超硬高韧微米颗粒聚晶金刚石块材的超高压制备

以微米级金刚石微粉为初始材料,利用自主研发的二级6-8型超高压大腔体装置,不添加黏结剂,在15 GPa左右条件下制备了超硬、高韧的厘米级块体聚晶金刚石,聚晶块体由高压硬化所致的、具有纳米亚结构的微米级金刚石颗粒组成。该材料的维氏硬度与单晶金刚石的最高维氏硬度（~120 GPa）相当,断裂韧性（18.7 MPa·m1/2）可媲美高性能硬质合金。      

Zn原子位置对ZnO晶体电子结构的影响

本文基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,计算了Zn原子位置对ZnO电子结构的影响.Zn的位置变化导致ZnO晶体发生晶格畸变,使电子结构发生变化;能带结构、能态密度(DOS)、电子密度、Mulliken布居等计算结果分析表明:Zn原子位置在z轴方向改变后使得Zn-O键长缩短,Zn的3d电子与O原子的2p电子在-8.0～-0.5 eV区域的杂化作用加强,导致O原子的部分2p电子向低能方向移动,带隙展宽.     

多晶立方氮化硼在高压熔渗法烧结过程中的晶界键合机理研究

为了探究多晶立方氮化硼（PCBN）在高压熔渗法烧结过程中的晶界键合机理,分别采用高压熔渗法和混合法,在烧结压力5.0~5.5 GPa,温度1300~1600℃,加热时间10~15 min条件下,对立方氮化硼（CBN）的烧结行为进行对比研究,并对烧结后的样品进行X射线衍射（XRD）物相分析,扫描电镜（SEM）分析和硬度测试。实验结果显示:在压力为5.5 GPa,温度为1500℃条件下,利用熔渗法烧结的PCBN样品中出现了大量的CBN-CBN晶粒间键合;在同等压力温度条件下,利用熔渗法烧结样品的维氏硬度可达到CBN单晶硬度（45~50 GPa）的80%以上,明显高于利用混合法烧结的样品。通过上述PCBN高温高压烧结行为的对比研究,系统分析高压熔渗法烧结过程中的CBN晶界键合机理。高压熔渗法有利于高温高压下CBN晶粒的塑性形变和晶粒间孔隙闭合,在CBN晶粒相互挤压处形成局部高应力区,从而在Si熔媒渗入CBN层后促进CBN-CBN晶粒间的键合。      

Ti3SnC2电子结构的第一性原理研究

采用密度泛函数理论框架下的第一性原理研究了Ti3SnC2的电子结构,利用GGA-PW91基组对Ti3SnC2晶体结构进行了优化,并计算了Ti3SnC2的能带结构、总态密度和各原子的分态密度.对能带和总态密度的计算结果表明,Ti3SnC2在费米能级处电子态密度较高,材料表现出较强的金属性,同时材料的导电性为各向异性.Ti3SnC2各原子的分态密度图的计算结果表明,其导电性主要由Ti2的3d电子决定,Ti1的3d态电子、Sn的5p态电子和C的2p态电子也有少量贡献.决定材料电学性质的主要是Ti的3d、Sn的5p和C的2p态电子的p-d电子轨道杂化,而p-d电子轨道杂化成键则使材料具有比较稳定的结构.     

用于六面顶压机的2种叶蜡石成分及传压性能对比

分别对产自南非和中国的2种叶蜡石原矿和粉压块进行扫描电镜能谱(EDS)及X射线粉末衍射(XRD)分析,得出其主要化学成分和物相组成,并用Bi、Tl、 Ba 3种物质的高压相变来原位标定合成腔体的压力。结果表明:南非叶蜡石原矿是伊利石型叶蜡石,国内叶蜡石原矿是水铝石型叶蜡石;900 ℃处理后的南非叶蜡石原矿中SiO₂质量分数比国内叶蜡石的高约4.50%,且2种叶蜡石粉压块的压力发生效率基本相同。在Bi、Tl、Ba压力标定试验中,在10～50 MPa油压下用南非叶蜡石块为介质的压机右、前、上各缸前进位移比用国内叶蜡石块为介质的大约0.33 mm;在20～50 MPa油压下,试验前后的南非叶蜡石原矿及粉压块的密度较国内叶蜡石原矿及粉压块的低0.055～0.081 g/cm3。对南非叶蜡石粉压块制备方案进行优化,使其达到目前广泛使用的国内叶蜡石粉压块相同的密度,可替代国内叶蜡石粉压块使用。      

瞬态碰撞激发X射线激光研究进展

瞬态碰撞激发X射线激光由于其所需驱动能量低、效率高和容易台式化等优点，极大地推动了X射线激光的发展。比较详细地总结了这一研究领域取得的突破性进展，并讨论了开展瞬态碰撞激发X射线激光的关键问题。     

铝合金化对LaNi5-xAlx电子结构的影响

在全电子水平上,基于广义梯度近似密度泛函和全势能线性缀加平面波方法,计算了不同Al含量LaNi5-xAlx(x＝0,0.5,1.0)的晶体结构、能带结构、状态密度等特征.对LaNi5的计算表明:GGA Perdew96的计算结果可信,自旋极化对优化结构和能量的影响不明显;对LaNi4Al的研究表明Al原子最可能取代3g位的Ni原子;对LaNi4 5Al0.5的优化结构与实验结果一致.随着Al含量的升高,晶胞能量、费米面能量升高,如从LaNi5,LaN45Al05到LaNi4Al,费米面能量从-10.591、-10.134 eV升高到-9.441 eV,而Ef上的态密度和材料对应的低温比热容则急剧下降,态密度从11.81、8.86急剧降低到1.61 eV/f.u..并计算给出了LaNi4.5Al0.5的能带结构、状态密度图.     

压力、功率梯度对金刚石性能的影响

本文旨在研究两面顶合成工艺中金刚石在生长阶段通过改变压力、功率梯度实现改变生长驱动力后对金刚石性能的影响，分析了相应的影响机理。在间接加热腔体结构中，金刚石生长过程采用两种压力、功率梯度进行合成，合成后对所得的样品进行了静压强度、冲击强度、表面形貌检测。结果表明：生长前期的压力和功率梯度增加两倍，生长后期梯度减缓，TTI和TI分别增加了10％。研究认为生长早期压力、功率大梯度（压力增幅大，功率降幅大）有利于提高晶体内部质量，生长后期压力、功率小梯度（压力增幅小，功率降幅小）有利于提高晶体外部质量。     

LaNi4.5Al0.5储氢合金固溶相的密度泛函研究

基于密度泛函理论,采用全势线性缀加平面波方法（FLAPW）,研究LaNi4.5Al0.5储氢合金固溶相α-LaNi4.5Al0.5H0.5和α-LaNi4.5Al0.5H1.0中H原子的占位、态密度和电子密度,分析了H原子的加入对固溶体电子结构和稳定性的影响。结果表明：从能量角度计算得到α-LaNi4.5Al0.5H0.5中H原子最可能占据靠近Al的6m位,α-LaNi4.5Al0.5H1.0中的两个H原子最可能占据6m和4h＊位;随着H原子的增加,晶胞主要沿着c轴方向膨胀;Al和Ni,H之间的相互作用是合金含氢固溶体保持稳定的主要因素;态密度图中低能量区域的态密度越大固溶体越稳定;如果EF处于带隙的底部,则体系较稳定。计算结果与已有的实验结果非常一致。     

添加Y2O3-Al2O3烧结助剂的氮化硅陶瓷的超高压烧结

以Y2O3-Al2O3体系为烧结助剂,在5.4～5.7 GPa,1 570～1 770K的高温高压条件下进行了氮化硅陶瓷的超高压烧结研究.用X射线衍射及扫描电镜对烧结样品进行了分析和观察,探讨了烧结温度及压力对烧结的陶瓷样品性能的影响.结果表明:得到的氮化硅由相互交错的长柱状β-Si3N4晶粒组成,微观结构均匀,α-Si3N4完全转变为β-Si3N4.经5.7GPa,1 770K且保温15min的超高压烧结,样品的相对密度达99.0%,Rockwell硬度HRA为99,Vickers硬度HV达23.3GPa.