水溶液中球磨铁粉制备纳米Fe_3O_4

利用机械力化学原理,通过行星式高能球磨机,在水溶液中球磨金属铁粉,成功制备了Fe3O4纳米粉末。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等技术手段对生成相进行了表征,Fe3O4纳米粉末粒径为30-80 nm。体系中铁的氧化物的相对含量随球磨时间的延长而逐渐增加,随球料比、球磨转速的增大而增加。

在酸性条件下采用高能球磨法制备Cu_2O纳米粉末

采用行星球磨机在pH=2的稀盐酸溶液中对Cu粉进行球磨,球磨机筒体和磨球材质均为纯Cu,球料比为20:1,球磨机转速为300r/min,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等对球磨产物进行了表征.XRD结果表明,球磨3h后,所加入的纯Cu粉末基本转化为Cu_2O粉末.球磨70h后得到纯的Cu_2O粉末,粉末粒度为50～100nm.并对Cu_2O纳米粉末的生成机制及球磨工艺参数对Cu_2O形成的影响进行了讨论.

烧结温度对Al_3Ni金属间化合物增强铝基复合材料力学性能的影响

通过粉末冶金原位合成法制备Al3Ni金属间化合物增强铝基复合材料。采用X射线衍射，扫描电镜，硬度测试和压缩强度测试，研究烧结温度对复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明：在铝基体中成功获得了均匀分布的金属间化合物Al3Ni增强相；随烧结温度从570℃上升到590℃，复合材料的密度从2.435 g/cm^-3上升到2.990 g/cm^-3，维氏硬度从~24升高到~37；经590℃烧结制备的复合材料表现出了高的压缩强度（255 MPa）和伸长率（~40%）。

水磨法制备金属氧化物粉末研究

在水溶液中高能机械球磨金属粉末（水磨法）成功地制备了Mn3O4，Cu2O，Fe3O4等金属纳米氧化物以及Zn（OH）2和ZnO的混合粉末，在球磨过程中金属粉末表面反应层的不断剥落引发固液反应的发生。制得的粉末平均粒度在20-100nm之间。调整溶液的pH值可控制反应速率及产物的形成。

锰粉在水溶液中球磨生成相的研究

使用高能行星式球磨机,在不同水溶液中球磨了金属锰粉末,通过XRD和TEM对生成相种类及其形貌进行研究。结果表明：球磨一段时间后,在机械力作用下,锰与水反应并获得了粒径为30～100nm的γ-Mn_3O_4；继续球磨,γ-Mn_3O_4进一步氧化或发生晶型转变；而且加入微量HCl和MnSO_4极大地加快了反应速度,而加入微量NaOH则抑制了反应速度,并用Mn-H_2O的电位-pH图对这些现象进行了解释。

等温退火和预压处理对Cu_(36)Zr_(48)Al_8Ag_8大块非晶合金力学性能的共同影响（英文）

研究等温退火和预压处理对Cu_(36)Zr_(48)Al_8Ag_8大块非晶合金力学性能的共同影响。首先,将铸态样品在743 K退火10 min,然后对退火后的样品进行预压处理,在800 MPa压力下分别预压1、3、5和10 h。结果表明,退火处理后在非晶基体中形成了尺寸为10 nm左右的纳米晶并极大地湮灭了自由体积,从而导致大块非晶合金完全丧失塑性。在800 MPa下预压处理合适的时间(5 h)可以部分地恢复自由体积,进而部分地恢复大块非晶合金的塑性。而过长的预压时间(10 h)将导致自由体积的再次减小,主要源于纳米晶的过分长大。

压痕尺寸和晶粒/亚晶粒尺寸对高纯钨显微硬度的影响（英文）

通过对不同结构的高纯钨进行微米和纳米压痕实验,发现压痕尺寸和晶粒/亚晶粒尺寸对材料的硬度有重要影响。探讨硬度的晶界效应和压痕尺寸效应。采用Nix-Gao模型,结合尺度因子对实验获得的压痕硬度值进行拟合。结果表明,尺度因子几乎与晶粒或亚晶粒的尺寸无关。塑性变形区与晶界或亚晶界之间的相互作用是导致硬度在某一特定深度增加的原因,而塑性变形区与晶粒或亚晶粒的尺寸几乎无关。当塑性变形区扩展增大到单个晶粒或亚晶粒尺寸时,压痕硬度开始趋于稳定。

氧化阶段混酸处理对多壁碳纳米管化学镀铜的影响

采用化学镀的方法在多壁碳纳米管(CNTs)表面均匀地镀覆纳米铜颗粒,研究混酸处理时间及混酸预处理对CNTs表面镀铜的影响。研究表明混酸处理主要对CNTs表面无定型碳层的剥离程度有一定影响,恰当的混酸处理时间可使CNTs表面的无定型碳层部分被剥离,从而达到良好的镀铜效果。混酸预处理对CNTs管壁有一定的腐蚀效果,但只有硫酸浓度达到一定值时才能对CNTs的管壁产生有效且显著的腐蚀,其临界值为HNO_3:H_2SO_4=1:3。当硫酸浓度低于这一临界值时只能有效清除CNTs表面的无定型碳层而不能对CNTs的管壁产生明显的腐蚀效果。本研究表明,采用HNO_3:H_2SO_4=3:1处理5 h可在CNTs管壁上镀覆均匀分布的纳米铜颗粒。

纯镍室温轧制与液氮冷轧的微观结构演变

对商业纯镍板分别进行室温轧制和液氮冷轧变形处理,变形量为20%,40%和60%,通过透射电镜、光学显微镜与显微硬度测试等方法表征材料的组织结构及硬度,研究轧制镍的微观结构演化及硬度变化。结果表明,在室温下轧制变形,变形量较小时,位错滑移为主要变形机制;随应变量增加,产生位错滑移与孪生共同协调变形。液氮冷轧变形时,在变形量较小时就出现大量位错和孪生,二者共同协调变形。由于位错与孪晶、位错与微观条带之间的交互作用能促进晶粒细化,冷轧样品相比于室温轧制样品结构细化过程更快。2种轧制镍板的硬度均随变形量增加呈上升趋势,在变形量较小时,硬度上升较快,随变形量增加,硬度变化趋于平缓,液氮冷轧镍的硬度比室温轧制的硬度更高。

基于铝热反应的喷射熔覆FeCrMn合金与高碳钢涂层微观组织与性能（英文）

本文提出了一种新颖的表面熔覆涂层技术,并通过此技术制备了FeCrMn合金与高碳钢涂层,并对比研究了涂层的显微硬度、结合强度、耐磨损和耐腐蚀性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)对涂层的微观组织、结构及元素分布进行了分析。两种涂层与基体的结合强度分别达到了(432.6±21)和(438.3±12) MPa,维氏硬度分别达到了HV 418.5和HV 329.6,两种涂层在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀电流密度分别为2.926×10^(-6)和6.858×10^(-6) A/cm^2,磨损速率分别为1.78×10^(-7)和1.46×10^(-6)mm^3/mN。研究结果表明:本技术制备的涂层能够与基体达到良好的冶金结合同时具有优异的耐腐蚀耐磨损性能,可望发展成为一种制备耐蚀耐磨涂层的新方法。

分子动力学模拟拉伸温度对锆相变的影响

本文采用分子动力学模拟方法研究了不同拉伸温度(100~900 K)对密排六方结构(HCP)的锆单晶相变的影响,并将模拟结果与实验观察中高分辨率透射电子显微图片相结合。结果表明:外加载荷会诱发沿Pitsch-Schrader(PS)的位向关系(OR)的HCP到体心立方结构(BCC)的相变,随后,BCC相沿贝茵路径(Bain path)转化为FCC相。在100 K和300 K温度下,HCP-BCC的相变不完全,导致FCC和原始HCP相之间呈柱面型关系;当温度在100~600 K时,会发生局部的BCC-HCP逆相变,其位向关系符合PS关系的其他变体形式,从而导致新生成的HCP和FCC相呈基面型关系。当应变高于45%时,较高的拉伸温度能够促进FCC相向BCC相的转变。另外,在较低的拉伸温度下,晶体表现出较高的强度但塑性有所降低。本研究揭示了HCP-Zr在不同温度下的变形机理,为进一步了解锆合金在不同应用环境下的变形规律提供了依据。

可视化、情境化教学在材料分析测试技术课程教学中的应用研究

随着材料科学的不断发展,各行各业对材料性能的要求也越来越高,新材料的发展逐渐趋于纳米化、智能化、复合化,对其结构和性能的研究也越来越依赖于更加先进的材料表征及检测手段。材料分析测试技术是材料科学与工程学科一门必修的专业基础课,旨在借助于各种仪器设备探究物质的微观状态与宏观性能之间的关系,具有较强的实践性和前沿性。高等院校普遍存在学生数量庞大与教学仪器设备有限之间的矛盾,为了使学生可以在现有条件和资源下更好地掌握相关的分析测试技能,有必要开发可视化教学资源、发展可视化教学手段。文章综合分析了可视化、情境化教学对于现代教学的重要性,结合国内研究现状,从实践准备、实践开展、展示与评价三个环节探讨了可视化、情境化教学在材料分析测试技术课程教学中的应用。

剧烈塑性变形对块体纳米金属材料结构和力学性能的影响

综述了剧烈塑性变形引起的块体纳米金属材料的结构和力学性能演变．以电化学沉积法制备的fcc结构纳米晶Ni-20％Fe（质量分数）合金为研究对象，通过对其进行不同应变量的高压扭转实验，系统分析了变形引起的结构和力学性能演变．结构表征结果表明：（1）变形引发纳米晶Ni-Fe合金晶粒旋转，实现晶粒长大．同时，晶粒长大过程伴随着位错密度、孪晶密度的演变；（2）存在一个最有利于变形孪晶生成的晶粒尺寸范围（45～100nm），在这个晶粒尺寸范围之外，去孪晶起主导作用使原有的生长孪晶或变形孪晶消失；（3）位错密度是影响位错与孪晶反应的新的影响因素．当发生孪晶的晶粒内位错密度低时，位错可完全穿过孪晶界，部分穿过孪晶界，或被孪晶界吸收；发生孪晶的晶粒内位错密度高时，大量位错缠绕并堆积在孪晶界附近、形成应力集中，破坏孪晶界原有的共格性．为释放局部应力，将从孪晶界的另一侧发射不全位错形成层错和二次孪晶；（4）在塑性变形导致的晶粒长大过程中，原先偏聚于消失了的晶界上的C和S沿残留晶界扩散并继续偏聚于晶界上．结构与力学性能关系结果表明：随着应变量的增加，应变强化、应变软化交替出现．位错密度对硬度的演变起主导作用，其它结构演变（如孪晶密度的变化和晶粒尺寸变化）对硬度的演变起次要作用．

纯镁在高压扭转处理中的结构及硬度演变（英文）

研究了纯镁在室温高压扭转处理过程中的结构及硬度演变,系统探索了硬度达到稳态后时晶粒尺寸的演变。结果表明,在变形的初始阶段硬度HV随着应变的增加而增大,并达到一个最大值(~530 MPa),随后硬度HV随着应变的增加将降低到一个稳定值。然而,当硬度值处于稳态时,晶粒尺寸并不是处于稳态。在高压扭转的过程中,硬度值随应变的演变和晶粒尺寸随硬度值的演变是不一致的。当硬度值处于稳态时,晶粒尺寸进一步减小是由于动态回复和动态再结晶造成的位错湮灭。而动态回复和动态再结晶的发生来源于高压扭转过程中的温度上升以及纯镁较低的熔点。

CALPHAD辅助设计高强度沉淀强化型高熵合金（英文）

近年来,设计具有高强度和优异延展性的高熵合金(HEAs)引起了人们的广泛兴趣.在本文中,我们采用CALPHAD方法来设计沉淀强化型(FeCoNi)92Al2.5Ti5.5高熵合金.通过热机械处理过程来调控合金晶粒尺寸、析出相大小及体积分数,从而优化合金力学性能.在一定温度时效后,具有L12有序结构的Ni3(Al,Ti)型第二相在面心立方(FCC)基体中均匀析出,并与FCC基体共格.通过热机械处理过程,合金的屈服强度从338.3 MPa增加到1355.9 MPa,抗拉强度从759.3 MPa增加到1488.1 MPa,而伸长率仍然保持在8.1%.基于分析模型定量评估屈服强度的增加,结果表明屈服强度的显著增加主要是由沉淀强化机制引起的.变形引起的微观条带和位错切过析出相是该合金的变形机制和强化机制,有助于该合金同时具有优异的延展性和高强度.本研究表明, CALPHAD方法可以为高熵合金的设计和优化提供借鉴.

CrCoNi中熵合金优异的高应变速率拉伸力学性能

拥有优异的力学强度和拉伸塑性对于结构合金是非常重要的.然而,合金在高应变速率或者低温下变形时通常拉伸塑性非常有限.本文展示了块体CrCoNi中熵合金在高应变速率和低温下优异的综合拉伸力学性能.我们使用一种带冷却装置的电磁霍普金森拉杆装置得到了在2000 s^(-1)和77 K下完整的拉伸力学曲线.结果表明合金在1.8 GPa下具有超高的拉伸真应力(σ_(UTS,T)),在σ_(UTS,T)下的拉伸真应变为~54%.该合金优异的力学性能主要归因于大量变形孪晶的启动.高应变速率和低温都促使了孪晶的形成.变形孪晶、滑移、动态再结晶引起的晶粒细化促进了加工硬化,从而增加了拉伸塑性.

亚稳Fe40Co20Cr20Mn10Ni10高熵合金中马氏体的拉伸压缩不对称性

本文系统研究了具有面心立方结构的亚稳态Fe40Co20Cr20-Mn10Ni10高熵合金在拉伸和压缩变形下的微观结构演变.结果表明,从FCC到HCP的马氏体相变在压缩条件下比在拉伸条件下要高得多,具有明显的拉伸-压缩不对称性.与拉伸试验相比,压缩试验的真应力更大,为马氏体相变的开启提供了更大的驱动力.除马氏体相变外,位错的平面滑移以及少量的变形孪晶在拉伸和压缩过程中均有发现.位错滑移在整个拉伸变形过程中起主导作用,而在压缩变形中位错运动和马氏体相变都起到了关键作用.由于该高熵合金具有中等的层错能(20mJm^-2),因此马氏体相变更倾向于在晶界或亚晶界等高能区域处成核.我们发现了六方马氏体相可以通过从小角晶界发射不全位错来形成,这为马氏体相变提供了新的路径.本研究对于理解亚稳态高熵合金的变形机制具有重要的意义.