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Laves-Co_(2)(HfTa)合金的相稳定性及热物性

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物理学报 2024年第12期73卷 277-287页

作者：丁宁倪晓东田付阳北京科技大学应用物理研究所北京100083

基于第一性原理计算方法,在考虑磁效应的基础上,对不同温度下合金Co_(2)(HfTa)中的稳定结构、电子性质和热力学性质展开了研究.通过第一性原理计算形成能、弹性性质及声子色散关系,结果表明合金Co_(2)(Hf_(x)Ta_(1-x))在x≤0.75时基态是... 详细信息

基于第一性原理计算方法,在考虑磁效应的基础上,对不同温度下合金Co_(2)(HfTa)中的稳定结构、电子性质和热力学性质展开了研究.通过第一性原理计算形成能、弹性性质及声子色散关系,结果表明合金Co_(2)(Hf_(x)Ta_(1-x))在x≤0.75时基态是C36,当x>0.75时基态是C14.这一发现提示了合金成分对其基态结构的影响,并为合金的稳定性提供了重要线索.值得注意的是,考虑了振动熵和电子熵的贡献后,Co_(2)Hf相对稳定的结构变为C36,Co_(2)Ta变为C14,这表明温度会对合金结构稳定性的影响.Co_(2)(Hf_(x)Ta_(1-x))合金在弹性方面呈现出本征脆性.热力学分析表明其在高温下热容趋于稳定,德拜温度近似为常数,振动熵随温度递增且与压强负相关.电子态密度分析揭示了Co_(2)(HfTa)合金三个结构的相稳定性.

关键词： Co_(2)(HfTa) Laves相稳定性热物性质第一性原理计算

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北京先农坛建筑彩画颜料的光谱学研究

光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 983-990页

作者：马峻杰李岩吴福容何康王凤平北京科技大学数理学院北京100083

北京先农坛是明清时期皇家祭祀建筑的重要历史遗迹,是中华民族传统重农思想的传播载体,见证着中华文化源远流长。在自然和人为因素的长期影响下,先农坛建筑彩画出现了烟熏、剥落等多种病害,亟待保护。为了获取先农坛建筑彩画中的物质成... 详细信息

北京先农坛是明清时期皇家祭祀建筑的重要历史遗迹,是中华民族传统重农思想的传播载体,见证着中华文化源远流长。在自然和人为因素的长期影响下,先农坛建筑彩画出现了烟熏、剥落等多种病害,亟待保护。为了获取先农坛建筑彩画中的物质成分信息以支撑彩画的保护修复工作,应用便携式拉曼光谱仪、便携式X射线荧光(XRF)对先农坛具服殿中三幅具有代表性的建筑彩画进行无损分析,结合显微拉曼光谱、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)等方法对残片的分析,成功获得了绘制彩画所用颜料的主要成分。结果表明,三幅彩画的打底材料均含有碳酸钙,金龙图案表面有金箔留存。此外,在原始彩画中使用了朱砂、铅丹、铅白、氯铜矿和靛蓝等颜料;修复彩画中除上述朱砂、铅丹、铅白外,在金龙图案区域检测到了铅丹和雌黄的混用,且所用蓝色和绿色颜料分别为群青和巴黎绿,这与原始彩画中所使用的颜料不同;在重绘彩画中鉴别出多种近代合成颜料,如钛白、铬黄、苏丹红Ⅰ、酞菁绿、群青、亮红色β-萘酚等。根据颜料的使用情况结合史料记载,确定了三幅彩画的绘制时期分别为1754年、1860年以及1997年左右。由于缺乏对原始彩画中所用颜料的了解,导致后期修复的彩画所用颜料与原始彩画不同。该研究不仅有助于建筑彩画保存历史的判断,更为彩画的保护提供了可靠依据,对后续的保护和修复工作具有重要的指导意义。

关键词：北京先农坛拉曼光谱建筑彩画颜料

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不同辐照度对雄黄退化的影响

光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 325-330页

作者：吴福容李岩马峻杰王宇航王凤平北京科技大学数理学院北京100083

光照对材料的影响是不可避免的,也是不可逆的,而且光照的损害具有积累作用。国际博物馆学会根据材料的光化学稳定性,将材料划分为:不敏感、低敏感、较敏感和极敏感。不同光敏感性材料对光照的承受能力是不同的,因此研究光照对颜料的影... 详细信息

光照对材料的影响是不可避免的,也是不可逆的,而且光照的损害具有积累作用。国际博物馆学会根据材料的光化学稳定性,将材料划分为:不敏感、低敏感、较敏感和极敏感。不同光敏感性材料对光照的承受能力是不同的,因此研究光照对颜料的影响是非常有必要的,这对文物的保护和修复有指导意义。雄黄是众所周知的光敏材料,在可见光的照射下,雄黄退化生成乌宗石(As4S5)和砒石(As_(2)O_(3)),其中乌宗石作为中间产物脱硫后生成副雄黄。光诱导雄黄退化是常见现象,但辐照条件不同,雄黄退化结果和所需时间也不同。拉曼光谱技术是一种无损检测技术,可进行定性、半定量的物质组分分析。在光诱导雄黄退化过程中,根据物质拉曼峰的位置和强度判断物质结构和成分。使用WLED灯照射雄黄,测得不同辐照度下雄黄拉曼信号完全消失的时间,得出辐照度y与雄黄退化时间x的关系为y=e^(9.057)/x^(0.861),表明辐照度越大,雄黄完全退化所需时间越短。且研究还发现雄黄经WLED辐照后的最终产物均是副雄黄和乌宗石共存,这是因为雄黄光照的退化产物副雄黄,在白色光源中含有的蓝光的辐照下,又退化成中间产物乌宗石。在古建筑内部照明中,应尽可能降低光敏颜料表面接收到的辐照度。照明光源不同,对雄黄的影响也有所不同,但该实验采用的照明光源符合目前照明情况,可以根据上述关系式,结合古建筑内部照明的辐照度对古建彩画进行定期修复。

关键词：雄黄退化时间辐照度拉曼光谱

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具有低开关频率的感应电机无传感器控制

工程科学学报 2024年第3期46卷 491-502页

作者：齐昕任佳仕石向阳赵宇航李凌一北京科技大学机械工程学院北京100083 北京科技大学顺德创新学院佛山528399

着眼于传统低开关频率控制方法对无感磁链观测带来不利影响的问题,提出了一种具有低开关频率的感应电机无传感器控制方法.使用速度自适应滑模观测器与预测控制方法相结合,构成感应电机无传感器预测控制系统.其可以在较高采样频率下,有... 详细信息

着眼于传统低开关频率控制方法对无感磁链观测带来不利影响的问题,提出了一种具有低开关频率的感应电机无传感器控制方法.使用速度自适应滑模观测器与预测控制方法相结合,构成感应电机无传感器预测控制系统.其可以在较高采样频率下,有效降低开关频率,并保证系统具有较高的动态特性.同时,滑模思想的引入使观测器具有较强的鲁棒性.实验结果表明,所提出的低开关频率无传感器控制策略具有较高的控制精度和较强的抗干扰性能,研究的自适应滑模观测器在稳态和动态实验中均具有良好的观测精度,其中电流环响应时间可以达到1.52 ms,可以实现75 r·min^(–1)及以上转速范围内的稳定观测及运行,且系统最高平均开关频率保持在500 Hz上下,为较低的水平.

关键词：无传感器低开关频率电流预测型开关策略自适应滑模观测器感应电机

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自振空化射流冲蚀模式与机制研究

机械工程学报 2024年第6期60卷 378-385页

作者：蔡腾飞潘岩王啸林马飞祝启恒韩健北京科技大学机械工程学院北京100083 北京科技大学顺德创新学院佛山528399

自振空化射流冲蚀模式是射流作业的最直观特征,但其演化机制尚不完全清晰,限制了模式的主动调控及射流高效应用。首先基于自振空化射流冲蚀试验,探明冲蚀模式随空化数和靶距的演变规律,通过高速摄像手段获取不同冲蚀模式下空泡云瞬时形... 详细信息

自振空化射流冲蚀模式是射流作业的最直观特征,但其演化机制尚不完全清晰,限制了模式的主动调控及射流高效应用。首先基于自振空化射流冲蚀试验,探明冲蚀模式随空化数和靶距的演变规律,通过高速摄像手段获取不同冲蚀模式下空泡云瞬时形态特征,采用正交模态分解得到空泡溃灭的统计规律;在此基础上,基于瞬态大涡模拟的计算流体动力学仿真方法,获得典型冲蚀模态下流体动力学特性,深入探究并揭示冲蚀模式形成机制。研究结果表明,不同空化数下随靶距变化,射流冲蚀特征呈现出3种典型冲蚀模式A、B、C,其中冲蚀模式A由冲蚀环1和较大冲蚀环2组成,冲蚀模式B仅包含冲蚀环1,冲蚀模式C主要由冲蚀环1及较小冲蚀环3组成;三种冲蚀模式中,均存在冲蚀环1,其能量最强,为主环,而不同冲蚀模式之间的转换方式与空化数有关。三种冲蚀模式形成机制如下:靶距较短时,冲蚀模式A中冲蚀环1由空化射流剪切生成的主空泡云溃灭空蚀而成,冲蚀环2由壁面涡环产生的次生空泡云溃灭造成;靶距较长时,冲蚀模式B仅包含冲蚀环1,该冲蚀模式下射流空蚀能力较强;特定空化数及靶距下,冲蚀模式C中冲蚀环1及冲蚀环3,分别由空化射流的主云团与次云团交替脱落后,依次撞击靶物产生。

关键词：自振射流空化射流冲蚀模式空泡云流体动力学

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离子共振跃迁中的阿秒拉曼时延

科学通报 2024年第17期69卷 2315-2317页

作者：王小伟赵晶赵增秀国防科技大学理学院物理系长沙410073

神秘的原子分子世界有着与宏观世界迥然不同的物理规律.那里的电子被原子核的强大势场束缚在埃米(1Å=1×10–10 m)量级的狭小空间,并以阿秒(1 as=1×10–18 s)量级的本征时间尺度绕核高速运动来抗衡原子核的吸引,最终与原子核达到稳定... 详细信息

神秘的原子分子世界有着与宏观世界迥然不同的物理规律.那里的电子被原子核的强大势场束缚在埃米(1Å=1×10–10 m)量级的狭小空间,并以阿秒(1 as=1×10–18 s)量级的本征时间尺度绕核高速运动来抗衡原子核的吸引,最终与原子核达到稳定的平衡.直到近代超强飞秒激光脉冲的出现,人们才有能力打破这一平衡.强激光脉冲的电场可与原子势场相比拟,足以瞬间将价电子剥离,这一多光子参与的极端非线性过程被称为强场电离[1,2]。

关键词：非线性过程物理规律狭小空间原子分子多光子

设计参数对一体化准零刚度隔振器冲击隔离性能的影响

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国防科技大学学报 2024年第4期46卷 159-168页

作者：丁伯森刘海平朱冬梅北京科技大学机械工程学院北京100083 北京科技大学顺德创新学院广东佛山528300

针对一体化准零刚度隔振器(简称“一体化隔振器”)的冲击隔离性能展开研究。分别选择冲击响应的衰减周期、振荡频率、最大加速度比以及最大位移作为评价指标,采用四阶龙格-库塔法重点研究半正弦脉冲加速度激励下线性刚度比和几何设计参... 详细信息

针对一体化准零刚度隔振器(简称“一体化隔振器”)的冲击隔离性能展开研究。分别选择冲击响应的衰减周期、振荡频率、最大加速度比以及最大位移作为评价指标,采用四阶龙格-库塔法重点研究半正弦脉冲加速度激励下线性刚度比和几何设计参数对一体化隔振器抗冲击性能的影响。计算结果表明,在持续时间较长的冲击结束后,一体化隔振器表现出比线性隔振器更好的加速度衰减性能;且较小的外壁高度和较大的壁厚有利于改善其冲击隔离性能。相关研究可为一体化准零刚度隔振器的工程应用提供指导。

关键词：一体化准零刚度隔振器抗冲击非线性隔振器

镍基高温合金中S元素对基体与热障涂层界面稳定性的影响

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金属学报 2024年第9期60卷 1250-1264页

作者：王京京姚志浩张鹏赵杰张迈王蕾董建新陈迎北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 北京科技大学物理系北京100083 Fracture and Reliability Research Institute Tohoku University6-6-11 Aramakiaza-AobaAoba-kuSendai 980-8579Japan

镍基高温合金中的S元素会对合金性能产生负面影响,在服役过程中含S体系的界面处会发生氧化膜剥落等现象,进而导致合金发生失效。本工作利用第一性原理计算,围绕S元素在镍基高温合金及其涂层的偏聚现象,研究了S元素对合金及NiAl涂层的影... 详细信息

镍基高温合金中的S元素会对合金性能产生负面影响,在服役过程中含S体系的界面处会发生氧化膜剥落等现象,进而导致合金发生失效。本工作利用第一性原理计算,围绕S元素在镍基高温合金及其涂层的偏聚现象,研究了S元素对合金及NiAl涂层的影响机制。分析了Ni_(3)Al/NiAl、NiAl/Al_(2)O_(3)的纯净界面和含S元素界面2种模型的界面黏附功、偏聚能及界面电荷情况。结果表明,合金中含S元素的体系界面黏附功变小,进而降低了界面稳定性;S元素在各自的体系内均有向界面偏聚的倾向。通过分析其界面电子结构(如二次差分电荷密度、Bader电荷、局域电子密度、态密度等)的演变,发现S元素的存在会减弱界面附近的键合,进而降低局部连接的紧密性。最后揭示了S元素对体系界面稳定性的影响机制。

关键词：镍基高温合金 S元素界面体系电子结构第一性原理计算

全X射线阿秒泵浦-阿秒探测实现液态水中电子动力学测量

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科学通报 2024年第14期69卷 1815-1817页

作者：赵晶赵增秀国防科技大学理学院物理系长沙410073

实时追踪物质内部电子的运动是实现量子物态超快调控的关键,阿秒光脉冲为物质内部电子动力学探测提供了前所未有的时空分辨工具.目前,阿秒光脉冲产生主要来源于飞秒强激光作用于惰性气体产生的高次谐波辐射,利用阿秒脉冲与红外激光的互... 详细信息

实时追踪物质内部电子的运动是实现量子物态超快调控的关键,阿秒光脉冲为物质内部电子动力学探测提供了前所未有的时空分辨工具.目前,阿秒光脉冲产生主要来源于飞秒强激光作用于惰性气体产生的高次谐波辐射,利用阿秒脉冲与红外激光的互关联实现阿秒时间分辨的动力学测量.人们已经开展了对原子和团簇中光电离时间延迟^([1,2])、强场电离诱导的价电子运动^([3])、自电离动力学^([4])、分子中的电荷迁移^([5])和锥间交叉^([6])等重要基础物理问题的研究.

关键词：基础物理电荷迁移光电离红外激光液态水时间延迟 X射线互关联