《局域結構剖析金屬熔體原子團簇的試驗研究》是依託山東大學，由邊秀房擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：局域結構剖析金屬熔體原子團簇的試驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：邊秀房
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
先用高溫X射線衍射儀獲取含金屬間化合物的合金（如Ag-In/Ag-Sn/In-Bi合金）熔體的原子團簇統計結構參數，再用上海光源所同步輻射設備，對合金熔體的原子團簇結構信息進行局域結構剖析試驗。分別以Ag、Sn、In、Bi元素為吸收原子，通過分析X射線吸收精細結構譜，獲取熔體中指定原子的最近鄰配位原子種類、數目和配位鍵長等結構參數；以吸收原子為中心，剖析統計團簇結構，建立特徵原子的局域結構模型；分析吸收譜近邊電子結構，揭示熔體局域結構演化的本質。研究熔體特徵原子的局域結構對短程有序團簇結構構成和穩定性的影響，探索局域結構對團簇演變的作用，分別研究它們對合金凝固過程及微觀結構形成的貢獻，為材料加工過程液固結構轉變的研究和組織控制提供更微觀和更具體的理論依據，增強對凝固理論的再認識和新理解，豐富凝聚態物理理論。
結題摘要
金屬熔體結構是由近程有序的原子團簇構成，這種團簇結構是原子運動的統計分布。如何進入到這種團簇內部去了解不同原子種類和某一指定原子的位鄰結構構成，是這一課題的主要任務。在該課題的資助下，利用X射線吸收精細結構譜實驗、從頭算分子動力學模擬的方法和熔體脆性理論，對金屬熔體原子團簇局域結構遺傳效應、熱力學性質、動力學性質以及金屬熔體結構對脫合金前驅體組織結構的影響等方面進行了研究，在如下幾方面取得了創新性成果： (1).利用X射線吸收精細結構譜實驗，建立了金屬熔體局域結構模型，發現在過冷條件下，熔體中原子重排形成高對稱性低配位的多面體團簇。 (2).利用X射線衍射和從頭算分子動力學模擬的方法，發現金屬熔體中的局域結構具有凝固遺傳效應，揭示了局域結構遺傳效應與原子電子結構的內在聯繫。 (3).找到了BiIn2 金屬間化合物熔體中局域化學鍵Bi-In鍵存在的直接證據；發現在BiIn2金屬間化合物合金熔體中，In原子和Bi原子之間存在強烈的相互作用，並且構成金屬間化合物熔體團簇的Bi-In鍵強於其他非金屬間化合物成分的Bi-In鍵。因此，在金屬間化合物團簇的結構演化過程中，Bi-In鍵起了決定性作用。 (4).研製和開發了一種使熔體Al-7wt%Si合金與低碳鋼冶金結合的新工藝， 主要創新點是在低碳鋼表面熱浸鍍一層Zn-Al合金液，實現了汽車缸體複合材料的良好冶金結合，在高壓扭轉條件下研究了冶金界面的組織和性能。發現這種冶金結合界面在高壓扭轉實驗過程中表現出很好的塑性。同時發現這種冶金界面的界面區和基體部位高壓扭轉後的顯微硬度提高。 (5).利用熔體脆性理論找到了一種適合脫合金製備納米多孔的前驅體合金，作為鈉離子電池負極材料，在充放電電流為100 mA g-1循環200周后，容量仍然可以保持573.8 mAh g-1，並且具有優異的倍率和循環性能。 培養博士生7人，其中5人已獲得博士學位。獲國家發明專利授權三項，發表學術論文20篇，其中二篇發表在國際能源最高學術刊物EES上，該刊影響因子為29.7，已發論文單篇在一年內被引用達28次。
