表面机械合金化研究进展

总结了近年来表面机械合金化的最新研究进展。对表面机械合金层的形成机理进行了分析;并阐述了表面机械合金化对合金性能的影响以及影响表面机械合金化的因素。最后对其存在的问题以及发展趋势进行了总结。对开展表面机械合金化的研究、表面合金的开发具有指导意义。

表面原子扩散驱动的铜钯纳米颗粒烧结行为

铜钯双金属纳米颗粒是一种新型纳米催化剂。该纳米颗粒的烧结过程显著影响其比表面积和表面成分,这对催化效率起着关键作用。为了深入理解铜钯双金属纳米颗粒的烧结机制,本研究基于分子动力学探究了直径为6 nm的铜钯异种金属纳米颗粒在不同温度下的等温烧结行为。结果表明,烧结颈的长大速度同温度相关。在温度为(0.5~0.8)T_(m)时,两者呈线性相关,R_(sn)=T/T_(m)+1.1;在温度为(0.8~1.0)T_(m)时,烧结颈随温度的增加迅速长大,两者关系近似为R_(sn)=35(T/T_(m))2-52.5 T/T_(m)+21.5。铜钯纳米颗粒初期的烧结行为主要由低熔点表面铜原子扩散所驱动。同时,较低的混合焓促进铜、钯原子结合的作用,提高钯原子的扩散能力,驱动着铜钯纳米颗粒烧结由表向里的持续进行。

Zr_5Te_3的热物理性质的第一原理计算

利用基于密度泛函的第一性原理对Zr5Te3化合物晶格常数、形成焓、弹性常数、以及电子态密度等性质进行了计算。在该研究中,为了获得Zr5Te3化合物的结构稳定性,考虑了Cr5B3、W5Si3以及Mn5Si3等三种结构类型,计算的形成焓表明:具有Cr5B3结构类型的Zr5Te3最稳定,其次是Mn5Si3型,最后才是W5Si3型。也对该化合物的电子态密度和电荷密度差进行了计算,利用徳拜模型计算了其在高温高压下的体积、体积模量、热熔以及热膨胀等的热物理性质。

单/双脉冲飞秒激光冲击强化对表面性能的影响

目的探究单/双脉冲飞秒激光冲击钛金属对其表面质量和表面硬度的影响。方法利用飞秒激光对钛金属表面直接进行冲击,通过超景深显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、SEM能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计等仪器,表征和分析样品的微观形貌和力学性能。结果单脉冲主要产生鱼鳞状结构,双脉冲主要产生凹坑状结构,在相同功率下,单脉冲加工后的表面粗糙度低于双脉冲。重复频率和加工次数的增加能提高低脉冲能量下的表面质量。经低功率飞秒激光冲击后,在钛表面观察到激光诱导周期性结构(LIPSS),经多次加工后出现了颗粒和团簇等氧化结构。在表面粗糙度Ra低于1.6μm时,采用双脉冲fs-LSP可将钛表面显微硬度的提高幅度达到42%,并且在极高重复频率(5 MHz,8.1 W)下,表面显微硬度的提升幅度约为85%,而单脉冲fs-LSP的最大提升幅度为32%。在相同参数下,双脉冲能植入更高的残余压应力。增加加工次数能进一步细化晶粒,并在热积累受限时提高残余压应力。结论脉冲能量及其与材料的作用时间是影响表面形貌和硬度变化的主要因素,它受到激光功率、重复频率和加工次数的综合影响。双脉冲可以有效增大飞秒激光对钛金属表面的冲击压力,从而植入更大的残余压应力。fs-LSP表面硬度的提升来源于加工硬化、细晶强化和氧化层硬化的综合作用。