2015年2月16日
研究人员加州理工学院工程与应用科学部欧洲杯线上买球已经发现铁的磁性在这种物质呈现出不同形式的过程中起着重要作用。
当铁被加热熔化时，在它最终熔化之前，它的原子排列经历了许多次变化。钢非常坚固，用途广泛。
铁在钢中起着重要的作用，其原子排列变化的特殊性质提供了钢所表现出的坚固性。
这一发现可能有助于开发更坚固、更好的钢。然而，到目前为止，铁呈现多种形态的原因和方式一直是个谜。
几千年来，人类一直在研究普通的旧铁，但这是一篇关于它的热力学的文章，没有人真正了解它。
布兰特·富尔茨，材料科学与应用物理学教授，小芭芭拉和斯坦利·r·罗恩欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
材料的自然行为，包括化学反应时间和水的沸点，都受热力学定律的支配。原子在固体中的排列也是由同样的原理决定的。在高温下，铁的性质会发生多次变化。
然而，在室温下，铁原子有一种奇怪的松散的开放排列。当铁被加热到熔化时，当温度超过912°C时，它的原子排列变得紧密。在1394°C的温度下，原子再次松开，材料在1538°C熔化。
在室温下，铁是有磁性的;然而在770°C时，它失去了磁性。以往的研究表明，铁的磁性在低温下更倾向于开放结构。
然而，即使在超过770°C的100°C以上，铁仍然保持着开放的结构。因此，研究人员怀疑，铁表现出的不同寻常的热力学性质是由一个未知因素造成的。
研究生丽莎·莫格(Lisa Mauger)和她的同事们转向热量来找出原因。固体以微小的原子振动的形式储存热。这些振动产生熵或无序。在高温下，熵支配着热力学，而在铁中，熵的最大来源是原子振动。
研究小组的目的是通过研究温度升高和铁失去磁性时的振动变化，找出原子结构重排的动力。
研究人员将他们的铁样本带到伊利诺斯州阿贡国家实验室。在该实验室的先进光子源，研究是在高压合作访问团队光束线进行的。强烈的x射线闪光可以在这个同步加速器中产生，它们可以被调节来探测铁中的声子激发，这是原子振动的量子粒子。欧洲杯猜球平台
研究小组结合了观测到的振动测量和早期已知的铁在如此高温下的磁性行为数据。铁的振动熵被发现比它所怀疑的要大得多。
磁的熵的贡献和这种过剩被发现是相似的。这表明，在中等温度下，原子振动和磁性会协同作用。铁的开放结构稳定性由这个过量熵增加，即使当铁样品被加热超过磁跃迁。
基于这项技术，研究小组可以通过实验得出结论，铁在高温下的稳定性是由磁子和声子的相互作用提高的。电子自旋的量子粒子称为磁子欧洲杯猜球平台。
在Jörg Neugebauer在马普研究所für Eisenforschung GmbH (MPIE)的实验室里，合作者们同时在发展理论计算。这些计算结果与加州理工学院小组的测量结果相吻合，并帮助验证了一个新的计算模型。
“长期以来，人们一直推测铁的结构稳定性与磁性和原子运动之间的固有耦合密切相关，”MPIE博士后研究员、这篇计算论文的第一作者Fritz Körmann说。“事实上，发现这种耦合，以及我们的实验同事的数据和我们自己的计算结果如此完美地一致，确实是一个激动人心的时刻。”
“只有通过结合方法和专业知识从不同的科学领域如量子力学、统计力学,热力学,并使用令人难以置信的强大的超级计算机,就可以描述复杂的动态现象发生在技术最常用的结构材料之一,“Neugebauer说。欧洲杯足球竞彩“关于铁的热力学稳定性如何实现的新见解，将有助于使新型钢的设计更加系统。”
几千年来，冶金学家一直在努力使用猜测和检验的方法来开发更坚固的钢。这类似于制作美味饼干的食谱。
铁和碳是炼钢的标准成分，就像面粉和黄油是制作饼干的标准成分一样。就像饼干的配方可以通过添加香料、坚果和其他配料来定制一样，钢铁的性能也可以通过添加不同数量的铬、镍和其他元素来调整。
推导出的不同温度下铁的热力学计算模型，将有助于冶金学家更准确地预测铁合金的热力学性质，当合金的其他成分元素不断变化时。这个新的计算模型考虑了原子振动和磁性的影响。
这项研究发表在《物理评论B》杂志上，题为《高温下α-铁中的非谐波声子》。Jorge Alberto Muñoz(13岁博士)和研究生Sally June Tracy是该研究的其他合著者。
马克斯普朗克研究所的研究人员领导了这项研究，题为“理论和实验中bcc Fe中温度依赖的磁声子耦合”，由Mauger和Fultz合著。这项研究发表在《物理评论快报》杂志上。美国能源部为Fultz和Mauger的研究提供了资金。