轻巧的高熵合金代表了一类创新的多组分系统,该系统将低密度与高渗透合金的特性相结合。我们介绍了3D富含等值的高熵超导体SC-TI-V-NB-CU的详细综合和研究,该合成器sc-ti-v-nb-cu在体内以身体为中心的立方结构中结晶。磁化强度,电阻率和热容量测量值证实了弱耦合的II型超导率,具有7.21(3)K转型温度和12.9(1)T的上部临界场。上部临界场接近Pauli Parmagnetic极限,表明潜在的不常规行为。低密度,中等过渡温度和高临界场引起了SC-TI-V-NB-CU,是下一代超导设备应用的有前途的候选人。
能够生长出二维 (2D) 材料等尖端晶体材料的高质量异质外延膜,是开发前沿技术应用的先决条件。二维材料(及其异质结构)是一种堆叠结构,相邻块之间具有弱范德华 (vdW) 相互作用,而每个块内具有强共价键。这一特性使得我们有可能分离二维晶片,将其用作构建块,以创建堆叠的二维晶体序列(称为 vdW 异质结构),这种结构具有新奇的特性和奇特的物理现象。[1,2] vdW 异质结构为电子学、光电子学、柔性器件、传感器和光伏等领域的广泛应用铺平了道路。[3–5] 然而,要实现工业化应用,就必须发展大规模沉积,这就意味着必须掌握 vdW 外延生长技术。 [6] 尽管过去几年人们对范德华外延的兴趣重新燃起,研究工作也愈发深入,[7] 但对范德华外延的一般描述和完整理解将有助于快速解决许多问题。例如,当使用石墨烯或其他二维晶体作为缓冲层时,对于范德华外延,下面的衬底仍可能与正在生长的薄膜相互作用。[8–15] 人们还观察到了二维和三维材料生长之间的中间行为,实际上允许在这些材料中进行应变工程。[16–21] 因此,二维材料的外延规则非常有必要,以便预测衬底表面相互作用、范德华异质结构可比性和界面生长过程中的应变弛豫。范德华能隙的形成是决定二维材料行为的基本特征。[22] 在这方面,衬底表面的电子特性和形貌在薄膜生长的早期阶段起着关键作用。生长中的薄膜和基底之间的键可以形成在悬空键和缺陷上[13,23],也可以形成在扭结和台阶边缘,从而阻止范德华能隙的形成并决定应变的积累。[16]基底和外延层之间的不同对称性也会引起一定量的应变。[24]因此,如果沉积的2D材料没有完全弛豫,则不会发生范德华外延。为了对范德华外延进行一般性描述,我们在这里研究了一个基于硫族化物 (GeTe) m (Sb 2 Te 3 ) n 合金 (Ge-Sb-Te 或 GST) 的示例案例,该合金位于 InAs(111) 表面上。GST 是一种关键的相变材料 (PCM),因其尖端技术应用而得到广泛研究。它是一种突出的
摘要 合金纳米粒子是基础研究的一个非常有趣的课题,同时在工业催化、微电子、传感器和医学方面也有很多有用的应用。它们的性质取决于原子和化学结构,而原子和化学结构一直是深入研究的主题。本文介绍了 Pt 基纳米系统化学排序和表面偏析的一些理论预测趋势,尤其是过渡金属和贵金属,它们的催化、磁性和光学性质众所周知。通过将两种不同的金属结合,可以提高催化的选择性,或增加磁系统中的磁各向异性,或调节光吸收中的表面等离子体共振,但问题是这两种物质将如何混合或分离,以及它们将如何分布在纳米粒子的表面和核心中。本文将从原子模拟中获得一些关于 Pt-X、X=Co、Pd 或 Ag 系统的一般概述。它将纳米合金所采用的化学结构与系统的化学特性(就块状合金中的有序趋势和表面合金中的表面偏析而言)联系起来。
能够生长出二维 (2D) 材料等尖端晶体材料的高质量异质外延膜,是开发前沿技术应用的先决条件。二维材料(及其异质结构)是一种堆叠结构,相邻块之间具有弱范德华 (vdW) 相互作用,而每个块内具有强共价键。这一特性使得我们有可能分离二维晶片,将其用作构建块,以创建堆叠的二维晶体序列(称为 vdW 异质结构),这种结构具有新奇的特性和奇特的物理现象。[1,2] vdW 异质结构为电子学、光电子学、柔性器件、传感器和光伏等领域的广泛应用铺平了道路。[3–5] 然而,要实现工业化应用,就必须发展大规模沉积,这就意味着必须掌握 vdW 外延生长技术。 [6] 尽管过去几年人们对范德华外延的兴趣重新燃起,研究工作也愈发深入,[7] 但对范德华外延的一般描述和完整理解将有助于快速解决许多问题。例如,当使用石墨烯或其他二维晶体作为缓冲层时,对于范德华外延,下面的衬底仍可能与正在生长的薄膜相互作用。[8–15] 人们还观察到了二维和三维材料生长之间的中间行为,实际上允许在这些材料中进行应变工程。[16–21] 因此,二维材料的外延规则非常有必要,以便预测衬底表面相互作用、范德华异质结构可比性和界面生长过程中的应变弛豫。范德华能隙的形成是决定二维材料行为的基本特征。[22] 在这方面,衬底表面的电子特性和形貌在薄膜生长的早期阶段起着关键作用。生长中的薄膜和基底之间的键可以形成在悬空键和缺陷上[13,23],也可以形成在扭结和台阶边缘,从而阻止范德华能隙的形成并决定应变的积累。[16]基底和外延层之间的不同对称性也会引起一定量的应变。[24]因此,如果沉积的2D材料没有完全弛豫,则不会发生范德华外延。为了对范德华外延进行一般性描述,我们在这里研究了一个基于硫族化物 (GeTe) m (Sb 2 Te 3 ) n 合金 (Ge-Sb-Te 或 GST) 的示例案例,该合金位于 InAs(111) 表面上。GST 是一种关键的相变材料 (PCM),因其尖端技术应用而得到广泛研究。它是一种突出的
* 通讯作者:daw@clemson.edu 关键词:高熵合金 (HEA);成分复杂合金 (CCA);多组分合金;多主元素合金;等摩尔;FCC;缓慢扩散;空位迁移率;自扩散;示踪扩散;嵌入原子方法 (EAM) 摘要:我们基于 Foiles、Baskes 和 Daw(Foiles、Baskes 和 Daw Phys Rev B 1986)久经考验的嵌入原子方法功能,研究了由 Cu、Ag、Au、Ni、Pd 和 Pt 形成的 57 种随机等摩尔合金中的空位辅助扩散。我们回应了 W. Yeh 等人的建议,Advanced Engineering Materials,2004 年),即增加成分数量会导致随机等摩尔合金中的扩散“缓慢”。使用分子动力学 (MD) 模拟具有单个空位的随机合金,结合空位形成的计算,我们提取了每种合金中空位辅助扩散率。在开发和应用了几种可能的“迟缓性”评估标准后,我们发现只有少数合金(从 1 到 8,取决于迟缓性的定义)表现出迟缓扩散,而绝大多数合金的扩散速度更快,在相当多的情况下应该被认为是剧烈的(即比任何成分都快)。我们将扩散率与
本文讨论了增材制造合金 718 在增材制造 (AM) 工艺和随后常用的后热处理过程中的相变方面。为此,我们采用了基本理论原理、热力学和动力学建模以及现有文献数据。我们考虑了两种不同的 AM 工艺,即激光定向能量沉积和电子束粉末床熔合。首先研究了合金 718 在凝固和固态过程中相形成的一般方面,然后详细讨论了这两个工艺和随后的标准后热处理过程中的相变。我们考虑了冷却速率、热梯度和热循环对 AM 工艺过程中合金 718 相变的影响。特别注意说明凝固过程中的偏析成分如何影响合金 718 中的相变。本研究提供的信息将有助于更好地理解合金 718 718 AM 中的整体工艺-结构-性能关系。
本研究研究并比较了不同热处理 (HT) 对采用激光粉末床熔合 (L-PBF) 和激光粉末定向能量沉积 (LP-DED) 技术制备的 Monel K500 的微观结构和力学性能的影响。由于制备过程中诱导的高冷却速度,制备的 Monel K500 试样表现出树枝状微观结构和元素微偏析。使用四种不同的 HT 程序(包括热等静压 (HIP)、固溶退火 (SA) 和时效)研究了文献中提出的 HT 对锻造 Monel K500 的适用性。使用室温单轴拉伸试验评估试样的力学性能。使用扫描电子显微镜分析了 HT 过程中试样的微观结构演变。对于所有研究的 HT 条件,与 LP-DED 试样相比,L-PBF Monel K500 试样始终表现出更高的强度和更低的延展性。 HT 工艺包括在 1160°C 下以 100 MPa 的压力进行 3 小时的 HIP、在 1100°C 下进行 15 分钟的 SA,以及在 610°C 下进行 16 小时、在 540°C 下进行 6 小时和在 480°C 下进行 8 小时的三步时效,从而使 L-PBF 和 LP-DED 制备的 Monel K500 均具有最高强度。
增材制造 (AM) 通过提供快速制造能力,彻底改变了液体火箭发动机的部件设计。这为推进行业的开发和飞行计划带来了重大机遇,从而节省了成本和时间,并通过新设计和合金开发提高了性能。一个值得注意的例子是 GRX-810 氧化物弥散强化 (ODS) 合金,它是专门为极端温度而开发的。这种镍钴铬基合金是使用集成计算材料工程 (ICME) 技术创建的,旨在专注于具有出色温度和抗氧化性能的新型材料。GRX-810 合金利用 AM 工艺将纳米级氧化钇颗粒融入其整个微观结构中,从而实现了显着的增强。与传统的镍基高温合金相比,GRX-810 合金的抗拉强度提高了两倍,蠕变性能提高了 1,000 倍,抗氧化性能提高了两倍。 NASA 成功展示了使用 GRX-810 合金通过激光粉末床熔合 (L-PBF) 和激光粉末定向能量沉积 (LP-DED) 工艺开发和制造部件。我们付出了大量努力来建模、评估冶金性能、开发热处理工艺、表征微观结构和确定机械性能。GRX-810 合金专为航空航天应用而设计,包括液体火箭发动机喷射器、预燃器、涡轮机和热段部件,可承受高达 1,100°C 的温度。开发这种合金的目的是缩小传统镍基高温合金和耐火合金之间的温度差距。本文对 GRX-810 合金与其他航空航天合金进行了全面的比较,讨论了其微观结构、机械性能、加工进步、部件开发和热火测试结果。此次研发的最终目标是提升 GRX-810 合金的技术就绪水平 (TRL),使其能够融入 NASA 和商业航空航天应用。
从而更能抵抗开发的影响。目前,已有多种已知且广泛用于工业的涂层沉积方法,例如选择性激光熔化、使用微米和纳米级粉末的 HVOF 技术以及反应爆炸喷涂 [1-3]。电沉积是另一种可以生产具有特定功能特性的现代涂层的方法。通过控制电沉积参数(即电流、电压、温度和镀液成分),可以影响所得材料的结构,从而影响其性能。该方法的本质是可以同时共沉积几种金属以形成合金,甚至将金属粉末掺入涂层结构中 [4-18]。镍是广泛用于各种电化学过程中的金属之一,因为它具有良好的耐腐蚀性。为改善镍镀层,人们采用了各种改性方法,例如使用合金代替纯元素 [5,6,12]。电解镍镀层中一种有趣的添加剂是铼,它是地球上最稀有、最昂贵的金属之一。金属铼类似于铂,通常被归类为贵金属。纯净的铼是一种银色、有光泽且硬度较高的金属。它可精炼金属合金,显著提高其硬度和耐腐蚀性。铼只溶解在氧化性酸中:硝酸和热浓硫酸。大量铼用于生产特殊合金或超级合金,例如在航空工业中用于生产喷气发动机部件。铼还用于生产热电偶、加热元件、电触点、电极、电磁铁、真空和 X 射线灯、闪光灯泡、金属涂层,也可用作复分解和环氧化等反应的催化剂 [19-22]。由于铼属于“耐腐蚀金属”类,因此亚铁族阳离子的存在对于电解合金涂层的形成是必要的。含铼合金涂层的电沉积研究已成为许多研究的主题。此类材料可通过电流和化学沉积方法生产 [23-25]。
拓扑结构效应()是手性自旋纹理的运输响应,因此可以用作检测和理解这些非常规磁序的强大探针。到目前为止,仅在非中心人对称系统中观察到,dzyaloshinskii-moriya相互作用稳定自旋手性,或与Ruderman – Kasuya – Kasuya – Yosida-Yosida-type相互作用的三角晶格磁铁。在这里,在Fe-Co-Ni-Mn化学复杂合金中观察到的一个明显的化学合金,其在广泛的温度和磁场上具有简单的以面部为中心的立方(FCC)结构。由于在近距离包装的FCC晶格上磁性原子的随机占用以及原子之间直接的海森贝格交换相互作用,该合金被证明具有强烈的磁性挫败感,这证明了在低温方向上出现重进入的自旋玻璃状态,并且是第一个原理计算。因此,这归因于在外部磁场下强烈的自旋挫败产生的非变化旋转手性,这与负责Skyrmion Systems的机制以及几何沮丧的磁体不同。