1 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心，辽宁 沈阳 110016
2 中国科学技术大学材料科学与工程学院，辽宁 沈阳 110016
激光选区熔化GH4169合金粉末的循环使用可以显著降低制备成本、缩短生产周期。但是，利用循环使用的合金粉末，通过激光选区熔化技术成形的部件在组织、缺陷、性能行为上均存在差异。研究了不同循环使用次数下GH4169合金粉末的组织、缺陷及粒径分布等特征对成形件热处理态组织和相分布、拉伸行为及变形机制的影响。分析了循环使用后的粉末形貌和粒径分布、热处理试样的断口形貌、断口纵剖面组织和断口附近透射组织特征，详细阐述了拉伸断裂方式和强韧化机制。结果表明：粉末多次循环使用后平均粒径由30.45 μm逐渐增大至41.80 μm；表面愈加粗糙，流动性由14.85 s/50 g增加到18.62 s/50 g，较差的流动性导致热处理试样出现孔洞缺陷；合金拉伸强度（50~100 MPa）下降，力学性能受损；而断裂方式和变形机制不受影响。热处理态合金析出了纳米尺寸的块状碳化物、短棒状δ相、Laves相以及γ″和γ′强化相，拉伸过程中有效的钉扎位错提升了合金性能，使合金在室温和650 ℃下的最大抗拉强度分别达到1430 MPa和1205 MPa，优于或接近已报道的锻造、铸造和增材制造GH4169合金。研究结果为激光选区熔化GH4169合金的粉末循环使用和拉伸变形机制分析提供了参考。
增材制造 激光选区熔化 GH4169合金 粉末特性 组织演变 拉伸行为 中国激光
2024, 51(10): 1002310
1 西南石油大学新能源与材料学院，四川 成都 610500
2 华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心，广东 广州 510640
3 成都新杉宇航科技有限公司，四川 成都 610500
钛基复合材料具有高弹性模量、高比强度、高耐磨性和优异的高温耐久性等特点，在航空航天领域有良好的应用前景。采用低能球磨制备了纳米TiC颗粒与TC4的复合粉体，然后使用选区激光熔化（SLM）制备了TiC/TC4钛基复合材料，分析了不同体能量密度（29~97 J/mm3）对复合材料成形质量、显微组织、显微硬度的影响，并总结了组织演变机理和TiC演变过程。结果表明，成形该复合材料的最佳体能量密度为50~70 J/mm3，在该范围内试样的最高相对密度可达99.7%，显微硬度为385~392 HV。横截面上，显微组织的晶粒呈特殊的双尺寸分布，即由初生β等轴晶和沿其外围生长的不规则共晶区组成；纵截面上，显微组织呈鱼鳞状形貌分布且熔池内存在大量流纹状组织。复合材料中存在未溶TiC（主要分布于初生β晶界附近）、共晶TiC（主要呈链状网络分布于共晶β晶界）以及沉淀析出TiC（主要呈颗粒状分布于晶粒内）。随着体能量密度的增加，链状共晶TiC向棒状转变，晶内TiC尺寸长大。共晶TiC与β-Ti没有取向关系，共晶TiC、沉淀析出TiC与α'-Ti均存在明显取向关系，即｛11-20｝α'-Ti∥｛110｝TiC。
激光技术 钛基复合材料 选区激光熔化 显微组织演变 TiC演变 中国激光
2024, 51(16): 1602301
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Luminescence and Optical Information, Ministry of Education, School of Physical Science and Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
As typical quarternary copper-based chalcogenides, Cu–Zn–Sn–S nanocrystals (CZTS NCs) have emerged as a new-fashioned electrocatalyst in hydrogen evolution reactions (HERs). Oleylamine (OM), a reducing surfactant and solvent, plays a significant role in the assisting synthesis of CZTS NCs due to the ligand effect. Herein, we adopted a facile one-pot colloidal method for achieving the structure evolution of CZTS NCs from 2D nanosheets to 1D nanorods assisted through the continuous addition of OM. During the process, the mechanism of OM-induced morphology evolution was further discussed. When merely adding pure 1-dodecanethiol (DDT) as the solvent, the CZTS nanosheets were obtained. As OM was gradually added to the reaction, the CZTS NCs began to grow along the sides of the nanosheets and gradually shrink at the top, followed by the formation of stable nanorods. In acidic electrolytic conditions, the CZTS NCs with 1.0 OM addition display the optimal HER activity with a low overpotential of 561 mV at 10 mA/cm2 and a small Tafel slope of 157.6 mV/dec compared with other CZTS samples. The enhancement of HER activity could be attributed to the contribution of the synergistic effect of the diverse crystal facets to the reaction.
2D nanosheets 1D nanorods structure evolution Cu−Zn−Sn−S electrocatalytic hydrogen evolution Journal of Semiconductors
2023, 44(12): 122701
医学病毒学湖南省重点实验室, 湖南大学生物学院, 长沙 410012
近20年来, 偶发的感染人类的猴痘疾病严重影响了公共卫生和经济。啮齿类动物是猴痘病毒(MPXV)在自然界的主要宿主。MPXV可以通过直接接触传播至人并引起自限性感染, 出现皮疹和淋巴结症状。本世纪初, 美国报道了第一例在非洲以外地区人感染MPXV的病例, 此后, 猴痘逐步在全世界流行, 并成为严重的公共威胁。随着病毒检测和测序技术的发展, 许多新的痘病毒被发现, 从而丰富了痘病毒科的多样性。本综述对MPXV以及痘病毒科中的其他病毒的最新分类、宿主范围、基因组结构特点、致病性以及遗传进化关系进行了全面概述。这些信息将促进我们对痘病毒的遗传进化关系和传播的了解, 并且对未来病毒的研究和疾病的控制提供帮助。
痘病毒 致病性 分类 宿主 遗传演化 poxvirus pathogenicity taxonomy host evolution
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Materials Science and Engineering, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, P. R. China
2 Guangdong Provincial Key Laboratory of Functional Oxide Materials and Devices, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, P. R. China
3 Institute for Advanced Materials, South China Academy of Advanced Optoelectronics, South China Normal University, Guangzhou 510006, P. R. China
4 Guangdong Provincial Key Laboratory of Optical Information Materials and Technology, South China Normal University, Guangzhou 510006, P. R. China
5 Institute of Data and Information, Tsinghua Shenzhen International Graduate School, Shenzhen 518055, P. R. China
Ferroelectric nanocapacitors have attracted intensive research interest due to their novel functionalities and potential application in nanodevices. However, due to the lack of knowledge of domain evolution in isolated nanocapacitors, precise manipulation of topological domain switching in the nanocapacitor is still a challenge. Here, we report unique bubble and cylindrical domains in the well-ordered BiFeO3 nanocapacitor array. The transformation of bubble, cylindrical and mono domains in isolated ferroelectric nanocapacitor has been demonstrated via scanning probe microscopy (SPM). The bubble domain can be erased to mono domain or written to cylindrical domain and mono domain by positive and negative voltage, respectively. Additionally, the domain evolution rules, which are mainly affected by the depolarization field, have been observed in the nanocapacitors with different domain structures. This work will be helpful in understanding the domain evolution in ferroelectric nanocapacitors and providing guidance on the manipulation of nanoscale topological domains.
Ferroelectrics SPM domain evolution bubble domain nanocapacitor array Journal of Advanced Dielectrics
2023, 13(6): 2345003
辽宁工程技术大学 爆破技术研究院，阜新 123000
为分析不同单位面积炸药量及不同截面应力下的钢筋混凝土立柱爆破后破坏特征及应变演化规律，以弹性力学理论为基础，利用自主研制的单轴惯性动载力学模型试验系统对12个钢筋混凝土立柱进行爆破试验。当钢筋混凝土立柱上部截面应力为0 MPa时对应单位面积炸药量为0.11 kg/m2、0.23 kg/m2、0.27 kg/m2; 上部截面应力为2 MPa时对应单位面积炸药量为0.13 kg/m2、0.18 kg/m2、0.23 kg/m2;上部截面应力为3 MPa时对应单位面积炸药量为0.18 kg/m2、0.23 kg/m2、0.32 kg/m2; 上部截面应力为4 MPa时对应单位面积炸药量为0.13 kg/m2、0.18 kg/m2、0.23 kg/m2，并且运用数值仿真模拟软件对不同截面应力影响爆破效果进行模拟分析。定义纵向中轴线破碎距离来描述立柱爆破后的破碎范围，通过理论推导、现场试验及数值模拟软件分析不同影响因素下的中轴线破碎距离及应变演化规律得出：随着截面应力的增加，越接近中轴线的耦合切向应力越大，与加载方向垂直的耦合切向拉应力相对减小; 当单位面积炸药量约小于0.15 kg/m2时，随立柱截面应力增大，立柱中轴线破碎距离不断减小; 当单位面积炸药量约大于0.15 kg/m2时，随着截面应力的递增，中轴线破碎距离不断增大，立柱的切向拉应变峰值呈上升趋势，径向压应变峰值绝对值逐渐减小; 当截面应力一定时，随着单位面积炸药量的增加，立柱纵向中轴线破碎距离增大，但是增长幅度却随着单位面积炸药量的增加而减小，同时立柱的切向拉应变峰值增大，径向压应变峰值绝对值也呈上升趋势; 随着截面应力的增大，立柱损伤云图中轴线上损伤距离不断增大，且裂纹倾向于加载轴向扩展，进一步验证试验结论的正确性。
爆炸荷载 钢筋混凝土立柱 截面应力 单位面积炸药量 破坏特征 应变演化规律 explosive loads reinforced concrete columns section stress amount of explosive per unit area destructive characteristics strain evolution laws
1 福州大学 至诚学院, 福州 350002
2 福州大学 环境与安全工程学院, 福州 350116
利用自主设计和搭建的1 m3矩形泄爆系统, 开展了顶部点火条件下7%～13%浓度范围的甲烷-空气预混气体泄爆实验, 研究甲烷浓度对泄爆过程中火焰演化和内部超压特性的影响规律, 并结合压力时程曲线和火焰演化图像等进行机制分析, 研究结果表明: 浓度对甲烷-空气预混气体的泄爆特性有显著影响, 在特定甲烷浓度下, 容器内部超压出现双峰现象, 在各浓度下均出现压力峰值P1, 而压力峰值P2仅在浓度为9%出现。各浓度均出现的第一压力峰值P1随着浓度的增加呈现先增大后减小的趋势, 而该峰值出现时间的变化趋势却与之相反, 两者均在甲烷浓度10%下取得极值。这一现象主要由初始火焰传播、外部爆炸、亥姆霍兹振荡和泰勒不稳定性等因素综合影响形成。仅在甲烷浓度9%出现由火焰与声波耦合作用诱发产生的声学峰值P2, 该峰值远大于压力峰值P1; 其主要由火焰和声压的相互促进与扰动触发热声耦合作用影响形成。火焰向下传播速度随浓度呈先增加后减小的趋势, 在甲烷浓度10%时达到最大值, 且稍富燃状态下燃烧速度总体较快。
甲烷爆炸 泄爆 顶部点火 火焰演化 methane explosion vented explosion top ignition flame evolution
激光诱导击穿光谱技术目前已用于国内大科学装置EAST托卡马克壁诊断。 在真空环境下， 如何提升LIBS定量分析准确性是其进一步发展的瓶颈问题之一。 在真空中， 激光诱导等离子体具有高度时空非均匀性， 对等离子体时空演化行为的研究， 理解各个物种的演化规律， 是进一步改进LIBS定量分析准确性的重要内容。 针对托卡马克第一壁和偏滤器的材料相关的不同元素， 该工作在真空环境下利用波长为1 064 nm、 脉宽5 ns、 功率密度6.3 GW·cm-2的脉冲激光对三元合金-碳化钨铜((WC)70Cu30)进行烧蚀产生多组分等离子体， 使用线性阵列光纤实现了对发射光谱的时空分辨测量。 以三种元素C Ⅰ 833.51 nm， C Ⅱ 657.81 nm， Cu Ⅰ 515.32 nm， Cu Ⅱ 512.45 nm， W Ⅰ 429.46 nm， W Ⅱ 434.81 nm六条谱线为研究对象， 研究了激光烧蚀等离子体不同辐射机制的时间尺度以及多组分等离子体在扩张过程中发生的元素“空间分离”现象和“离子加速”现象。 根据连续背景和六条谱线的时间演化规律， 观察到连续辐射主要发生在等离子体膨胀早期80 ns内， 离子谱线在30～300 ns， 原子谱线在100～1 000 ns。 空间分辨实验研究发现， C、 Cu、 W元素对应原子及离子的空间分布均有所不同， 即真空中激光烧蚀多组分等离子体在扩张过程中发生了元素“空间分离”现象。 将六条谱线的峰值位置和时间进行线性拟合， 获得了对应物种的扩张速度， 其速度范围在4.2～34.9 km·s-1。 结果表明， 相对原子质量越小， 对应粒子的速度越快（C Ⅰ>Cu Ⅰ>W Ⅰ， C Ⅱ>Cu Ⅱ>W Ⅱ）; 对应元素的离子速度大于其原子速度（C Ⅱ>C Ⅰ, Cu Ⅱ>Cu Ⅰ, W Ⅱ>W Ⅰ）。 利用元素“质量分离效应”和“瞬态鞘层加速”的物理机制， 对激光等离子体元素“空间分离”以及“离子加速”现象进行了讨论和解释。 该研究结果为LIBS理论模型建立提供了重要的实验数据参考， 也为提高真空LIBS定量分析准确性提供了新思路。
激光诱导击穿光谱 碳化钨铜 多组分等离子体 时空演化 质量分离效应 离子加速 Laser-induced breakdown spectroscopy Copper tungsten carbide alloy Multicomponent plasma Temporal-spatial evolution Mass separation effect Ion acceleration 光谱学与光谱分析
2023, 43(5): 1394
