓度的增加,钝化膜的稳定性降低。通过浸泡实验得到4种材料的腐蚀速率。结果显示,Ti_(34.3)Zr_(31.5)Cu_(5)Ni_(5.5)Be_(23.7)块体非晶合金在HCl溶液中的耐腐蚀性能最好,其腐蚀速率为7.22×10^(-3) mm/a,约为316L不锈钢腐蚀速率的1/1294。

关键词：钛基块体非晶合金酸性溶液钝化膜腐蚀行为腐蚀速率

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塑性热电材料研究进展及展望

物理学报 2024年第20期73卷 1-6页

作者：徐波田永君燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室秦皇岛066004

近年来,以Ag_(2)S为代表的塑性热电材料研究取得显著进展.该类材料因具有较低的滑移势垒和较高的解理能,表现出优异的室温塑性,并可通过固溶优化实现塑性和热电性能的协同提升.最新研究表明,Mg_(3)Bi_(2)基单晶材料在塑性变形能力和室... 详细信息

近年来,以Ag_(2)S为代表的塑性热电材料研究取得显著进展.该类材料因具有较低的滑移势垒和较高的解理能,表现出优异的室温塑性,并可通过固溶优化实现塑性和热电性能的协同提升.最新研究表明,Mg_(3)Bi_(2)基单晶材料在塑性变形能力和室温热电性能方面综合表现更佳.微观结构表征及理论计算分析揭示了位错滑移在Mg_(3)Bi_(2)单晶塑性变形过程中的关键作用,特别是多个滑移系表现出较低的滑移势垒.这些发现不仅深化了对塑性热电材料微观变形机制的理解,还为优化材料性能和开发新型柔性热电器件奠定了重要基础.未来将这些材料应用于实际器件仍面临热稳定性、化学稳定性和界面接触等挑战,这些问题的解决将推动塑性热电材料在柔性电子领域的应用.

关键词：塑性热电材料柔性热电器件 Ag_(2)S Mg_(3)Bi_(2)

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TiZrAlHf钛基中熵合金热变形及组织演变规律

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材料工程 2024年第1期52卷 128-136页

作者：刘倩倩杨啸雨高帆李臻熙刘宏武王青峰燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北秦皇岛066004 中国航发北京航空材料研究院先进钛合金航空科技重点实验室北京100095

为优化新型TiZrAlHf钛基中熵合金的热加工窗口,采用热压缩模拟实验和组织表征的方法对热变形特性、热变形组织演变规律进行研究。结果表明:TiZrAlHf合金铸锭的组织主要由片层状α相和晶界处的魏氏组织组成。合金β转变温度(Tβ)为895℃... 详细信息

为优化新型TiZrAlHf钛基中熵合金的热加工窗口,采用热压缩模拟实验和组织表征的方法对热变形特性、热变形组织演变规律进行研究。结果表明:TiZrAlHf合金铸锭的组织主要由片层状α相和晶界处的魏氏组织组成。合金β转变温度(Tβ)为895℃,在α/α+β相区(700~850℃)测试工艺范围内变形时,变形温度700~750℃之间存在失稳区,热变形激活能为827.514 kJ/mol,变形组织主要为球状α相,软化机制为片层状α相球化;在β相区(900~1100℃)测试工艺范围内,加工图中不存在失稳区,同时所有试样均完好,无开裂,能够采用自由锻造的方式进行开坯及改锻,热变形激活能为113.909 kJ/mol,变形组织主要为拉长的β晶粒和内部的针状α′马氏体,软化机制为动态回复;两种变形软化机制的本质均为位错的增殖、滑移和胞状结构演化。

关键词：钛基中熵合金热变形组织演变 α相球化动态回复

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锂金属电池三维集流体设计研究进展

电源技术 2024年第8期48卷 1442-1451页

作者：张琳曼沈玉玺张裕武朋磊李悦明燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北秦皇岛066004

锂金属因其高理论容量,在能量储存领域极具潜力。然而,锂金属电池中锂金属不均匀沉积产生的锂枝晶,可能导致电池短路并引发安全问题,限制了其目前的实际应用。三维集流体因具有高比表面积和大量亲锂位点,通过动力学原理控制锂金属沉积,... 详细信息

锂金属因其高理论容量,在能量储存领域极具潜力。然而,锂金属电池中锂金属不均匀沉积产生的锂枝晶,可能导致电池短路并引发安全问题,限制了其目前的实际应用。三维集流体因具有高比表面积和大量亲锂位点,通过动力学原理控制锂金属沉积,从而降低局部电流密度,提高锂离子传输速度和金属成核速率。从锂金属电池中金属基、碳基、复合材料三维集流体及其改性等方面,综述了近年来锂金属电池三维集流体领域的最新研究进展,并对领域内需要解决的问题和未来发展方向进行了展望。

关键词：锂金属电池电极材料集流体改性

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酚醛改性环氧类玻璃体的制备及其自修复性能

复合材料学报 2024年第8期41卷 4058-4072页

作者：廉维强赵小佳彭桂荣张思琪燕山大学材料科学与工程学院亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室秦皇岛066004 邯郸学院河北省杂环化合物重点实验室邯郸056005

类玻璃体(Vitrimer)在保持交联的状态下还具有塑性变形能力,意味着传统的热固性树脂具有了二次热加工成型的能力,有效地减少废品率,从源头减少垃圾。利用Vitrimer具有的塑性变形能力也可以进行材料自修复而延长使用寿命,从而对环境保护... 详细信息

类玻璃体(Vitrimer)在保持交联的状态下还具有塑性变形能力,意味着传统的热固性树脂具有了二次热加工成型的能力,有效地减少废品率,从源头减少垃圾。利用Vitrimer具有的塑性变形能力也可以进行材料自修复而延长使用寿命,从而对环境保护、减排作出贡献。本文以异辛酸亚锡为催化剂、酚醛树脂为改性剂制备了环氧Vitrimer材料。研究结果表明:催化剂含量的增加会使体系固化更加完全,因此对材料弯曲强度有一定的改善,最高可达到87.5 MPa。引入酚醛树脂后弯曲强度由改性前的87.5 MPa提高到126.9 MPa,拉伸强度达63.3 MPa。但酚醛树脂的加入量过高时,材料的交联密度有所降低,其力学性能在达到顶点后出现下降趋势。对酸酐固化的环氧Vitrimer体系松弛过程研究表明:增加催化剂含量和提高温度都可以降低材料的松弛时间,但是高温后固化会抑制松弛过程,影响自焊接强度。酚醛改性后材料的应力松弛明显快于纯酸酐固化的环氧试样。10mol%催化剂试样在180℃至190℃松弛速率产生一个突变,190℃明显加快,而酚醛的引入则可以将突变温度Ts提前到180℃。在无压力条件下,样品可以实现划痕的修复。在松弛的突变温度以上修复的试样剪切强度和划痕修复效果明显提高。相对未加酚醛样品,酚醛改性样品修复效果更好。催化剂对试样修复强度和修复速度有明显影响。

关键词：环氧类玻璃体(Vitrimer) 自修复松弛行为酚醛回收利用

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铝车轮铸造模具水冷界面换热系数反算求解

中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1495-1505页

作者：董国疆李世德王克奇王海翔王佶毕江燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室秦皇岛066004 中信戴卡股份有限公司秦皇岛066011 燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室秦皇岛066004

铝车轮低压铸造过程中,模具温度场是影响铝液凝固的重要因素。水冷作为铸造模具的主要冷却方式,对模具温度场的影响机理仍不明晰,有待深入研究。本文以铝车轮铸造模具的边模水冷模块为研究对象,设计水冷降温实验并采集水冷过程中的模具... 详细信息

铝车轮低压铸造过程中,模具温度场是影响铝液凝固的重要因素。水冷作为铸造模具的主要冷却方式,对模具温度场的影响机理仍不明晰,有待深入研究。本文以铝车轮铸造模具的边模水冷模块为研究对象,设计水冷降温实验并采集水冷过程中的模具温度数据。通过ProCAST及ANSYS分析冷却水流动状态,以实测温度数据为基础进行软件反求解,基于Beck非线性估算法,建立界面换热数值模型。通过对比分析两种界面换热系数求解方式,并正向求解以验证两种求解方式的准确性,以期为铝车轮低压铸造模拟验证提供数据支撑,有望获取冷却水与模具的真实换热系数,并揭示其传热行为和换热机理。

关键词：低压铸造界面传热换热系数模拟仿真

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稀土在非晶合金中应用的研究进展

特种铸造及有色合金 2024年第7期44卷 878-885页

作者：温永清施志林张浩然唐芃梁顺星马明臻燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室秦皇岛066004 包头稀土研究院包头014020

基于稀土元素具有脱氧、熔体净化以及形成的氧化物不易成为非晶基体中的异质形核质点等特性,综述了稀土元素或氧化物掺杂对表面非晶涂层与非晶薄膜的非晶形成能力、耐摩擦磨损与耐腐蚀性能的作用与影响;分析了其对磁性非晶合金薄带的非... 详细信息

基于稀土元素具有脱氧、熔体净化以及形成的氧化物不易成为非晶基体中的异质形核质点等特性,综述了稀土元素或氧化物掺杂对表面非晶涂层与非晶薄膜的非晶形成能力、耐摩擦磨损与耐腐蚀性能的作用与影响;分析了其对磁性非晶合金薄带的非晶形成能力与软磁性能的改善以及对块体非晶合金非晶形成能力与力学性能改善的影响,并展望了稀土元素在非晶态合金中的应用前景。

关键词：非晶合金稀土掺杂非晶形成能力耐腐蚀性力学性能

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Ni和Cu合金化对Fe-Mn-Al-C奥氏体轻质钢微观组织和力学性能的影响

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机械工程学报 2024年第8期60卷 154-164页

作者：杨阳王泽奎陈晨马华杨志南张福成燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室秦皇岛066004 燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心秦皇岛066004 河北省金属产品工艺与性能综合优化实验室秦皇岛066004

为进一步提高Fe-Mn-Al-C系高强度钢的服役性能,利用Ni和Cu对80Mn20Al5奥氏体轻质钢进行合金化。通过扫描电子显微镜、透射电镜和电子背散射衍射等手段,分析对比了固溶态、冷轧后900℃和1000℃退火态的80Mn20Al5、80Mn20Al5Ni6和80Mn20Al... 详细信息

为进一步提高Fe-Mn-Al-C系高强度钢的服役性能,利用Ni和Cu对80Mn20Al5奥氏体轻质钢进行合金化。通过扫描电子显微镜、透射电镜和电子背散射衍射等手段,分析对比了固溶态、冷轧后900℃和1000℃退火态的80Mn20Al5、80Mn20Al5Ni6和80Mn20Al5Cu2钢的微观组织和常规力学性能。结果表明:三种试验钢在固溶态下均为单相奥氏体组织,平均晶粒尺寸均约为80μm,强塑性能相近。经过冷轧和900℃退火处理后,三种试验钢强度都得到了提高,而延伸率基本不变,其中80Mn20Al5钢为单一奥氏体组织,而80Mn20Al5Ni6钢的组织为奥氏体与细小的B2-AlNi相,并且保留了部分冷轧变形组织特征,形成了层状混晶,这都促使其获得了最优的强塑性搭配。80Mn20Al5Cu2钢的组织为奥氏体与弥散分布的富铜相,晶粒尺寸细化显著,约为8μm,细晶强化与富铜相弥散强化的共同作用提高了试验钢的强度同时保持了较高的塑性。而经冷轧和1000℃退火后,三种试验钢的奥氏体晶粒也得到细化,强塑性能仅略有提升。

关键词：奥氏体轻质钢合金化 B2-AlNi相富铜相强塑性