316L不锈钢掺杂SiC环状同轴送粉TIG熔覆层组织结构与性能

TIG熔覆是经济高效的表面修复方法,与传统的预置粉末法相比,同轴送粉法具有优良的适应性,但是试验研究相对较少.自主设计制造了环状同轴送粉TIG熔覆焊枪,与管状同轴送粉TIG熔覆焊枪相比,制造的熔覆层不存在熄弧位置凹坑、焊缝不够平直以及焊缝熔宽不一致等问题,而且具有更高的熔覆效率.结果表明,采用优化的焊接热输入、送粉量和SiC含量参数匹配,在316L不锈钢表面进行环状同轴送粉TIG熔覆,获得了外观优良的单层单道熔覆层、单层多道熔覆层.对熔覆层进行显微硬度测量、微观组织及元素成分分析、宏观电化学腐蚀试验、微区电化学腐蚀试验以及耐磨性能测试,并与母材进行了比对,环状同轴送粉TIG熔覆导入的SiC粉末有效地提升了熔覆层的耐蚀性与耐磨性.

N掺杂SiC薄膜的制备及磁有序

采用磁控溅射技术制备了N掺杂SiC薄膜,利用X线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、物理特性测试系统对薄膜成分、结构、磁性进行了表征.结果表明,N掺杂SiC薄膜具有室温铁磁性,N掺杂含量对薄膜的室温铁磁性具有很大的影响,薄膜室温铁磁性可能是由于N替代C来控制Si空位缺陷的电荷态和自旋极化产生的.

SiC掺杂对MgB_2/Fe超导线材临界电流密度和显微结构的影响

利用原位粉末套管法制备出SiC微粉掺杂的MgB2-x(SiC)x/2/Fe(x=0.00、0.05、0.10、0.20)超导线材。在750℃,流通高纯氩气的条件下热处理1h后,大部分SiC没有参与取代B位的反应。随着x的增大,线材中非超导相SiC和Mg的含量增加,MgB2的平均晶粒尺寸变小,从而使可作为磁通钉扎中心的晶界的面积相应增加。在外加磁场中,MgB2超导线材的临界电流密度(Jc)随x增大逐步升高,至x=0.10时Jc性能最好,其在6K,5T时的Jc达到了8480A/cm2,比未掺杂线材的Jc高出约70%。但是,当x=0.20时,Jc却有所下降。Jc的这种变化规律与SiC掺杂引起的MgB2晶粒变小,以及非超导相物质含量之间的相互平衡有关,其中MgB2晶粒变小是Jc提高的主要原因。

TiC和SiC掺杂MgB2超导体的对比研究

分别制备了8％（质量分数）的TiC和5％（质量分数）的SiC掺杂的MgB2超导块材，并对比分析了这两种掺杂物对MgB2超导块材的性能影响。所有样品均在流动的Ar气保护下在不同退火温度下退火，研究发现TiC掺杂和SiC掺杂的MgB2样品的最优化工艺参数分别是900℃保温1h和720℃保温1h。随后采用XRD和SEM分别对样品进行了相成份和微观结构的分析，并采用PPMS测试了样品的磁滞回线并由Bean模型计算出了样品的临界电流密度。在4．2K，0T下TiC掺杂的五值为1．0×10^5A／cm^2，而10K，0T下SiC掺杂样品的五值为4×100A／cm^2。而且随着外加磁场的增加，SiC掺杂MgB2样品的五值下降得比TiC掺杂的MgB2样品要缓慢很多，这表明了SiC掺杂比TiC掺杂更有利于改善MgB2在高场下的超导电性能。

结合连续管线成型技术和粉末套管法制备SiC掺杂的MgB_2超导线材研究

结合连续管线成型技术和粉末套管方法,原位掺杂SiC制备出了20m长的单芯MgB2/Fe、MgB2/Nb/Fe线材和7芯、19芯及49芯的MgB2/Nb/Cu/Fe复合多芯线材。采用XRD和SEM分别对烧结后样品芯部进行相成分和微观结构研究,并通过TEM对SiC掺杂的机理进行了简单分析。采用四引线法对线材进行电流测量并获得临界电流密度。结果表明,线材经过不同温度保温15min的真空退火后,在800℃形成的MgB2相含量最高,其中单芯MgB2/Fe线材在4.2K,11T下Jc值超过104A/cm2,7芯复合线材在4.2K,7.5T下Jc值也达到104A/cm2,并且具有较好的热稳定性,在低场下仍可稳定通过电流。

分步反应法制备SiC掺杂MgB_2超导线材的研究

以干燥的B粉和Mg粉为原料,采用分步反应法制备了SiC(40～45μm)掺杂的MgB2/Nb/Cu超导线材。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)研究了在650℃热处理温度下不同掺杂量对所制备样品的相组成、微观结构的影响。采用标准四引线法测定了样品的电阻温度曲线,结果表明,当该工艺第二步热处理温度为650℃时,反应不完全,应适当升高温度;同时高SiC掺杂量有利于在MgB2线材中引入更多B位C掺杂,表现为Tc略有降低,从而提高了其磁通钉扎特性。

纳米SiC掺杂对微波合成MgB_2超导体显微结构与超导电性的影响

采用微波烧结工艺制备了纳米SiC粉末掺杂的MgB2-xSix/2Cx/2(x=0.00,0.03,0.05,0.10)超导块材。X粉末衍射分析表明,800℃时在流通高纯氩气条件下热处理20min,能形成MgB2主晶相。随着掺杂量的增加,MgB2的晶格参数a、c变小。超导电性的分析结果表明,随着纳米SiC掺杂量的增加,MgB2的临界温度由未掺杂时的38.5 K降低至掺杂量x=0.10时的34.5 K。T≤20 K时,MgB2的Jc(B)性能随纳米SiC掺杂量x的增加逐渐变好,高场时尤为明显。T≥25 K时,样品的Jc(B)性能随x的增大而逐步降低。这可能是由于纳米SiC掺杂引起的晶粒变小,作为磁通钉扎中心的晶界面积增加造成的。

快速热压法制备掺杂纳米SiC的MgB_2超导体

采用快速热压烧结技术,在流动的高纯氩气保护氛围下,成功地制备出致密MgB2块材.系统地介绍了快速热压技术烧结MgB2块材的工艺,找出了烧结温度、保温时间、原料配比等最佳工艺参数;讨论了SiC纳米相的掺杂对MgB2块体的影响,包括微观显微组织、物相分析、临界电流密度(Jc)等.实验表明,在快速热压条件下,950℃保温30min,随后炉冷,可以制备出理想的MgB2块材,质量分数为5%SiC的掺杂可以极大地提高MgB2的超导性能.测试温度在20K以下,在自场下Jc可达到106A/cm2以上;在5K下,当外加磁场增加到7T时,Jc缓慢下降,但仍在105A/cm2以上,使其实用性得到更进一步改善.

MgB_2超导材料掺杂研究进展

元素掺杂可以提升MgB2在磁场中的性能,解决其超导性能在磁场环境下的退化问题,对MgB2超导材料的应用具有重大意义。介绍了元素掺杂MgB2的目的及作用机理,从薄膜、块材、线带材3个方面具体综述了纳米SiC和有机物掺杂MgB2超导体的研究进展,系统总结了烧结温度及有机物掺杂量对MgB2超导体的性能影响,深入分析了有机物掺杂改善MgB2超导性能的微观原因。

SiC添加相对NiCr-Cr3C2金属陶瓷涂层高温磨损性能的影响

本文利用超音速火焰喷涂技术(HVOF),在G20钢表面制备了三种不同SiC掺杂含量(5wt.%、10wt.%、15wt.%)的NiCr-Cr3C2金属陶瓷复合涂层,并探究掺杂含量对涂层微观结构、力学性能和摩擦学性能的影响。利用扫描电镜、显微硬度计、拉伸试验机对涂层的微观结构和力学性能进行了表征,使用球盘式摩擦磨损机对三种涂层在400℃下的磨损性能进行了对比研究。结果表明掺杂5wt.%SiC的复合涂层具有最好的力学性能,其显微硬度达到812HV,结合强度达到71MPa。但随着掺杂量的升高,涂层的孔隙率增大,涂层力学性能下降。涂层的抗高温磨损性能随着SiC掺杂量的增加先升高后降低再升高,其中掺杂15wt.%SiC的复合涂层磨损率最低,其值为1.053×10^-12m^3/N·m。在高温磨损环境中,掺杂15wt.%SiC的复合涂层表面形成的Cr2O3、SiO2等氧化物阻隔了磨损表面之间的直接接触,使涂层表现出优异的抗高温磨损性能。

纳米C和SiC掺杂对MgB_2带材超导性能的影响

采用X射线衍射仪,扫描电镜,超导量子干涉仪等仪器对纳米C和SiC掺杂的MgB2带材进行了表征,并采用标准四引线法对样品的临界电流进行了测试.实验表明,C和SiC掺杂在提高MgB2带材高场下的临界电流密度方面具有显著效果.在温度为4.2K、磁场大于9T条件下,C和SiC掺杂样品的临界电流密度与未掺杂样品相比均提高一个数量级以上.掺杂样品高磁场下良好的临界电流性能主要归因于C对B的替代所产生的晶格畸变、位错等缺陷和局部成分变化而导致的有效晶内钉扎作用.实验结果表明,SiC掺杂的MgB2带材之所以具有非常好的高场电流特性,和C掺杂的样品一样,C对B的替代起到十分关键的作用.

纳米SiC掺杂MgB2超导带材的制备及其性能研究

采用粉末装管法制备了SiC掺杂的MgB2带材系列样品.通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和超导量子干涉仪等仪器对样品进行了表征.实验结果表明,SiC掺杂对于提高MgB2带材的超导性能具有十分有效的作用.掺杂量为5%时,在4.2K和10T条件下,掺杂样品的临界电流密度高达9024A/cm2,是未掺杂样品的32倍多.掺杂样品在高磁场下具有良好的临界电流性能主要归因于C对B的替代所产生的晶格畸变、位错等缺陷和局部成分变化而导致的有效晶内钉扎作用,同时由于掺杂而提高的晶粒连接性也对临界电流密度的提高起到一定作用.

Ti_3SiC_2掺杂MgB_2块体的超导性研究(英文)

研究了Ti3SiC2掺杂对MgB2的晶格参数(a)、微观结构、超导转变温度(Tc)和临界电流密度(Jc)的影响。随着Ti3SiC2掺杂量的增加,晶格参数a逐渐变小,表明了C进入晶格代替B位的发生。随着掺杂量的增加,超导转变温度Tc从37.15K降低到36.55K。利用Bean模型通过M-H磁滞回线计算了样品的Jc值。结果表明,在低场区域,未掺杂样品的Jc值高于Ti3SiC2掺杂样品的Jc值。然而随着磁场的进一步增大,适量掺杂的样品Jc值得到提高。

SiC掺杂WC-10Ni硬质合金的真空烧结及性能

采用高能球磨和真空烧结技术制备了纳米SiC颗粒弥散增强WC-10Ni硬质合金复合材料,研究了SiC添加量和烧结温度对SiC掺杂WC-10Ni硬质合金复合材料显微组织和室温力学性能的影响。结果表明,采用真空烧结技术于1450和1500℃下烧结可获得烧结颗粒结合良好,致密度高达99.2%的WC-10Ni-SiC复合材料。SiC的添加不仅可以抑制WC晶粒的长大,起到细化晶粒的作用,还可促使WC晶粒烧结致密化。而且所获得的复合材料的维氏硬度随着SiC含量的增加而提高,最高达16.49GPa;断裂韧性和抗弯强度随着SiC添加量增加均呈现先升高后降低的趋势,当SiC添加量为0.5%时(质量分数,下同)可获得断裂韧性和抗弯强度分别为12.7MPa·m1/2和1126.1MPa的WC-10Ni-SiC硬质合金复合材料。

掺铝3C-SiC电子结构的第一性原理计算及其微波介电性能

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法,对比研究了未掺杂和Al掺杂3C-SiC材料的电子结构和介电常数.结果表明:Al掺杂后,Fermi能级进入价带,带隙宽度略为加宽,在8.2—12.4 GHz范围内介电常数大幅度增大.利用燃烧合成法制备了Al掺杂的3C-SiC粉体吸收剂,通过矢量网络分析仪测试了样品在8.2—12.4 GHz范围内的微波介电常数,验证了理论计算结果,并讨论了微波损耗机理.

高性能MgB_2长线材制备及性能表征

采用原位粉末装管工艺,分别以Mg粉(99.5%),无定形B粉(99.9%)为原料,以纳米SiC(10—30nm)作为掺杂材料制备铁基MgB2线.首先将已混合的原料在丙酮介质中球磨,真空干燥后,将粉末填入铁管内,然后通过孔型轧制、旋锻和拉拔等冷加工工艺得到11m长外径Ф1.75mm铁基MgB2超导线.用扫描电镜,电子能谱,X射线衍射仪和超导量子干涉仪测试发现,样品微观结构整齐,晶粒大小均匀,内部仅含微量MgO,TC(onset)=35.1K,ΔTC=5.3K.纳米SiC掺杂后,其中C造成MgB2晶格畸变,形成有效磁通钉扎中心,C元素在MgB2中分布均匀.标准四引线测试结果表明,11m线均分10段后,各点的Jc(4.2K,10T)均超过1.0×104A/cm2,最高值达到1.2×104A/cm2.在10—18T范围各点临界电流值分布均匀,变化率小于10%.