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高熵合金的成分不均匀性及其特点

电子显微学报 2024年第5期 595-604页

作者：祁糈陈雨洁方研余倩浙江大学材料科学与工程学院硅及先进半导体材料全国重点实验室电子显微镜中心清华大学材料学院北京电子显微镜中心香港大学机械工程系

高熵合金由于其优异的力学性能而获得了极大的关注。然而理想固溶体模型往往无法完全准确描述和解析其性能的来源。由于高熵合金中合金元素种类多，数量大，导致其晶格的结构特征可能出现与传统合金不同。近年来，大量实验和理论研究结... 详细信息

高熵合金由于其优异的力学性能而获得了极大的关注。然而理想固溶体模型往往无法完全准确描述和解析其性能的来源。由于高熵合金中合金元素种类多，数量大，导致其晶格的结构特征可能出现与传统合金不同。近年来，大量实验和理论研究结果均证明了高熵合金中普遍存在元素分布非均匀性，可能是高熵合金的宏观力学性能有异于传统合金的重要原因。因此，本文从高熵合金中的成分涨落、短程有序和纳米析出相三个角度出发讨论，分析了元素分布不均匀性对其变形机制以及力学性能的影响，并对未来高强度、高塑性高熵合金的发展进行了展望。

关键词：高熵合金浓度波动短程有序力学性能与变形机制

表层氧化对单晶铁薄膜电子磁手性二向色性谱的影响研究

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电子显微学报 2024年第4期 464-472页

作者：曾志欣胡绮雯李建军符潇潇黄晓旭重庆大学材料科学与工程学院轻合金材料国际合作联合实验室重庆大学电子显微镜中心

电子磁手性二向色性技术（EMCD）是一种基于透射电镜电子能量损失谱（EELS）的磁表征技术，可实现亚纳米级高空间分辨、元素分辨的局域轨道自旋磁矩定量测量。本文以单晶铁薄膜为例研究了金属透射样品表面氧化对EMCD信号的影响。在Fe/Mg... 详细信息

电子磁手性二向色性技术（EMCD）是一种基于透射电镜电子能量损失谱（EELS）的磁表征技术，可实现亚纳米级高空间分辨、元素分辨的局域轨道自旋磁矩定量测量。本文以单晶铁薄膜为例研究了金属透射样品表面氧化对EMCD信号的影响。在Fe/MgO（001）薄膜的平面样品中，从不同区域中提取一系列低能损失谱、Fe-L2,3峰常规在轴芯能级损失谱和动量转移矢量分辨的离轴芯能级损失谱（q-EELS）。结合低能损失谱和常规在轴芯能级损失谱，可合理忽略所选区域的复散射，且发现样品靠近孔洞边缘的区域较其他区域而言存在更为严重的氧化情况。表层氧化物相对含量的增加导致所选数据中常规在轴芯能级损失谱以及动量转移矢量分辨离轴芯能级损失谱的白线比值均呈单调递增趋势，这种现象原理上会导致从EMCD谱中提取的轨道-自旋磁矩比值的偏差相对递增。此外，作者还发现样品表层氧化、非晶化、样品弯曲效应和外延质量等因素综合引起了实验中局部衍射条件的轻微不规则变化，这些因素同样对EMCD定量的结果有较大的影响，最终导致所观测区域EMCD谱中实际提取的轨道-自旋磁矩比值呈不规则变化。本工作建议在进行易氧化单质金属的EMCD实验时，可预先进行会聚束辐照以降低表层氧化物厚度，并注意关注衍射条件的细微变化。

关键词： EMCD 表层氧化复散射动量分辨芯能级损失谱

基于零膨胀介孔PbTiO_(3)/石墨烯复合陶瓷的热膨胀系数调控与微纳研究

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电子显微学报 2024年第2期43卷 136-145页

作者：国兆一郭晓峰田鹤浙江大学电子显微镜中心硅材料国家重点实验室材料科学与工程学院浙江杭州310027

随着军事和民用技术的快速发展,对航空、户外等领域所用器件在复杂环境下的稳定性提出了更为严格的要求。这些器件经常需要在较大的温度变化范围内工作,而温度变化所带来的材料体积变化是器件结构受损,功能失效的重要原因之一。因此,如... 详细信息

随着军事和民用技术的快速发展,对航空、户外等领域所用器件在复杂环境下的稳定性提出了更为严格的要求。这些器件经常需要在较大的温度变化范围内工作,而温度变化所带来的材料体积变化是器件结构受损,功能失效的重要原因之一。因此,如航空航天设备中所用的精密结构件不仅需要具有优秀的导电、导热性能,还需要保证其在温度变化过程中具有较低的热膨胀系数。因此,研究制备具有近零膨胀性能的材料便成为解决这些问题的重要方法之一。在本研究中,作者通过改变烧结温度,制备出一系列介孔铁电PbTiO_(3)(PTO)陶瓷,通过测试结果展示了材料的热导率、热膨胀系数与烧结温度的关系。进一步通过三维重构技术(Tomography)与高角度环形暗场像(high angle annular dark field,HAADF),分析了改变烧结温度对于介孔尺寸、分布密度的影响,以及单个介孔表面附近的铁电屏蔽效应影响范围,从而解释了烧结温度的变化与介孔的分布密度、尺寸大小以及热膨胀行为之间的紧密联系。随着烧结温度的降低,介孔对材料铁电屏蔽效应的总区域占比逐渐升高,从而使材料正膨胀系数增大,导致材料表现出近零膨胀。为进一步提高材料的热导率,提升材料的多功能性,将这一材料与石墨烯进行复合,通过改变烧结温度与石墨烯的复合比例,进一步使材料的热膨胀系数趋近于零膨胀,并通过调整烧结温度与复合比例,得到膨胀系数低至7×10^(-7)℃^(-1),热导率比单相陶瓷提升约65%的近零膨胀复合陶瓷。这种材料可以在芯片封装,航天器外壳,通讯设备等材料领域得到进一步广泛应用的空间。

关键词：可调控零膨胀材料介孔材料透射电镜复合材料

样品温度和脉冲分数对7085 铝合金APT实验数据的影响

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实验技术与管理 2024年

作者：宋辉曹玲飞刘庆冬黄天林重庆大学材料科学与工程学院重庆大学电子显微镜中心上海交通大学材料科学与工程学院

基于原子探针层析技术（APT）优异的空间和成分分辨率，针对析出强化型7085 铝合金，研究了进行APT测试分析时样品温度和脉冲分数对质谱的背底噪声、化学成分、第二相分布特征的影响。结果表明：该铝合金中存在细小的MgZn2和较大尺寸的... 详细信息

基于原子探针层析技术（APT）优异的空间和成分分辨率，针对析出强化型7085 铝合金，研究了进行APT测试分析时样品温度和脉冲分数对质谱的背底噪声、化学成分、第二相分布特征的影响。结果表明：该铝合金中存在细小的MgZn2和较大尺寸的Al3（Sc，Zr）两种析出相；随着样品温度的升高，质谱的背底噪声强度不断增加，Zn、Mg、Cu和Si等元素的含量几乎不变，而Zr含量显著持续快速增加，MgZn2析出相的尺寸几乎不变，但数量密度先减小后增加。此外，随着脉冲分数的增加，背底噪声强度不断降低，并在≥25%时趋于平稳，主要合金元素的含量仍保持不变，但Zr含量不断降低，第二相析出特征的变化不明显。因此对于7085 铝合金，样品温度应选择在20 K左右，脉冲分数在15%～20%之间，以便提高APT数据质量。

关键词：三维原子探针成分分析铝合金析出相

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赝电容的起源和本体相赝电容的实现

硅酸盐学报 2024年第2期52卷 442-453页

作者：董韬文张伟郑伟涛吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130012 吉林大学材料科学与工程学院长春130012 吉林大学汽车材料教育部重点实验室长春130012 吉林省高效清洁能源材料国际科技合作重点实验室长春130012 吉林大学未来科学国际合作联合实验室长春130012 吉林大学电子显微镜中心长春130012

因兼具高能量密度、高功率密度和长循环寿命,赝电容材料引领了近年来超级电容器的发展。然而,赝电容材料仍面临着储能机制认知不足、未来发展方向模糊等挑战。本文基于国家自然科学基金重点项目“高能量/高功率电池型超级电容器-离子插... 详细信息

因兼具高能量密度、高功率密度和长循环寿命,赝电容材料引领了近年来超级电容器的发展。然而,赝电容材料仍面临着储能机制认知不足、未来发展方向模糊等挑战。本文基于国家自然科学基金重点项目“高能量/高功率电池型超级电容器-离子插层储能的电极材料构筑”的部分研究成果以及最新的文献报道,以典型赝电容材料为纲,简要回顾赝电容材料发展历史、重点讨论赝电容材料的储能机制、指出其储能机制中亟待厘清的问题。并在此基础上,提出赝电容材料未来发展的新思路-本体相赝电容,讨论了实现本体相赝电容的关键着力点和初步策略。

关键词：超级电容器电极材料储能机制本体相赝电容

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TWIP钢低温塑性变形机理的原位电镜研究

电子显微学报 2024年第1期43卷 61-67页

作者：符晓倩余倩陈江华海南大学精密仪器高等研究中心海洋材料表征技术创新研究院皮米电子显微镜中心海南海口570228 浙江大学材料科学与工程学院硅及先进半导体材料全国重点实验室电子显微镜中心浙江杭州310027

本文采用透射电镜中的原位低温拉伸测试技术,进行了-50℃、-120℃及-180℃下孪晶诱导塑性变形(TWIP)钢均匀塑性变形阶段的变形缺陷行为分析,研究了温度变化对于TWIP钢中的位错滑移与孪生行为的影响。研究发现,TWIP钢在-50℃下激活了常... 详细信息

本文采用透射电镜中的原位低温拉伸测试技术,进行了-50℃、-120℃及-180℃下孪晶诱导塑性变形(TWIP)钢均匀塑性变形阶段的变形缺陷行为分析,研究了温度变化对于TWIP钢中的位错滑移与孪生行为的影响。研究发现,TWIP钢在-50℃下激活了常规滑移之外的其它滑移系;随着温度的进一步降低,TWIP钢中位错活性未发生明显下降,特别是需要热激活辅助的位错交滑移在-180℃下仍可发生。同时研究结果说明,低温下TWIP钢强塑性的保持由多种变形机制共同协调作用:形变孪生、孪晶与位错相互作用、位错交滑移及其引起的位错相互作用,本质是其孪生行为与位错滑移的活性同时得到了保持。

关键词： TWIP钢原位电镜低温变形位错滑移形变孪生

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高熵合金中的成分非均匀性及其作用

中国材料进展 2024年

作者：符晓倩余倩海南大学精密仪器高等研究中心海洋材料表征技术创新研究院皮米电镜中心浙江大学材料科学与工程学院硅材料国家重点实验室电子显微镜中心

高熵合金因其独特的结构特征和优异的力学性能受到了研究人员的广泛关注。最初，高熵合金被认为是理想的固溶体，具有完全随机混乱的元素分布。而近期越来越多的研究表明，高熵合金中广泛存在元素分布的非均匀性，包括局域的化学短程有... 详细信息

高熵合金因其独特的结构特征和优异的力学性能受到了研究人员的广泛关注。最初，高熵合金被认为是理想的固溶体，具有完全随机混乱的元素分布。而近期越来越多的研究表明，高熵合金中广泛存在元素分布的非均匀性，包括局域的化学短程有序和元素浓度波动，这里统称为成分非均匀性。了解高熵合金中成分非均匀性的结构细节及其对于力学行为的作用至关重要。近五年，不少工作对此进行了探究。本文简要综述了国内外关于高熵合金中成分非均匀性的研究，基于其对位错滑移的影响总结了相关材料强化机制，并展望了关于高熵合金中成分非均匀性的未来研究趋势。

关键词：高熵合金成分非均匀性化学短程有序元素浓度波动位错行为力学性能

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单晶铌低温剪切带形成与演化的透射电镜研究

电子显微学报 2024年第5期 557-563页

作者：李习耀刘皓岚翟晓玉王江伟河南省科学院材料研究所浙江大学材料科学与工程学院硅及先进半导体材料全国重点实验室电子显微镜中心

作为高度局域化变形的重要塑性载体，低温剪切带通常会导致材料塑性失稳。研究其形成与演化机制对材料低温服役可靠性具有重要意义。本文对不同取向单晶铌的低温剪切带行为展开系统探究。研究表明，位错在不同滑移面的局域化活动导致了{... 详细信息

作为高度局域化变形的重要塑性载体，低温剪切带通常会导致材料塑性失稳。研究其形成与演化机制对材料低温服役可靠性具有重要意义。本文对不同取向单晶铌的低温剪切带行为展开系统探究。研究表明，位错在不同滑移面的局域化活动导致了{110}或{112}剪切带的形成，并使材料宏观上表现出低温塑性失稳特征，其力学曲线表现出应力骤降的塑性流变行为。随着剪切带持续增厚，其界面处集聚的位错密度也随之升高，使剪切带-基体取向差逐渐增大；当增厚到微米尺寸后，剪切带界面位错所能协调的两侧晶体取向差趋于饱和。这些结果为发展低温剪切带演化动力学模型提供了实验参照。

关键词：铌低温剪切带塑性失稳应力骤降界面位错

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原位电镜观测氧化石墨烯的加热还原过程

电子显微学报 2024年第4期 405-412页

作者：白天琦黄坤杜进隆裴嵩峰高鹏北京大学电子显微镜实验室北京大学前沿交叉学科研究院北京石墨烯研究院中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心中国科学技术大学材料科学与工程学院北京大学量子材料科学中心

近年来石墨烯导热膜在高性能手机等电子产品里获得了广泛的应用。通过加热的方式还原氧化石墨烯是一种被应用于石墨烯导热膜批量制备的商业方法，但其原子尺度上的结构演化过程并不很清楚。本文利用球差校正扫描透射电镜原位观测了氧化... 详细信息

近年来石墨烯导热膜在高性能手机等电子产品里获得了广泛的应用。通过加热的方式还原氧化石墨烯是一种被应用于石墨烯导热膜批量制备的商业方法，但其原子尺度上的结构演化过程并不很清楚。本文利用球差校正扫描透射电镜原位观测了氧化石墨烯在加热条件下还原的微观结构演化，结果表明，氧化石墨烯在还原初期会释放大量气体从而形成丝状网络结构，且层间距会随着还原进程而减小，经过高温石墨化的还原氧化石墨烯能够具有稳定的结构。本论文的研究揭示了氧化石墨烯在还原过程的微观结构演化，为指导优化还原氧化石墨烯基导热膜的制备和应用提供了有参考价值的信息。

关键词：氧化石墨烯原位加热孔洞层间距还原氧化石墨烯