低碳钢基体上电镀镍元素固态扩散机理

随着社会的发展,各种新型的工业材料出现在人们的视野中,低碳钢由于其低强度和硬度、高可塑性和韧性的优势可以接受各种加工,如锻造、焊接、切削等,因此在各领域得到了广泛的应用。但也恰恰因为这一点,在实际应用中,存在一些缺陷,在基体表面极易发生微孔腐蚀等现象,影响人们正常的生产活动。针对这一问题,在低碳钢的基体上电镀上镍元素成为关键的解决途径。在低碳钢基体上电镀镍元素是利用固态扩散的原理实现了两种元素的相互扩散,以此起到对低碳钢界面的保护。通过一个固态扩散实验,对低碳钢基体上电镀镍元素固态扩散机理进行研究,以期对类似钢铁材料的镀层处理提供一些借鉴。

电沉积Al/Fe/Cu多层薄膜的固态扩散研究

采用AlCl3 NaCl熔融盐镀铝、FeSO4溶液镀铁、CuSO4溶液镀铜得到了结构完整、界面清晰的Al/Fe/Cu多层薄膜。研究了电流密度、时间、温度对镀铝层性能及电流效率的影响。采用X 射线衍射仪对该多层薄膜热处理前后进行了表征,并用金相显微镜对其结构与形貌进行了分析。结果表明,该多层薄膜致密均匀且各层之间结合力良好;通过热处理后得到了一面心立方结构的新相,该新相基本结构与Cu大致相同,且多层薄膜中铁铜质量比越低,越有利于该新相的生成。

热丝CVD法沉积固态扩散源制备晶硅太阳电池p^+/n^+发射极研究

为进一步提高晶硅太阳能电池发射极的性能,本文提出了一种新的发射极制备技术-低温CVD法沉积固态薄膜扩散源并进行高温扩散。采用热丝化学气相沉积法(HWCVD)在单晶硅片上沉积重掺杂硅基薄膜作为固态扩散源,然后在空气氛围下的管式炉中进行高温扩散,最后用稀HF溶液去除表面的BSG/PSG。通过掺磷薄膜扩散在P型单晶硅片上制备了方阻在50~250Ω/□范围内可控的n+型发射极;通过掺硼薄膜扩散在N型硅片上制备了方阻在150~600Ω/□范围内可控的p+型发射极。并且通过在源气体中加入CO2作为氧源,实现了扩散后硅片表面残留扩散源层的彻底去除。

Al/Fe/Ni界面固态扩散实验分析

采用'铆钉法'制备了含有Al/Fe,Al/Ni和Fe/Ni两相界面和Al/Fe/Ni三相交接点的扩散偶,利用光学显微镜、扫描电镜背散射技术和微区能谱分析技术对扩散偶的界面反应区域进行了观察分析。结果表明,两相界面处金属间化合物新相的生成受扩散动力学和热力学双重因素的控制,Al/Ni和Al/Fe两相界面均生成富Al金属间化合物,Fe/Ni界面上只存在界面模糊的固溶体组织,Al/Fe/Ni三相交接点附近没有三元金属间化合物生成。

锂离子电池固态扩散阻抗的Voigt建模与参数辨识

固态扩散阻抗表征锂离子电池电极性能,为测试和改进电极材料提供了便利。将可兼顾分析电极参数影响和模拟过电压且具有物理意义的Voigt模型从表示正极平面、球形颗粒阻抗推广至圆柱形颗粒阻抗模型用于石墨等负极材料,将颗粒粒径等电极参数与模型参数相关联,建立模型过电压表达式,分析电极参数对电压的影响,并引入具有全局搜索方式的花朵授粉算法将表达式拟合电压测量值,得到模型参数的最优解。进一步地将该模型用于商用磷酸铁锂电池的测试分析,预测电极在各类工况下的固态扩散过电压,为锂离子电池电极材料的开发和性能提升提供技术支撑。

用纸型固态扩散源制作硅功率整流管的工艺

对采用纸型固态扩散源制作硅功率整流管的一次全扩散工艺进行了试验，提出了适用于ZP200A整流管生产线的一次全扩展工艺方法，并对此工艺方法做了经济分析，认为该方法是降低成本，提高产品质量，创造经济效益的好途径。

钢激光淬火后固态焊接过程中的原子扩散

40Cr/T10A钢经激光表面淬火预处理后,在56.6MPa预压应力下,加热至780℃保温7.5min后即可实现高质量的固态焊接.对接头区组织、成分、显微硬度的观测表明,焊接过程中发生了C向40Cr侧、Cr向T10A侧的互扩散和反应扩散.激光淬火组织的超细化、淬火组织在焊接加热过程中的扩散型相变、以及预压力下的塑性变形均为原子的快速扩散提供了条件.

高熵合金(CoCrFeMnNi)/铜真空扩散连接的界面行为及接头性能研究

用固态扩散方法实现了CoCrFeMnNi高熵合金与铜在温度750~850℃下的良好连接,利用扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)、能谱(Energy disperse spectroscopy,EDS)分析、显微硬度测试及拉伸试验研究扩散反应温度对其界面反应行为和接头力学性能的影响,结合菲克扩散第二定律计算和分析Cu原子在高熵合金中的扩散系数。结果表明:Cu在高熵合金一侧的扩散速率大于高熵合金组元在Cu侧的扩散,随温度增加,高熵合金组元向Cu侧扩散时其在扩散区内原子浓度分布降低的程度按Mn>Cr>Fe>Co>Ni的顺序依次减小。理论计算表明,Cu在高熵合金中的平均扩散系数明显小于铜在不锈钢中的平均扩散系数。经扩散反应后,Cu/高熵合金界面附近均可形成FCC型固溶体组织的反应层,无金属间化合物产生。所有扩散连接接头拉伸后其断裂均发生在远离界面的铜侧,随扩散焊温度升高,其抗拉强度和应变有所降低,其中750℃时铜的抗拉强度与应变分别达到最大值224MPa和33%。

Al/Ni/Fe界面扩散反应的实验研究

采用"铆钉法"制备了含有Al/Ni、Al/Fe和Ni/Fe两相界面的扩散偶,以及Al/Ni/Fe多相扩散偶,利用光学显微镜、电子探针分别对每组扩散偶的界面区域进行了观察分析。实验结果显示,固态扩散促使两相界面处生成扩散层,Al/Ni/Fe多层扩散偶中,由于混相层中不同产物的生长速率不同,促使界面不稳定生长,形成束集型的扩散层结构。

Ce元素对固态扩渗铝AZ31镁合金的摩擦磨损特性的影响

采用纯Al粉、Al-Ce混合固体粉末分别对AZ31镁合金表面进行热扩散处理,扩散温度均为430℃,扩散时间均为8 h,得到热扩散渗层,并对得到的渗层进行表面硬度、显微组织形貌和摩擦磨损性能分析。结果表明:渗层组织致密、均匀、连续,纯Al粉渗层厚25μm,Al-Ce粉末共渗得到的渗层厚度达35μm,渗层都表现出明显的扩散、沉积的分布特征,同时纯Al粉热扩散渗层的表面布氏硬度为62.4 HB,Al-Ce粉末共渗得到的渗层表面布氏硬度达到68.8 HB,并且纯Al粉热扩散渗铝试样的磨损质量损失仅为基材的1/2,而Al-Ce粉末共渗试样的磨损质量损失还不到基材的1/2,可见Ce元素加入更有利于渗层的形成,可显著提高固态扩散渗铝AZ31镁合金的摩擦磨损特性。

SiC/Fe界面固相反应模型

使用XRD、EPMA和SEM等研究了SiC/Fe界面固相反应产物的相组成、反应区的显微结构以及反应区中反应物原子的浓度分布。SiC/Fe界面固相反应形成Fe_3Si、Fe(Si)和石墨态C沉积物,Fe_3Si的形成为该反应提供了足够的热力学驱动力。1100°×3h热处理后,反应区由调整的C沉积物区/均匀的C沉积物区/无C沉积物区(从SiC侧至Fe侧)构成。建立SiC/Fe界面固相反应模型以解释SiC/Fe界面固相反应的微观机理。在SiC/Fe界面固相反应过程中,SiC分解是不连续的,从而在SiC界面前沿形成调整的C沉积物区独特结构。

碳/碳复合材料连接工艺的研究进展

对近年来用粘接以及用石墨、硼、硼化物、碳化物、金属、金属间化合物和玻璃等作中间层连接碳/碳复合材料的新方法进行了概述;介绍了碳/碳复合材料与铝、铜的粘接及钎焊连接工艺。

Cr和Ti的元素替代对Mg_2Ni基合金放氢性能的影响(英文)

应用扩散烧结工艺合成出Mg2Ni0.8Cr0.2和Mg1.8Ti0.2Ni0.8Cr0.2合金,Cr和Ti对Mg2Ni合金A侧和B侧的替代均导致放氢平衡压力升高。Mg2Ni基合金的储氢性能可以通过元素替代改变晶胞体积来加以改善。

缅甸“铁龙生”玉特性与归属

以优质铁龙生玉为研究对象，采用EPMA、LRM和玉（岩）相学研究方法，重点对该玉的晶体化学、矿物组合、组构及振动光谱特征进行研究。结果表明，优质铁龙生玉主要由富铬硬玉矿物集合作组成（＞75％），晶体化学式为：（Na0．830Ca0．144）0.974（Al0．782Mg0．156Fe0．025Cr0．053）1．016／〔Si1.992O6〕，具代表性的矿物共生（伴生）组合为富铬硬玉＋铬硬玉＋硬玉＋钠铬辉石＋铬铁矿，玉中表现出典型的应力变形组内特征，并对铁龙生玉的激光拉曼谱特征和归属及形成机理予以探讨。研究认为，该玉县有同硬玉玉（翡翠）相近的晶体化学、物理和振动谱学性质，在辉石玉分类上，仍归属翡翠范畴。

SiC/Ni_3Al界面固相反应区的相组成与显微结构

使用光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪等对1 000℃×5 h加热处理的SiC/Ni3Al界面固相反应区显微结构、相组成以及反应区中元素分布等进行观察、分析和测试。研究表明,SiC/Ni3Al界面固相反应形成Ni2Si、石墨态碳沉积物和Ni5.4AlSi2。SiC/Ni3Al界面固相反应形成两层结构的反应区,其厚度大约是16μm。其中,靠近SiC侧的反应区由Ni2Si,Ni5.4AlSi2和分布在其中的颗粒状的石墨颗粒构成,而靠近Ni3Al侧的反应区则由Ni2Si和Ni5.4AlSi2构成。

Bi-2212相向Bi-2223相转变过程的动力学研究

在透射电镜实验结果的基础上,提出了Bi-2212相向Bi-2223相转变的位错管扩散机制模型.根据固体扩散相变理论结合位错动力学公式,计算了在高温下Bi-2223相形核所需要的能量和生长速率.计算结果表明:(1)在850℃附近位错管扩散相变所需要的驱动力与室温下位错滑移所需要的驱动力在同一数量级,扩散速度可达到几十μm/s.(2)Bi-2223相形核所需要的能量远远大于其长大所需要的能量,这说明形核所需要的时间要比其长大所需要的时间长得多.

钠盐对钙基脱硫剂烧结动力学的影响及孔结构的生成模型

从离子迁移现象出发探讨了钠盐杂质对CaO烧结动力学的影响。采用不等径团聚体,代替传统认为CaO晶粒都是同一尺寸的物理概念,进而通过空位缺陷方程,推导出固态离子扩散系数,从而实现对CaO烧结过程中物理结构不断变化的模拟。利用向钙基脱硫剂中添加钠盐以得到不同杂质含量的方法,研究了温度、杂质含量对CaO烧结的影响。通过实验数据和模型计算结果比较,证明了该模型的合理性。

分层实体制造中金属分层板结合的新方法

针对金属造型材料分层快速制造方法中存在的问题 ,提出用真空固态压力热扩散焊连接金属分层板的新方法。实验研究表明 :焊接后堆积成形方向上零件尺寸变化较小 ,且为系统误差 ,其数值仅为 1% ;结合区域原子发生了明显的扩散 ,新的晶粒组织已经形成 ;焊缝结合强度在 10 0Mpa以上 ,显微硬度与母材一致。

Fe-Ti多层调制膜固态反应扩散的动态原位法X射线衍射研究

本文用动态原位法X射线衍射研究了Fe-Ti多层调制膜的固态反应扩散,比较准确地测量了组份调制衍射峰强度的变化,并同时观测了峰位的移动,计算出不同温度下Fe-Ti多层调制膜的扩散系数,并给出其随时间变化的曲线。根据扩散系数随时间变化率,计算出与粘滞弛豫相关的激活能Q_y=8.3±0.2kcal/mol。

共沉淀法掺杂离子氧化钙吸收剂脱硫反应机理

利用共沉淀法设计制备了晶格内掺有不同半径杂离子的CaO吸收剂,研究了杂离子类型对脱硫反应的影响;基于离子晶体内原子扩散的空位缺陷理论,获得了掺杂不同半径离子对硫化产物层离子扩散影响的整体规律,并利用傅氏转换红外线光谱分析仪(扫描电子显微镜)和X射线衍射仪对掺有不同半径杂离子的CaO吸收剂进行分析。结果表明:掺杂Ba^(2+)后的CaO吸收剂脱硫性能最佳,而掺杂Mg^(2+)的效果最差;设计样品中实现了杂离子与Ca^(2+)原子水平的掺混;杂原子掺入引起了CaO相应的晶格畸变,大半径杂离子能增加晶体中的空位点缺陷数量,提高吸收剂脱硫性能,而小半径杂离子则对产物层固态离子扩散无促进作用。