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Ni60Al20V20中熵合金沉淀过程微扩散相场法模拟
杨一波, 赵宇宏, 田晓林, 侯华
2020, 69 (14): 140201.
摘要 +
纳米级L12结构的γ有序相形态、析出过程和原子排布等对镍基中熵合金强化具有重要作用. 本文采用微扩散相场动力学模型探究Ni60Al20V20中熵合金沉淀过程微观机理, 以原子占据晶格位置的几率为场变量描述微结构变化, 结合反演算法, 通过分析γ相和θ相原子图像演化, 序参数变化, 体积分数变化等, 探讨了γ(Ni3Al)和θ(DO22)有序相的沉淀机制. 研究结果表明: Ni60Al20V20中熵合金无序相有序化动力学过程中, L10相和DO22相同时析出, L10相逐渐转变为L12-γ相, 而传统Ni75Al7.5V17.5合金沉淀序列是先析出L10相, L10转变为L12相后, DO22相在L12相的反相畴界处析出. L10L12转变时, 面心立方晶格α位被Ni原子占据, β位被Al原子和V共同占据. 原子等成分有序化形成DO22结构θ单相有序畴, 随后失稳分解; L10结构非经典形核, 逐渐转化为L12-γ相并失稳分解. Ni-Al第一近邻原子间相互作用势随温度线性升高, 随长程序参数增加逐渐增加; Ni60Al20V20中熵合金孕育期随温度升高而时间变长. 本文研究适用于Ni-Al-V中熵合金设计.
周期驱动量子伊辛模型中非热统计的形成与抑制
江璐冰, 李宁轩, 吉凯
2020, 69 (14): 140501.
摘要 +
在一维伊辛模型基础上, 采用严格对角化方法研究孤立量子系统在周期驱动下量子微正则统计形成与抑制的条件. 研究表明用纵向磁场驱动时伊辛模型不能形成量子微正则统计, 用横向磁场驱动时可出现部分形成的趋势, 如果同时在伊辛模型内引入局域随机磁场则可完全实现. 量子微正则统计分布在系统中的形成或抑制取决于弗洛凯算符对量子系统作用的效果, 可通过信息熵定量描述, 信息熵越大则时间演化越能有效地遍历希尔伯特空间, 从而形成量子微正则统计. 这一行为是孤立量子系统可被热化的反映.
双磁铁多稳态悬臂梁磁力及势能函数分析
孙帅令, 冷永刚, 张雨阳, 苏徐昆, 范胜波
2020, 69 (14): 140502.
摘要 +
以永磁铁构成的常规非线性多稳态悬臂梁系统, 若要增加稳态数目, 通常需引入更多的磁铁, 易使系统结构变复杂和参数增多. 本文利用矩形磁铁和环形磁铁的作用, 提出了一种双磁铁构成的多稳态悬臂梁系统. 通过矩形磁铁和环形磁铁之间磁力以及系统势函数的理论分析与实验检验, 证明这种双磁铁悬臂梁系统在不同的磁铁尺寸或磁铁间距下, 可以具有单稳、双稳、三稳和四稳的非线性特征, 为实现由永磁铁构成多稳态悬臂梁系统, 提供了有效简化的设计途径.
取向角对小角度非对称倾斜晶界位错运动影响的晶体相场模拟
祁科武, 赵宇宏, 田晓林, 彭敦维, 孙远洋, 侯华
2020, 69 (14): 140504.
摘要 +
采用晶体相场法模拟纳米尺度下小角度非对称倾斜晶界结构和位错运动, 从外应力作用下晶界位错运动位置变化和晶体体系自由能变化角度, 分析取向角对小角度非对称倾斜晶界结构和晶界位错运动的影响规律. 研究表明, 不同取向角下组成小角度非对称倾斜晶界的位错对类型相同. 随取向角增大晶界位错对增加, 且晶界更易形成n1n2型和n4n5型位错对. 外应力作用下, 不同取向角晶界位错对初始运动状态均沿晶界进行攀移运动, 随体系能量积累, 取向角越大出现晶界位错对分解的个数越多, 且均为n1n2型和n4n5型位错对发生分解反应. 不同取向角下小角度非对称倾斜晶界体系自由能曲线都存在四个阶段, 分别对应位错对攀移、位错对滑移及分解、位错对反应抵消形成单晶和体系吸收能量自由能上升过程. 进一步对比发现随取向角增大, 晶界湮没形成的单晶体系所需时间增加.
中国聚变工程实验堆等离子体螺旋波阻尼系数的研究
李新霞, 李国壮, 刘洪波
2020, 69 (14): 145201.
摘要 +
$ Z(\xi )$, 获得了螺旋波(快磁声波)与等离子体相互作用波阻尼因子G与等离子体参数和波频率等的关系. 研究结果表明: 在CFETR等离子体放电参数下, 螺旋波能够产生显著的离轴波功率沉积和波驱动电流, 波与等离子体相互作用的主要物理机制是电子朗道阻尼. 此外, 螺旋波阻尼系数与发射波(谱)的平行折射率和等离子体参数密切相关, 但总是随着波频率增加而变大. 对CFETR装置混合运行模式的GENRAY/CQL3D模拟研究结果表明, 800 MHz的螺旋波能够在$ r \approx 0.5a$处产生显著的波功率沉积和波驱动电流, 驱动电流的效率约为50 kA/MW.">中国聚变工程实验堆(CFETR)是我国自主设计和研制的新一代磁约束聚变装置. 基于快波的色散关系, 通过理论分析和数值求解等离子体色散函数$ Z(\xi )$, 获得了螺旋波(快磁声波)与等离子体相互作用波阻尼因子G与等离子体参数和波频率等的关系. 研究结果表明: 在CFETR等离子体放电参数下, 螺旋波能够产生显著的离轴波功率沉积和波驱动电流, 波与等离子体相互作用的主要物理机制是电子朗道阻尼. 此外, 螺旋波阻尼系数与发射波(谱)的平行折射率和等离子体参数密切相关, 但总是随着波频率增加而变大. 对CFETR装置混合运行模式的GENRAY/CQL3D模拟研究结果表明, 800 MHz的螺旋波能够在$ r \approx 0.5a$处产生显著的波功率沉积和波驱动电流, 驱动电流的效率约为50 kA/MW.
Ge50Te50/Zn15Sb85纳米复合多层薄膜在高热稳定性和低功耗相变存储器中的应用
朱小芹, 胡益丰
2020, 69 (14): 146101.
摘要 +
采用磁控溅射方法制备了Ge50Te50/Zn15Sb85纳米复合多层薄膜. 研究了薄膜的电阻随温度的变化以及薄膜的晶化激活能. 通过透射电子显微镜比较了晶化前后Ge50Te50/Zn15Sb85纳米复合多层薄膜的截面多层结构. 制备了基于[GT(7nm)/ZS(3nm)]5多层复合薄膜的相变存储器件, 并测试了其电性能. 研究表明, Ge50Te50/Zn15Sb85纳米复合多层薄膜具有较好的非晶态热稳定性和数据保持力, 其器件具有较快的转变速度、较低的操作功耗和较好的循环性能. Ge50Te50/Zn15Sb85纳米复合多层薄膜是一种潜在的高热稳定性和低功耗的相变存储材料.
高压下纳米晶ZnS晶粒和晶界性质及相变机理
王春杰, 王月, 高春晓
2020, 69 (14): 147202.
摘要 +
采用高压在位交流阻抗谱技术, 研究了ZnS纳米晶在0—29.8 GPa压力范围内的晶粒和晶界性质变化及相关相变机理. 从晶粒和晶界的模谱图像中观察到, 随着压力的增加, 象征晶界影响的圆弧逐渐增加, 而代表晶粒作用的圆弧逐渐减弱. 此外, 晶粒电阻和晶界电阻随压力的升高呈现不同的变化速率, 并在11和15 GPa处出现了不连续变化点, 分别对应着由纤锌矿到闪锌矿到岩盐相结构转变的压力点. 进一步通过分析相变过程中晶界弛豫频率随压力的线性变化关系, 研究了ZnS由纤锌矿到闪锌矿到岩盐相的相变机理.
固态金刚石氮空位色心光学调控优化
冯园耀, 李中豪, 张扬, 崔凌霄, 郭琦, 郭浩, 温焕飞, 刘文耀, 唐军, 刘俊
2020, 69 (14): 147601.
摘要 +
在金刚石氮空位色心的高灵敏传感探测研究中, 光学调控是氮空位色心实现高效光学初态制备及信息提取的关键. 本文基于高浓度的金刚石氮空位色心系综检测展开, 采用脉冲光学探测磁共振技术, 系统地研究了激光初态极化时间、信息读取时间与激光功率的关联特性, 并进一步研究了激光入射偏振角与传感信息精度的关系. 探究了各个激光参数对高浓度金刚石氮空位色心系综[111]轴上光学探测磁共振谱中第一个共振峰的影响, 并通过实验结果进行分析, 最终选取在光功率密度为45.8 W/cm2下的最优实验参数(300 μs的极化时间, 700 ns的读取时间, 激光入射角为220°)进行了光学磁探测共振测试, 与优化前的实验参数(极化时间为50 μs, 读取时间为3000 ns, 入射角度为250°)相比, 典型的磁检测灵敏度由21.6 nT/Hz1/2提升到5.6 nT/Hz1/2. 以上研究结果表明我们已经实现光学精密调控的优化测量, 这些研究结果也为高浓度氮空位色心系综精密调控实现温度和生物成像、量子计算及量子信息等领域调控传感检测提供了有效参考.
浸没于带电纳米粒子溶液中的聚电解质刷: 强拉伸理论
瞿立建
2020, 69 (14): 148201.
摘要 +
$\varPhi$较高, 电量Z较低时, 纳米粒子可以渗入聚电解质刷内部. 当纳米粒子浓度$\varPhi$相对较低, 电量Z较高时, 纳米粒子几乎不能渗入刷内部, 但依然可以影响刷的厚度. 在前一种情形下, 刷行为由反离子、纳米粒子的渗透压与链的熵弹性之间的竞争决定, 刷厚度满足的标度关系为$H \approx (Z\varPhi)^{-1/3}$; 在后一种情形下, 刷行为由反离子的渗透压与链的熵弹性之间的竞争决定, 刷厚度满足的标度关系为$H \approx (Z\varPhi)^{-1}$. 本文还探究了纳米粒子多分散性的效应.">纳米粒子是调控聚电解质刷行为的一种新手段, 聚电解质刷是调控纳米粒子与表面相互作用的一种重要媒介, 本文应用强拉伸理论研究了聚电解质刷浸没于带同种电荷的纳米粒子溶液中的行为. 给出了聚电解质刷、纳米粒子、反离子的密度分布和刷厚度的解析表达式, 基于解析表达式, 得到了体系的特征标度关系. 当纳米粒子浓度$\varPhi$较高, 电量Z较低时, 纳米粒子可以渗入聚电解质刷内部. 当纳米粒子浓度$\varPhi$相对较低, 电量Z较高时, 纳米粒子几乎不能渗入刷内部, 但依然可以影响刷的厚度. 在前一种情形下, 刷行为由反离子、纳米粒子的渗透压与链的熵弹性之间的竞争决定, 刷厚度满足的标度关系为$H \approx (Z\varPhi)^{-1/3}$; 在后一种情形下, 刷行为由反离子的渗透压与链的熵弹性之间的竞争决定, 刷厚度满足的标度关系为$H \approx (Z\varPhi)^{-1}$. 本文还探究了纳米粒子多分散性的效应.