3D投影技术的研究和实验应用

基于对3D全息投影技术的浓厚兴趣和对中学大学实验的深入研究,研制出了该3D投影仪。此款投影仪可以用于实验教学,使实验过程更形象化和具体化,也可以在博物馆中使用,利用投影代替实物的展出,以减少实物的损害。文章详细介绍了此投影仪的设计与制作。

ZrCuSiAs型锰基化合物ThMnSbN中的化学压力效应

采用固相反应法合成了一种ZrCuSiAs型准二维层状锰基化合物ThMnSbN.基于X射线粉末衍射的结构精修显示,该化合物属于P4/nmm空间群.其晶胞参数为a=4.1731Å,c=9.5160Å.电输运测量显示,该化合物电阻率随温度下降缓慢上升,且在16 K附近出现电阻率异常.与此同时,该材料的磁化率在同一温度附近出现异常,显示出类似磁性相变的行为.进一步的比热测量中没有观察到磁相变导致的比热异常.另外,低温下的比热分析显示,该材料的电子比热系数为γ=19.7 mJ·mol^(-1)·K^(-2),远高于其他同类锰基化合物.该结果与电输运测量中观察到的低电阻率行为相符,暗示ThMnSbN中费米面附近存在可观的电子态密度.基于对一系列ZrCuSiAs型化合物晶体结构细节的比较,分析了含有萤石型Th_(2)N_(2)层的系列化合物中导电层所受化学压力的不同作用形式.

碳添加引起一种超导高熵合金的中心对称到非中心对称结构转变

四方σ相是过渡金属合金中最常见的物相之一.然而,σ型高熵合金中尚未有关于碳添加效应的报道.在本文中,我们发现在超导的Ta_(10)Mo_(5)W_(30)Re_(35)Ru_(20)高熵合金(Tc=4.87K)中添加碳会引起结构转变.结果表明在0≤x≤2时Ta_(10)Mo_(5)W_(30)Re_(35)Ru_(20)Cx高熵合金具有中心对称的σ型结构,但在16≤x≤20时转变为非中心对称的β-Mn型结构.转变后的β-Mn型高熵合金仍表现出体超导电性且具有更高的Tc(5.34 K)和接近泡利顺磁极限的上临界场.此外,该结构转变归因于碳添加引起价电子浓度的降低以及晶格畸变和混合熵的增加.我们的研究结果不仅提供了高熵合金中中心对称到非中心对称结构转变的罕见例子,而且夯实了非金属碳是调节高熵合金结构和物理性质的有效添加剂.

具有体心立方结构的碳间隙难熔高熵合金

间隙碳掺杂是改善高熵合金性能的一种有效方法.然而,迄今为止的相关探索局限于具有面心立方结构的高熵合金体系.本文系统研究了难熔高熵合金(Nb_(0.375)Ta_(0.25)Mo_(0.125)W_(0.125)Re_(0.125))_(100−x)Cx(x=0,5.9,11.1,15.8,20)的结构、力学和物理性能.实验结果显示,虽然初始的Nb_(37.5)Ta_(25)Mo_(12.5)W_(12.5)Re_(12.5)高熵合金(x=0)具有体心立方结构的主相和明显的杂相,其体心立方相的比例随着碳含量的增加而增加,并在x为20时接近100%.不仅如此,碳含量的增加导致体心立方晶格的膨胀、韦氏硬度的增强、剩余电阻率的增大,以及费米面附近的态密度的微小变化.所有这些特征与碳原子占据间隙位的预期一致.当碳含量大于或等于11.1时,X射线光电子能谱研究结果表明碳和金属原子间形成化学键,暗示一部分碳原子也可能占据晶格位.此外,半定量分析表明碳原子的引入导致的混合熵增加对稳定(近乎)单相固溶体发挥了关键作用.我们的工作不仅揭示了第一个具有体心立方结构的碳间隙高熵合金系列,而且有助于更好地理解碳在难熔高熵合金中的合金化行为.

V-Nb-Mo-Al-Ga高熵合金的多晶型性与超导性

高熵合金具有结构多晶型性和超导性,是当前研究的重点.然而,多晶型转变仅在非超导的高熵合金中被观察到,且大多是在高压条件下.本文报道了(V0.5Nb0.5)3-xMoxAl0.5Ga0.5(0.2≤x≤1.4)高熵合金中的超导和温度驱动多晶型性.实验结果表明当x=0.2时铸态高熵合金具有单一的体心立方(bcc)结构,而当x值更高时则为bcc和A15的混合结构.经高温退火后,bcc结构向A15结构进行多晶型转变,且所有高熵合金均表现出块体超导电性.对于x=0.2的组分,其bcc晶型直到1.8 K仍不具备超导性,但其A15晶型却在10.2 K表现出超导性,估算零温上临界磁场Bc2(0)为20.1 T,该超导温度(Tc)和磁场强度在已知的高熵合金超导体中均为最高.随着Mo含量x的增加,A15型高熵合金的Tc和Bc2(0)均降低,但Bc2(0)/Tc比值表明在宽的x范围内存在无序诱导的上临界磁场增加.Tc的降低归因于电子比热系数和电声子耦合强度的减小.此外,该高熵合金的Tc对价电子数依赖关系与二元A15超导体和其他结构高熵合金超导体均不同,且表明可以通过降低价电子数目来进一步提高Tc.本文不仅揭示了一类新结构类型的高熵合金超导体,而且提供了高熵合金中依赖于多晶型性超导的首个示例.