生物显微观察装置升级改造的研究与实践

生物显微镜是探索微观世界的主要工具之一,在微生物学的研究与实验教学中具有举足轻重的地位。本文重点研究了如何以低成本实现老旧显微观察装置的升级改造,满足现代数字化教学的需要,并通过实际案例改造前后的比较,展现了微生物实验课堂教学效果改善、学生体验增强、教学模式转变等提升实效,为实现废旧设备的资源再利用提供参考。

激光扫描光电化学显微技术及其应用进展

综述了激光扫描光电化学显微技术及其在研究金属氢化膜、半导体电极表面修饰、光电化学腐蚀和光电活性物质电沉积过程的应用。

电化学反应过程中黄铜表面的原位显微拉曼光谱分析

利用显微共焦拉曼光谱仪在线分析了在以十二烷基硫酸钠水溶液为电解液、石墨为辅助电极时电化学反应过程中黄铜表面化学成分的变化,进而分析了外加电压引起摩擦因数变化的机理。结果表明:外加电压对摩擦因数的控制主要通过对表面有机离子吸附膜的影响来实现;黄铜表面存在有机离子吸附或反应而形成的边界润滑膜时摩擦因数较低;黄铜表面不存在有机离子润滑膜而存在较多的氢氧根离子时摩擦因数较高;溶液的搅拌对电控摩擦的恢复有较重要的作用。

基于游离微珠摩擦辅助的阴极复合运动电铸装置的设计及试验研究

基于游离微珠摩擦辅助原理,设计了一台阴极平动及自旋转的专用电铸装置。通过电铸试验研究了硬质粒子摩擦、阴极电流密度和阴极平动速率对电铸层表面形貌和显微硬度的影响。结果表明,电铸过程增加硬质粒子微磨削能够显著改善电铸层的表面质量。随着电流密度从1 A/dm^(2)升高到6 A/dm^(2),电铸层的显微硬度降低,表面质量变差。当阴极平动速率从10 mm/s增至30 mm/s时,电铸层的显微硬度升高,表面质量得到改善。当电流密度为1 A/dm^(2),平动速率为20 mm/s时,电铸层的显微硬度较高,约为325.4 HV。

四元高熵碳化物增强涂层综合创新实验设计

文章将高熵碳化物的科研进展转化为实验项目,设计了四元碳化物增强涂层综合创新实验。该实验快速制备了(W,Ti,Nb,V)C增强等离子涂层,运用XRD、FESEM、EDS等现代分析测试技术,对物相组成、微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能进行了研究。此外,文章还通过精选教师科研成果建设实验选题库,供学生自主选题并开展实验,大大丰富了实验教学内容。

Cr_(3)C_(2)/WC的添加对Stellite 12熔覆层耐磨耐蚀性的影响

目的 提高Stellite 12熔覆层的耐磨耐蚀性能。方法将Stellite 12合金粉末与碳化物(Cr_(3)C_(2)、WC)混合,采用激光熔覆技术在H13钢板上制备复合熔覆层。通过超景深显微镜和XRD分析其显微组织和物相,通过显微硬度测试、摩擦磨损试验和电化学腐蚀试验,分别评价熔覆层的硬度、耐磨性和耐蚀性,并通过超景深显微镜对磨痕形貌进行分析。结果添加碳化物后,熔覆层的微观组织以柱状晶和树枝晶为主,物相主要由γ-Co固溶体和碳化物(M23C6、M7C3)组成;Cr_(3)C_(2)的添加使得熔覆层的硬度降低,由610HV0.2降至530HV0.2,但耐磨性得到提高,磨损量由0.45 mm^(3)降至0.33 mm^(3),下降了28%,耐蚀性得到提高,腐蚀电位由-0.385 V增加到-0.264 V,腐蚀电流密度由9.269×10^(-10)A/cm^(2)降至1.496×10^(-10)A/cm^(2),极化电阻由3.982×10^(7)Ω·cm^(2)提升至2.424×10^(8)Ω·cm^(2),提高了1个数量级;WC的添加使其硬度由610HV0.2提高至750HV0.2,磨损深度变浅,磨损量由0.45 mm3降至0.19 mm^(3),下降了43%,但耐腐蚀性有所降低。3种熔覆层的磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损。结论WC的添加可以有效提高熔覆层的硬度和耐磨性,但耐腐蚀性有所降低;添加Cr_(3)C_(2)后,耐蚀性得到显著提高,耐磨性略微提升,但硬度降低。

780MPa高强度钢热轧期间显微组织变化的过程模拟

高强度低合金钢是一种重要的汽车用钢，主要被用于节能、轻量型汽车的开发。JFE公司钢铁研究实验室的研究人员近年来一直致力于对抗拉强度为780Mpa的现代化Ti-Nb HSLA钢在形变热处理过程中显微组织变化的实验室研究。他们用热扭转试验对热带的整个轧制工艺过程进行了模拟。用Gleeblel500形变热处理模拟装置通过单击或双击试验以及连续冷却转变(CCT)试验对组织构成的变化过程、静态再结晶以及奥氏体分解进行了定量分析，用时效试验对沉淀硬化进行了研究。

国外用于研究磨蚀行为的三种装置

介绍了目前国外用于研究金属材料表面磨蚀行为的三种装置,并分析比较了各自的优缺点。

304不锈钢表面激光熔覆Inconel625涂层组织与性能分析

目的解决不锈钢零部件在热电厂中由于腐蚀和磨损造成的资源浪费和设备报废等问题,通过表面改性的方式来提高不锈钢零件的耐磨耐腐蚀性能。方法利用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备Inconel625涂层,利用工业显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、超景深仪器等设备,系统地探究熔覆层表面形貌、显微组织、元素分布、表面粗糙度。采用显微硬度计、摩擦磨损仪、电化学工作站等设备,检测熔覆层的硬度分布规律、耐磨和耐腐蚀特性。结果单因素试验最佳工艺参数为激光功率1200 W、送粉率10 g/min、扫描速度14mm/s。熔覆层底部到顶部组织,主要以不同形态的典型树枝晶组织为主,以及少量胞状晶。熔覆层物相组成主要包括FeCr_(0.29)Ni_(0.16)C_(0.06)、NbC、Cr_(2)Ni_(3)、Mo_(2)C。涂层硬度较基体大幅提升,涂层最高硬度值达425.48HV0.2,约为基体的1.8倍,涂层的磨损量为2.4 mg,约为基材磨损量(4.4 mg)的55%,摩擦系数平稳,变化幅度较小,耐磨性能较基体显著提高。电化学腐蚀试验后,基体开路电位为–0.44 V,熔覆层开路电位稳定在–0.17V,较基体偏正。涂层的自腐蚀电位(Ecorr)为–1.00V,大于基体的自腐蚀电位(–1.10V),涂层的自腐蚀电流密度(Jcorr)为3.47×10^(–8)A/cm^(2),小于基体的自腐蚀电流密度(6.43×10^(–8)A/cm^(2)),从而得出涂层腐蚀倾向较基体小。涂层的电容弧半径大于基体,该频率范围内涂层的阻抗模量均大于基体,表明涂层的耐腐蚀性能更好。结论Inconel625合金涂层能够显著提高304不锈钢的表面硬度、耐磨耐腐蚀性能。

2195铝锂合金摩擦搅拌焊接头组织与腐蚀行为

研究了5 mm厚度2195-T8铝锂合金板材摩擦搅拌焊(FSW)接头不同位置的显微组织、腐蚀电化学行为以及在晶间腐蚀介质中的腐蚀特征.结果表明,母材为纤维状晶粒组织,而焊核区为晶粒尺寸小于10μm的完全再结晶组织.2195-T8铝锂合金母材时效强化相为T1相(Al2CuLi)和θ'相(Al2Cu),热力影响区大部分T1相和全部θ'相已重新溶解至基体中,而焊核区所有T1相和θ'相均重新溶解.从母材至焊核区,电位逐渐增加,相应地FSW接头上表面发生宏观平面电偶腐蚀,焊核区承担阴极电流,而母材部分则承担阳极电流.在晶间腐蚀介质中,焊核区表面发生程度较轻的均匀腐蚀,母材部分发生深入基体内部的腐蚀.

SiC_p增强铝基复合材料的制备和摩擦磨损性能

介绍了挤压铸造法制备SiC_p增强铝基复合材料的方法,研究了该复合材料的摩擦磨损性能,分析了材料的磨损机理。在本研究的实验条件下,铝合金的磨损严重,而复合材料的耐磨性能良好。由于SiC_p增强铝基复合材料的密度低,因而在汽车工业中有广泛的应用前景。

研究腐蚀和磨损交互作用的试验装置

设计和试验了旋转试片式摩擦电化学试验装置。该装置用来研究腐蚀和磨损过程的交互作用。并用称重法和电化学方法确定腐蚀和磨损过程中材料总损失量、纯腐蚀量、纯磨损量和交互作用量。交互作用的两个分量为腐蚀增量和磨损增量,这两个分量同样可以从测量中得到。这些数据为研究腐蚀和磨损过程材料损失模型提供了研究基础。

含WC纳米微粒的镍基复合镀层的滑动磨损机理研究

本文通过对含WC纳米微粒的镍基复合镀层在干摩擦滑动磨损条件下，磨损失重、施加载荷、滑动距离、镀层种类之间的正交实验及对磨损表面的显微分析及形貌观察，发现在不同的磨损条件下，复合镀层的磨损表面的显微形貌有很大的不同。实践证明，在不同的干摩擦磨损条件下，可能发生粘着磨损，也可能发生犁削磨损，或两者同时发生。

一种空间细胞培养与在线观测一体化装置的研制

空间生物学的蓬勃发展,给相关实验仪器的发展带来了新的机遇和挑战,而细胞模型是空间生命科学应用最广泛的模型之一,为此世界航天强国开发了一系列细胞培养装置。本文报道了一种空间细胞培养与在线观测一体化装置的研制与相关性能测试结果。本装置由专用培养单元、通用培养单元和通用操作单元组成,培养基由注射泵驱动,其余液体试剂由蠕动泵驱动。专用培养单元的主要功能是开展细胞间接共培养实验;通用培养单元是通用细胞培养平台;通用操作单元可驱动多种试剂进入通用培养单元中完成固定、裂解、染色或消化等操作。装置内通用培养模块和专用培养模块均配有可调焦可见光显微成像系统,可对培养的细胞进行实时观测并记录细胞的形态。最后,我们测试本装置的温度控制和显微成像分辨率,并使用本装置对U-87 MG细胞和SF767细胞进行培养、显微成像和染色,结果表明本装置满足哺乳动物细胞培养以及在线观测的要求。本装置可广泛应用于空间环境下细胞的培养,同时也可用于其他需要自动化细胞培养与在线观测的实验中。

空心聚苯乙烯微球电沉积金工艺

采用自行设计的微球电沉积装置,建立了空心聚苯乙烯(PS)微球的电化学沉积金工艺。实验条件为:电源输出电压0.7～0.8 V,电流密度2.0 mA.cm-2,镀液温度45℃,阴极转速250 r.min-1,镀液流速7 mL.min-1.cm-2。在此工艺条件下制得的空心金微球对称性和厚度均匀性良好,表面粗糙度低于500nm,微球表面沉积金速率约为6μm.h-1。

碳纳米管增强Cu-Ni复合镀层制备及其性能

目的提升Cu-Ni复合镀层的硬度、摩擦磨损与抗腐蚀性能。方法在五水硫酸铜镀液中添加六水合硫酸镍和碳纳米管(CNT),采用电共沉积方法制备Cu-Ni、Cu-Ni/CNT复合镀层。利用显微硬度测试仪、摩擦磨损试验机测试CNT增强复合镀层(Cu-Ni/CNT)的硬度和摩擦磨损性能。借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)表征镀层的表面形貌、元素分布及磨斑表面特征。在模拟海水(3.5%NaCl)溶液中测试镀层的电化学阻抗谱(Nyquist)和Tafel曲线。结果Ni、Cu共沉积时,更多Ni原子被Cu原子置换,镀层硬度相比于纯镍镀层略有下降,但是Cu-Ni固溶体形成后固溶强化使耐磨损性增强。CNT共沉积镶嵌在Cu-Ni复合镀层中,其晶粒细化和弥散强化效应使镀层硬度提高,在考察范围内,最高达到560.59HV。当Cu-Ni共沉积镀液中加入0.08%(质量分数)CNT时,复合镀层中CNT的物理屏蔽使其具有最高的腐蚀电位(-436.08 mV)、最低的自腐蚀速率与最好的抗腐蚀性能,其镀层电阻(Rc)为1573Ω·cm2;相比于纯Ni镀层,腐蚀抑制效率为95.86%;镀层平均摩擦系数最低,为0.52,耐磨性最佳。结论共沉积时,适当配比CNT的加入可有效增强Cu-Ni复合镀层的硬度、摩擦磨损性能和抗腐蚀性能。

合金化对Al-Si压铸铝合金的组织与性能影响的研究

采用正交实验,研究了Si、Ti、Mn三种元素对金属型铸造A380合金组织和耐腐蚀性能的影响,并优化得到了组织和性能最佳的合金成分。采用全浸实验测试了优化合金与A380合金的腐蚀速率,在光学显微镜和带有能谱仪的扫描电镜下研究了两种合金腐蚀前后的组织和腐蚀产物,结合电化学极化曲线分析了新型合金的腐蚀机理。结果表明,A380合金的耐腐蚀性能影响因素为Si>Ti>Mn;优化合金基体上腐蚀斑点比A380合金的明显减少,而且基体表面生成了保护性氧化物层,耐腐蚀性能更佳,且其综合力学性能也更优异。

斜齿轮激光熔覆Fe基合金组织与性能研究

采用激光熔覆技术在斜齿轮钢表面制备Fe基熔覆层。通过光学显微镜、显微硬度计对熔覆层进行金相组织与显微硬度分析,采用磨损机对熔覆层和基材进行摩擦实验。结果表明:当激光功率为750W,送粉速率为20g/min,扫描速度10mm/s,离焦量为16.4mm时,铁基熔覆层与基体结合界面有明显的白亮带,激光熔覆效果较好,熔覆层的显微硬度值分布在845.3HV至955.6HV之间,约为基体硬度(419.7HV)2倍;熔覆层摩擦磨损性能得到了提高;熔覆层显微组织为均匀而细小的铁素体和珠光体,力学性能优于基体材质。