一、太小的镓原子团簇不易熔化（论文文献综述）
沈杰[1]（2021）在《金属液体中非密度驱动的液液相变研究》文中认为液液相变是指一种液体转变为另一种液体的一级相变,在几乎所有类型的液体中都可能存在。研究液液相变对于理解玻璃和液体的本质具有重要的科学意义。本论文从序参量、热力学模型和动力学角度详细阐述了液液相变的基本特征,着重分析了多种非晶合金形成体系中可能存在的液液相变（或非晶-非晶转变）。经典液体理论尽管可以通过两点密度关联函数来解释液体中简单的动力学行为,但难以解释液体中复杂的动力学行为和由非密度序参量驱动的液液相变。相反,液体的“二序参量模型”在原有的“密度”序参量的基础上增加了一个新的“局域有序团簇百分数”序参量,从而为认识液体中的一些重要问题提供了新的视角。本论文的一些结论和观点就是基于该模型所得出的。本论文在一系列由稀土元素（La、Ce）、过渡金属元素（Ni、Co）和Al组成的非晶合金体系中发现了存在液液相变的证据。这类非晶合金体系在差热扫描加热分析中会在其进入过冷液体区时出现一个明显的放热过程;X射线衍射和透射电镜结构表征发现该放热峰不是晶化过程,而是发生了一个近程原子有序化的非晶-非晶转变;在闪速差式扫描量热仪的快速升温速率条件下,该样品的晶化得到抑制,出现了金属冰川玻璃向过冷液体转变的“熔化峰”,证明了相变的可逆性;放热转变的产物可以通过急速冷却转变为新的玻璃相(即金属冰川玻璃——新相较旧相具有更低的构型熵、更高的玻璃化转变温度、更大的硬度、更高的杨氏模量和一些独特的动力学行为。金属冰川玻璃相可以看作是液液相变存在的一个证据。本论文研究了金属液体中非密度驱动的液液相变的动力学。通过对Pd40Ni40P20和Pd42.5Ni42.5P15两种非晶合金的玻璃形成液体在闪速扫描量热仪中进行原位快速降温-等温退火-快速升温实验,发现Pd40Ni40P20体系会发生正常的“单吸热峰”玻璃化转变（属于典型的退火弛豫行为）而Pd42.5Ni42.5P15体系则出现反常的“双吸热峰”玻璃化转变。双吸热峰是焓弛豫和逆向液液相变的贡献。随着退火温度的降低,液液相变的时间尺度逐渐变长,当退火温度到达某个临界点时会出现新的相变模式——在该温度以上液液相变以形核长大的方式进行,在该温度以下液液相变以旋节线分解的方式进行。新的旋节线分解模式液液相变不仅可以在玻璃化转变温度以上进行,也可以发生在玻璃化转变温度以下。本论文进一步研究了金属液体中非密度驱动的液液相变的序参量。在Pd-Ni-P金属液体中,P溶质原子对其液液相变的产生起到了关键作用。在(Pd0.5Ni0.5)100–xPx（x=15-20）体系中随着P含量从20%到15%的减少,差热分析曲线上出现的放热峰（对应液液相变）会出现一个从无到有的变化;而P含量对玻璃化转变温度的影响不大。第一性原理计算表明,(Pd50Ni50)100–xPx体系含量最多的两种团簇分别是以P为中心的<0360>和<0440>两种三棱锥团簇;随着温度降低,液体中富含Ni（Pd）-P共价键的<0360>团簇含量急剧增加,到玻璃转变温度以下才保持不变;Pd42.5Ni42.5P15中的<0360>团簇比Pd40Ni40P20随温度降低增加得更快。据此,<0360>团簇在Pd-Ni-P金属液体中的含量可能是该体系发生液液相变的序参量。从序参量-温度相图上判断,液液相变出现的判据是液液相变共存线应该在玻璃化转变温度以上。
周志丹[2]（2021）在《铝基非晶涂层的制备及损伤行为研究》文中提出发现于20世纪60年代的铝基非晶合金作为一种低密度材料拥有着较高的比强度,与传统晶态材料相比,呈现出长程无序、短程有序的原子排列特点,其内部不存在晶界、位错等较易引发失效的缺陷结构,表现出高硬度和优异的防腐、耐磨等性能,受到了国内外众多学者的广泛关注。受到非晶形成能力低的限制,目前多数铝基非晶合金都需要添加稀土元素以确保形成高非晶相合金,这增加了合金的制造成本且不利于工程应用推广。本文以简单的Al Ni Ti三元体系为基础,完成了材料仿真计算、组分设计、涂层制备及性能表征等系统性的研究工作,其主要工作包括:设计不同Ti含量的Al Ni Ti(Al90-xNi10Tix,x=0,3,6,9和12)三元原子结构模型,利用VASP软件进行第一性原理仿真计算。结果表明:根据原子原胞体积随弛豫平衡温度的变化拐点,拟合玻璃转变温度,其中Al81Ni10Ti9的玻璃转变温度最高,达到580℃;根据能够反映原子扩散速率的均方位移可知,随着Ti含量的增加,各原子的扩散速率降低,这符合原子扩散速率与质量负相关的原则,说明Ti含量的变化没有引起原子明显的协同移动。Ti含量的变化能够引起径向分布函数第一峰形成不同程度的左肩峰,其主要原因是Ti含量变化引起Ni-Al和Ti-Al偏径向分布函数的峰位置、强度改变;对配位数和化学短程有序度分析可知,Al-Ti亲和力高于Al-Ni亲和力,这解释了Al Ni Ti非晶合金能够优先析出Al3Ti相的原因;对不同原子为中心的Voronoi多面体（VPs）进行统计可知:在Al中心的VPs中,有利于增加非晶形成能力的<0,0,12,0>二十面体占比很少,多数为变形二十面体;Ni中心的VPs中没有二十面体结构;Ti原子为中心的VPs中,<0,0,12,0>占比较高,但由于Ti原子含量有限,对合金的非晶形成能力并没有明显提升。对合金进行五次对称性分析可知,Ti含量为9 at.%和12 at.%时,玻璃化倾向更高。整体分析Ti含量对非晶形成能力的影响可知,从动力学和成分起伏角度,认为Al78Ni10Ti12具有更好的GFA;从原子局部结构稳定性角度,认为Al81Ni10Ti9具有更好的GFA。针对铝基非晶合金,尤其是不含稀土元素的铝基非晶合金的Tg无法测量的问题,设计评估了不同组分合金非晶形成能力的实验方法。通过实验方法总结归纳了Ti、Ni含量变化对合金非晶形成能力的变化规律,说明了仿真结果的可靠性,认为具有高非晶含量的合金组分为Al81Ni10Ti9。根据Al81Ni10Ti9非晶合金薄带的DSC曲线,设定不同温度对薄带进行退火处理,根据XRD表征确定合金薄带在不同退火工艺处理后的析出相。根据不同相组成的薄带的硬度测试结果可知,α-Al纳米晶对合金有硬化作用,最高硬度达到625 HV100。基于Al81Ni10Ti9合金组分,通过真空气雾化方法制备的粉末,由于铝基合金自身的低非晶形成能力和气雾化过程中的低冷却速率,导致粉末中不含非晶相。对比等离子喷涂（PS）,火焰喷涂（FS）和超音速火焰喷涂（HVAF）制备的合金涂层可知:等离子喷涂工艺的高焰流,确保粉末在喷涂中实现重熔后再骤冷的过程,借助于热喷涂过程的高冷却速率,实现非晶相的形成,其非晶含量可达49.76%;等离子喷涂工艺的高焰流速度,确保熔滴沉积后涂层的致密性,其孔隙率为3.1%,略高于超音速火焰喷涂涂层,明显低于火焰喷涂涂层;致密结构和高非晶相确保了等离子喷涂铝基非晶涂层具有较高的硬度,可达422 HV100;对6061铝合金、等离子喷涂涂层、火焰喷涂涂层和超音速火焰喷涂涂层进行摩擦磨损测试,可知等离子喷涂涂层具有更高的耐磨性能,其磨损速率是6061铝合金的1/4,其磨损机理主要是剥层磨损并伴随氧化磨损。设计真空封孔工艺对等离子喷涂涂层进行后处理,用环氧树脂填充涂层的孔隙,减少结构缺陷对涂层耐腐蚀性能的危害。对比6061铝合金、封孔涂层、未封孔涂层的动电位极化曲线可知,腐蚀电流密度:6061铝合金>未封孔涂层>封孔涂层;腐蚀电位:封孔涂层>未封孔涂层>6061铝合金。说明非晶合金材料本身具有更高的耐腐蚀性能,这得益于非晶相的均匀性和纳米晶的高钝化活性,另外涂层封孔后降低了缺陷处腐蚀介质的接触,进一步提升了涂层的耐腐蚀性能。对比6061铝合金、封孔涂层、未封孔涂层在不同浸泡腐蚀时间的交流阻抗谱图可知:随着侵蚀时间的增加,试样的阻抗均表现为先迅速降低随后平缓;封孔样品初期的阻抗明显高于6061铝合金,说明封孔对于样品初期的耐腐蚀性能提高明显,但由于封孔深度受限,长期侵蚀条件下,封孔处理的作用有所减弱;根据盐雾腐蚀结果,可以更直观地说明封孔涂层在短时间（200 h内）腐蚀条件下,比6061铝合金更优异的耐腐蚀性能。结合SEM形貌分析和XPS腐蚀产物分析可知:由于涂层中具有较低腐蚀电位的晶体相容易集中到孔隙附近,因此孔隙处更容易腐蚀,主要以孔蚀为主;涂层中的无缺陷区域,由于非晶相的均匀性以及纳米晶的高活性,耐腐蚀性能提高,其腐蚀形式多以开裂为主;另外,涂层中的Ti在腐蚀过程中可以通过Al3+空位扩散到涂层外层,提高钝化膜的稳定性并参与腐蚀反应。
耿康[3]（2021）在《低激光反射率包覆铝粉的制备及其3D打印研究》文中认为选区激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）作为一种金属3D打印技术,通过对粉体逐点逐层激光扫描熔化并快速凝固来成型零部件,相比传统加工技术具有高自由度设计、精细精准成型、材料利用率高等优点。目前,SLM在不锈钢、钛合金、钴铬合金等材料上的应用已较为成熟,其打印部件逐步应用于航空航天、生物医疗等领域。然而,在高激光反射率铝粉打印过程中,因大部分激光能量被反射而造成未熔化粉体颗粒以及气孔等冶金缺陷残留,导致成型精度低、力学性能差等问题,这严重限制了 SLM在铝合金制造领域的发展及应用。针对以上问题,本论文提出通过粉体表面改性技术来强化铝粉与激光之间的交互作用的新思路,即在铝粉表面包覆具有高激光吸收率的包覆相以降低铝粉的激光反射率,消除铝粉打印过程中的未熔化粉体和气孔缺陷,提升打印制品的致密度、成型精度和力学性能。研究了包覆层的物相组成与分布调控规律、包覆粉体与激光的交互作用行为、非平衡凝固组织演变规律和调控机理、组织与性能之间的内在关联。取得的创新成果如下:（1）研究了在铝粉表面化学镀镍、钴高激光吸收率金属的均质化形核生长机制,发现络合剂与金属盐的组分配比是影响镍、钴包覆相分布特征的关键因素。在两者摩尔比值为0.75和1.0时,包覆相具有良好的分布均匀性。铝粉经包覆后其激光吸收率得到显着提升,与钴相比,镍包覆相具有更加显着的激光吸收强化效果。镍含量达到2.5 wt.%时,铝粉在1070nm激光波长下的反射率由60%降低至35%。进一步研究发现,包覆后的铝粉其流动性不会受到明显影响,仍保持优异的铺粉流畅性。（2）提出使用流化床化学气相沉积法,分别通过纳米镍颗粒催化和碳源热解沉积两种机制实现碳纳米管和无定形碳在铝粉表面的均匀包覆。首先通过研究铝粉在包覆时的流化行为特征发现,在温度为550℃以及气速在900 mL/min的条件下,铝粉能够稳定流化。两种碳包覆相的引入都能显着提升铝粉对激光的吸收能力,并且对铝粉激光吸收率的提升效果与包覆碳含量正相关。在流化床反应器中,纳米镍颗粒催化合成的碳纳米管在铝粉表面紧密贴附且呈现弯曲环绕的形貌,而热解沉积形成的无定形碳在铝粉表面呈膜状结构。这两种形貌结构的碳包覆相都不会严重损害铝粉的球形度和流动性,能够维持铝粉初始的可打印形状特征。（3）对镍或钴包覆铝粉和碳纳米管或无定形碳包覆铝粉进行可打印性能评估、成型质量评价和打印组织及其力学性能研究。发现镍、钴或碳材料包覆相都能显着提升激光与粉体之间的交互作用,促进铝粉熔化并提升打印制品的致密度和成型精度,但过高的包覆量会导致铝的气化和过烧,严重损害打印质量和成型精度。进一步研究发现,上述包覆粉体的打印组织中都形成了细小的析出相,它们通过弥散强化或载荷转移对铝基体进行强化。与纯铝相比,包覆粉体的打印制品具有更加优异的拉伸性能。其中,当包覆镍含量在0.5 wt.%时,打印后抗拉强度达到182MPa（较纯铝提升152%）;当碳纳米管含量在0.96wt.%时,打印后抗拉强度达到152MPa（较纯铝提升85%）,并且,上述材料在强度提升的同时仍然保持了铝的高塑性。（4）对镍、钴、碳纳米管或无定形碳的包覆铝粉进行评估比较发现:碳材料包覆相对降低铝粉激光反射率效果更好,而金属包覆相对粉体流动性和球形度的影响更小。在粉体打印致密化和成型质量提升方面:金属镍>无定形碳>碳纳米管>金属钴;而在综合力学性能提升方面:碳纳米管>金属镍>金属钴>无定形碳。综上所述,通过表面改性技术分别在铝粉表面均匀引入金属镍和碳纳米管包覆相,能够实现对铝粉打印质量或力学性能的提升,是解决高激光反射率铝粉打印难题的有效途径。
郭勇[4]（2020）在《电磁脉冲处理技术在CoCrFeNi（Cu/Al）高熵合金中的应用及工艺研究》文中研究表明高熵合金是近几十年材料合金化领域的三大突破之一,具有一些传统合金无法比拟的优异性能,有着广阔的应用前景,尤其是在极端条件下的使用,更有其独特的优势,成为金属材料领域的一大研究热点。而合金的凝固过程及最终凝固组织,对合金的性能起着至关重要的作用。近些年来,电磁脉冲处理方法被应用于冶金熔体、合金凝固及热处理过程,逐渐发展成为一种改善合金组织结构和材料性能的新工艺。因此,鉴于合金凝固过程及凝固组织的至关重要性,以及电磁脉冲处理对合金凝固组织的调控作用,本文以高熵合金为研究对象,将电磁脉冲处理介入CoCrFeNiCu与CoCrFeNiAl高熵合金的凝固过程,研究了不同工艺参数下电磁脉冲处理对高熵合金不同凝固方向上的晶体结构、凝固组织、力学性能及腐蚀性能产生的影响,讨论了脉冲电流与脉冲磁场对合金凝固组织的影响机制,取得以下研究结果:对CoCrFeNiCu高熵合金凝固过程进行电脉冲处理,会显着改变合金的宏观组织和显微结构,使其由单一的树枝晶形态转变成为树枝晶和类等轴晶混合形态;明显提高了CoCrFeNiCu高熵合金的力学性能,显微硬度、屈服强度分别提高了18%、23%;同时,合金的耐蚀性也得到了显着提高,自腐蚀电流降低了74%;电脉冲处理可以降低合金铸锭不同凝固方向上的性能差异,并随脉冲频率增加,改善效果越明显。对CoCrFeNiAl高熵合金凝固过程进行电脉冲处理,会显着改善合金的凝固组织,使晶粒细化、组织均匀;合金的力学性能得到明显提高,显微硬度、抗压强度分别提高了39%和12%;电脉冲也同样改善了合金的耐腐蚀性,当脉冲频率为8Hz时,合金的自腐蚀电流下降最多,可达58%;这些性能的提升的同时,合金不同凝固方向上的性能差异随着脉冲频率增加而逐渐减小,在8Hz时趋于相同。在形核阶段以及全部凝固阶段对CoCrFeNiCu进行磁脉冲处理会细化组织、扰乱树枝晶生长方向、粗化枝晶臂;形核阶段进行磁脉冲处理会显着增加了ED试样的（200）与（111）峰强度比,同时扩大了这两参数的方向性差异;全凝固阶段进行磁脉冲处理降低了ED方向的晶面间距和峰强度比,缩小了合金各向异性。
魏炜[5]（2020）在《液态锂腐蚀对α-铁力学性能影响的分子动力学研究》文中研究指明在磁约束核聚变装置中,偏滤器的作用是隔离高温等离子体和真空室壁,防止两者发生相互作用。近年来,大量的实验证明液态锂在作为偏滤器中面向等离子体材料时具有独特的优势,它能够解决固态面向等离子体材料所面临的大部分问题,这使得液态锂偏滤器已经成为磁约束核聚变领域的先进概念。然而,液态锂对大部分金属材料都具有很强的腐蚀特性,腐蚀引起的微观结构变化必然带来材料宏观力学性能的退化。对于结构材料而言,力学性能的退化将给整个装置带来安全隐患。为了揭示液态锂腐蚀与力学性能变化之间的关系,本文对<100>、<110>和<111>晶向的α-铁在单轴拉伸载荷作用下的动态响应进行了分子动力学模拟,得到了不同锂浓度下晶体的应力-应变曲线,详细分析了锂原子对塑性变形行为和屈服应力的影响。结果表明,锂原子促进了位错的形成,从而显着抑制了<110>晶向晶体bcc到hcp的相变。另外,锂原子提高了<111>晶向单晶α-铁的韧性,使其失效模式从脆性失效转变为韧性失效。同时,单晶α-铁的屈服应力也受到锂原子的显着影响,其大小随锂浓度的增加而单调减小,并且还受到锂原子分布的影响。此外,锂原子的存在还改变了α-铁屈服应力与温度的变化关系。另外,考虑到溶质原子会与材料中的缺陷发生相互作用,本文还利用分子动力学方法探究了锂原子对α-铁中1/2<111>{110}刃位错滑移性能的影响。结果表明,锂原子阻碍了刃位错的滑移,导致其滑移速度显着下降。刃位错滑移的静态阈值应力、动态阈值应力和阻力系数都随锂浓度升高而线性增大。刃位错滑移性能还受到锂原子分布和周期钉扎作用的影响,禁止锂原子团簇的存在和增大位错线方向周期宽度都对刃位错滑移具有促进作用。此外,由于刃位错与声子的相互作用,升高温度会造成刃位错滑移速度的降低。
陈阳春[6]（2020）在《典型钨基体系势函数的构建及其在辐照损伤研究中的应用》文中提出核聚变能是一种极具前景的未来能源,开发合适的聚变反应堆材料是聚变能源发展的重要挑战之一。金属钨（W）由于具有高熔点、良好的导热性、高物理溅射阈值等优良特性,被视为未来核聚变反应装置中最有可能全面应用的面向等离子体材料（PFM）。在高能中子（14.1Me V）辐照下,W材料中除产生大量的辐照缺陷外,还会产生嬗变元素,如铼（Re）、锇（Os）、钽（Ta）、铪（Hf）,其中Re是主要嬗变产物,在辐照下会偏析形成χ和σ相。作为PFM,W在其服役期间也将受到高通量、低能氦（He）等离子体的轰击。He在W中的溶解度和迁移能垒很低,极易在W中扩散和聚集,导致气泡和丝状纳米结构的形成。这些都将导致W材料性能劣化,严重降低反应堆使用寿命。由于实验的困难性,计算模拟作为增加我们对材料中子辐照过程的理解以及解释或扩展实验观察的工具而受到越来越多的关注。在这些方法中,分子动力学和蒙特卡洛方法已被广泛使用,但它们都严重依赖于势函数来描述原子间的相互作用。目前,用于辐照条件下的W-基合金体系势函数十分缺乏,相关模拟研究难以进行。为此,本论文发展了部分W-基体系势函数,包括W、Ta、V、Mo、Re元素势函数以及W-Re、W-Ta、W-V、W-Mo二元体系势函数和W-Ta-He三元体系势函数,并对这些势函数进行了系统的检验。对于元素势函数,其很好地再现了拟合的物理性质,包括内聚能、晶格常数、弹性常数、体模量、平衡状态方程、空位和最稳定自间隙原子的形成能。其次,构建的元素势函数合理地预测了辐照缺陷的一些关键性质,如空位迁移能、自间隙原子的迁移能和旋转能、<100>和1/2<111>间隙位错环的相对稳定性以及堆垛层错能等。对于二元合金势函数,其合理地描述了W块体中相应替位溶质原子的形成能、溶质原子与点缺陷的结合能、纯溶质原子对的结合能等关键缺陷性质以及有序合金的形成能和晶格常数。W-Ta-He势函数合理地描述了块体W/Ta中各种He缺陷的性质,如替位、四面体位、八面体位He的形成能、间隙He原子的迁移能、小的He-空位团簇以及溶质Ta与He的结合能等。势函数为Finnis-Sinclair形式,具有较高的计算效率,并作了短程ZBL修正。基于测试结果,构建的势函数适合于辐照点缺陷、位错环以及级联碰撞相关模拟研究,同时可为W-基多元体系以及BCC难熔高熵合金体系势函数的构建提供基础和参考。利用所构建的势函数研究了纯W以及W-Re、W-Ta、W-V、W-Mo合金体系的级联碰撞过程、W中间隙型缺陷与嬗变元素Re的相互作用以及溶质Ta对W中He行为的影响等问题。级联碰撞模拟从缺陷的产生、缺陷的数目和结构等方面进行了详细分析,获得的结果将对钨基体系辐照初级损伤的理解及随后退火过程缺陷长时间的演化模拟提供基础。溶质Re与单个间隙W具有较强结合能力,形成的Re-W哑铃具有低的迁移和旋转能垒,易三维迁移运动。小的W自间隙团簇与溶质Re结合形成稳定的含Re团簇,其运动性明显减弱。当溶质Re位于1/2<111>间隙位错环的核芯区域时,其结合能最高,相互作用距离最大。W-Re合金中,1/2<111>间隙位错环的运动性随Re浓度的增加而逐渐降低。获得的结果有助于理解Re和间隙型缺陷间的相互作用以及Re的初始形核。小的He原子团簇(NHe?4)在纯W中较容易扩散,其扩散激活能小于0.3e V。溶质Ta与小的He原子团簇结合能在0.5-0.9e V之间,对其运动具有一定的钉扎效应。温度较高时溶质Ta并不能定性阻碍He原子的团聚,但由于存在一定的钉扎效应,与纯W相比,溶质Ta的存在对He的团聚在时间上存在一定的延期效应。这些结果为理解He在W-Ta合金中的行为提供基础。
周边[7]（2020）在《基于同步辐射的冷速调控Zr基非晶合金变形的微机制研究》文中认为本文利用核技术手段对新型合金材料进行研究。非晶合金作为一种新型的合金类材料,因其优异或独特的物理、化学、力学性能以及良好的应用前景,引起了人们的极大兴趣。近半个多世纪以来,关于非晶合金微观结构与力学行为等机理性的问题一直是众多材料与物理学家的研究重点。目前,通常采用快速冷却熔融状态的合金液体制备得到非晶合金,而制备过程中的冷却速率对非晶的结构与性能起着非常重要的调控作用。本工作中,基于核技术方法,即采用先进的同步辐射技术,并结合模拟计算的方法,选取玻璃形成能力较好的Zr48Cu45Al7非晶合金作为研究对象,研究了冷却速率对非晶合金微观结构及其变形行为的调控机制作用。首先,以不同冷却速率制备了Zr48Cu45Al7非晶合金条带（高冷却速率）和棒状（低冷却速率）样品,利用同步辐射技术结合反蒙特卡洛与分子动力学模拟构建两个尺寸大小相同的制备态结构模型。对两种模型结构参数进行初步分析,发现两种模型原子的基本结构存在一定差异。在此基础上,引入Voronoi分形方法与自主开发的原子堆积效率和自由体积算法,并在制备态模型的基础上构建高温时的合金液体模型。通过对模型的结构进行进一步解析发现,高冷却速率的条带模型中保留了更多高温液体时的结构特征,如五次对称性低的团簇含量较多,原子堆积较为松散、自由体积含量更多,并存在更多的类液区。为了进一步在消除尺寸效应的影响下探究冷却速率对Zr48Cu45Al7非晶合金变形行为的调控作用,利用分子动力学分别模拟了高冷却速率与低冷却速率制备态模型的压缩变形过程,探测变形过程中微观结构参量的变化规律,并在模型中成功探测到原子剪切应变。结果表明,在较高冷却速率下制备的非晶合金屈服强度较低,且不易产生应力软化,从而表现出较好的塑性。两制备态模型的配位数、原子堆积效率、团簇含量和规则性等短程结构参数存在明显差异,但是在压缩变形过程中的变化规律却非常相似。然而,研究发现两模型自由体积含量在压缩变形过程中的变化规律不同,结合原子剪切应变的分析得出冷却速率对变形行为的调控机制在于通过调控非晶合金中自由体积及类液区的含量,影响剪切转变区的演化及剪切带的产生,导致变形模式存在差异,从而影响非晶合金的强度与塑性。
李晨辉[8]（2017）在《Al和Al-Fe熔体的热物性、结构与动力学的耦合关系研究》文中研究说明金属熔体的热物性、结构与动力学对形核、结晶生长及非晶转变等物理现象都有重要的影响。尽管已有许多研究,但是它们之间的相互作用关系仍然没有被清晰地表达,因此探索它们之间可能存在的耦合关系一直是材料科学和凝聚态物理领域的研究热点。本文采用分子动力学模拟的方法研究了单质金属熔体（以单质铝为例）与二元金属熔体（以铝铁合金为例）的热物性、结构、动力学及它们之间的关联性。利用金属熔体的过冷能力而发展出的深过冷凝固技术是制备新型亚稳材料的常用手段之一。过冷能力作为液体金属的本征属性已经有大量的研究报道,然而这些报道大多是定性的或半定量的,并不确定何种液体具有大的过冷能力以及具有多大过冷能力、影响过冷能力的因素有哪些以及通过什么途径调控过冷能力。因为这些研究的半定量性质,最大过冷能力的定量预测方法仍然有待于发展,定量预测方法的合理性及普适性仍然有待于验证。液体金属最大过冷能力的定量预测是目前凝固领域悬而未决的重要科学问题,对该问题进行研究不仅具有重要的理论意义,而且对液/固转变过程控制工艺及新材料的制备均具有重要工程指导意义。首先,本文通过气动悬浮与玻璃熔融两种实验方法,说明与玻璃熔融实验相比气动悬浮实验可取得更大的过冷度。其次,理论分析表明,液体中的杂质或氧化可以有效降低实验测得的过冷度,所以理论上的本征过冷度,即均匀形核所对应的温度与液相线（TL）的温差,会大于实验能够测得的过冷度。气动悬浮实验结果也表明现有测得的过冷度可以进一步提高。最后,结合经典形核理论与固液界面能理论,指出本征过冷度的极限为0.67TL,推导出本征过冷度与熔化熵的定量关系式,也即说明金属液体的本征过冷度可以由其它热物理性质来确定。借助MD模拟本文揭示了冷却速度能够通过影响深过冷液体的结构来改变实际（宏观）过冷度的大小。快的冷速会降低凝固点、增大过冷度。随着冷速的加快,凝固组织中fcc与hcp等有序结构减少、无序结构增多。当冷速超过临界玻璃转变速度后,液体发生玻璃转变（Tg-玻璃转变温度）,凝固组织变成非晶结构。通过分析不同冷速下的液体结构,观察到慢冷速下的液体中类固态团簇更为发达、尺寸更大。这一观察结果符合经典形核理论的预测,并且可以深层次地揭示冷速影响液体过冷行为的结构起源,这是热物性与结构之间关联性的一种表现。随着温度由高温降至过冷区间,液体的热物性、结构和动力学性质均会发生持续的变化。在热物性中,密度逐渐增大,焓与势能均逐渐减小。在液体结构中,原子团簇数量会明显增多,自由体积会减少。在动力学性质中,扩散系数（D）近似呈Arrhenius关系衰减,而黏度（η）则持续上升,并且描述D与η关系的Stokes-Einstein关系式（SER）随着温度的降低发生失效。根据模式耦合理论,失效温度Tc应处于过冷区间（Tg<Tc<TL,Tc≈1.2Tg）。但是模拟结果却表明SER在液相线以上约1.2TL处已经失效,SER的高温失效说明由温度降低而引发的动力学慢化行为需要新的理论解释。动力学各向异性是SER高温失效的重要原因,而液体结构的各向异性是动力学各向异性的基础。液体结构中原子团簇的增多引起的局部动力学慢化,产生动力学各向异性,进而导致SER的失效,并且这种液体结构与动力学耦合的关系可以由局部五次对称来表达。本文结果表明液体的热物性、结构及动力学并不是相互孤立的,它们之间存在强的耦合关系。
赵炳戈[9]（2017）在《基于纳米量热技术的金属微滴和非晶颗粒极端非平衡相变研究》文中进行了进一步梳理随着现代社会的发展和科学技术的进步,金属材料在极端非平衡条件下的相变越来越引起人们的重视。纳米量热作为一种新兴的量热技术,具有高达107 K/s的加热冷却速度,可以原位获取金属材料在极端非平衡条件下的相变行为。相对于传统热分析技术,其热容灵敏度在纳米量级,可以检测到微弱的相变信息。除热力学和动力学外,纳米量热结合其它表征手段,可以对相变进行全方面的研究。这不仅有助于揭示极端非平衡相变的内部机理,还可以为新材料开发和改性提供直观的实验证据。本文在前期非平衡形核研究的基础上,利用Sn基合金微滴和Ce68Al10Cu20Co2（at.%）大块非晶在极端冷却和加热条件下的凝固、玻璃化转变、晶化以及熔化现象进行了系统研究差示快速扫描量热仪（Differential fast scanning calorimetry,DFSC）实现了单个Sn基合金微滴在104 K/s级别的原位冷却,凝固组织得以细化,析出相分布均匀。在Sn3.5Ag微滴中,15000 K/s的冷却速度可以获得0.22 Tm的过冷度。借助于聚焦离子束（Focused ion beam,FIB）和高分辨透射电子显微镜（High resolution transmission electron microscopy,HRTEM）,成功对其凝固组织进行了表征。在此条件下,微滴析出相都在100 nm以下,没有大块针状Ag3Sn的形成。快速凝固中,b-Sn基体和Ag3Sn之间形成纳米扩散偶并存在高达109/m的浓度梯度,可以降低形核驱动力,提高过冷熔体的稳定性,形成SnAg非晶。在Sn3.0Ag0.5Cu微滴中,通过对20000 K/s冷却速度下“冻结”的不同尺寸、不同形貌析出相的表征,阐明了Ag3Sn的生长机理。结果表明,晶粒内部Ag3Sn形成初期为球形,其（（?）02）晶面作为择优生长面沿[（?）03]方向生长,变为棒状。但是受限于生长时间,尺寸仍在纳米级别。纳米量热实现了Ce68Al10Cu20Co2大块非晶从0.083 K/s到14000 K/s加热速度下的晶化动力学研究。加热速度增加,晶化温度升高,晶化激活能降低,传统Kissinger方程不再适用。通过计算玻璃化转变温度和熔点之间的晶体生长速度,发现了低温熔体中生长速度和粘性流动发的去耦合,即不再遵循Stokes-Einstein方程,而Ediger关系可以在低温段表述此变化,即Dμη-0.865。结合经典形核理论可以获得Ce68Al10Cu20Co2过冷熔体的形核率,以此判断加热和冷却过程中晶化行为的不对称性,即加热晶化由生长控制,冷却晶化由形核控制。由此进一步排除Ce晶体首先析出的可能性。随着加热速度的提高,Ce68Al10Cu20Co2晶化路径发生变化,因此普通差示扫描量热仪（Differential scanning calorimetry,DSC）和快速加热下的晶化产物差异明显。在Ce68Al10Cu20Co2金属玻璃中,以Al原子为中心的二十面体为基本原子结构。相对于直接形成晶体,亚稳的Al13Co4准晶与非晶具有更高的结构相似性,因此会首先析出,作为金属玻璃微结构和最终晶化产物的过渡相。纳米量热设备极高的冷却速度可以实现Ce68Al10Cu20Co2非晶的原位制备。当冷却速度从100 K/s增大到50000 K/s,先后获得晶体、晶体-非晶混合组织以及完全非晶三种不同凝固组织。通过后续再加热可以确定凝固组织微结构对玻璃化转变、晶化以及熔化的影响。研究表明,金属玻璃形成由笼统地抑制晶化进一步细分为形核和晶体生长两方面。具体而言,10000 K/s的冷却速度可以抑制冷却过程中晶化的发生,即传统意义上的临界冷却速度。而在50000 K/s的冷却速度下,不仅晶化被完全抑制,均匀形核的发生也被限制。原位冷却形成的Ce68Al10Cu20Co2非晶在玻璃化转变温度附近退火10-3-104 s,实现了微结构的有序化转变。通过计算再加热过程中的晶化焓和整体潜热,实现了对等温形核和晶化动力学的定量分析,结合结构表征,证实了Ce68Al10Cu20Co2的二次晶化机制。在等温退火过程中产生的有序团簇表现出了明显的尺寸效应,形成低温熔化峰。玻璃态的晶化由均匀形核和非均匀形核共同作用,而过冷熔体中,异质形核成为影响晶化的主要因素。当非晶中形成大量纳米晶,二者界面会存在高致密度的原子团簇,可从整体上提高残余非晶的玻璃化转变温度,即提高其动力学稳定性。
高晓泽[10]（2015）在《金属非晶与纳米晶界面微观结构与界面行为的模拟研究》文中研究表明非晶合金因具有高强度、高弹性极限以及耐磨耐蚀等优异性能而受到人们的极大关注,但这种材料的致命缺陷——室温脆性,严重阻碍了其工程应用。为解决这一问题,人们开展了大量研究工作,力图揭示其变形机理并提升其室温塑性。近年来人们发现通过在非晶合金基体中引入第二相能够有效改善一些非晶合金的塑性变形能力。但由于实验手段的限制,尚未能彻底认识其内在机制,特别是对两相界面的微观结构特征、性能行为及其在材料变形中的作用机理等。本文以具有较高非晶形成能力的Cu-Zr合金系统为对象,以分子动力学模拟为主要手段,对B2-CuZr晶体与Cu50Zr50非晶之间界面的微观结构、热力学性能、动力学行为及低温压缩性能等进行深入研究,以期推进对晶体/非晶界面结构和性能等的认识,促进非晶合金的开发利用。取得的主要结果有:晶体相/非晶相之间的界面并非简单的二维曲面,而是具有一定厚度且微观结构独特的三维过渡区。基于不同微观结构参数标定出的界面范围大相径庭,反映出两相过渡区微观结构的复杂性。例如,B2-CuZr（110）晶面与Cu50Zr50非晶形成的界面,基于原子数密度分布的分析发现,从晶体的有序层状分布到非晶的无序均匀分布之间过渡区的跨度达到5到6个原子层距离,但对过渡区内原子层层内有序性的分析表明从晶体有序性到非晶长程无序结构之间的转变只需要2-3个原子层距离;基于原子局域序参数确定的界面宽度约为1.8?,而基于Voronoi多面体指数分析给出的过渡区范围约为8.0?。复杂的界面微观结构意味着,实际研究中应当根据研究的具体情况来选取表征界面范围的相应结构参数。对B2-CuZr与Cu50Zr50非晶之间的平界面及球壳界面微观结构的分析表明,界面区域原子的有序度、平均原子体积等均介于相邻两体相之间,呈现典型的过渡性质,且界面区未观察到明显的成分偏析现象。但基于Voronoi多面体的分析表明,一些多面体团簇仅在界面区域有较大分布,如以Cu为中心的<0,5,2,6>和以Zr为中心的<0,4,4,6>,表明这些团簇标度了界面区的微观几何结构特征。对这两种多面体团簇的剖析发现,它们实质上是标度B2晶体相的<0,6,0,8>团簇在界面处为适应非晶相的无序结构而作出微调的产物。换句话讲,它们的存在有利于界面两侧空间结构的顺利过渡。能量分析表明,它们的存在还有助于降低体系的能量,含有较多此类界面特征团簇的界面具有相对较低的界面能;平界面体系取向平均的界面能约为174 mJ/m2。晶体相和非晶相之间界面的微观结构、界面能等与界面体系中晶体相的位向相关。在B2-CuZr的三个低指数晶面（100）、（110）和（111）与Cu50Zr50非晶形成的界面中,（110）位向的界面宽度最窄,界面非晶一侧诱发的层状有序分布最为显着、深远,界面特征团簇<0,5,2,6>和<0,4,4,6>的含量最高,界面能最低（约165 mJ/m2）,这是因为（110）晶面的层间距与非晶的内在周期最为接近,晶体的密度波动易于诱发非晶密度波动的共振,从而在非晶中引发了显着的层状有序分布。界面结构及性能均会受到体系温度的影响。对界面体系在不同温度下退火后的分析表明,随着温度的升高,原子运动加剧,促进了界面区的结构弛豫,界面特征团簇<0,5,2,6>和<0,4,4,6>的含量有所上升,同时界面能降低。当退火温度高于600 K后,平界面体系中开始观察到晶化现象,界面向非晶侧移动。温度越高,晶化速率越大,晶化速率和温度之间服从阿伦尼乌斯关系。晶化激活能与界面位向相关,界面能越低的界面晶化激活能越高。但改变温度并没有改变不同取向界面间微观结构—性能等之间的相对关系。球状纳米晶和非晶之间界面的微观结构和性能与纳米晶粒的尺寸相关。随着纳米晶粒尺寸的增大,界面区特征团簇的含量降低,界面能增大,晶化时的激活能降低,纳米晶足够大时球壳界面的结构与性能逐渐趋近于平界面的特征。界面的存在能够显着改变非晶合金的变形行为。低温下的单轴压缩实验表明,B2-CuZr与Cu50Zr50非晶所形成的层状复合结构的塑性变形能力显着高于单相非晶合金。分析表明,界面的存在抑制了非晶区主剪切带的形成,促进了应力在非晶区域的均匀化,但非晶微观不均匀的本性最终会产生应变集中,非均匀的变形容易在界面处诱发晶体相位错的形成和运动,穿越过晶体区的位错在到达另一侧界面后往往会在非晶区激活新的剪切转变区,从而提高了非晶的塑型变形量。综合来讲,界面的作用主要有两个方面:在应力集中产生前抑制剪切带的形成和扩展;应力集中产生后借助位错运动促使剪切带的增殖。两方面效应的综合作用,有效地提升了非晶的塑性变形能力。
二、太小的镓原子团簇不易熔化（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、太小的镓原子团簇不易熔化（论文提纲范文）
（1）金属液体中非密度驱动的液液相变研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 液体结构和玻璃化转变 |
| 1.3 相平衡和液液相变 |
| 1.4 本论文研究内容和意义 |
| 第2章 实验方法 |
| 2.1 样品制备 |
| 2.2 结构表征 |
| 2.3 热分析 |
| 2.4 液液相变的实验条件 |
| 第3章 稀土基非晶合金中的液液相变与冰川相 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.3 实验结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 金属液体液液相变的动力学与序参量研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.3 实验结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 液液相变的成分依赖与结构起源 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 实验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 全文总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历及发表文章目录 |
（2）铝基非晶涂层的制备及损伤行为研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 铝基非晶合金概述 |
| 1.3 评价铝基非晶合金的非晶形成能力 |
| 1.4 铝基非晶合金的晶化行为 |
| 1.5 铝基非晶合金的性能研究 |
| 1.6 第一性原理分子动力学 |
| 1.7 铝基非晶合金的制备 |
| 1.8 表面封孔技术 |
| 1.9 研究内容及技术路线 |
| 2 试验材料及方法 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 条带样品制备 |
| 2.3 仿真分析方法 |
| 2.4 涂层样品制备 |
| 2.5 测试设备与表征分析方法 |
| 3 AlNiTi合金的第一性原理仿真计算与组分优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 仿真参数设置 |
| 3.3 仿真结果分析 |
| 3.4 非晶形成能力讨论 |
| 3.5 非晶合金组分优化 |
| 3.6 热力学研究 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 铝基非晶涂层的制备及摩擦学行为研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 铝基粉末的表征 |
| 4.3 涂层的表征 |
| 4.4 涂层的摩擦学行为 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 铝基非晶涂层的腐蚀行为及封孔处理的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 封孔涂层表征 |
| 5.3 动电位极化曲线 |
| 5.4 电化学阻抗谱 |
| 5.5 盐雾腐蚀 |
| 5.6 铝基非晶涂层的腐蚀行为 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（3）低激光反射率包覆铝粉的制备及其3D打印研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 3D打印铝合金的研究现状 |
| 1.1.1 现有3D打印铝合金的种类 |
| 1.1.2 高激光反射率Al粉与激光的交互作用行为 |
| 1.1.3 高激光反射率铝合金3D打印的现有策略及特点 |
| 1.1.4 铝合金3D打印存在的共性问题及粉体改性的必要性 |
| 1.2 粉体改性方法的研究现状 |
| 1.2.1 物理改性法 |
| 1.2.2 化学反应改性法 |
| 1.2.3 包覆相的选取原则分析及改性技术的优选 |
| 1.3 研究思路及研究内容 |
| 1.3.1 研究思路 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 第2章 Ni或Co包覆Al粉的包覆调控及3D打印特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料与方法 |
| 2.2.1 实验材料 |
| 2.2.2 实验装置及制备工艺 |
| 2.2.3 分析与表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 Ni或Co包覆粉体的形貌调控 |
| 2.3.2 Ni或Co包覆粉体的含量调控及分布特征 |
| 2.3.3 不同含量Ni或Co包覆Al粉的流动性和激光反射率 |
| 2.4 本章小节 |
| 第3章 Ni或Co包覆Al粉的3D打印组织性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验材料与方法 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 实验装置及制备工艺 |
| 3.2.3 分析与表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 Ni包覆Al粉的可打印性评估 |
| 3.3.2 Ni在打印样品中的相态及其含量对组织的影响 |
| 3.3.3 不同Ni含量包覆粉体打印样品的力学性能 |
| 3.3.4 Co包覆Al粉的可打印性评估 |
| 3.3.5 Co在打印样品中的相态及其含量对组织的影响 |
| 3.3.6 不同Co含量包覆粉体打印样品的力学性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 CNTs或C包覆Al粉的包覆调控及3D打印特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验材料与方法 |
| 4.2.1 实验材料 |
| 4.2.2 实验装置及制备工艺 |
| 4.2.3 分析与表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 Al粉表面沉积CNTs的可行性、沉积行为和调控机理 |
| 4.3.2 Al粉表面沉积C的可行性、沉积行为和调控机理 |
| 4.3.3 CNTs或C包覆Al粉的流动性和激光反射率 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 CNTs或C包覆Al粉的3D打印组织性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验材料与方法 |
| 5.2.1 实验材料 |
| 5.2.2 实验装置及制备工艺 |
| 5.2.3 分析与表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 CNTs包覆Al粉的可打印性评估 |
| 5.3.2 CNTs包覆Al粉的打印样品的组织和性能 |
| 5.3.3 C包覆Al粉的可打印性评估 |
| 5.3.4 C包覆Al粉的打印样品的组织和性能 |
| 5.3.5 四种包覆粉体性能对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）电磁脉冲处理技术在CoCrFeNi（Cu/Al）高熵合金中的应用及工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 高熵合金 |
| 1.2.1 高熵合金的起源、发展与研究现状 |
| 1.2.2 高熵合金的组织与性能特点 |
| 1.2.3 高熵合金的合成、制备及检测方法 |
| 1.2.4 高熵合金目前存在的问题 |
| 1.3 电磁脉冲处理技术 |
| 1.3.1 电磁脉冲处理技术的简介 |
| 1.3.2 电磁脉冲处理技术分类及施加方式 |
| 1.3.3 电磁脉冲处理对合金组织及性能的影响 |
| 1.3.4 电磁脉冲处理技术的相关理论 |
| 1.4 研究意义及研究内容 |
| 1.4.1 研究意义 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 2 实验及表征 |
| 2.1 实验设备以及实验材料 |
| 2.1.1 脉冲及熔炼设备 |
| 2.1.2 电脉冲处理所用砂箱及砂型 |
| 2.1.3 磁脉冲处理所用砂箱及装置 |
| 2.2 实验方法及铸锭的制备 |
| 2.2.1 电脉冲处理实验方法及合金铸锭制备 |
| 2.2.2 磁脉冲处理实验方法及合金铸锭制备 |
| 2.3 试样的制备及检测方法 |
| 3 电脉冲对CoCrFeNiCu高熵合金组织与性能的影响 |
| 3.1 电脉冲对CoCrFeNiCu高熵合金晶体结构的影响 |
| 3.2 电脉冲对CoCrFeNiCu高熵合金显微组织的影响 |
| 3.3 电脉冲对CoCrFeNiCu高熵合金力学性能的影响 |
| 3.4 电脉冲对CoCrFeNiCu高熵合金耐腐蚀性能的影响 |
| 3.5 电脉冲处理在CoCrFeNiCu高熵合金中的作用机制分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 电脉冲对CoCrFeNiAl高熵合金组织与性能的影响 |
| 4.1 电脉冲对CoCrFeNiAl高熵合金晶体结构的影响 |
| 4.2 电脉冲对CoCrFeNiAl高熵合金显微组织的影响 |
| 4.3 电脉冲对CoCrFeNiAl高熵合金力学性能的影响 |
| 4.4 电脉冲对CoCrFeNiAl高熵合金耐腐蚀性能的影响 |
| 4.5 电脉冲处理在CoCrFeNiAl高熵合金中的作用机制分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 磁脉冲对CoCrFeNiCu高熵合金组织与性能的影响 |
| 5.1 CoCrFeNiCu高熵合金的不同凝固阶段 |
| 5.2 磁脉冲对CoCrFeNiCu高熵合金晶体结构的影响 |
| 5.3 磁脉冲对CoCrFeNiCu高熵合金组织的影响 |
| 5.4 磁脉冲对CoCrFeNiCu高熵合金显微硬度的影响 |
| 5.5 磁脉冲处理在CoCrFeNiCu高熵合金中的作用机制分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 电脉冲处理对CoCrFeNi(Cu/Al)组织与性能的影响 |
| 6.2 磁脉冲处理对CoCrFeNiCu组织与性能的影响 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（5）液态锂腐蚀对α-铁力学性能影响的分子动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 核聚变和核裂变能源 |
| 1.1.2 可控核聚变装置 |
| 1.1.3 限制器和偏滤器 |
| 1.1.4 面向等离子体材料 |
| 1.2 液态锂偏滤器应用中的问题 |
| 1.2.1 液态锂对铁基合金材料的腐蚀性 |
| 1.2.2 液态锂腐蚀对铁基合金宏观力学性能的影响 |
| 1.2.3 溶质原子影响单晶材料力学性能的微观机制 |
| 1.2.4 溶质原子与位错的相互作用 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 第2章 分子动力学方法 |
| 2.1 分子动力学方法的发展 |
| 2.2 分子动力学方法的基本原理 |
| 2.3 积分算法 |
| 2.3.1 Verlet算法 |
| 2.3.2 Leap frog算法 |
| 2.3.3 Velocity-Verlet算法 |
| 2.3.4 Gear预测校正算法 |
| 2.4 势函数 |
| 2.4.1 对势 |
| 2.4.2 多体势 |
| 2.5 系统的初始条件 |
| 2.6 应力的计算 |
| 2.7 近邻列表法 |
| 2.8 系综的实现 |
| 2.8.1 控温方法 |
| 2.8.2 控压方法 |
| 2.9 缺陷识别方法 |
| 2.9.1 能量法 |
| 2.9.2 几何法 |
| 2.9.3 位错提取算法 |
| 2.10 本章小结 |
| 第3章 锂原子对α-铁拉伸性能的影响 |
| 3.1 分子动力学模型 |
| 3.1.1 模型设置 |
| 3.1.2 势函数的选取 |
| 3.1.3 参数验证 |
| 3.2 应力-应变行为 |
| 3.3 塑性变形机理 |
| 3.4 屈服应力 |
| 3.4.1 Li浓度的影响 |
| 3.4.2 Li原子分布的影响 |
| 3.4.3 温度的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 锂原子与α-铁中刃位错的相互作用 |
| 4.1 模型设置 |
| 4.2 刃位错的滑移性能 |
| 4.2.1 纯α-Fe中刃位错的滑移速度 |
| 4.2.2 Li浓度的影响 |
| 4.2.3 Li原子分布的影响 |
| 4.2.4 Li原子周期钉扎作用的影响 |
| 4.2.5 温度的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 本文的主要工作与结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）典型钨基体系势函数的构建及其在辐照损伤研究中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 核聚变能与钨基面向等离子体材料 |
| 1.2 钨基面向等离子体材料中嬗变元素与辐照缺陷间研究现状 |
| 1.3 钨基面向等离子体材料中溶质原子与氦原子间研究现状 |
| 1.4 辐照条件下钨基体系势函数的发展现状 |
| 1.5 本论文研究工作的目的与内容 |
| 第2章 理论模型和方法 |
| 2.1 几种典型原子间相互作用势函数模型 |
| 2.1.1 L-J对势 |
| 2.1.2 FS势 |
| 2.1.3 EAM势 |
| 2.1.4 MEAM势 |
| 2.1.5 MAEAM势 |
| 2.1.6 2BM势 |
| 2.1.7 ZBL势 |
| 2.2 势函数的等效规范变化 |
| 2.3 势函数模型参数化 |
| 2.3.1 传统势函数的拟合过程 |
| 2.3.2 机器学习势函数的拟合过程 |
| 2.4 辐照缺陷分析 |
| 2.5 缺陷扩散计算方法 |
| 2.5.1 NEB法 |
| 2.5.2 MSD法 |
| 2.5.3 跳跃频率法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 元素(W、Ta、V、Mo、Re)势函数的构建 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 元素势函数的拟合 |
| 3.3 元素势函数的验证 |
| 3.3.1 W势函数的验证 |
| 3.3.2 Ta势函数的验证 |
| 3.3.3 V势函数的验证 |
| 3.3.4 Mo势函数的验证 |
| 3.3.5 Re势函数的验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 钨基合金体系(W–X,X= Re、Ta、V、Mo)势函数的构建 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 合金体系势函数的拟合 |
| 4.3 合金体系势函数的验证 |
| 4.3.1 W–Re势函数的验证 |
| 4.3.2 W–Ta势函数的验证 |
| 4.3.3 W–V势函数的验证 |
| 4.3.4 W–Mo势函数的验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 钨基合金体系级联碰撞模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算过程及模型参数 |
| 5.3 结果分析与讨论 |
| 5.3.1 热峰 |
| 5.3.2 残存Frenkel缺陷对 |
| 5.3.3 缺陷团簇 |
| 5.3.4 溶质在缺陷中的分布 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 Re与W中间隙型缺陷的相互作用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 W自间隙型缺陷的稳定性和运动性 |
| 6.3 Re与W中点缺陷的相互作用 |
| 6.4 Re与W中间隙团簇的相互作用 |
| 6.5 Re与W中间隙位错环的相互作用 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 Ta对W中He行为的影响 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 W-Ta-He三元体系势函数的构建 |
| 7.3 溶质Ta对W中He扩散行为的影响 |
| 7.4 溶质Ta对W中He团聚行为的影响 |
| 7.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读博士学位期间所发表学术论文和其它成果 |
（7）基于同步辐射的冷速调控Zr基非晶合金变形的微机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 非晶合金发展及其概述 |
| 1.2.1 非晶合金的发展历史 |
| 1.2.2 非晶合金的结构 |
| 1.2.3 非晶合金的性能及应用 |
| 1.3 非晶合金的微观变形机理 |
| 1.3.1 自由体积(Free Volume,FV)理论 |
| 1.3.2 剪切转变区(Shear Transformation Zone,STZ)理论 |
| 1.3.3 流变单元(Flow Unit,FU)理论 |
| 1.4 非晶合金的冷却速率 |
| 1.5 同步辐射技术及其应用 |
| 1.5.1 同步辐射简介 |
| 1.5.2 同步辐射在非晶合金中的应用 |
| 1.6 本文研究目的和主要研究内容 |
| 第二章 实验原理与方法 |
| 2.1 实验流程 |
| 2.2 不同冷却速率的非晶合金样品制备 |
| 2.2.1 电弧熔炼方法 |
| 2.2.2 铜模吸铸法 |
| 2.2.3 单辊甩带法 |
| 2.3 同步辐射实验方法 |
| 2.3.1 同步辐射X射线衍射分析 |
| 2.3.2 同步辐射X射线吸收精细结构 |
| 2.4 反蒙特卡洛拟合 |
| 2.5 分子动力学模拟 |
| 2.5.1 势函数 |
| 2.5.2 边界条件 |
| 2.5.3 系综 |
| 2.5.4 求解运动方程数值解的有限差分算法 |
| 第三章 基于同步辐射研究冷却速率对非晶合金微观结构的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 样品制备与实验方法 |
| 3.2.1 非晶合金的样品制备 |
| 3.2.2 同步辐射实验 |
| 3.2.3 结构模型的构建 |
| 3.3 实验结果及分析 |
| 3.3.1 同步辐射实验结果及分析 |
| 3.3.2 原子尺度结构分析 |
| 3.3.3 团簇尺度结构分析 |
| 3.3.4 原子堆积效率 |
| 3.3.5 自由体积分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 冷却速率对非晶合金变形行为影响的微观机理研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 分子动力学模拟过程 |
| 4.3 结果与分析 |
| 4.3.1 模型结构地合理性验证 |
| 4.3.2 应力应变曲线分析 |
| 4.3.3 变形过程中短程结构变化分析 |
| 4.3.4 变形过程中自由体积分析 |
| 4.3.5 原子剪切应变分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 本文主要创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（8）Al和Al-Fe熔体的热物性、结构与动力学的耦合关系研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 金属熔体的热物性 |
| 1.3 金属熔体的结构 |
| 1.4 金属熔体的动力学 |
| 1.5 耦合关系的提出 |
| 1.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第二章 方法 |
| 2.1 模拟方法 |
| 2.2 热物性分析方法 |
| 2.3 结构分析方法 |
| 2.4 动力学分析方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 金属熔体的过冷能力 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 过冷度的实验测定 |
| 3.3 过冷度的MD模拟 |
| 3.4 过冷度的理论预测 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 不同冷速下熔体过冷与结构的耦合 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 平衡熔点 |
| 4.3 过冷度 |
| 4.4 结构分析 |
| 4.4.1 径向分布函数 |
| 4.4.2 键角结构分析 |
| 4.4.3 中心对称参数 |
| 4.4.4 Voronoi分析 |
| 4.4.5 类固态分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 单质熔体结构与动力学的耦合 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 冷却过程 |
| 5.3 结构分析 |
| 5.4 动力学分析 |
| 5.5 SER的失效 |
| 5.6 动力学各向异性 |
| 5.7 团簇分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 二元合金熔体的动力学脱耦 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 热物性 |
| 6.3 S(q)与g(r) |
| 6.4 动力学分析 |
| 6.5 SER的失效与动力学各向异性 |
| 6.6 组元动力学脱耦 |
| 6.7 正二十面体与局部五次对称 |
| 6.8 分析讨论 |
| 6.9 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 本文总结 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 攻读博士期间公开发表的论文 |
| 攻读博士期间参与的课题项目 |
| 致谢 |
| 附录 |
（9）基于纳米量热技术的金属微滴和非晶颗粒极端非平衡相变研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 微滴凝固技术的发展 |
| 1.3 纳米量热的开发和研究进展 |
| 1.4 纳米量热对极端非平衡条件下的微滴凝固研究 |
| 1.4.1 微滴形核特性研究 |
| 1.4.2 纳米量热测试中的结构表征 |
| 1.5 金属玻璃结构有序化研究 |
| 1.5.1 连续加热对金属玻璃晶化的影响 |
| 1.5.2 大块非晶的等温有序化研究 |
| 1.6 本论文的研究内容 |
| 第二章 研究对象和实验方法 |
| 2.1 研究对象 |
| 2.2 样品制备 |
| 2.2.1 Sn基金属微滴的制备 |
| 2.2.2 Ce_68Al_10Cu_20Co_2大块非晶的制备 |
| 2.3 分析和测试 |
| 2.3.1 热分析测试和表征 |
| 2.3.2 样品形貌和结构表征 |
| 第三章 Sn基金属微滴的快速凝固研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验步骤 |
| 3.2.1 Sn_3.5Ag微滴的制备 |
| 3.2.2 DFSC测温传感器的校正和大冷速的获取 |
| 3.2.3 Sn_3.5Ag的快速热分析测试 |
| 3.2.4 微滴的FIB加工和HRTEM表征 |
| 3.3 Sn_3.5Ag快速热分析结果和凝固组织表征 |
| 3.3.1 Sn_3.5Ag的过冷度检测 |
| 3.3.2 Sn-3.5Ag微滴快速凝固组织表征及其演变机理 |
| 3.3.3 Sn-Ag非晶结构的形成 |
| 3.4 Sn_3.0Ag_0.5Cu微滴的快速热分析测试和凝固组织表征 |
| 3.4.1 Sn_3.0Ag_0.5Cu微滴热分析测试 |
| 3.4.2 Sn_3.0Ag_0.5Cu微滴凝固组织研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 Ce_68Al_10Cu_20Co_2大块非晶连续加热晶化行为研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 Ce_68Al_10Cu_20Co_2大块非晶的制备和表征 |
| 4.3 Ce_68Al_10Cu_20Co_2大块非晶的相变动力学研究 |
| 4.3.1 DSC加热条件下的相变动力学 |
| 4.3.2 极端加热条件下玻璃化转变和晶化动力学分析 |
| 4.3.3 Ce_68Al_10Cu_20Co_2金属玻璃晶化析出相的动力学分析 |
| 4.3.4 Ce_68Al_10Cu_20Co_2金属玻璃弛豫恢复峰的确定 |
| 4.4 Ce_68Al_10Cu_20Co_2非晶在极端加热条件下的结构转变 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 Ce_68Al_10Cu_20Co_2金属玻璃微结构转变研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 金属玻璃微观组织的调控 |
| 5.2.1 连续冷却中过冷熔体的有序化转变 |
| 5.2.2 金属玻璃在Tg附近等温有序化研究 |
| 5.3 连续冷却有序化对再加热相变的影响 |
| 5.3.1 金属玻璃微结构对晶化和熔化的影响 |
| 5.3.2 金属玻璃微结构对形核和晶化的定量分析 |
| 5.4 等温有序化对金属玻璃相变的影响 |
| 5.4.1 有序团簇的形成以及对晶化和熔化的影响 |
| 5.4.2 等温有序化对晶化影响的定量分析 |
| 5.4.3 等温有序化对弛豫和玻璃化转变的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读博士学位期间取得的科研成果和奖励 |
| 致谢 |
（10）金属非晶与纳米晶界面微观结构与界面行为的模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 晶体/非晶体界面理论和实验研究现状 |
| 1.2.1 界面结构的表征 |
| 1.2.2 界面微观结构和性能的影响因素 |
| 1.2.3 界面对复合材料宏观性能的影响 |
| 1.3 非晶基复合材料界面分子模拟研究进展 |
| 1.3.1 分子动力学模拟方法的优势 |
| 1.3.2 界面结构与性能的分子模拟研究现状 |
| 1.3.3 界面在复合材料变形中的作用 |
| 1.4 课题的研究内容和研究意义 |
| 第二章 分子动力学模拟方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 模拟运算的实施 |
| 2.2.1 原子间相互作用势 |
| 2.2.2 运动方程的数值积分 |
| 2.3 模拟过程中的一些约束条件 |
| 2.3.1 初始条件的设定 |
| 2.3.2 边界条件的设定 |
| 2.3.3 体系控温控压方式 |
| 2.4 模拟结果的分析表征 |
| 2.4.1 结构信息分析 |
| 2.4.2 热力学信息分析 |
| 2.4.3 动态性能分析 |
| 第三章 晶体/非晶体平界面结构和性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 建模 |
| 3.2.1 势函数的选取 |
| 3.2.2 熔点和玻璃转变温度的计算 |
| 3.2.3 模拟模型的建立 |
| 3.3 表征方法 |
| 3.3.1 近邻环境序参数 |
| 3.3.2 原子堆垛拓扑性表征 |
| 3.3.3 界面能计算 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 界面结构研究 |
| 3.4.2 界面能研究 |
| 3.4.3 晶化动力学研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 纳米晶/非晶体球界面结构和性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型构建 |
| 4.3 表征方法 |
| 4.3.1 纳米晶粒尺寸的计算 |
| 4.3.2 界面能计算 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 界面结构与性能研究 |
| 4.4.2 界面曲率效应 |
| 4.4.3 界面热稳定性研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 晶体/非晶体层状复合结构压缩模拟研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模型构建 |
| 5.3 原子局域剪切变形量的计算 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.4.1 纳米层状复合结构的变形行为 |
| 5.4.2 纳米层状复合结构的原子尺度变形机理 |
| 5.4.3 变形过程中微观结构变化 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 主要结论与创新点 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 本文创新点 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
四、太小的镓原子团簇不易熔化（论文参考文献）
- [1]金属液体中非密度驱动的液液相变研究[D]. 沈杰. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021(02)
- [2]铝基非晶涂层的制备及损伤行为研究[D]. 周志丹. 中国矿业大学, 2021(02)
- [3]低激光反射率包覆铝粉的制备及其3D打印研究[D]. 耿康. 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所), 2021(01)
- [4]电磁脉冲处理技术在CoCrFeNi（Cu/Al）高熵合金中的应用及工艺研究[D]. 郭勇. 辽宁工业大学, 2020(03)
- [5]液态锂腐蚀对α-铁力学性能影响的分子动力学研究[D]. 魏炜. 中国科学院大学(中国科学院大学工程科学学院）, 2020(03)
- [6]典型钨基体系势函数的构建及其在辐照损伤研究中的应用[D]. 陈阳春. 湖南大学, 2020
- [7]基于同步辐射的冷速调控Zr基非晶合金变形的微机制研究[D]. 周边. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [8]Al和Al-Fe熔体的热物性、结构与动力学的耦合关系研究[D]. 李晨辉. 上海交通大学, 2017(09)
- [9]基于纳米量热技术的金属微滴和非晶颗粒极端非平衡相变研究[D]. 赵炳戈. 上海大学, 2017(02)
- [10]金属非晶与纳米晶界面微观结构与界面行为的模拟研究[D]. 高晓泽. 上海交通大学, 2015