Mechanistic insights into hydrogen reduction of multicomponent oxides via in-situ high-energy X-ray diffraction
本研究通过原位高能X射线衍射揭示前驱体状态对多组分氧化物氢还原路径及纳米多孔合金微观结构的关键影响，提出单步制备策略。
2025-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Effect of the porosity on the fracture surface roughness of sintered materials: From anisotropic to isotropic self-affine scaling
为了揭示微观结构如何影响断裂表面粗糙度在非均匀脆性固体，如岩石或陶瓷，我们的特点是死后断裂表面的粗糙度统计在自制的材料的可调微观结构的长度尺度和孔隙度，通过烧结单分散聚苯乙烯珠。除了无序的特征尺寸，粗糙度分布被发现表现出自仿射缩放功能随孔隙度的变化。从零值开始，并增加孔隙度，我们定量地修改自仿射缩放属性从各向异性（在低孔隙度）各向同性（孔隙度大于10%）。
2015-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
3D microstructure characterization of Cu 25Cr solid state sintered alloy using X-ray computed tomography and machine learning assisted segmentation
本研究利用XCT和机器学习辅助分割方法对固态烧结Cu-25Cr合金的孔隙和Cr相进行3D表征，发现界面孔隙占总孔隙75%以上并形成互连网络，为优化合金性能提供了依据。
2023-11-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Combined effect of SiC and carbon on sintering kinetics, microstructure and mechanical properties of fine-grained binderless tungsten carbide
本研究通过SPS和CPS烧结，探究SiC和碳对无粘结剂WC陶瓷的联合影响，发现添加1% SiC和0.3% C可优化微观结构并提升力学性能，且烧结活化能揭示扩散机制。
2023-12-27 cond-mat.mtrl-sci
Theory-based design of sintered granular composites triples three-phase boundary in fuel cells
固体氧化物燃料电池从由自发电化学反应释放的能量产生电流。这些器件的效率关键取决于其电极的微观结构，特别是三相边界（TPB）长度，能量产生反应沿着该长度发生。我们提出了一个系统的最大化的TPB长度作为一个功能的四个容易控制的微观结构参数，对于任何给定的平均水力半径，这是一个传统的措施，气体流动的渗透性。我们确定的最大化参数，并表明，城规会的长度可以增加超过300%的因素相比，目前的常见做法。我们通过计算几个数值模拟结构的TPB来支持这一结果。我们还比较了四个模型的烧结电极中的一个单一的晶间接触，并表明，在文献中常用的模型是过于简化和非物理的。然后，我们提出了两个替代方案。
2017-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Scratch-induced surface microstructures on the deformed surface of Al-Cu-Fe icosahedral quasicrystals
用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对烧结Al-Cu-Fe二十面体准晶（IQC）进行了研究，以了解以前在标准摩擦学划痕试验产生的痕迹中注意到的一些延展性的起源。的二十面体相的调制结构的转换和IQC的体心立方相的转换已被发现的轨道下。还观察到孪晶和位错。
2020-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Al-Zn alloy wafer grain boundary diffusion on the magnetism and microstructure of sintered NdFeB magnets
Columbia University（哥伦比亚大学）；Inner Mongolia University of Science and Technology（内蒙古科技大学）；New York University（纽约大学）
Al-Zn合金晶界扩散通过改善晶界解耦、形成高各向异性壳层和晶界平滑，显著提升烧结NdFeB磁体的矫顽力。
2026-10-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Anisometric mesoscale nuclear and magnetic texture in sintered Nd-Fe-B magnets
University of Luxembourg（卢森堡大学）；Technische Universität München（慕尼黑工业大学）；Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心有限公司）；Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）；Nuclear Physics Institute（核物理研究所）
本研究通过小角中子散射实验发现烧结织构化Nd-Fe-B磁体存在不等轴介观结构，结合模型估算其形状尺寸，证实核结构与磁散射各向异性相似并给出磁关联长度下界。
2020-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Automated Image Analysis and Contiguity Estimation for Liquid Phase Sintered Tungsten Heavy Alloys
本文提出了一种利用数字图像处理技术自动提取液相烧结钨基高比重合金图像特征和邻接性的软件模型。该模型以典型图像为输入，在无人工干预的情况下进行处理，并提供相应的图像特征和邻接值。图像处理算法包括分割、结合点提取、相位连接、颗粒计数和邻接估计阶段。对于输出，确定微观结构参数，如钨颗粒尺寸，钨相和邻接的量。利用液相烧结90 W-7 Ni-3Fe和93 W-4.9Ni-2.1Fe合金的6种不同的扫描电镜图像实现了该模型。结果表明，相对于人工测量，自动化模型可以正确地估计这两种合金的邻接度，误差在5.6% - 2.9%之间。开发的软件可以很容易地适应用于其他微结构。它也是开源的，可供其他研究人员使用。
2019-01-29 cond-mat.mtrl-sci eess.IV
Effect of Sintering Temperature on Microstructure and Mechanical Properties of Molded Martian and Lunar Regolith
采用盐水粘结剂对模拟火星和月球风化层的圆柱形试样进行成型，并在不同温度下烧结，以比较其微观结构、力学性能和收缩率。使用光学显微镜报告材料微观结构，并使用MTS万能试验机进行材料测试。实验方案执行了两次，一次使用火星全球模拟物（MGS-1），一次使用月球月海模拟物（LMS-1）。这些样品是通过注塑成型方法制造的，旨在复制典型的砌体单元以及粘合剂喷射技术（一种重要的增材制造（AM）技术）的绿色阶段。结果表明，对于火星和月球风化层，最佳烧结温度在1100 ℃和1200 ℃之间。在最佳烧结条件下，火星和月球砌体样品的抗压强度被确定为足以建造外星建筑。这项工作表明，火星和月球的风化层都有可能用作地外砖石和地外BJT增材制造工艺的母体材料。
2022-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Towards the Realization of Higher Connectivity in MgB2 Conductors: In-situ or Sintered Ex-situ?
两种最常见的MgB 2导体制造技术-原位和非原位-显示出关于连接性（有效载流横截面积）的越来越多的冲突。原位反应产生一个强的晶粒间耦合与低的填充因子，而使用预反应的MgB 2的异位过程产生紧密堆积的晶粒，但是，他们的耦合要弱得多。研究了常压下不同加热条件下非原位合成的MgB 2块材的正常态电阻率和显微结构。在约900°C的中等高温下长时间加热的样品显示出增加的填充因子、更大的晶粒间接触面积和显著降低的电阻率，所有这些都表明MgB 2的固态自烧结。因此，烧结的非原位样品的连通性超过原位样品的典型连通性范围5-15%。我们的研究结果表明，自烧结开发了优越的连接潜力的非原位MgB 2，虽然它的晶间耦合尚未完成，提供了一个强大的可能性，最佳烧结的非原位MgB 2比原位MgB 2的两倍甚至更高的连接。
2012-01-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Structural and Mossbauer studies of ball milled Co-Zn Y-type hexaferrites
以柠檬酸盐溶胶-凝胶自燃烧法合成的前驱体为原料，制备了Y型六角铁氧体样品Ba 2 ZnxCo 2-xFe 12 O22（x = 0，1和2）。将粉末在1100° C下烧结4小时。利用X射线衍射、扫描电子显微镜和穆斯堡尔谱研究了球磨对样品结构、显微结构和超精细参数的影响。X-射线衍射表明，在所有烧结样品中存在单一的Y型六角铁氧体。该阶段在研磨长达4小时的样品中持续存在。扫描电子显微镜图像表明，颗粒的形状发生了变化，其尺寸在研磨4小时后减小了10倍。室温穆斯堡尔谱的六角铁氧体阐明了分布的各种阳离子在不同的网站的六角铁氧体晶格。超精细领域（BHF）与每个组件被发现几乎呈指数下降，随着研磨时间的增加。超精细场的减少与自旋向上和自旋向下的亚晶格之间的超交换相互作用的减弱有关，这是由于非磁性Zn 2+离子取代Co 2+磁性离子以及研磨样品中的微观结构。
2017-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoresistance in granular CrO2 : influence of crystallographic and magnetic microstructure
我们报告的磁输运测量高纯度烧结样品的自旋电子CrO 2在一个未开发的结晶制度之间的5-300 K。由RH等温线导出的负磁电阻（MR）在高达200 K的温度下是不滞后的。在240-290 K之间，RH等温线显示出一些不寻常的特征，包括正MR和强钉扎效应。这些特征在290 K以上消失，显然与绝缘晶界的反铁磁有序化有关。当GB密度增加时，还观察到MR显著增强的定性相似特征。这些结果显示了在这种技术上重要的材料中，磁性和晶体微结构对磁阻的大小、符号和磁滞所起的作用。
2005-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Elasto-plastic residual stress analysis of selective laser sintered porous materials based on 3D-multilayer thermo-structural phase-field simulations
该研究提出粉末分辨的多层FEM相场与热-弹塑性耦合模拟，揭示选择性激光烧结多孔材料中残余应力和塑性应变的演化机制，并建立其与光束能量输入的回归关系。
2024-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen Decrepitation and Spark Plasma Sintering to Produce Recycled SmCo5 Magnets With High Coercivity
采用放电等离子烧结（SPS）技术结合氢爆工艺对SmCo 5磁体进行回收。用于再循环的SmCo 5磁体首先通过4巴压力的氢气爆裂3小时以产生爆裂粉末。然后使用SPS技术，通过在800-1000 ℃下烧结1分钟，将该粉末用于制备各向同性烧结磁体。在1000 oC的温度下，SPS处理过的磁体可以完全致密化。在900 ℃下烧结的样品显示出高于1500 kA/m的最佳内矫顽力（jHc），具有0.47 T的高剩磁（Br）值和43.4 kJ/m3的能量积（BH（max））。在900 ℃烧结的SPS-ed样品的性能进行了比较，通过使用新鲜SmCo 5粉末制备的常规烧结（CVS-ed）样品。结果表明，在室温下与CVS-ed样品相比，SPS-ed样品的磁性能得到改善，并且可以在180 ℃的高温下使用SPS-ed样品，其中样品显示出良好的磁性能，jHc为1502 kA/m，Br为0.44 T，BH（max）为36.4 kJ/m3。研究了SPS和CVS处理后样品的显微结构和X射线衍射图谱;其中样品基本上由Sm 2Co 7和Sm氧化物组成的SmCo 5基质相组成。
2018-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of the microstructure of the fine-grained YPO$_4$:Gd ceramics with xenotime structure after Xe irradiation
采用放电等离子烧结（SPS）方法制备了磷钇矿结构陶瓷。通过溶胶-凝胶法获得磷酸盐Y $_{0.95}$ Gd $_{0.05}$ PO $_4$（YPO $_4$：Gd）。将合成的纳米粉末收集在尺寸为10-50 mkm的大团聚体中。陶瓷具有细晶粒显微结构和高相对密度（98.67%）。SPS过程的总时间约为18分钟。高密度烧结陶瓷YPO $_4$：Gd与磷钇矿结构的照射与$^{+26}$离子（E = 167 MeV）的能量密度的$1\times10^{12}$ - $3\times 10^{13}$ cm $^{-2}$。在最大能量密度下未实现完全非晶化。随着注量的增加，观察到的非晶层的深度的一个微不足道的增加。根据掠入射XRD（GIXRD）的结果，随着能量密度从$1\times10^{12}$ - $3\times 10^{13}$ cm $^{-2}$增加，观察到非晶结构的体积分数从20%增加到70%。在恢复退火（700 $^\circ$ C，18小时）后，XRD峰200 YPO $_4$：Gd的强度达到初始强度I 0的~80%的值。
2022-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Influence of P2O5 and SiO2 addition on the phase, microstructure, and electrical properties of KNbO3
在这方面的贡献，P2 O 5和SiO2的添加对相，显微结构和KNbO 3的电性能的影响进行了研究。通过混合氧化物法制备了通式为（1-x）KNbO 3·xP 2 O 5（x = 0.03，0.05）和（1-x）KNbO 3·xSiO 2（x = 0.1）的样品粉末。通过TG/DTA研究了混合研磨的粉末的热行为，其显示在30 < T < 1200 ℃的温度范围内的总重量损失为33.4wt%，并且在约795 ℃下发生结晶相变。结果表明，P_2O_5作为烧结助剂，可使KNbO_3的烧结温度降低约30 ℃，并促进KNbO_3的致密化。使用X-射线衍射表征在加工的各个阶段的样品组合物。在T < 1020 C烧结的样品显示主要是KNbO 3，同时有一对低强度的K3 NbO 4峰作为第二相。（1-x）KNbO_3·xSiO_2（x = 0.1）样品的SEM图像显示，随着烧结温度从1000 ℃升高到1020 ℃，平均晶粒尺寸从3.76 μ m略微增加到3.86 μ m。由于P2 O 5和SiO2的加入以及所施加的AC信号的频率，观察到介电常数和损耗角正切的强烈变化。
2018-07-19 cond-mat.mtrl-sci
In situ mechanical testing of an Al matrix composite to investigate compressive plasticity and failure on multiple length scales
SiC颗粒增强铝基复合材料具有高强度、高耐磨性和优异的高温性能，但塑性和断裂韧性较低，限制了其在结构应用中的应用。本研究探讨了这种复合材料的塑性和故障的多个长度尺度上，从应变局部化通过一个复杂的微观结构，从基体的单个微粒的脱粘。三个微尺度支柱包含具有不同的复杂性和尺寸/体积分数的SiC颗粒的微观结构被用来研究这些功能对变形的影响。对于基体，纳米级金属间化合物内的Al晶粒的强化效果贡献最大，和Al晶界被证明是有效的障碍，防止应变局部化的主导剪切带，因此，灾难性的失败。当剪切局部化发生时，如果剪切带和界面对齐，则SiC颗粒可以从基体上脱粘。为了研究界面是否是一个弱点，在灾难性的故障，一些SiC颗粒从基体中分离出直接脱粘试验，这产生的界面强度是远远高于临界解析剪切应力的支柱表现出剪切局部化和界面脱粘。因此，基体-颗粒界面被排除作为一个可能的弱点，而不是剪切局部化被确定为机制，可以驱动随后的界面脱粘。
2020-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure and mechanical properties of mechanically-alloyed CoCrFeNi high-entropy alloys using low ball-to-powder ratio
针对高熵合金制备方法复杂且成本高的问题，本研究开发了一种基于低球料比（5:1）的机械合金化新方法，结合放电等离子烧结技术制备了CoCrFeNi高熵合金，并验证了其在不同球磨及热处理条件下具有优异的力学性能。
2023-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Effect of the parameters of bimodal microstructure on the mechanical properties of alumina: A case of sintering regime effects
Lobachevsky University（洛巴切夫斯基大学）
研究双模微观结构参数对氧化铝力学性能的影响，通过不同烧结制度优化陶瓷的硬度、断裂韧性及强度。
2026-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Analyses of microstructural and elastic properties of porous SOFC cathodes based on focused ion beam tomography
多孔SOFC电极的力学性能在很大程度上取决于其微观结构。弹性性能和微观结构参数的测量可以通过基于真实电极微观结构的数字重建的3D体积的建模来实现。然而，这种测量的可靠性在很大程度上取决于为重建而采集的原始图像的处理。在这项工作中，实际的显微组织的La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-d（LSCF）阴极在高温烧结的基础上重建的双光束FIB/SEM层析。关键的微观结构和弹性参数进行了估计和相关。分析了它们对图像分割中灰度阈值的敏感性。重要的微观结构参数包括孔隙率、弯曲度、比表面积、颗粒和孔径分布以及颗粒间颈部尺寸分布，这些参数可能对使用FEM从微观结构模拟的弹性性质具有不同程度的影响。结果表明，不同的阈值范围会导致对特定参数的敏感程度不同。孔隙度和弯曲度的估计比表面积体积比更敏感。发现孔和颈尺寸比颗粒尺寸不太敏感。结果还表明，弹性模量对孔隙率基本敏感，孔隙率在很大程度上受阈值控制。
2015-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Effect of grain boundary state and grain size on the microstructure and mechanical properties of alumina obtained by SPS: A case of the amorphous layer on particle surface
研究了不同加热方式和升温速率对超细氧化铝粉末收缩动力学的影响。研究对象包括（i）亚微米α-Al_2 O_3粉末，（ii）颗粒表面具有非晶层的亚微米α-Al_2 O_3粉末，（iii）细α-Al_2 O_3粉末。采用放电等离子烧结（SPS）技术制备氧化铝陶瓷试样。使用同样细的粉末（i）和（ii）来分析非晶层对烧结动力学的影响。粉末（i）和（iii）用于分析初始粒度对收缩动力学的影响。使用Young-Cutler和Coble模型分析收缩曲线。研究表明，亚微米粉末的烧结动力学是由晶界扩散强度决定的，细粉末的烧结动力学是由晶格和晶界同时扩散决定的。已经确定亚微米α-Al_2 O_3粉末表面上的非晶层影响SPS最后阶段的晶界迁移速率和Coble方程参数。已经提出，由在颗粒表面上具有非晶层的亚微米粉末烧结的氧化铝陶瓷的异常特性与在非晶层结晶期间形成的晶界处的缺陷浓度增加有关。
2022-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Effect of interfacial Fe3O4 nanoparticles on the microstructure and mechanical properties of textured alumina densified by ultrafast high-temperature sintering
本文研究Fe3O4涂层对织构氧化铝在超快高温烧结下微观结构和力学性能的影响，发现Fe3O4诱发晶体学缺陷并促进塑性流动，使抗弯强度和断裂韧性分别提升至约287 MPa和7 MPa.m0.5。
2024-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoindentation of Porous Bulk and Thin Films of LSCF
在本文中，我们展示了如何可靠的测量多孔陶瓷薄膜可以通过适当的纳米压痕实验和分析。采用纳米压痕法研究了混合导电钙钛矿材料LSCF 6428的室温力学性能。使用球形压头，使得接触面积远大于多孔微结构的尺度。在900- 1200 ℃烧结后，随着孔隙率从45%降低到5%，块体样品的弹性模量从33.8 GPa增加到174.3 GPa，硬度从0.64 GPa增加到5.32 GPa。压头下的致密化被认为对所测量的弹性模量的影响很小。致密样品中的残余孔隙率被发现占压痕和脉冲激励测量的弹性模量之间的差异。通过在900- 1200 ℃下烧结，还制备了具有可接受的压痕表面粗糙度的无裂纹LSCF 6428膜。可靠的测量薄膜的真实性能，通过数据外推法提供的压痕深度与薄膜厚度的比率是在0.1至0.2的范围内。对于给定的孔隙率，膜和块体材料的弹性模量近似相等。采用纤维束扫描电镜（FIB-SEM）对压痕前后薄膜的三维微观结构进行了表征。实际微结构的弹性形变的有限元建模显示出与纳米压痕结果的极好的一致性。
2015-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis, Structural, Electrical and Microchemistry Properties of Novel (LSCFM) LaxSr1-xCo1-y-zFeyMnzO3-δ (x=0.4, 0.6, 0.8, y=0.4, 0.8 and z=0.1, 0.2) Perovskites for SOFC Applications
钙钛矿是具有通式ABO 3的混合氧化物。已经发现许多不同的组合物是可能的，并且它们的数量由于它们的特性而快速增长，这些特性使得它们对于各种应用是理想的，例如用于固体氧化物燃料电池（SOFC）的阴极的制造。通过混合工业粉末制备了LaxSr 1-xCo 1-y-zFeyMnzO 3-δ（x=0.4，0.6，0.8，y=0.4，0.8和z=0.1，0.2）氧化物粉末，命名为LSCFM。粉末已被研究作为化学计量的函数，并已确定使用Rietveld分析的晶体结构参数。在低温烧结（1100 ℃）下，通过考虑两个立方钙钛矿相（x=0.4）或一个立方相和一个正交相（x=0.6、0.8），分别获得了每个烧结样品的结构分析结果。显微组织分析表明，最大晶粒尺寸约为0.63 μm。在1100 ℃下退火的样品（几乎为单相样品）表现出1.29 \times 103（Ω \cdot cm）-1的电导率。在1250 ℃烧结的样品具有更高的电导率，但接近最大值的曲线更尖锐。我们认为，低温烧结显示两相系统具有更宽的曲线最大值和高的电导率，为未来的应用在SOFC。
2011-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Spectrally enhancing near-field radiative heat transfer by exciting magnetic polariton in SiC gratings
在目前的工作中，我们从理论上证明，第一次，通过激发磁共振或极化激元，可以显着增强由亚波长真空间隙分离的一维周期性光栅微结构之间的近场辐射输运。采用涨落电动力学方法，结合散射矩阵理论和严格的耦合波分析，精确计算了两个SiC光栅之间的近场辐射热流。除了众所周知的耦合表面声子极化激元（SPhP），一个额外的光谱辐射热通量峰，这是由于磁极化激元，被发现的声子吸收带内的SiC。详细阐述了近场辐射输运中磁极化激元、耦合SPhP、单界面SPhP和Wood异常的机制、行为和相互作用。这一发现将开辟一条新的途径，通过微或纳米结构超材料的磁共振控制近场辐射传热。
2015-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Processing-Dependent Near-Field Radiative Heat Transfer at Au/SiC Interfaces
Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理研究所）
本研究通过热退火调控Au/SiC界面近场辐射热传输，发现退火可增强数十纳米间距处的热传输，源于等离子体表面模式耦合的增强。
2026-01-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Design of Programmable Temperature Platform and its Pyroelectrocatalytic applications
本文设计了一种可编程温度平台，制备硅基TiO2薄膜并首次用于热电催化，经48次冷热循环对罗丹明B降解率达37%，展示了TiO2热电性能及水消毒应用前景。
2024-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Structural and electrical properties of ceramic Li-ion conductors based on Li$_{1.3}$Al$_{0.3}$Ti$_{1.7}$(PO$_4$)$_3$-LiF
本文采用X射线衍射（XRD）、7 Li、19 F、27 Al和31 P魔角旋转核磁共振（MAS NMR）、热重（TG）、扫描电镜（SEM）、阻抗谱（IS）和密度法对Li_（1.3）Al_（0.3）Ti_（1.7）（PO_4）_（3-x）LiF锂离子导电陶瓷进行了研究。结果表明，由于晶界相表现出高电阻，所制备的Li1.3Al0.3Ti1.7（PO 4）3和陶瓷的总离子电导率都很低。该相主要由铍石晶相以及一些含有Al 3+离子的非晶相组成。在添加LiF的烧结过程中，晶界的电阻相分解。在砖层模型（BLM）框架下讨论了导致材料微观结构变化的过程及其对材料离子性质的影响。对于在800°C下烧结的LATP-0.1LiF陶瓷，测量到室温下的最高总离子电导率，并且等于σtot = 1.1 x 10-4 Scm-l。
2020-07-31 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
