ρ型氧化铝的短程有序结构

用由 X 射线散射数据计算的径向分布函数,研究了分解 Al_2(SO_4)_3得到的 ρ-Al_2O_3的短程有序结构。设想在ρ-Al_2O_3中存在如图4所示的结构基元,并由三个这样的结构基元按图5所示方式共顶连接构成有序畴,则可以解释实验径向分布函数。

超声处理时间对莲藕淀粉理化和结构特性的影响

以莲藕淀粉(lotus root starch,LS)为对象,探究不同超声时间(0、10、20、30、40、50 min)对LS糊化特性、流变特性以及片层结构、结晶结构、短程有序结构、微观结构等的影响。结果表明,不同超声时间处理后LS分子链溶胀和缠结增加,糊化黏度最大增至(6059±31)mPa·s;淀粉颗粒表面出现裂缝、塌陷及坑洞,利于水分子进入,黏弹性增加。在超声作用下LS的α-1,6-糖苷键被破坏,部分支链断裂,形成淀粉短链,重新排列成有序的结构,短程有序结构增多,R_(1047/1022)值升高了3.20%;较短时间的超声处理(30 min)增强了淀粉分子间的相互作用,双螺旋结构变得有序和紧密,使T_p和ΔH值分别增大了11.09%和89.21%。长时间超声处理(40~50 min)不利于这种有序结构的形成。本研究结果可为超声技术在淀粉理化特性及多尺度结构调控中的应用提供理论参考。

高熵合金短程有序现象的预测及其对结构的电子、磁性、力学性质的影响

如何有效预测高熵合金的稳态结构,是开展研究其物理及化学等性能的基础.以FeCuCrMnMo合金为例,在有限晶胞尺寸内,采用蒙特卡洛结合密度泛函理论杂化计算方法(Monte Carlo/density functional theory,MC/DFT)预测高熵合金的平衡态结构.与准随机近似方法(special quasirandom structures,SQS)不同,该方法不再追求高熵合金结构的理想随机状态,而是充分考虑合金中原子尺寸、混合焓、原子间相互作用等物理因素.通过第一性原理计算体系能量来实现,使得蒙特卡洛(Monte Carlo,MC)方法保证结构在原子交换过程中体系能量逐渐收敛于平衡态.最终预测得到的平衡态结构出现Cu原子的短程有序现象(short range order,SRO)与实验上合金中的Cu偏析现象相一致.相较于由SQS方法获得的随机状态,该SRO结构在能量上更加稳定.同时本文对稳态结构通过序参数及径向分布函数进行表征,并对SRO现象的出现进行物理解释,进一步揭示了SRO的出现对高熵合金结构性质的影响.

Cu元素添加对CoCrNiFe高熵合金结构及磁学性质影响研究

采用蒙特卡罗方法结合第一性原理计算,研究了Cu元素添加对CoCrNiFe高熵合金结构稳定性以及磁学性质的影响。计算结果显示,由于Cu元素与合金中其它组成元素二元混合焓为正值,所以CoCrNiFeCu高熵合金形成短程有序结构。采用短程有序结构计算CoCrNiFeCu高熵合金的饱和磁化强度为52.2 emu/g,这一结果比采用特殊准随机结构计算得到的结果(64.9 emu/g)更符合实验值(53.4 emu/g)。

高压均质处理对豌豆淀粉流变特性及多尺度结构的影响

以豌豆淀粉(pea starch,PS)为原料,分别在0、20、40、60、80、100 MPa条件下高压均质(high-pressure homogenization,HPH)处理3次,每次约30 min,探究HPH处理对PS凝胶流变特性及淀粉多尺度结构的影响。结果表明,随着均质压力的增加,PS黏度、触变性先增加后减小;频率扫描结果显示,HPH处理后PS凝胶的储能模量G’、损耗模量G”明显升高,40 MPa处理后PS凝胶黏性和弹性最好;PS凝胶的G’、G”曲线在70~75℃区间内出现拐点。HPH处理使PS的颗粒形貌、晶体结构及短程有序结构等多尺度结构均发生变化。其中,HPH处理后PS颗粒表面出现裂缝、塌陷及坑洞,其粒径分布发生变化;通过X射线衍射、傅里叶变换红外光谱分析发现,与原PS相比,100 MPa处理后PS非结晶区比例增加,且HPH处理使PS的在1 047、1 022 cm^(-1)处吸收峰峰面积的比值升高,短程有序结构数量增多;1H核磁共振图谱表明PS中α-1,4糖苷键、α-1,6糖苷键均受到破坏,PS的分支度降低。本研究为HPH在淀粉流变特性及多尺度结构调控中的应用提供理论依据。

超声波辅助冷冻对面团中小麦淀粉理化特性及分子结构的影响

本研究在面团冷冻的全过程和最大冰晶生成带分别施加超声波,探讨超声辅助冷冻对面团中小麦淀粉理化特性与分子结构的影响。结果显示:与未超声的冷冻对照样品相比,在最大冰晶生成带和全过程施加超声分别使得面团中小麦淀粉的峰值粘度降低了8.6%和14.5%,谷值粘度降低了17.1%和13.7%,终值粘度升高了11.3%和-3.6%;在面团的最大冰晶生成带和全过程施加超声均在一定程度上改变了小麦淀粉体系的稠度系数和抗剪切能力,分别使得淀粉的稠度系数降低了19.0%和23.3%,剪切结构恢复力提高了4.0%和7.2%。与未超声的冷冻样品相比,经过超声处理的面团中小麦淀粉相对结晶度降低,并在一定程度上降低了淀粉分子的短程有序化结构。综上,超声场的施加细化了冰晶,减缓了冷冻过程对面团中小麦淀粉内部结构的破坏,比较两种超声过程可看出,在面团冷冻的全过程施加超声的效果优于在最大冰晶生成带施加超声。

贵金属固体催化剂的纳米结构及催化性能

综述了贵金属催化剂纳米结构的形成和制备方法 ,以及催化活性与纳米粒子尺寸的关系 .还以负载型双金属催化剂为例 。

金属Cu液态结构的纳米晶粒模型

为研究液态Cu的短程有序结构,建立了液态微观结构的纳米晶粒模型,从晶体X射线衍射学的角度出发,通过对固态Cu衍射峰的宽化计算出了液态X射线衍射强度曲线.计算出的强度曲线与实验获得的液态Cu的X射线衍射强度曲线具有较好的一致性,这证明纳米晶粒模型的正确性,同时也证明了Cu的液态短程有序结构与其固态晶体结构存在着密切相关性,即Cu的液态短程序结构为fcc.

预退火时间对Fe_(80.8)B_(10)P_8Cu_(1.2)非晶合金微结构及磁性能的影响

研究了预退火时间对Fe_(80.8)B_(10)P_8Cu_(1.2)非晶合金微结构及磁性能的影响.穆斯堡尔谱研究表明:在660 K的预退火温度下,随着预退火时间的增加,Fe原子不断富集,非晶基体中的类Fe_3B化学短程有序结构向类Fe B结构转变,并且非晶基体中Fe第一近邻壳层中Cu原子的逐渐脱离以及Fe-P配位键数量的明显减少可间接表征CuP团簇的形成过程.同时,本研究通过调节预退火时间来调控非晶基体中CuP团簇和Fe团簇的数量,促进后续退火晶化过程中α-Fe纳米晶相的析出,并细化纳米晶尺寸,从而获得综合磁性能更加优异的非晶/纳米晶软磁合金.

Laves相合金氘化物Ti0.68Zr0.32MnCrD3.0中氘占位的中子衍射研究

利用中子衍射和XRD技术,结合Reitveld拟合和Fourier变换,对Laves相零基体合金Ti_(0.68)Zr_(0.32)MnCr的氘化物中氘的占位特征进行了研究.氘化物Ti_(0.68)Zr_(0.32)MnCrD_(3.0)的中子衍射谱除Bragg衍射峰外,还出现明显的漫散射包,而相应的XRD谱却只呈现衍射峰,未发现漫散射包.对衍射谱与相应的RDF分析表明,这种C14型Laves相氘化物中只有部分氘原子随机不饱和地分布在确定的4种A_2B_2四面体间隙位置,并形成长程有序结构,这部分氘原子在6h_1和12k位的占位系数比6h_2和241位大.而氘化物中的另一部分氘原子并不是随机分布,而是不同程度地偏离间隙中心的位置,形成比长程有序结构更大的氘原子间距的短程有序结构.短程与长程有序的氘原子共同形成沿着合金六方晶格的c轴在Ti/Zr原子周围的四面体间隙聚集的网格团簇结构.这种偏离有序位置的团簇结构是大量氘原子在晶格间隙中聚集所造成的.

Al_(89)La_6Ni_5非晶合金的第一性原理分子动力学模拟

采用第一性原理分子动力学(AIMD)方法模拟Al89La6Ni5合金的退火过程,结合双体相关函数和配位多面体(团簇)分布分析了体系短程有序结构随温度的演化.结构分析表明,非晶态Al89La6Ni5原子短程有序结构近似密堆排列;在非晶形成过程中,Al原子周围短程有序结构几乎没有发生变化,而La和Ni原子周围环境发生明显改变,由此推测,La原子的加入改变了Ni原子周围的短程有序结构,因而增加了Al-La-Ni体系的非晶形成能力;Al原子和Ni原子间存在Al-Ni共价键作用,电子态密度的计算说明,费米面附近Al-p和Ni-d之间电子的相互作用是Al-Ni原子间形成局域共价键的原因.

三氧化二硼和五硼酸钠水合物非晶结构

X射线衍射法测量了三氧化二硼及五硼酸钠水合物的非晶结构,通过非晶衍射实验数据处理,得到了它们的径向分布函数(RDF).模型定量计算,得到了其短程有序结构,三氧化二硼水合物非晶中75%的硼参与形成平面硼氧六元环(boroxol),给出了环内ortho-B—O,meta-O—O,meta-B—B和para-B—O相互作用的距离和作用数,支链与硼氧六元环之间的夹角为125°±15°;五硼酸钠水合物非晶中,由两个硼氧三角形(B△)和一个硼氧四面体(B□)构成的两个变形六元环通过公共顶点(B□)相连而形成五硼酸阴离子,高度有序的离子内相互作用占绝对优势.六配位Na+与五硼酸阴离子中一端氧相连,Na—B特征距离为0.330 nm.

高温下Fe73CU1．5Nd3Si13．5B9非晶合金结构演化的原位X射线研究

利用原位X射线衍射测量结构参数方法,研究了Fe_73Cu_1.5Nd_3-Si1_3.5B_9非晶合金热力学结构弛豫.通过Fourier变换得到不同温度的径向分布函数、近邻原子间距等原子构型的结构信息.研究结果表明,发生热力学结构弛豫时,大块金属玻璃的非晶结构保持稳定,但温度改变该非晶短程有序的次近邻局域原子构型.

冷却速度对金属玻璃性能的影响

采用单辊真空薄带技术和真空吸铸法分别制备了相同成分的金属玻璃薄带和块体金属玻璃。通过示差扫描热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和纳米力学探针(Nano Indenter)等技术研究了冷却速度对金属玻璃的组织结构、热稳定性及力学性能的影响。结果表明:快速冷却得到的金属玻璃薄带和相同成分以较慢的冷却速度制备的块体金属玻璃相比,短程有序结构(SRO)的晶体结构相同,但数量较少,且自由体积含量相对较多;组织结构的差异导致金属玻璃薄带比块体金属玻璃有着更高的热稳定性、屈服强度,弹性模量和硬度。

非晶合金材料科学前沿论坛专题·编者按

非晶合金材料是近几十年采用现代冶金凝固技术和合金设计理念开发出的新型高性能金属合金材料.非晶合金具有长程无序、短程有序结构特征,导致这类材料有极端和奇异的宏观物理性质,如玻璃转变、优异力学性能(接近理论极限的强度)、抗腐蚀等化学性能、流变局域化、复杂的动力学行为等;另一方面,非晶的无序结构使得经典的固体物理和材料科学的范式和理论基本不能用于理解和描述非晶合金材料.因此,非晶合金材料的出现对传统固体物理和材料理论框架提出了挑战,成为材料科学和技术研究的前沿课题.特别是块体非晶合金材料具有显著优于常规金属材料的特质,在高技术、国防、信息和能源领域等方面有着重要的应用.因此,非晶合金材料促进了凝聚态物理研究的发展.