Controlling microstructure in fusion-based metal additive manufacturing (AM) remains a challenge due to numerous parameters directly impacting solidification conditions. Multiprincipal element alloys (MPEAs) offer a vast compositional design space for microstructural engineering due to their chemical complexity and exceptional properties. Here, we establish a novel alloy design paradigm in MPEAs for AM using the FeMnCoCr system. By exploiting the decreasing phase stability with increasing Mn content, we achieve notable grain refinement and breakdown of columnar grain growth. We combine thermodynamic modeling, operando synchrotron X-ray diffraction, multiscale microstructural characterization, and mechanical testing to gain insight into the solidification physics and its ramifications on the resulting microstructure. This work paves way for tailoring grain sizes through targeted manipulation of phase stability, thereby advancing microstructure control in AM.
摘要:已提出分层TIS 2作为各种电池化学的多功能宿主材料。尽管如此,尚未完全了解其与水性电解质的兼容性。在此,我们报告了可逆的水合过程,以说明相对稀释电解质中TIS 2的电活性和结构性演变,以用于可持续的锂离子电池。溶剂化的水分子在Tis 2层中与Li +阳离子一起插入,形成了一个水合相,具有LI 0.38(H 2 O)2-δTIS2的名义公式单位作为末端。我们明确地通过互补的电化学循环,Operando结构表征和计算模拟来确认两层插入水的存在。这样的过程是快速且可逆的,在1250 mA g -1的电流密度下提供60 mAh g -1放电能力。我们的工作为基于可逆的水共同点的高速水性锂离子电池提供了进一步的设计原理。W
摘要:钻石中的颜色中心在量子光子技术的发展中起着核心作用,而其重要性只有在不久的将来才会增长。对于许多量子应用,需要单个发射器的高收集效率,但是钻石与空气之间的折射率不匹配使常规钻石设备几何形状的最佳收集效率。虽然存在具有近乎统一效率的不同外耦合方法,但由于纳米制作方法的当前局限性,尤其是对于钻石等机械硬材料,尚未实现许多。在这里,我们利用电子束诱导的蚀刻来修改含有宽度和厚度为280 nm和200 nm的集成波导的SN植入钻石量子微芯片。这种方法允许同时使用开放的几何形状和直接写作对主机矩阵进行高分辨率成像和修改。与电子 - 发射极相互作用产生的阴极发光信号相结合时,我们可以通过纳米级空间分辨率实时监测量子发射器的增强。Operando
探测器、超大样本环境(≈3 2 1.5 m 3 )的定位能力光束线概念 AMP 光束线是一条相干和非相干小角和广角散射((c)-SAXS/WAXS)光束线,用于对真实条件下正在加工或操作的材料进行时间分辨的微束原位/操作研究。AMP 旨在测量材料的结构和动态,跨越从埃到微米的长度尺度,具有微米空间分辨率和几十微秒时间分辨率。其主要特性是能够容纳高达 3×2×1.5 m 3 的大型样本平台和辅助表征技术。这种大样本区域还可用于中等规模样本环境的多设置,能够在不同设置和随附的 X 射线束设置之间自动切换。
操作窗口和充电协议对于电池的整体寿命,尤其是高能量密度阴极至关重要。了解充电协议期间的降解机制对于揭示老化机制是必要的。此外,电解质公式和温度变化可能会推动这些极限。学生将制造锂离子电池,并研究各种电化学方案和不同的配方,以实现更好的性能和循环稳定性,以帮助跟踪衰老。该项目将涉及测试电池,分析循环过程中的电化学数据,并评估各种参数以预测电池的降解/老化。通过在线电化学质谱法(OEMS)多种前静音表征和操作式气体分析(OEMS)将进一步支持电化学数据,在线电化学数据将有助于生成OEMS数据。
一 (1) 个完整的温度控制器,用于操作拉曼电池用途:在很宽的温度范围内提供精确的温度调节。K 型热电偶的设定点可编程为 -200 至 1250°C,并可接受各种热电偶和电阻式温度检测器 (RTD)。以华氏度或摄氏度为单位的数字温度读数。提供安全的低压输出。适用于 24V 加热器。先进的集成 PID 和限制控制器。使用集成键盘手动编程。允许使用总共 40 个步骤进行斜坡/浸泡编程。自适应过程控制。板载内存用于保存和恢复参数设置。通过 RS-485 连接器进行串行总线通信。免费配置器软件。用于计算机控制的 USB 到 RS-485 适配器。用于集成计算机控制的可选软件。符合 CE 标准。
ZN、GL 和 DLRM 为研究的各个方面做出了贡献。ZN、DLRM、DSJ、SDP、GOH 和 AB 进行了原位同步加速器 XCT。ZN 和 DLRM 进行了电解质盘的制备和电池组装。ZN、DLRM、CG 和 XG 进行了在线质谱分析。ZN、DLRM、BH、BL 和 JB 进行了等离子体 FIB 成像。DLRM 和 JB 使用 SIMS 进行了等离子体 FIB 成像。ZN、DLRM、JP、JL 和 DEJA 进行了微悬臂和机械测试的准备。GL、YC 和 CWM 进行了建模。ZN、GL、DLRM、DSJ、RIT、PSG、DEJA、TJM、CWM 和 PGB 讨论了数据。所有作者都对数据的解释做出了贡献。ZN、DLRM、GL、CWM 和 PGB 撰写了
该部门设备精良,可以支持获奖研究员。我们拥有先进的大型云超级计算环境,由现场集群支持,用于无法在云中运行的软件应用程序。通过大学的材料和化学特性设施 (MC 2 ),可以亲手使用各种实验仪器。这包括 NMR(七种仪器,400-500 MHz)、质谱(六种仪器,包括 ESI-QTOF 和 GC-MSD)、X 射线衍射(单晶、PXRD 和 SAXS)和电子显微镜(SEM、FESEM 和 TEM)。我们可以使用巴斯的动态反应监测 (DReaM) 设施,该设施允许在惰性条件下使用多核高分辨率 FlowNMR、UV-vis、IR、拉曼、偏振法、MS 和 HPLC 进行原位光谱分析。
阿贡国家实验室的 APS 是美国 DOE-SC-BES 科学用户设施。APS 的核心使命是为多方面的科学界提供服务,提供高能 X 射线科学工具和技术,使用户能够解决我们国家面临的最重要的基础和应用研究挑战,同时保持安全、多样化和对环境负责的工作场所。APS 经过优化,可提供美国最高亮度的硬 X 射线(即光子能量高于 20 keV)。这使得它非常适合在原位或操作环境下探索时间相关结构、元素分布以及化学、磁性和电子状态,以解决材料科学和凝聚态物理、化学以及生命和环境科学中的大量前沿问题。