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关键词： 管道   磁各向异性   能量守恒定律   能量最低原理   等效磁路  

摘要： 管道是油气的主要输送方式之一,其敷设方式较浅且输送介质具有易燃易爆特性,因此有效保障管道结构安全是管道工业界最关注的问题之一,管道失效的原因多由于局部应力集中、微观缺陷和裂纹造成的。管壁产生应力集中后,会发生屈服甚至断裂,在应力的反复作用下管壁会产生疲劳裂纹,在腐蚀环境下,管壁会产生应力腐蚀裂纹,裂纹对管壁造成进一步的危害。因此,检测管道的应力状况是一种有效避免管道发生失效的手段。本文以管道为研究对象,利用磁各向异性检测管道的应力状态,该技术的原理是铁磁性材料在受到应力的过程中,其不同方向磁导率会呈现明显的不同,通过检测易磁化方向与难磁化方向的磁化率之差,以及应力与磁化率的数学关系,得到管壁的当量应力,根据应力第三强度准则判断其是否发生屈服失效。通过对铁磁性材料产生磁各向异性的原因进行研究,认为其主要受到磁晶各向异性能和应力能的影响;根据能量最低原理,研究了应力致磁各向异性现象的机理;通过对管道的受力状态进行分析,认为管壁的径向应力远小于环向应力和轴向应力,可将其等效为双轴应力状态进行分析;根据能量守恒定律,结合管壁的应力分布情况,建立了磁化率与管壁应力之间的数学模型;根据磁路欧姆定律建立了磁各向异性探头输出电压与磁化率之间的数学模型;并得出磁各向异性探头输出电压与当量应力之间的关系式。实验结果表明:在外磁场的磁化强度为300A/m的条件下,Q235钢表现出的磁化率最高;应力会使管壁内部的磁化方向发生旋转,并形成易磁化方向和难磁化方向;磁各向异性检测方式可以有效检测出管壁的主应力方向所在延长线的角度,误差在16°以内,且该方式可定性测量管壁当量应力的大小,并对应力变化敏感,能有效检测出管壁应力集中区域的位置。

关键词： 抗磁性   磁矩   全反射  

摘要： 利用磁铁作用于漂浮在水面的纸片和盛水气球,演示了水的抗磁性,并利用全反射研究了水的抗磁性与外磁场的关系.实验结果表明:当磁铁置于水面上方时,磁场作用区域的水面向下凹陷.磁场越强,水面的凹陷程度越大,水的抗磁现象越明显.

关键词： 斯特恩盖拉赫实验   磁矩   电子自旋   量子力学  

摘要： 本文从最基本的物理概念出发,较为详尽地梳理了斯特恩盖拉赫实验的基本事实。尝试着在不脱离大学物理知识范畴的前提下,让斯特恩盖拉赫实验成为大学物理的教学内容之一。

关键词： Sm2Fe17N3   价电子结构   磁矩   居里温度  

摘要： 从固体与分子经验电子理论出发分析了Sm2Fe17N3的价电子结构;在满足键距差ΔD(nα)<0.005 nm基础上筛选得出了45种成键原子对的等同键数Iα、理论键距■和实验键距D(nα);确定了Sm2Fe17N3晶体中9种不同晶位上原子的量子态:Fe(c1):A17;Fe(c2):A16;Fe(c3):A15;Fe(f):C3;Fe(h):C5;Fe(d):A8;Sm(c):7;Sm(a):7;N(e):3;计算了Sm2Fe17N3晶体的磁矩即51.8706μB以及居里温度即TC=748.55 K并研究了价电子结构与Sm2Fe17N3化合物的磁矩和居里温度的关系。结果表明:建立的价电子结构可靠性较高,通过价电子结构计算得到的Sm2Fe17N3化合物居里温度与其理论值相符合;Sm2Fe17N3中6种Fe原子的量子态可以作为衡量晶体磁矩及居里温度的重要依据,为了得到更高磁性能的永磁材料,可以考虑增加Fe原子量子态数量由甲种杂化朝丙种杂化转化;而Sm2Fe17N3晶体中包含的丙种杂化的Fe原子数及一个结构式中包含总磁电子数等,从微观对Sm2Fe17N3具有较高居里温度的特性进行了揭示。

关键词： 能带结构   杨氏模量   泊松比   磁矩   第一性原理计算  

摘要： 利用第一性原理计算方法,对Full-Heusler合金V 2MnGa整体结构进行了优化,并在最优的晶格常数的基础上计算磁矩,并绘制能带结构图,分析V 2MnGa的磁学性质,以及计算V 2MnGa的力学性能,通过计算合金的体积模量B,Voigte-Reusse-Hill平均剪切模量G、泊松比ν和杨氏模量Y,证明V 2MnGa化合物属于延展性合金。计算V 2MnGa各向异性因子A为2.01,说明该化合物不是弹性各向同性的。结果表明,V 2MnGa合金平衡态晶格常数为5.74(7),属于半金属材料,力学性能表明该合金具有较好的延展性。

关键词： 元素周期表   碳原子   化学学会   内层   碳元素   价电子   原子核  

摘要： 碳元素是如此的全能,又是如此的重要,因此英国皇家化学学会将其称为“元素之王”。碳几乎无处不在,用处也极为广泛。在元素周期表上,碳处于第6位,它的原子有6个质子,6个中子和6个电子。这6个电子分布在两个壳层中,两个在靠近原子核的内层,另外4个在最外层。原子的最内层只能容纳2个电子,而最外层是可以容纳8个的,所以碳原子的最外层还空着4个位置。那些最外层的电子被称为价电子,是碳神奇性质的根源。

关键词： 拓扑材料   节线   节面   能带结构  

摘要： 拓扑节线与节面金属指的是在费米能附近存在能带交叉,并且这些交叉点在动量空间分别形成一维曲线和二维曲面的金属材料.这种特殊的能带结构可以带来很多奇异的物理性质,使得这两类体系在近几年得到了广泛关注.本文着重讨论了节线与节面金属相关概念的发展,回顾了有关的研究工作,包括节线与节面的特征与分类以及相应材料的预测.

关键词： 耐热钢   Mo   合金碳化物   磁性   磁矩   热力学性质  

摘要： 利用基于第一性原理的VASP软件计算钢中合金碳化物(Fe,Mo)3C在0 K、0 Pa的磁矩和形成能,利用热力学平衡软件MTDATA计算合金碳化物(Fe,Mo)3C的化学自由能改变量,利用Weiss分子场理论计算合金碳化物在12 T强磁场下的磁自由能改变量。结果表明,合金碳化物(Fe,Mo)3C的磁矩主要来源于不同Wyckoff位置的Fe原子,8d位置的Fe原子对磁矩的影响比4c位置的Fe原子更大,而Mo原子会使合金碳化物的磁矩降低;合金碳化物Fe 2MoC、Mo 3C的形成能为负,表明这两种合金碳化物比Fe 3C和FeMo 2C更稳定;另外,Mo原子会降低合金碳化物(Fe,Mo)3C化学自由能改变量,增大其磁自由能改变量。

关键词： 锶铁氧体   Mn掺杂   第一性原理   电子结构   磁矩  

摘要： 为了揭示掺杂离子对具有磁铅石构型的锶铁氧体材料磁性能的影响,本研究探讨了锶铁氧体及其锰掺杂体系的稳定构型及其磁结构。研究结果表明,锶铁氧体为亚铁磁性,与前期的研究结果相吻合。通过比较GGA和GGA+U计算方法,发现U值的选取对体系的电子结构和原子磁矩有显著影响。当U值为3.7eV时,体系由金属性转变为自旋向上带隙为1.71 eV的半导体。原胞总磁矩为40μB。对于Mn替换掺杂的Sr Fe12–xMnxO19体系,通过不同占据位能量比较,当单个Mn原子替换(x=0.5)时, Mn离子优先占据Fe(12k)位置;而当两个Mn原子替换Fe原子(x=1.0)时,两个Mn分别占据Fe(12k)和Fe(2a)位置。Mn掺杂对锶铁氧体的结构影响较小,但对于体系的总磁矩和电子结构有较明显的影响。在Mn含量x=0.5和x=1.0时,自旋向上带隙值分别降低到0.85和0.59 eV,原胞的总磁矩为39和38μB。本研究可为实验研究提供理论指导。

关键词： 太阳电池   多步扩散工艺   PN结  

摘要： PN结作为太阳电池的核心部分,它的性能优劣直接关系到电池的整体质量。目前,可用于PN结制备的方法中扩散工艺的应用较为广泛,通过多步扩散工艺,能够制备出性能优异的PN结。基于此点,本文从太阳电池PN结的形成及其特性分析入手,论述了多步扩散制备太阳电池PN结工艺。期望通过本文的研究能够对促进太阳电池性能的提升有所帮助。