金屬物理學
關注創建者：匿名 創建時間：2022-06-15
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彩色的電子產品金屬外殼不僅滿足了人們的審美需求，也增加了商品的附加價值。電化學沉積是目前廣泛應用的金屬合金表面著色技術，其顏色來自于由表面氧化層厚度所決定的可見光干涉。因為該氧化層的厚度在產品的使用過程中不會改變，所以這項技術所實現的產品顏色在使用過程中是固定的。
最近，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心極端條件物理實驗室的博士研究生王朋飛，在導師孫永昊特聘研究員和白海洋研究員的共同指導下，與來自中科院物理研究所、中國科學院大學、錢學森空間技術實驗室和楊伊萬格利斯達浦金野大學的科研人員合作，發現了一種可以在自然條件下自發改變顏色的金屬材料。這種金屬材料的表面顏色幾乎每周一變。該材料色澤均勻明亮、其表面在磨損后能自行修復重現顏色，且在紫外光下具有熒光效果。
這種金屬材料的可以自發改變顏色特性來自于該合金在室溫條件下持續且不中斷的自發氧化。這是一種由稀土元素鈰作為主要組元的非晶合金。它由于鈰的化學活性所以在室溫下有高的氧化速率，由于非晶結構中均勻的缺陷分布，所以避免了如多晶合金中因局域缺陷位置快速氧化所帶來的銹斑，使得非晶合金的表面氧化層厚度均勻。研究人員通過在鈰基非晶合金中摻雜釔，可以加快該金屬材料在自然條件下的變色，實現了對其變色速率的調節。圖一展示了不同含量的釔摻雜對材料顏色的影響和熒光效應；圖二展示了該金屬材料的顏色隨時間的變化規律；圖三展示了非晶態鈰基合金與同成分晶態鈰合金在氧化和顏色上的差異。
圖一：不同釔元素摻雜的彩色金屬玻璃宏觀光學照片和光致發光現象。
圖二：(a)無、(b)有釔元素彩色金屬玻璃顏色隨時間變化規律。
圖三：高純鈰、非晶態鈰基合金與同成分晶態鈰合金的氧化動力學行為；非晶態鈰基合金與同成分晶態鈰合金經氧化后的光學照片。
展開 故障物理學是新發展起來的元器件失效分析技術，著重從微觀角度出發，研究元器件的失效發展過程和失效機理，以采取糾正措施，提高可靠性。
【引言】
盡管金屬玻璃(MGs)具有顯著的強度和彈性，但其延展性阻礙了其廣泛應用。由于應變軟化，MG在遠低于玻璃化轉變溫度下的塑性變形強烈地局限在剪切帶中，該剪切帶控制MG的屈服和斷裂行為。剪切帶通常是由剪切轉變區(STZ)的協同對準產生的納米級平面物體。先前通過TEM觀察表明剪切帶的厚度約為10-20nm，并且該值長期以來在許多MG變形模型中被采用。然而，后來通過不同技術進行的研究表明剪切帶存在于更廣泛的區域。為了精確地繪制剪切帶影響區(SBAZ)，需要具有足夠高的靈敏度和空間分辨率的方法。磁疇與磁各向異性相關并反映自旋結構。10-5數量級的變形應變很難通過X射線測量，但可以完全重構磁疇圖譜。對于沒有磁晶各向異性的鐵磁MG，磁疇結構以磁彈性各向異性為主，并且對局部應力引起的原子位移極其敏感。因此，磁疇結構的演變可以直接反映鐵磁MG變形時的局部結構變化和應力/應變分布。也就是說，通過磁力顯微鏡(MFM)易于觀察到的磁疇能夠以納米級高精度和高空間分辨率探索剪切帶周圍的受影響區域。
【成果簡介】
近日，中科院物理所汪衛華院士、柳延輝研究員(共同通訊作者)等以磁疇作為高靈敏度和空間分辨率的探針詳細揭示了剪切帶影響區(SBAZ)的結構，并在Nat. Commun.上發表了題為“Shear-band affected zone revealed by magnetic domains in a ferromagnetic metallic glass”的研究論文。作者證實剪切帶伴隨著在應變場中具有梯度的微米級SBAZ，并且多個剪切帶通過SBAZ的疊加相互作用。此外，還存在從剪切帶延伸數百微米的超長程漸變彈性應力場。
展開 據《科學美國人》雜志網站和物理學家組織網6日報道，最新一期《自然》雜志刊登了一篇夸克聚變研究的重磅論文：以色列特拉維夫大學和美國芝加哥大學科學家合作，首次證明夸克在聚變反應中能向外釋放強大能量，威力遠大于制造氫彈的核聚變釋放能量。
但研究人員表示，夸克在1皮秒時間內就會衰變，因此人們不必擔心其會被用于武器。
夸克是組成中子和質子等亞原子的粒子，目前被發現的主要有6種：上夸克、下夸克、頂夸克、底夸克、奇夸克和粲夸克，其中只有上夸克和下夸克質量目前最輕最穩定，能在宇宙中找到，而其他粒子只能通過高能碰撞產生。
今年6月，歐洲核子研究中心（CERN）團隊從高能碰撞數據中發現一種包含兩個粲夸克的全新重子。當時科學家猜測，粲夸克在聚變成重子的過程中，可能會向宇宙釋放剩余能量。
最新研究中，特拉維夫大學馬瑞克·卡里內和芝加哥大學喬納森·羅斯內從理論上推算得出，兩個粲夸克會在聚變中釋放12MeV（兆電子伏特）的能量，大約為氘氚聚變能18MeV的三分之二；而兩個底夸克聚變時甚至能釋放138兆電子伏特的強大能量，是氘氚聚變能量的近8倍。這也許意味著，與氫彈相比，“夸克炸彈”具有更大威力。
但研究人員表示，在武器裝備里的氫彈中，單個聚變反應不會造成危險，而是通過將大量氘氚堆積發生鏈式聚變才發揮威力。
夸克被制造出來后，會在1皮秒內衰變成更低能量的普通粒子，無法堆積儲存發生鏈式反應，因此人們無需擔心有人研制底夸克炸彈，用于軍事目的。“我們發表論文之前，與同行們進行了深入溝通，完全排除了用于武器研制的可能性。”卡里內說。新研究將為基本粒子物理學研究開創全新領域，未來兩年內，CERN的大型強子對撞機就能開展類似實驗，驗證夸克聚變的真正潛力。
本文轉自科學解碼。
展開 在地球物理流體動力學中，相對渦度是由氣流通過彎曲路徑和風切變產生的。
三維旋轉，也稱為渦度，描述了海洋環流和天氣系統的行為
在地球表面，能量、動量和水分通過大規模的流體波動重新分配。在大氣中觀察到的三維旋轉負責將能量、動量和水分從一個點轉移到另一個點。三維旋轉，也稱為渦量，描述了海洋環流和天氣系統的行為。在描述大氣中的渦度時，絕對渦度和相對渦度是兩個需要理解和解釋清楚的術語。
什么是渦度？
渦度是一種顯微測量值，指示流體的自旋和旋轉。渦度描述了流體中局部旋轉的矢量表示。在地球系統中，渦度表示為風分量變化的凈幅值。
通常，渦量定義為速度的旋度。沿正交笛卡爾軸 x、y 和 z 使用 u、v 和 w 表示的風分量將流體包裹經歷的完整旋轉或自旋描述為：
x、y、z 坐標中的單位向量分別由 i、j 和 k 給出。
使用渦度分量表示大氣的旋轉動力學
在討論大氣或氣象模型時，渦度是一個不可避免的量。使用參數渦度描述與水圈、對流層和大氣相關的旋轉動力學。
渦度是一個具有水平和垂直分量的量。水平渦度矢量的方向連同水平速度矢量會影響上升氣流的旋轉，尤其是在雷暴期間。同樣，在關注大氣環流研究的同時，考慮了渦量的垂直分量，因為它與散度、大氣中的垂直運動和水平渦量有關。
地球物理流體動力學和渦度
在地球物理流體動力學中，渦量的垂直和水平分量非常重要。為了描述大氣的低層，使用了水平分量，而當風的速度或方向發生變化時，垂直分量起著重要作用。
渦度可以使用術語絕對渦度在慣性參考系中表示：
相對于地球的自轉，渦量使用以下等式描述：
在討論地球系統中流體的運動時，絕對渦度和相對渦度是交替使用的兩個術語。
絕對渦度
渦量的垂直分量在大尺度動力學中非常重要。
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2023年10月，諾貝爾物理學獎頒布，研究光脈沖的來自美國、德國和瑞典的三位物理學家獲此殊榮。同時，他們三人將共享大約100萬美元的獎金。
面對如此高的榮譽，這么多的獎金。再加上現在各地吸引人才的政策，比如東莞就承諾，拿到諾貝爾獎，在東莞買房可以補貼1000萬。
難道，你沒有眼饞嗎？那么問題來了，獲得諾貝爾獎的正確姿勢是什么呢?
從1901年諾貝爾物理學獎設立開始，一共有225
另一方面，由于裂紋頂端的一個很小的區域對于裂紋擴展規律有重要影響，裂紋擴展同材料的—些微觀特性，特別是冶金性質（如晶粒大小、二相粒子、位錯等）關系極大，這就要求斷裂力學在研究中把材料工藝學、冶金學、金屬物理學等方面的成果同力學結合起來。隨著斷裂力學的發展，微觀裂紋也已進入研究范圍。在研究裂紋擴展規律時，也開始涉及裂紋產生的原因。
本文原刊登于Ansys Blog：《Ansys Adds Rocky DEM to the Mix, Extending and Enhancing Multiphysics Simulation to Include Particle Dynamics》
作者：Pedro Afonso | Ansys顆粒動力學產品經理
試想一下，巖石、
作者Cadence CFD 解決方案
關鍵要點
渦度是一種顯微測量值，指示流體的自旋和旋轉。
相對渦量可以概括為在旋轉坐標系中觀察到的渦量。
在地球物理流體動力學中，相對渦度是由氣流通過彎曲路徑和風切變產生的。
三維旋轉，也稱為渦度，描述了海洋環流和天氣系統的行為
在地球表面，能量、動量和水分通過大規模的流體波動重新分配
Ansys 將 Rocky DEM 添加到組合中，擴展和增強多物理場仿真以包括粒子動力學
石頭、糖果和藥片有什么共同點？首先，它們是離散的實體，其次，它們的動態行為和相互作用是用 Rocky DEM 模擬的。想象一下，了解與設計工程機械系統所需的任何形狀的粒子運動相關的產品質量、運營效率和設備性能所需的復雜性。想象一下，預測成千上萬個粒子在彼此彈跳并穿過混合、分離、分類、粉碎、分散和運輸它們的機器時的相互作用所需的洞察力
1工程背景
金屬材料作為一種為常見的土木建筑使用材料，被廣泛的應用于房屋水道搭建、工業生產車間懸梁原材料制備的過程中，因工程需要，金屬被制成懸臂梁、圓形管道、金屬殼等形狀。那么在這些零件的裝配及搬運過程中，經常會發生相互碰撞而導致零件結構發生變形甚至失效。因此本文以金屬圓管為對象，通過動力顯示求解高速碰撞過程中的應力應變來分析金屬圓管相互碰撞造成的后果，為碰撞或跌落仿真分析提供一定的參考。
內容簡介
本次研討會由Ansys中國和Ansys Rocky產品中國區獨家代理商--艾迪捷有限公司（IDAJ Co., Ltd簡稱IDAJ）聯合舉辦，歡迎鎖定報名參加！
推進碳中和戰略，保持可持續發展對企業產品開發提出了更高的要求
推進碳中和戰略，保持可持續發展對企業產品開發提出了更高的要求。從重型機械到農業設備、從石化行業到采礦業、從消費產品到醫藥制劑，高效的評估大量微細材料（纖維、薄膜、膠囊、礦石等）的流動、熱等特征及對其相關工藝過程（壓縮、破碎、干燥/加濕等）的數值仿真越來越被重視，顆粒動力學仿真逐漸成為工業CAE不可或缺的一部分。
Ansys Rocky是一款技術領先顆粒動力學（Particle
金屬元素在鑄造生產就像我們炒菜一樣，有些是主材，有些是輔材。現在，幾乎所有的鑄造廠都在用廢鋼加回爐料，或廢鋼加生鐵的混合配組方來生產鑄件。
所以，了解廢鋼中的常存元素就成為每名鑄造人必修的功課。下面是金屬元素的介紹，希望能幫助到大家。
為了改善和提高鋼的某些性能和使之獲得某些特殊性能而有意在冶煉過程中加入的元素稱為合金元素
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