Mg-5Sm-xGd合金及其抗拉强度反常温度效应

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射和电子拉伸试验等研究了时效态Mg-5Sm-xGd(x=1,2,3,4)合金的显微组织和力学性能。结果表明:时效态合金主要由α-Mg基体以及位于晶内弥散分布的稀土相Mg_(5)Gd和Mg_(41)Sm_(5)组成,随Gd含量的增加,稀土相的种类没有发生明显变化;Gd含量可改变晶粒大小,随Gd含量的增多晶粒大小先减小后增大,在Gd含量为3%时合金晶粒最小;合金抗拉强度总体变化趋势为随温度升高先升高后降低,出现了抗拉强度反常温度效应;在同一温度下,3%Gd含量的合金抗拉强度最高,并随温度升高而升高,在300℃达到峰值229.9 MPa;合金的屈服强度随温度升高而升高,随Gd含量的增加先升高后降低然后再升高,在Gd含量为3%,拉伸温度为300℃时屈服强度最大;合金拉伸断裂方式主要为脆性断裂,随温度升高逐渐向韧性断裂转变;合金的抗拉强度反常温度效应可能与晶格常数,晶粒大小及第二相的变化有关。

Fe_3Al合金100～300℃抗拉强度的反常温度现象

研究了 Fe3Al合金从室温到高温力学性能的变化情况 ,发现在 10 0～ 30 0℃之间 ,该合金的抗拉强度出现了反常温度现象 ,即随着温度的升高 ,抗拉强度也提高 ,并在 30 0℃附近达到最大值。据分析 ,在此温度范围内 ,温度升高塑性逐渐增大 ,同时流变应力提高 ,于是造成了塑性变形能的增加 。

基于反常霍尔效应的片上可集成温度传感器

基于铁磁材料的异质结构已应用在存储、逻辑、磁传感、信息安全等多种重要领域中,极大丰富了自旋电子学的内容,进一步推动了全自旋架构的发展。鉴于温度是影响芯片性能与工作状态的关键因素,开发基于铁磁材料的温度感知技术对现代低功耗芯片的设计与优化具有显著意义。为此,本文提出了一种新型的自旋温度传感器,该传感器基于钨/钴铁硼/氧化镁/钽的铁磁异质结构,通过微纳加工技术制备霍尔条形(Hall bar)器件,研究不同温度下反常霍尔电阻(R_(H))随垂直磁场的变化关系,拟合出相应反常霍尔电阻差值(ΔR_(H))与温度的函数关系,建立了从100 K到490 K的宽温度范围内的ΔR_(H)与温度的定量关系,从而实现对环境温度的感知。最后,本文对器件性能指标进行了表征与评估,并分析了器件测温的微观机制。研究表明该传感器在特定温度条件下经过多次循环读写测试以及长达10000秒的连续读取后,R_(H)值保持高度稳定,证明了其良好的可重复性和稳定性。本文所提出的温度传感器可以在一定精度内满足温度监测与感知的需求,并且具备与其他自旋电子功能器件相集成的能力,为实现芯片工作温度的感知提供了一种有效的技术方案。

二维Kagome晶格Cd_(2)P_(3)中的量子反常霍尔效应

自量子反常霍尔效应在实验上被观测到以来,其丰富的物理特性便引起了科研界的巨大关注。该类体系在本征磁性的作用下,时间反演对称被打破,并在边缘处形成能量无耗散的边缘态,这一性质使其成为未来低功耗电子元器件的绝佳备选材料。通过第一性原理计算探究了Kagome晶格Cd_(2)P_(3)的电子、磁性性质以及拓扑结构,能带图显示导带与价带以线性交叉的形式在费米能级处形成一个Weyl点。在不考虑自旋轨道耦合时Cd_(2)P_(3)为狄拉克半金属态,引入自旋轨道耦合后费米能级打开一个9meV的带隙,并激发布里渊区的非零陈数C=1。此外,我们通过海森堡模型预测了该体系的居里温度为94K,计算结果表明Cd_(2)P_(3)与目前的实验体系相比能在更高温的环境下实现量子反常霍尔效应,这使得Cd_(2)P_(3)成为一个研究拓扑性质以及高温量子反常霍尔效应的理想平台。

冻土的单轴抗压、抗拉强度特性试验研究

在寒区工程建筑物设计中,冻土的抗压、抗拉强度是两个重要的力学指标.在负温条件下,对粉质黏土、黄土和砂土进行单轴抗压和劈裂抗拉试验,研究冻土破坏时的破坏形态、破坏机理、应力-应变曲线和拉应力与径向位移关系曲线的形式,分析单轴抗压强度和劈裂抗拉强度的差异以及这两种强度随土质特性和温度的变化规律.试验结果表明:单轴载荷作用下试样破坏后呈鼓状,且表现为应变软化型塑性破坏特征;劈裂作用下产生沿直径向试样两侧延伸的裂缝,不同土质破坏后裂缝扩展的宽度和深度不同;冻土的抗压强度与抗拉强度均与负温存在很好的线性相关性,随温度的降低而增大;在相同温度条件下,冻土的抗压强度大于其抗拉强度;对于同一种冻土,其抗压强度的温度效应比抗拉强度的温度效应显著.本试验分析结果可为寒区工程的实际应用提供参考.

碳纳米管的拉曼光谱及其温度效应

在室温下首次观察到碳纳米管的四级拉曼光谱，并且发现碳纳米管的Ｄ峰和Ｄ＊峰的斯托克斯线和反斯托克斯线频率不一致。此外，还发现碳纳米管的拉曼特征峰频率严重依赖样品的温度，随着温度增加，碳纳米管拉曼特征峰频率下移，频移与温度变化成线性关系。

托卡马克离子温度梯度湍流输运同位素定标修正中杂质的影响

托卡马克实验发现,在不同参数条件下,等离子体能量约束经验定标律会有或大或小的修正.为解释这种修正现象发生的原因,应用回旋动理学方法,对含重(钨)杂质等离子体离子温度梯度(ITG)(包括杂质模)湍流输运的同位素效应进行了数值研究.结果表明钨杂质效应极大地修改了同位素定标律和有效电荷效应.随着杂质离子电荷数Z和电荷集中度f_z的变化,同位素定标律在较大范围内变化. ITG模最大增长率定标大约为M_i^(-0.48→-0.12),杂质模的定标为M_i^(-0.46→-0.3),其中, M_i表示主离子质量数.在ITG模湍流中,有效电荷数越大,关于M_i的拟合指数偏离-0.5越远,表现为同位素质量依赖减弱.在两种模中,杂质电荷集中度越大,同位素质量依赖越弱.研究了杂质效应使定标关系发生偏离的原因,证实杂质种类、杂质电荷数和杂质浓度的不同,是引起同位素质量依赖发生改变的重要原因.结果证实并解释了不同参数条件下托卡马克同位素定标的差异性.研究成果可以为ITER实验安排及杂质相关输运实验中选择装置材料、工作气体和设置其他参数提供理论参考.

冲击荷载作用下玄武岩纤维混凝土低温力学性能试验研究

基于试验研究了温度效应与应变率效应对玄武岩纤维混凝土力学性能的影响。采用电液伺服压力机及分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,在低温(10℃、0℃、-10℃、-20℃、-30℃)环境下对玄武岩纤维混凝土开展不同冲击气压下的单轴压缩试验,分析试件应力-应变曲线、抗压强度、抗拉强度及增长因子与温度和冲击气压间的关系。结果表明:温度的降低使试件峰值应力增大,峰值应变减小;0.55 MPa冲击气压作用下,相较于10℃,温度为0℃、-10℃、-20℃、-30℃时试件抗压强度增幅分别为1.50%、7.09%、15.83%、23.34%,抗拉强度增幅分别为10.34%、23.17%、38.86%、60.78%,低温作用下试件峰值抗压强度、抗拉强度增大,抵抗外荷载能力增加,延性降低;不同冲击气压下,试件抗压、抗拉强度DIF随着温度的降低而增大,低温环境使试件应变率效应更加敏感,且抗拉强度的应变率效应敏感性高于抗压强度的应变率效应敏感性;低温环境下,对试件的峰值抗拉强度、抗压强度影响应优先考虑温度效应,其次考虑应变率效应。

Gd含量对Mg-Gd-Sm-Zr合金组织和性能影响

通过光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及室温到300℃的拉伸试验,研究了Mg-(6,9,12,15)Gd-1Sm-0.5Zr镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:时效态Mg-Gd-Sm-Zr系镁合金由α-Mg基体和Mg5Gd相组成。适量Gd元素的添加能够细化合金组织、提高合金室温和高温的力学性能。在Gd含量达到和超过9 mass%后,合金出现抗拉强度反常温度效应,本文初步探讨了出现这种现象的微观机理。合金伸长率在200℃以下时,随Gd添加量的增加而减小;超过200℃后,伸长率随Gd添加量的增大而增大。

主编寄语

在科学技术日新月异的今天,微纳电子和智能制造作为支撑现代信息社会发展的重要基础,其创新研究和应用实践正呈现出前所未有的活力。本期《微纳电子与智能制造》汇集了多篇来自国内顶尖学者和科研团队的优秀论文,内容涵盖微纳电子、人工智能、先进材料、信息技术等多个前沿领域,展现了最新理论研究和技术创新成果。在芯片设计领域,本期分析了ISSCC 2023年度国内重要论文的最新技术热点,反映出我国集成电路领域研究和产业的不断发展;探讨了专门针对边缘设备的脉冲神经网络片上学习算法,为人工智能技术在嵌入式环境的部署提供新思路;在先进材料和器件方面,介绍了基于反常霍尔效应的温度传感器集成、碳化硅功率器件的应用前景等创新设计。

一种可能的高温超导机制 :带间电子 -电子作用(英文)

采用玻色化方法表明 ,带间电子 -电子相互作用类似于电子 -声子作用 ,可导致高超导转变温度 .反常同位素效应等也可得到解释 .

Mg-10Gd-3Y-2Nd-0.5Zr合金显微组织和力学性能研究

以Mg-10Gd-3Y-2Nd-0.5Zr合金为研究对象,采用OM、XRD、SEM、TEM、拉伸试验对合金的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明:铸态和时效态合金显微组织均由α-Mg、Mg_5Gd、Mg_(24)Y_5、Mg_(41)Nd_5相组成,时效态合金组织分布更加均匀。室温(25℃)到350℃范围内合金的抗拉强度呈先升高后降低的趋势,且在250℃时达到峰值309.5 MPa,出现明显的反常温度效应。该合金具有优异的高温力学性能,在300℃时抗拉强度为283.5 MPa,远高于目前商用稀土镁合金WE54。

获奖人物风采

2019年度北京市突出贡献中关村奖薛其坤北京量子信息科学研究院院长,清华大学副校长、中国科学院院士、研究方向为凝聚态物理。薛其坤在实验上率先实现了“量子反常霍尔效应”,是近十年国际凝聚态物理领域的重要发现之一;在钛酸锶表面的单层铁硒薄膜中发现了远超体相材料的超导转变温度,开启了国际高温超导领域一个新的研究热点方向。

世界气候反常原因探索

灾害性的气候,近期在世界许多地方出现:我国去年夏天出现南北水灾,中部出现持续的干旱,冬季出现了暖冬天气;去年冬季,欧洲暴雨连绵,洪水泛滥,德国、比利时、荷兰的许多地方一片汪洋;北美东部持续数周的暖冬突然被暴雨打断,西岸的加利福尼亚州不断受到暴雨的侵袭;南非、澳大利业等地出现持续干旱。

Heusler合金Cu_2VAl磁性及输运性质的研究

对Heusler合金Cu2VAl多晶甩带样品进行了磁性与输运性质方面的研究.实验发现Cu2VAl在温度T为210K附近发生铁磁—顺磁相变,为弱铁磁体.输运性质的测量表明在7.2K时电阻因局域杂质超导相变而发生突变,电子和声子之间的散射是主要的散射机理.居里温度TC以下存在侧跃导致的反常霍尔效应,并且7K附近的相变导致霍尔电阻率发生异常.