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磁场下碳化物析出的热力学机制

原子与分子物理学报 2025年第4期42卷 121-130页

作者：廖已莹侯廷平杨雨豪郑一航于涛刘伍明吴开明武汉科技大学理学院武汉430081 冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室武汉430081 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081 江汉大学光电材料与技术学院光电化学材料与器件教育部重点实验室武汉430056 中国科学院物理研究所北京100190

钢中碳化物的形成主要由合金元素的种类以及含量的决定,碳化物对钢铁材料的显微组织形态和力学性能有重要影响.磁场是影响碳化物析出规律发生改变的重要因素之一.以常见的碳化物M_(6)C(M=Fe,Mo)作为研究对象,利用第一性原理计算η-Fe_(... 详细信息

钢中碳化物的形成主要由合金元素的种类以及含量的决定,碳化物对钢铁材料的显微组织形态和力学性能有重要影响.磁场是影响碳化物析出规律发生改变的重要因素之一.以常见的碳化物M_(6)C(M=Fe,Mo)作为研究对象,利用第一性原理计算η-Fe_(2)C、Fe_(3)C、Fe_(2)Mo_(4)C、Fe_(3)Mo_(3)C-Ⅰ、Fe_(3)Mo_(3)C-Ⅱ和Fe_(4)Mo_(2)C等合金碳化物的磁矩,计算结果表明其中Fe_(4)Mo_(2)C的磁矩最大,达到了7.04μB.磁矩不仅由碳化物晶胞中Fe原子个数有关,还与Fe Wyckoff占位紧密相关.通过模拟计算碳化物的磁致磁热熔、磁熵、磁焓和磁自由能,从热力学角度对各碳化物进行分析,结果表明磁场会使碳化物的磁致磁热熔和磁熵增加;强磁场会降低M_(6)C的磁自由能进而提高其稳定性.此工作为研究核聚变材料磁性能提供理论基础和技术参考.

关键词：磁场碳化物析出相热力学机制

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基底偏压对电弧/磁控复合技术制备CrAlN耐磨涂层性能的影响规律

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工程科学学报 2025年第2期47卷 296-306页

作者：牛晓燕刘明泽董国强王玉江田浩亮河北大学土木工程检测与评估技术创新中心保定071002 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072 中国航发北京航空材料研究院航空材料先进腐蚀与防护航空科技重点实验室北京100095

利用中频磁控溅射与电弧离子镀复合沉积技术在不锈钢基体上沉积CrAlN涂层.利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、纳米压痕测试、划痕测试以及摩擦磨损试验等手段,系统地研究了基底偏压对CrAlN涂层微观形貌、力学性能及... 详细信息

利用中频磁控溅射与电弧离子镀复合沉积技术在不锈钢基体上沉积CrAlN涂层.利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、纳米压痕测试、划痕测试以及摩擦磨损试验等手段,系统地研究了基底偏压对CrAlN涂层微观形貌、力学性能及摩擦磨损性能的影响.随着基底偏压的增大,涂层表面经历了由较为粗糙的孔洞、大颗粒向平滑的形态演变.在-30 V基底偏压下(绝对值表示大小)制备的涂层表现出多个强衍射峰;-60 V偏压下,涂层沿(200)晶面方向择优生长.过高的基底偏压(-150 V)加剧了沉积过程中的二次溅射效应,导致涂层沉积速率降低,并出现晶格松弛和重结晶现象.此外,随着基底偏压的增加,涂层的硬度和弹性模量均呈先增加后减少趋势.在-60 V基底偏压下,涂层表现出较低的磨损率,而较高偏压下的涂层磨损机制转变为严重的磨粒磨损,涂层磨损严重.通过调控基底偏压,可以有效优化CrAlN涂层的组织结构、力学性能和摩擦磨损性能.在-60 V基底偏压下制备的CrAlN涂层展现出优异的力学性能和耐磨性,为实际应用中提升涂层性能提供了重要的理论和实验依据.

关键词：电弧/磁控复合沉积技术 CrAlN涂层基底偏压微观结构力学性能摩擦学性能

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固体高次谐波产生:半导体布洛赫方程的进展

中国科学:物理学力学天文学 2025年第1期 6-19页

作者：张玉鹏李金斌于海元张明莹岳生俊杜洪川兰州大学核科学与技术学院兰州大学特殊功能材料与结构设计教育部重点实验室

高次谐波(High-Order Harmonic Generation, HHG)是强激光与物质相互作用过程中产生的一种重要的非微扰、非线性光学现象.它不仅开辟了产生极紫外光源的新途径,还被用于合成阿秒脉冲,从而开启了阿秒物理学的大门.与气体相比,固体具有更... 详细信息

高次谐波(High-Order Harmonic Generation, HHG)是强激光与物质相互作用过程中产生的一种重要的非微扰、非线性光学现象.它不仅开辟了产生极紫外光源的新途径,还被用于合成阿秒脉冲,从而开启了阿秒物理学的大门.与气体相比,固体具有更高的原子密度,高次谐波的产生机制也更为复杂.半导体布洛赫方程(Semiconductor Bloch Equations, SBEs)作为研究固体HHG的一种重要理论方法,在揭示固体HHG的物理机制、解释和预测实验现象等方面扮演着重要角色.本文综述了SBEs的理论框架和最新进展.首先总结了布洛赫基组和绝热休斯顿基组下的SBEs,并分析了它们在数值计算中的优势与局限性.针对波函数随机相位问题,探讨了平滑波函数相位的平行输运规范和扭曲的平行输运规范.最后重点介绍了规范不变形式和瓦尼尔规范SBEs.它们不仅完美地解决了随机相位问题,还为分析固体高次谐波的产生提供了新的视角.

关键词：固体高次谐波产生半导体布洛赫方程随机相位

掺杂磷烯二维纳米材料对草甘膦吸附机理的研究

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原子与分子物理学报 2025年第4期42卷 58-64页

作者：王群周乃武单正莉覃庆雨刘钰佳王梅梅青刚孙玉希绵阳师范学院生命科学与技术学院绵阳621006 绵阳师范学院化学与化学工程学院绵阳621000 绵阳师范学院光致功能材料重点实验室绵阳621006 曲阜师范大学生命有机分析重点实验室曲阜273165 北京市食品风味化学重点实验室北京100048

草甘膦是世界上普遍使用的除草剂之一,被广泛使用在农田和非农田杂草的防治.由于草甘膦类除草剂的大范围应用,其对动植物的危害性逐渐受到人们的关注.磷烯二维纳米材料与草甘膦之间相互作用机理的研究对草甘膦的检测及去除具有重大的意... 详细信息

草甘膦是世界上普遍使用的除草剂之一,被广泛使用在农田和非农田杂草的防治.由于草甘膦类除草剂的大范围应用,其对动植物的危害性逐渐受到人们的关注.磷烯二维纳米材料与草甘膦之间相互作用机理的研究对草甘膦的检测及去除具有重大的意义.本研究将采用基于密度泛函理论方法考察本征及Al,Ca,Ti及Fe金属原子掺杂的磷烯对草甘膦的吸附,通过吸附能,差分电荷密度,布居电荷分析本征及金属原子掺杂磷烯对草甘膦的吸附机制,从分子和原子水平上研究它们之间的详细机理.研究结果有望为掺杂磷烯材料在草甘膦吸附方面的应用提供有意义的理论参考.

关键词：磷烯掺杂磷烯草甘膦密度泛函理论

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缩节胺运筹对小麦后直播棉株型的调控效应

中国农业大学学报 2025年第2期 28-39页

作者：李涵佳芮秋治陈媛陈源张祥陈德华扬州大学农学院/江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心

为探究小麦后直播皮棉产量1 500 kg/hm2以上的合理群体株型及缩节胺运筹方式，2020—2021年于扬州大学实验农场以‘中棉425’为材料，设计缩节胺施用量0（A1）、180（A2）、360（A3） g/hm2共3个水平，施用时期盛蕾期+初花期（施用比例1... 详细信息

为探究小麦后直播皮棉产量1 500 kg/hm2以上的合理群体株型及缩节胺运筹方式，2020—2021年于扬州大学实验农场以‘中棉425’为材料，设计缩节胺施用量0（A1）、180（A2）、360（A3） g/hm2共3个水平，施用时期盛蕾期+初花期（施用比例1∶2,B1）、盛蕾期+初花期+盛花期（施用比例1∶2∶3,B2）共2个运筹方式，同时设初花期施用缩节胺120 g/hm2（常规施用方式）为对照（CK），测定株高、主茎节间长度、果节间长度、果枝向值、叶倾角和节枝比等株型指标，分析其与皮棉产量的相关性。结果表明：缩节胺运筹对小麦后直播棉的株型、成铃、产量均有显著影响（P<0.05）。与CK相比，A2B1和A2B2的株高、主茎节间长度和果节间长度均显著降低，而果枝向值、叶倾角和节枝比则显著增加（P<0.05）。A2B1的皮棉产量在2020和2021年分别达到1 628.04、2 085.02 kg/hm2，相较于CK分别升高4.9%和14.1%（P<0.05）;A2B2的2年皮棉产量分别达到1 553.97、1 999.97 kg/hm2，相较CK分别升高6.4%和11.0%（P<0.05）。综上，于盛蕾期+初花期施用缩节胺180 g/hm2（A2B1）或盛蕾期+初花期+盛花期施用缩节胺180 g/hm2（A2B2）可构建株高范围在60.63～77.80 cm、主茎节间长度在4.2～6.0 cm、果节间长度在3.9～6.3 cm、果枝向值为36.4～40.8、叶倾角为45.0～46.7°、节枝比为3.1～3.6的棉株高效株型，有利于长江中下游棉区小麦后直播棉实现集中成铃，便于机械采收，并能获得高产。

关键词：小麦后直播棉产量集中成铃株型

脉冲电流对AZ91镁合金温挤压过程中动态析出和微观组织的影响

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金属学报 2025年第1期 129-142页

作者：王彬杉徐光任睿张强单召辉樊建锋太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室太原理工大学材料科学与工程学院太原理工大学镁基材料山西省重点实验室太原理工大学物理与光电学院

脉冲电流辅助成形工艺具有提高成型能力及细化微观组织等优点，被广泛用到各种塑性变形过程中。然而，关于脉冲电流在动态挤压变形过程中的作用尚不明确。本工作利用脉冲电流辅助挤压（EPAE）技术，研究了脉冲电流对于AZ91镁合金挤压过... 详细信息

脉冲电流辅助成形工艺具有提高成型能力及细化微观组织等优点，被广泛用到各种塑性变形过程中。然而，关于脉冲电流在动态挤压变形过程中的作用尚不明确。本工作利用脉冲电流辅助挤压（EPAE）技术，研究了脉冲电流对于AZ91镁合金挤压过程中动态析出和微观组织的影响。结果表明，在能够完全动态再结晶（DRX）的临界变形条件下，EPAE工艺可以降低AZ91镁合金挤压过程中β-Mg17Al12相的体积分数并促使其发生球化，同时能够促进平均晶粒尺寸和最大基面织构强度的增加，且峰值电流密度越高，效果越明显。与常规热挤压相比，峰值电流密度为6.4×10～7 A/m2的EPAE工艺促使AZ91镁合金中β-Mg17Al12相的体积分数从76.9%降低至16.5%，平均晶粒尺寸从1.07μm增加至3.54μm，最大织构强度从3.39增加至5.92。在不均匀分布的β-Mg17Al12相的钉扎作用下，最终EPAE态AZ91镁合金内部形成双峰组织。实验及理论分析表明，脉冲电流中热效应和非热效应的共同作用所导致的AZ91镁合金挤压过程中的Gibbs自由能变化量和原子扩散通量的提高是上述实验现象发生的主要原因，在促进了β-Mg17Al12相的溶解及其附近Al溶质原子均匀分布的同时提高了晶界迁移速率。同时，脉冲电流可以通过其漂移电子对基面滑移的加速作用促进β-Mg17Al12相颗粒贫乏区中晶粒的旋转。

关键词： AZ91镁合金脉冲电流辅助挤压 β-Mg17Al12相动态析出晶粒长大

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毛发的梯度成熟实验对化石毛发的埋藏学启示

中国科学:地球科学 2025年第1期 62-74页

作者：李鑫周一擘赵涛何行健泮燕红南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室关键地球物质循环前沿科学中心生物演化与环境科教融合中心地球科学与工程学院云南大学古生物研究院云南省地球系统科学重点实验室云南省古生物学重点实验室

哺乳动物毛发作为与内温性、物理保护和伪装相关的关键特征,其地质历史记录可追溯至中生代.然而,关于毛发化石埋藏学的认识有限,阻碍了对其深时演化意义的理解.为此,我们对黑色毛发样品开展了梯度成熟实验来模拟化石毛发的埋藏过程.通... 详细信息

哺乳动物毛发作为与内温性、物理保护和伪装相关的关键特征,其地质历史记录可追溯至中生代.然而,关于毛发化石埋藏学的认识有限,阻碍了对其深时演化意义的理解.为此,我们对黑色毛发样品开展了梯度成熟实验来模拟化石毛发的埋藏过程.通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱技术记录了模拟过程中毛发的形态结构、微观特征和化学成分的变化.结果表明,毛发的形态在温度达到150～175℃时就出现了损伤,在更高温度(200℃)下,毛发的形态完全丢失转变为流体状物质.但是毛发中黑素体的形态结构则具有更高的保存潜力,其微观结构也更稳定.拉曼光谱和FTIR光谱显示,随着温度升高,黑色素和角蛋白的特征峰发生了变化.尽管化学信号并未完全丧失,但FTIR光谱中酰胺特征峰的变化表明,角蛋白在高温(>200℃)下严重降解,而拉曼光谱中的黑色素特征峰则在高温下仍可被识别.这些结果通过主成分分析(PCA)和主成分分析-线性判别分析(PCA-LDA)得到了进一步的验证.此外,所有毛发样品在模拟实验中的拉曼信号均可与常见的地质碳质材料(腐殖酸)信号相区分,这表明拉曼光谱可用于检测化石中的黑色素.

关键词：哺乳动物毛发黑色素角蛋白化石化模拟埋藏

表面活性剂辅助制备Cu-Ti3SiC2包覆粉末的电化学机理和化学镀特性

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稀有金属材料与工程 2021年第2期50卷 430-436页

作者：崔雅茹王国华李小明王娟李倩刘环西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055 陕西省纳米材料与纳米技术重点实验室陕西西安710055

为提高Cu-(Ti3SiC 2)p复合材料中铜与陶瓷的界面结合强度,以环境友好型抗坏血酸为还原剂,D-葡萄糖酸钠为络合剂,制备了Cu-Ti3SiC 2包覆粉末。研究了Ti3SiC 2粉末表面化学镀铜及其电化学性能,以及十二烷基硫酸钠(SDS)结合聚山梨酯80(Twee... 详细信息

为提高Cu-(Ti3SiC 2)p复合材料中铜与陶瓷的界面结合强度,以环境友好型抗坏血酸为还原剂,D-葡萄糖酸钠为络合剂,制备了Cu-Ti3SiC 2包覆粉末。研究了Ti3SiC 2粉末表面化学镀铜及其电化学性能,以及十二烷基硫酸钠(SDS)结合聚山梨酯80(Tween-80)表面活性剂对化学镀铜的改性效果。采用线性扫描伏安法和开路电位-时间法确定了该体系的电化学机理并进行参数优化。结果表明,提高反应温度,增加Cu(II)和抗坏血酸的浓度,可以提高极化电流密度,有利于加速化学镀。铜镀层新核从依附在(Ti3SiC 2)p粒子表面的银催化活化中心开始形成,表面具有较多Ag催化活性中心的微球会促进涂层的形成。采用复配改性剂SDS(6~22 g/L)+Tween-80 (8~12mL/L)对化学镀铜表面涂覆的效果优于单一改性剂。采用SM4 (SDS+Tween-80)改性剂达到最佳涂层效果的Cu与Ti3SiC 2的总摩尔比为1:0.54。静电效应和空间位阻效应对铜在(Ti3SiC 2)p表面的生长起着至关重要的协同控制作用。

关键词：化学镀铜电化学特征抗坏血酸改性剂 (Ti3SiC2)p

基于原位交联增容策略的增强PLA/NR共混物界面相容性和发泡性能研究

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陕西科技大学学报 2025年第1期43卷 73-80,100页

作者：王广静邵亮苏晨阳马春燕姬占有陕西科技大学化学与化工学院中国轻工业轻化工助剂重点实验室陕西西安710021

聚乳酸(PLA)是目前最具发展潜力的生物材料之一,但其韧性差,极大的限制了在塑料领域的发展与应用.已有研究发现天然橡胶(NR)的引入可以改善其韧性差的缺陷,但二者为不相容体系,发泡性能差.因此,本文基于原位交联增容原理,采用1,4-双(叔... 详细信息

聚乳酸(PLA)是目前最具发展潜力的生物材料之一,但其韧性差,极大的限制了在塑料领域的发展与应用.已有研究发现天然橡胶(NR)的引入可以改善其韧性差的缺陷,但二者为不相容体系,发泡性能差.因此,本文基于原位交联增容原理,采用1,4-双(叔丁基过氧异丙基)苯(BIPB)增强PLA和NR的界面相容性,并以超临界二氧化碳(scCO_(2))发泡技术制备了PLA/NR复合发泡材料.探究了不同BIPB含量对复合材料界面相容性、韧性及复合材料发泡行为的影响.结果表明,BIPB的引入显著增强了PLA/NR复合材料的相容性、韧性及发泡性能.当BIPB含量为0.25 phr时,PLA/NR复合材料的断裂伸长率从原来的25.75%增加到35.24%,提升了1.37倍;表观密度从初始的0.565 g·cm^(-3)下降至0.373 g·cm^(-3);平均泡孔尺寸从7.5μm下降至5.0μm.

关键词：聚乳酸天然橡胶 1,4-双(叔丁基过氧异丙基)苯超临界发泡相容性