Sm(CoFeCuZr)_(12)快淬薄带的晶体织构与磁性能各向异性

在辊表面速度为15～35 m/s的条件下制备Sm(Co0.68Fe0.20Cu0.08Zr0.04)12合金快淬薄带,对薄带的微观组织、晶体织构和磁性能各向异进行研究。结果表明:薄带的微观组织由成束的Th2Ni17型结构的2-17相取向柱晶在薄带平面内交织排列而成,每一束柱晶内各个柱晶之间互相平行,而各束柱晶的取向随机分布;随着辊速从15 m/s增加到35 m/s,柱晶宽度显著细化,在35 m/s时达到285 nm;当辊表面速度分别为15、25和35 m/s时,薄带自由面的衍射谱中衍射峰强度比(I(200)/I(111))分别为3.0、3.6和4.5,表明快淬薄带自由面存在(200)晶体织构并且随着辊速的增大而增强,2-17相柱状晶的易磁化方向[001]晶向则处于薄带平面内;平行于薄带平面方向的饱和磁化强度和剩磁比垂直于薄带平面方向的分别高出0.21～0.37 T和0.04～0.10 T;随着辊速从15 m/s增大到35 m/s,薄带的饱和磁化强度、剩余磁化强度和矫顽力都相应提高。

AA6111合金在热轧过程中保持时间对晶体织构的影响

使用EBSD研究了AA6111合金在两次热轧过程中不同保持时间对晶体织构演变的影响。结果显示:变形织构主要由α和β纤维组成。从主要织构组分的取向强度看出,随着保持时间的增加,Brass和Copper理想织构组分显著增加,S织构没有明显变化。

Pr_(17)Fe_(76.5)B_5Cu_(1.5)铸造合金的显微组织和晶体织构

用X-光衍射方法研究了Pr_(17)Fe_(76.5)B_5Cu_(1.5)铸造合金经不同形变量热锻的显微组织和晶体织构。结果表明:铸态合金存在(001)、(047)、(011)和(010)四种晶面织构,随着形变量增加,(011)和(010)晶面织构的极密度逐渐减弱或消失,形成了以(001)为主的晶体织构。

自旋取向的转变和晶体织构对Nd_2Fe_(14)B烧结磁体磁滞性能的影响

在以Nd_2Fe_(14)B化合物为基的永磁体中,反复磁化过程是取决于反磁化相晶核形成的难度。在大约130K温度下,这种化合物的自旋取向从各向异性的“易轴”

晶体学织构对金属板材宏观各向异性影响的模拟

基于多晶体黏塑性自洽方法,建立了金属板材的Lankford系数(r值)、屈服应力和屈服面的计算模型。以fcc多晶体为例,模拟分析了理想织构组分对宏观各向异性的影响。模拟结果表明,具有Cube和Goss织构的板材,其r值在45°附近最小,Cube织构的r值具有对称性,而Goss织构90°的r值远大于0°的r值;具有Cu,Bs和S织构的板材,其最大r值均出现在45°附近,0°和90°的r值均具有一定的不对称性。各理想织构的单轴拉伸屈服应力呈现出与r值相对应的变化规律,屈服面的形状也表现出相应的变化。上述模拟结果与Taylor-Bishop-Hill(TBH)模型以及唯象方法的计算结果定性符合。

非软熔锡板上镀锡层的晶体织构与其保护性能的关系(英文)

给出了非软熔锡板上薄镀锡层(0.3μm或每面2.19g/m2)的定性及定量织构分析结果。锡板上锌镀层的晶体织构具有(101)和(100)沿轴取向、垂直于表面及任意组成等特征。在沉积过程中,主轴(101)分量的定量特征变化取决于电流密度。影响镀锡层保护性能的主要因素之一是其中(101)轴向理想织构的形成。通过形成最优的镀锡层晶体织构,可以提高非软熔锡板的质量。

无锡钢上镀铬层的晶体织构与其机械寿命的关系

采用 X 射线衍射研究了在接近工业条件下制备的无锡钢上薄镀铬层(0.03 μm或每面 0.22 g/m2)的晶体织构特征。实验发现,铬镀层的晶体结构含以下组分:以垂直于镀层表面的[111]为轴心的轴向分量,(111)[112]受限分量以及一个自由分量。其中[111]轴向分量为主要织构分量,是初始阶段的生长织构;(111)[112]受限分量为次要织构分量,代表了外延生长。无锡钢上镀铬层织构与亚结构的定量特征之间的规律性变化取决于沉积参数。影响无锡钢上薄镀铬层机械寿命的主要因素之一是镀层中[111]轴向织构的形成。

热处理实现锌金属晶面择优取向提升电化学性能的综合实验设计

水系锌金属电池由于其安全性高、低成本等优点,在电化学储能领域内具有广阔的前景。然而,锌负极在沉积/剥离过程中的副反应阻碍了实际应用。本实验通过简单的热处理调控锌金属的结晶学取向,探究了晶面取向对于电化学性质的影响。本实验将晶体化学与电化学相结合,从前沿研究出发设计综合实验,激发学生对科研的兴趣。

热轧板常化后的晶粒尺寸对无取向硅钢织构和磁性能的影响

研究了热轧板晶粒尺寸对无取向硅钢织构、成品晶粒尺寸、铁损和磁感的影响。结果表明,随着热轧板晶粒尺寸的增加,成品晶粒尺寸增加、高斯织构组分{110}〈100〉增强、γ纤维织构组分减弱,导致铁损显著降低、磁感显著提高。

α-Fe/Nd2Fe14B复合纳米晶的织构形成研究

采用X射线衍射分析(XRD)技术,研究了NdprFeCoB熔体快淬所制备的α-Fee/Nd2Fe14B纳米晶的织构形成过程.结果表明,Nd2Fe14B纳米晶具有较强的(001)织构,而α-Fe纳米晶具有(110)织构,这些织构垂直于薄带表面,且从自由面到激冷面逐渐减弱.从自由面到激冷面,Nd2Fe14B相在(001)晶面法线方向的尺寸和α-Fe相在(220)晶面法线方向的尺寸逐渐减小.在激冷面各晶面法线方向的尺寸相近,表明纳米晶的形状近似于等轴晶.α-Fe/Nd2Fei4B纳米晶织构的形成和生长受合金薄带在凝固过程中热流梯度的控制.

退火温度对双相纤维复合Cu—12%Ag合金织构的影响

利用强拉拔应变制备了双相纤维复合Cu-12%Ag(质量分数)合金线材,并在不同温度下退火,研究了退火温度对该合金两相中晶体织构强度和分布的影响.随着退火温度升高到400℃,Cu相中〈111〉织构强度降低而〈100〉强度上升,Ag相中〈111〉强度变化不明显;退火温度高于400℃后,两相中的织构强度均有所增加.在较低的退火温度下,应变形成的Ag相织构稳定性高于Cu相.在退火过程中,相界面迁移、复合组织的聚集、纤维相的球化及等轴晶粒的粗化等仅导致形变织构分量相对强度的变化而形成退火织构,因而退火织构的组成与形变织构的组成相同.

理想织构板的各向异性

常用各向异性屈服表面由纯现象学的非二次型屈服函数描述，与金属本身的物理性质并无联系。本文根据晶体的各向异性依赖于晶体的方位和变形几何的原理，用ＴＢＨ（Ｔａｙｌｏｒ－Ｂｉｓｈｏｐ－Ｈｉｌ）理论从晶体学角度描述了经历平面变形的不同方位晶粒的屈服表面，并计算了单拉流动应力与塑性应变比Ｒ值在不同拉伸方向的变化情况，为分析和认识材料的各向异性奠定了晶体学分析的基础。

基于晶体学模型估算单相多晶体材料屈服临界分切应力

对多晶体材料在变形初期晶粒的弹性变形与塑性变形行为进行分析。在应变量很小的情况下,依照多晶体塑性变形的Sachs模型,并利用Schmid定律,通过区分多晶体材料在宏观屈服状态下塑性变形与弹性变形晶粒,建立了多晶体材料屈服临界分切应力的计算模型。以SPHC热轧板与X100管线钢为研究对象,根据室温拉伸实验测得两种实验材料的屈服强度,并利用X射线衍射技术测算两者的取向分布函数数据,确定这两种多晶体材料宏观屈服时塑性变形晶粒的体积分数,估算了其屈服临界分切应力。结果表明,计算模型合理可行,SPHC热轧板与X100管线钢宏观屈服时塑性变形晶粒的体积分数分别为94.8%和93.7%,屈服临界分切应力分别为106.3MPa和296.2MPa。

多晶体压剪试样静态加载有限元计算

基于晶体塑性理论研究了晶体织构对数值计算结果的影响,建立了带有织构的多晶体压剪试样(SCS)模型。从材料和试样结构两方面研究了静态加载条件下微观晶粒在有限变形过程中对试样宏观力学性能的影响。由于模型几何结构的特殊性,重点对模型斜槽部分的应力、应变及变形特点进行了分析。考虑到试样在压缩过程中受摩擦的影响,数值分析了不同摩擦系数对变形过程的影响,在此基础上计算了相同摩擦系数下不同晶粒数目、不同单元数目以及单元类型对多晶体压剪模型力学性能的影响,并对试件关键部位不同取向晶粒的应力状态进行了分析。

氧化性在硅太阳电池织构中的作用

在单晶硅太阳电池的制备中,碱性腐蚀常被用于在晶体硅上形成金字塔结构,减小光的反射,提高太阳电池的效率。获得小而分布均匀的金字塔绒面结构有利于提高太阳电池的转化效率。本文通过优化NaClO织构工艺,获得了金字塔平均尺寸为1.4μm,平均表面反射率为11.5%的织构绒面,并探索了形成小金字塔的机理。认为NaClO具有一定的氧化性是其形成小金字塔的可能原因。为了研究氧化性在织构中的作用,采用在无氧化性的NaOH溶液中分别通入了氧气和氩气。实验结果表明,在常规的NaOH织构过程中加入氧化剂有助于减小金字塔的尺寸。由于NaClO溶液自身既具有碱性,又具有氧化性,织构时不需要额外地加入氧化剂。与常规织构所用的NaOH溶液相比,NaClO溶液更易得到小而分布均匀的金字塔绒面,更适用于太阳电池的制备。

交叉累积叠轧法制备高强高韧6061铝合金

为了实现强度与塑性的良好匹配,在室温下采用交叉累积叠轧(CARB)技术制备7道次6061铝合金薄板。利用X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和电子背散射衍射对其微观结构进行分析。结果表明:CARB试样的极限抗拉强度和伸长率均明显优于ARB试样。CARB试样的平均晶粒尺寸更小,有更多的小角度晶界转变成大角度晶界,且位错密度更高。CARB制备出的6061合金材料轧制织构明显弱化,以Brass{011}<211>织构为主。CARB6061合金的更高强度主要由超细晶粒强化和位错强化导致,更高延展性归因于更细小的晶粒和弱织构。

晶粒尺寸和温度对工业纯钛变形机制的影响

为了研究晶粒尺寸和加工温度对工业纯钛变形行为的影响,分别在室温和液氮温度下对平均晶粒尺寸为2、9、23和51μm的样品进行单轴拉伸实验,采用背散射电子衍射技术(EBSD)和透射电子显微镜技术(TEM)表征样品的显微组织和织构。结果表明,室温条件下位错滑移是主要的变形机制,而液氮温度下拉伸的样品中有丰富的变形孪晶被激活,其中包括{1012}拉伸孪晶、{1122}压缩孪晶和{1122}-{1012}二次孪晶。这揭示液氮温度条件下塑性变形模式从位错滑移到动态孪生的转变,这也是具有较大晶粒尺寸的样品在液氮温度下依然具有优异力学性能的主要原因。另外,还提出了一种改进的Hall-Petch关系式,可用于在液氮温度条件下定量表征平均晶粒尺寸和孪晶对工业纯钛拉伸屈服强度的影响。

2524铝合金薄板平面各向异性研究

采用室温拉伸性能测试、金相组织观察、XRD反极图测定和透射电子显微分析等方法研究了冷轧态和T3态2mm厚2524铝合金薄板不同取向条件下的显微组织和拉伸力学性能。以{110}<112>单组分织构模型为基础,研究了织构与平面各向异性的关系。结果表明,2524冷轧态和T3态铝合金薄板在与轧制方向成45°和60°方向上的强度较0°、30°和90°方向上的强度低,延伸率则是45°方向上最高;轧向力学性能优于横向力学性能;冷轧态合金薄板的平面各向异性高于T3态合金板材;2524冷轧态合金薄板的主要织构为{110}<112>,次要织构为{311}<112>;2524-T3态铝合金成品薄板的主要织构为{110}<001>;2524铝合金薄板的平面各向异性与合金的晶粒结构以及晶体学织构密切有关,其中晶体学织构是造成合金板材平面各向异性的主要原因。

原位中子衍射材料表征技术的进展

中子衍射利用中子不带电、穿透力强、能直接鉴别核素、比X射线与电子束对轻元素灵敏、具有磁矩等特点,已成为一种独特的从原子和分子尺度上表征物质的结构和微观运动的高新技术．本文着重介绍了原位中子衍射技术作为材料四维表征技术在金属材料的残余应力、变形机制、固态相变、纳米偏聚团等方面的研究进展．