稳恒强磁场在固态相变中应用的研究进展

稳恒强磁场作用下的固态相变受到了广泛的关注,已成为材料科学中重要的研究领域.本文从固态相变中相稳定性、生成相形貌和晶粒细化方面介绍了稳恒强磁场的影响规律和作用机制.阐述了通过施加稳恒强磁场控制材料微观组织,从而实现改变材料的性能.稳恒强磁场将成为材料制备与改性极具潜力的手段,在开发高性能材料方面发挥巨大作用.     

聚乙二醇-纤维素接枝物固态相变材料的贮热性能

用化学偶联法,将聚乙二醇(PEG)接枝到纤维素分子链上,制备聚乙二醇-纤维素接枝物。用差示扫描量热(DSC)研究了接枝物的热力学性质。结果表明,PEG-CELL接枝物的相变焓、相变温度与PEG的分子量、PEG的质量百分比有关。当PEG的分子量在2000以下时,制备的接枝物相变焓很低;当PEG的分子量大于4000时。同等分子量情况下,相变焓、相变温度随PEG的质量百分含量减少而下降．所制备的PEG-CELL接枝物为固态相变材料,热滞后性降低,具有很好的热稳定性。     

外磁场对Ni-Mn-Ga磁性形状记忆合金相变应变及显微组织的影响

研究了外磁场对Ni52Mn24.6Ga23.4(%,原子分数)单晶马氏体相变及其相变应变的影响,并对磁场增强相变应变的微观机制进行了探讨。研究结果表明无外加磁场时,NiMnGa合金发生马氏体相变时可产生约0.3%的收缩形变,沿单晶[100]方向施加外磁场,其相变应变随磁场的增加而呈近线性增加。当外磁场强度为6.37×105A/m时,应变量达到最大值(3.5%)。磁场作用下冷却形成的马氏体虽然孪晶亚结构不变,但自协作组态消失,并伴随有孪晶板条的增厚。磁场对马氏体相变应变的增强效应来自于磁场作用下的马氏体变体的择优取向。     

速溶高粘羧甲基纤维素钠对不同相变温度梯度芒硝基相变储能材料性能的影响

选取了四种不同粘性的羧甲基纤维素钠(CMC-Na),对其进行结构分析,选择速溶高粘羧甲基纤维素钠作为三种不同温度梯度芒硝基相变储能材料的增稠剂,确定CMC-Na的最佳复合比例,有效解决相变储能材料的相分层现象。探究了速溶高粘羧甲基纤维素钠的量对相变材料储能密度、导热性和过冷度性能的影响。试验结果表明:三种不同温度梯度芒硝基相变储能材料优化速溶高粘羧甲基纤维素钠比例分别为1.0%、1.0%、0.5%,制备出相变温度分别为7 ℃、14 ℃和22 ℃的芒硝基相变储能材料,其防止相分层的效果较好。材料的储能密度、导热系数以及过冷度分别为102.3 J/g、146.4 J/g、162.5 J/g、0.839 1 W/(m·K)、0.984 3 W/(m·K)、1.011 5 W/(m·K)以及2.3 ℃、0.5 ℃、0.8 ℃,这对提高对芒硝基相变材料的使用寿命具有重要的指导意义。     

Ti—Al混合粉末在机械合金化过程的固态相变研究

研究了Ｔｉ－Ａｌ混合粉末在机械合金化过程中的粉体粒度，显微组织形貌和晶体结构。结果表明，层片复合结构的形成，为通过原子间的短距离扩散而实现固态合金化提供了空间条件，而引入了大量空位的畸变的晶体结构，为固态相变提供了热力学条件和动力学条件。为固态相变进程是，Ａｌ原子向α－Ｔｉ晶格内扩散，首先形成α－Ｔｉ的过饱和固溶体，随后转变为Ｔｉ３Ａｌ金属间化合物。     

特种功能材料中的固态相变及应用

固态相变已经从传统结构材料的增强增韧延伸到新型功能材料研究领域,引发多种奇特的物理效应。目前已经形成一批基于固态相变的新型功能材料。这些新型功能材料蕴含着丰富的固态相变理论。固态相变现已成为新型功能材料设计与功能特性实现的重要手段之一。文章结合作者在固态相变及特种功能材料方面的研究工作,重点介绍高温形状记忆合金、高阻尼形状记忆合金、磁致伸缩材料和热障涂层材料中的固态相变特征及其在这些特种功能材料设计与功能实现和调控中应用的研究进展。     

基于相变存储器的相变存储材料的研究进展

相变存储器具有非易失性、循环寿命长、元件尺寸小、功耗低、多级存储、与现有集成电路工艺相兼容等诸多优点,被认为是最具潜力的下一代存储器.简要介绍了相变存储材料的工作原理和对相变存储材料的性能要求,综述了近年来国内外在相变材料存储性能的优化、存储机理以及面临的关键问题等方面的最新研究成果,最后展望了相变存储材料的研究和发展趋势.     

行波磁场在晶体生长过程中的研究进展

针对行波磁场的应用评述了其近几年理论和实验的研究进展,包括行波磁场原理、行波磁场发生器的设计、行波磁场在晶体生长过程中的效应。论述了在晶体生长过程中行波磁场引起的子午线流对导电熔体的稳定性、生长界面形貌和溶质分布的影响,指出了该领域当前研究存在的问题并展望了其发展趋势。     

有机相变储热材料的研究进展

概括和评述了有机相变储热材料和有机复合相变储热材料应用于热能储存的研究进展,讨论了各类材料的优缺点。指出,有机复合相变储热材料是今后有机相变材料重点发展的方向,提高传热能力、建立适当的储热模型、加强使用性能及相变材料和载体之间相互作用等的研究是有机复合储热材料今后应重点解决的问题。     

纳米相变材料的研究进展

概括和评述了纳米相变材料的研究进展及其在能源、信息和轻纺等行业中的应用,展望了纳米相变材料未来的发展趋势.针对传统相变材料存在的本质缺陷,重点讨论了纳米相变材料所需要解决的关键问题.     

强磁场作用下材料扩散型固态相变的微观机理

为探讨强磁场对物质原子尺度行为(电子运动、离子扩散)的影响,采用光学显微镜研究强磁场作用下Fe-0.12%C合金的扩散型固态相变;采用数字多用表测量强磁场作用下的纯铝板电阻研究其电子分布.结果表明:随磁感应强度增强,Fe-0.12%C合金室温显微组织中,铁素体晶粒平行于磁场方向伸长并呈链状排列的趋势增强,珠光体团的长轴方向平行于磁场方向伸长的程度也增强;纯铝板的电阻在平行于磁场方向放置时减小,垂直于磁场方向放置时电阻有增加趋势.这是由于组成金属晶体的自由电子和排列成晶格状的金属离子在磁场作用下受到洛伦兹力的作用,随磁感应强度增强,沿磁场方向的电子浓度、金属离子扩散有增强趋势,导致磁场作用下材料扩散型相变的室温组织出现形状各向异性.     

铁基非晶磁致低温纳米晶化的相变动力学机理研究

用低频脉冲磁场处理了非晶Fe78Si9B13合金,利用M6ssbauer谱和LDJ9600震动样品磁强计进行了微结构和磁性分析,通过DSC曲线,借助于Kis-singer公式计算了脉冲磁场处理前后样品的纳米晶化过程激活能,探讨了铁基非晶低温纳米晶化的相变动力学机理.结果表明,用脉冲磁场处理非晶Fe78Si9B13合金的晶化激活能由处理前的433.6kJ/mol降到了200kJ/mol以下,大大提高了α-Fe(Si)的形核速率,只有α-Fe(Si)的单相纳米晶体析出,析出相的晶粒尺寸约为10nm,而且脉冲磁场处理过程中,非晶Fe78Si9B13合金试样温升均<10℃,说明脉冲磁场的处理促进了非晶合金的低温纳米晶化.     

Structural control of Fe-based alloys through diffusional solid/solid phase transformations in a high magnetic field

Abstract

A magnetic field has a remarkable influence on solid/solid phase transformations and it can be used to control the structure and function of materials during phase transformations. The effects of magnetic fields on diffusional solid/solid phase transformations, mainly from austenite to ferrite, in Fe-based alloys are reviewed. The effects of magnetic fields on the transformation temperature and phase diagram are explained thermodynamically, and the transformation behavior and transformed structures in magnetic fields are discussed.     

Effect of magnetic fields on solid-melt phase transformation in pure bismuth

The differential thermal analysis (DTA) apparatus has been designed in order to investigate the effect of magnetic fields on solid-melt phase transformation in pure bismuth. The endothermic peaks of DTA curves show that melting is insensitive to magnetic fields, which can be verified from thermodynamics. However, the exothermic peak obviously shifts to higher temperature as the magnetic field strength increases, from which the magnetic field does not affect the crystal growth but nucleation. On the basis of the assumption that there is an intermediate state between a crystal nucleus and a liquid atom, one possible reason for the shift of exothermic peaks is that kinetic barrier of nucleation is lowered and nucleation is activated by magnetic fields.     

Effects of rotating magnetic field and temperature field on comminution of magnetic particles

Abstract

This study examines the movement patterns and comminution of magnetic Ni particles in pure water in a flask. This flask is on top of an actuator which contains a rotating bar magnet, and is surrounded by circulating water at a constant temperature. A digital camera, a particle size analyzer and a field emission electron microscope were adopted to record the moving patterns, particle size distributions and micrographs of magnetic Ni particles. A thermocouple was employed to measure the temperature of pure water in the flask during Ni particle attrition. The effect of the temperature of the water that circulated around the periphery of the flask and the effect of the shape of the flask were analyzed. This study also investigated the effects of the water‐to‐particulate mass ratio and the placement of a bar magnet with an interface between the positive and negative poles in a bar magnet at an inclination angle on the shrinking and the moving pattern of the Ni particles.     

强磁场下冷却速度对Fe-0.12%C合金显微组织的影响

研究了强磁场(12T)下冷却速度对Re-0.12%C合金中的珠光体组织形貌的影响,结果表明:强磁场下珠光体团的长轴方向与磁场方向平行且伸长的程度随其冷却速度的提高而减弱,板平面平行于磁场方向比垂直于磁场方向放置的试样的珠光体面积分数低,同时珠光体团长轴方向与磁场方向平行且伸长的程度也低,最后,探讨了强磁场下珠光体组织形貌的演变机理.     

电场作用下水分子转向极化和离子扰动对生物溶液相变过程的影响

从水分子偶极转向极化和离子迁移运动两个方面分析了电场对生物溶液相变过程的影响.电场作用下产生的水分子偶极转向极化,使定向在电场方向上的水分子具有最稳定的状态,并且水分子沿电场方向上的麦克斯韦-波尔兹曼能量分布函数具有最大值,电场效应具有诱发冰核形成和抑制冰晶生长的作用.电场作用下产生的离子迁移运动,扰乱了水分子排列结构,改变了水分子的运动状态,造成了溶液内部电荷密度变化,对冰晶生长具有强烈的抑制作用.     

The phase diagram of the solid methanes

A comparative study is presented of the phase diagrams of the solid methanes CH₄, CH₃D, CH₂D₂, CHD₃, and CD₄ obtained experimentally using NMR techniques at pressures up to 9 kbar. Polynomial representations of the I–II, I–III and II–III phase transition lines are given. The experimental conditions under which solid methane transforms to phase IV are discussed and polynomial representations of the I–IV, the IV–I, and the IV–II transition lines are also given.     

Bi-Mn合金中MnBi析出相磁致织构的形成

研究了Bi-6%Mn合金从低于446℃开始的半固态凝固过程中,MnBi析出相磁致织构的形成过程和规律.结果表明,合金从355～446℃开始半固态凝固时,合金中的MnBi相在340℃(MnBi相顺磁-铁磁转变温度)附近发生形态突变,由规则的六方晶体转变为沿ab面长大的不规则片状晶体;析出相的磁致织构是在发生磁性转变生成铁磁性MnBi相后通过晶粒旋转取向形成的.合金从低于355℃开始半固态凝固,导致织构形成的磁感应强度阈值随着温度的升高而降低,从355～446℃之间开始的半固态凝固则相反.磁场中合金从低于355℃开始的半固态凝固有利于制取高性能的过共晶Bi/MnBi磁性复合材料.