Y/Al-5Ti-1B复合变质对Al-7Si合金微观组织和力学性能的影响

在传统铸造Al-Si合金中存在的粗大树枝晶α-Al相以及针状共晶Si严重割裂基体,显著降低合金的力学性能。为细化Al-Si合金的组织,提升其力学性能,本文使用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)以及万能材料试验机,研究了不同添加量Y/Al-5Ti-1B变质剂(Al-5Ti-1B均为2%,稀土Y分别为0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%,质量分数)对Al-7Si合金微观组织和力学性能的影响,并探究了其对Al-7Si合金的变质机理。实验结果表明,当Al-5Ti-1B含量为2%、稀土Y含量为0.4%时,变质效果最佳,共晶Si由粗大针状变为细小颗粒状,长和宽分别减小至2.7和0.8μm,相较于未经变质处理的Al-7Si合金,减小了90.6%和4.7%。合金抗拉强度由原来的168.1 MPa提升至209.1 MPa,增加了24.4%。同时伸长率从6.23%提升至9.62%,增长了54.4%。此外,合金的断裂方式也从脆性断裂转变为韧-脆混合断裂。

10Cr9Si1Mo1VNb钢在450℃静态铅铋中的腐蚀行为

液态铅铋腐蚀问题是制约铅冷快堆发展的主要问题,商用9%~12%Cr铁素体/马氏体钢被认为是铅冷快堆首选结构材料。本文研究了10Cr9Si1Mo1VNb钢在450℃静态饱和氧铅铋共晶(LBE)中的腐蚀行为。结果表明:10Cr9Si1Mo1VNb钢暴露在LBE后,表面氧化膜主要由外氧化层Fe3O4、次外层(Fe,Cr)3O4和SiO2、内氧化区组成;Si与Cr在氧化过程中表现出协同作用,促进次外层形成,阻碍元素扩散,提高了基体抗氧化性;腐蚀1500 h后基体表面形成连续致密的氧化层,表现出良好的耐铅铋腐蚀性能。本文提出了10Cr9Si1Mo1VNb钢在450℃静态饱和氧LBE环境下的氧化扩散过程模型,为9%Cr耐热钢在铅冷快堆系统的应用提供了一定的理论依据。

超声处理对Mg-9Al-1Si合金第二相形貌及力学性能的影响

利用铜质金属型重力铸造制备了Mg-9Al-1Si合金,通过凝固前施加不同时间超声处理调控合金组织形貌。利用OM、XRD、SEM、拉伸实验等方法研究了在不同超声处理时间作用下Mg-9Al-1Si合金组织形貌演变及其对力学性能的影响。结果表明:未经超声处理时,α-Mg基体呈粗大的树枝晶,粗大汉字状Mg_(2)Si相有明显的团聚现象,β-Mg_(17)Al_(12)相以断续网状沿枝晶界分布;超声处理能显著细化合金微观组织,α-Mg基体晶粒尺寸减小由粗大的树枝状转变为团絮状,汉字状Mg_(2)Si相被细化,变为长条状或细线状,分布变得均匀;β-Mg_(17)Al_(12)相网状趋势弱化,边界处出现大量层片状β-Mg_(17)Al_(12)相。随着超声时间增加,超声的声空化和声流作用使合金组织明显改善,但作用时间太长反而减弱组织细化作用。因此,超声处理后Mg-9Al-1Si合金力学性能得到明显改善,且随超声作用时间先增后降,其中超声处理20 min时提升最大,相较于未超声处理合金分别提高了72、74 MPa和2.31%。

用固相外延方法制备Si_(1-x-y)Ge_xC_y三元材料

分析了 Si1- x- y Gex Cy 三元系材料外延生长的特点 ,指出原子性质上的巨大差异使 Si1- x- yGex Cy 材料的制备比较困难 .固相外延生长是制备 Si1- x- y Gex Cy 的有效方法 ,但必须对制备过程各环节的条件进行优化选择 .通过实验系统地研究了离子注入过程中温度条件的控制对外延层质量的影响以及外延退火条件的选择与外延层结晶质量的关系 .指出在液氮温度下进行离子注入能够提高晶体质量 ,而注入过程中靶温过高会导致动态退火效应 ,影响以后的再结晶过程 .采用两步退火方法有利于消除注入引入的点缺陷 ,而二次外延退火存在着一个最佳退火温区 .在此基础上优化得出了固相外延方法制备 Si1- x- y Gex Cy/Si材料的最佳条件 .

Si_(1-x-y)Ge_xC_y合金材料物理特性研究进展

碳的加入为Si-Ge系统在能带和应变工程上提供了更大的灵活性。文章对Si1-x-yGexCy合金材料物理特性的研究现状进行了概述,重点分析了替位式碳原子在Si1-xGex合金应变补偿和能带工程中的作用,并对其行为机理进行了分析和总结。

Si基Si_(1-x-y)Ge_xC_y合金生长中C的影响

报道了Si基Si1 x yGexCy 合金生长中C对Ge组分和生长速率的抑制作用 ,提出一个Si、Ge、C原子的排列构型 ,从理论上给出了C对Ge组分的抑制度和Ge/C原子比的关系 ,并指出在富Ge情况下C对Ge的抑制作用会趋向于饱和。

Si基富Ge含量Si_(1-x-y)Ge_xC_y异质结构的热退火行为研究

研究了Si基富Ge含量的Si1 x yGexCy 异质结构的热退火行为。采用等离子体增强化学气相淀积 (PECVD)法在Si(10 0 )衬底上淀积一层厚度为 170nm的Si1 x yGexCy 薄膜 (x～ 0 .7,y～ 0 .15) ,并在其上覆盖一Ge层。将样品分别在 6 50℃和 80 0℃下进行N2氛围下热退火 2 0min。用拉曼谱 (Raman)、俄歇电子能谱 (AES)以及X射线光电子能谱(XPS)等方法对样品进行研究。研究结果表明 ,低温PECVD法生长的Si1 x yGexCy 薄膜是一种亚稳结构 ,Ge/Si1 x yGexCy/Si异质结构在 6 50℃下呈现不稳定性 ,薄膜中的Ge、C相对含量下降 ,且在界面处出现Ge、C原子的堆积。经过 80 0℃下退火 2 0min的样品中C含量基本为 0 ,Ge相对含量下降至约 2 0 %左右 ,且薄膜的组分比较均匀。

Si_(1-x-y)Ge_xC_y合金半导体技术及其应用

随着半导体材料及工艺水平的迅速发展,Si1-x-yGexCy合金材料在近年内受到了广泛重视。C组分的引入所带来的应变补偿作用,很好地解决了Si1-xGex合金中的晶格失配问题,使Si衬底上生长的外延层质量和厚度都得到相应提高,并且由于C组分所带来的能带补偿作用,使材料的光电特性也得到改进。文章综述了Si1-x-yGexCy合金的研究进展及其物理特性,并对其在FET、HBT、光电子器件等方面的应用进行了详细的阐述。

Sb变质对Mg-6A1-1Zn-0.7Si镁合金热处理组织和力学性能的影响

通过金相、扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)和差热分析(DSC)等手段,研究Sb变质对Mg-6Al-1Zn-0.7Si镁合金热处理组织和力学性能的影响,尤其是对合金固溶处理组织的影响。结果表明:固溶处理可以变质Mg-6Al-1Zn-0.7Si镁合金铸态组织中的汉字状Mg2Si相,使Mg2Si相从汉字状变为短杆状和条块状,并且添加0.4%Sb到实验合金中可使固溶处理变质汉字状Mg2Si相的效果提高。也正是由于固溶处理可以使实验合金组织中的汉字状Mg2Si相变质,使得Mg-6A1-1Zn-0.7Si合金时效处理后获得了较铸态更高的的抗拉性能和抗蠕变性能,并且添加0.4%Sb可以进一步增强热处理对性能的改善作用。

高频大功率Si_(1-x)Ge_x/Si HBT研究进展

回顾了Si_(1-x)Ge_x/Si HBT在几十年中的重要进展以及目前的研究现状。通过不同材料器件的对比表明,Si1-xGex/SiHBT在高频功率应用方面存在着巨大的优势,并将在未来无线通信和射频设计中占据重要地位。通过对研制成功的高频大功率Si1-xGex/SiHBT性能参数和结构的分析,深刻探讨了目前限制高频大功率Si1-xGex/SiHBT发展的问题,提出了解决办法和对进一步研究的想法。

钕对Mg-5Al-1Si高温蠕变及组织性能的影响

研究了不同Nd含量对Mg 5Al 1Si镁合金的高温蠕变性能影响 ,对析出相进行了分析 ,研究了微观组织与力学性能的关系。研究结果表明 ,该合金中的主要强化相Mg2 Si呈粗大的汉字状 ,分布在晶界的周围 ,在受到应力时 ,这种汉字状相与基体的界面处易产生微裂纹 ,降低合金的抗拉强度、塑性等力学性能。在Mg 5Al 1Si合金中加入微量的Nd以后 ,合金的组织得到明显的细化 ,并使Mg2 Si强化相形貌由粗大的汉字状转变为细小、弥散分布的颗粒状。由于显微组织的改善 ,使得Mg 5Al 1Si镁合金的室温和高温力学性能均有一定的提高 ,并明显的改善了Mg 5Al 1Si的抗蠕变性能。

Ca含量对AZ61-1Si合金显微组织及力学性能的影响

利用OM、XRD、SEM、EDS等方法,研究了Ca含量对AZ61-1Si合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Ca能显著改变Mg2Si相的形态及大小,细化晶界,而对基体晶粒尺寸影响不大。添加Ca后,AZ61-1Si镁合金的力学性能得到明显提高。

四探针法测量应变Si_(1-x)Ge_x掺杂浓度

在对Si1-xGex材料多子迁移率模型分析基础上,建立了Si1-xGex材料电阻率与其Ge组分、掺杂浓度关系的曲线图谱.经过对半导体材料掺杂浓度各种表征技术的分析和实验研究,提出了采用四探针法表征Si1-xGex材料掺杂浓度的技术.该表征技术与Si材料掺杂浓度的在线检测技术相容,且更加简捷.通过实验及对Si1-xGex材料样品掺杂浓度的现代理化分析验证了其可行性.

表面台阶对超高真空下Si(111)基片表面银原子吸附与重构的影响

利用真空蒸发技术制备出了良好的Si(111)-3×3-Ag和Si(111)-3×1-Ag重构表面。通过低能电子衍射法和光学表面二次谐波法研究了两种类型切割角的单晶硅基片在超高真空银蒸镀过程中表面结构随衬底温度和蒸镀量的变化情况。vicinal样品产生的弱SinPout信号表明表面台阶的存在对Si(111)-3×3-Ag表面的成核生长过程有显著影响。低能电子衍射图片显示,500℃以上的高温下两种基片表面所形成的Si(111)-3×1-Ag重构分别为类单畴和三畴结构。类单畴和三畴结构Si(111)-3×1-Ag的光学表面二次谐波SinSout信号的一致性可能揭示了Si(111)-3×1-Ag结构中孪畴结构的存在。

高能超声处理Al-1Si合金凝固组织分析

采用高能超声处理Al-1Si合金熔体,借助金相显微镜和电子探针进行组织分析,并测定合金的熔化潜热,分析了熔体中超声空化效应和声流效应影响凝固过程的机理。结果表明,试样晶粒平均尺寸由超声处理前的94μm减小到超声处理后的34μm;合金试样的熔化吸热量由263.90J/g降低为159.81J/g,在熔体中施加高能超声显著改善了合金成分的均匀性并细化了晶粒。

功率超声对水平连铸Al-1％Si合金凝固的影响

研究了水平连铸过程中在保温炉内施加功率超声熔体处理对Al-1％Si合金凝周过程的影响。结果表明:施加功率超声后,合金凝固曲线第1个拐点左移,斜率发生了变化,且随着超声功率的增加,合金的结晶温度升高,当超声功率为1000 W时,结晶温度提高了33℃;同时,施加了功率超声后,保温炉内金属液温度分布均匀性随着超声功率的增加得到了显著的改善;金相分析表明,当超声功率为1000 W时,铸坯凝固组织得到了细化,同时晶粒尺寸更加均匀;此外,施加功率超声处理后铸坯表面质量得到了提高。

基于Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶/纳米晶粉的压磁复合材料研究

研究了基于Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶/纳米晶粉的柔性压磁复合材料制备技术及其性能,讨论了橡胶种类,磁粉粒径、含量及工艺因素等对Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9/橡胶复合材料压磁性能的影响。结果表明:采用粒径为45μm,用量约15%的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶/纳米晶粉与高温硫化有规共聚硅氧烷在171℃,15MPa条件下,硫化45min制备的、厚度约150μm的压磁复合材料薄膜具有较好的应力敏感特性和压磁稳定性能,有望作为新一代柔性、薄型接触应力传感器的敏感元件材料。

应变Si1-xGex(100)电子散射几率

基于费米黄金法则及玻尔兹曼方程碰撞项近似理论,针对离化杂质、声学声子、谷间声子及合金无序散射机制,研究了应变Si1-xGex/(100)Si材料电子散射几率与应力及能量的关系.结果表明:在应力的作用下,应变Si1-xGex/(100)Si材料声学声子及f2、f3型谷间声子散射几率显著降低.Si基应变材料电子迁移率增强与其散射几率密切相关.

(FeCo)_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9的晶化处理及微结构

采用熔体快淬+晶化处理方法制备宽度为4 mm、厚度为30μm的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶软磁合金,并用XRD和TEM对其微结构进行表征。研究结果表明:(FeCo)73.5Cu1Nb3Si13.5B9于600℃晶化处理15 min后具有较高的饱和磁化强度(1.30 T)和较小的矫顽力(4.61 A/m);提高晶化温度至700℃,合金的软磁性能迅速降低,饱和磁化强度为1.02 T,矫顽力增大至1.95 kA/m;于600℃晶化处理5 min时,合金主要由非晶构成,同时有少量α-Fe(Si)相;于600℃晶化处理15 min后合金由α-Fe(Si)主相和少量残余非晶相构成,α-Fe(Si)相的晶粒粒径约为15 nm;于700℃晶化处理15 min后,合金由α-Fe(Si)相、残余非晶相和少量Fe3B相构成,α-Fe(Si)相的晶粒粒径约为27.9 nm。Fe3B相的形成、α-Fe(Si)相晶粒粒径的长大和晶格常数的增大直接导致合金软磁性能下降。

新型NbMoCrTiAl-1Si-xB(x=0、1)难熔高熵合金的微观组织及高温氧化行为研究

目的进一步改善新型低密度难熔高熵合金NbMoCrTiAl-1Si的高温氧化能力。方法采用非自耗真空电弧熔炼技术配合水冷铜模制备了NbMoCrTiAl-1Si-xB(x=0、1)合金,于1173 K下,在TGA/DSC1型热重及同步热分析仪上进行了48 h高温氧化试验,通过XRD、SEM及EDS分析了该合金的组织结构和高温氧化机制。结果铸态NbMoCrTiAl-1Si-xB(x=0、1)合金具有典型的枝晶状组织,1%B元素的添加不会改变合金枝晶的组织结构,但会使枝晶间组织形态由黑色纳米颗粒状转变为亮白色短棒状。NbMoCrTiAl-1Si合金的氧化过程由初期线性快速氧化阶段和后期抛物线慢速氧化阶段组成,氧化总增重为1.064 mg/cm^2,而NbMoCrTiAl-1Si-1B合金氧化过程则可分为具有两个不同氧化速率常数的抛物线氧化阶段,氧化总增重约为NbMoCrTiAl-1Si合金氧化总增重的1/2。经48 h高温氧化后,NbMoCrTiAl-1Si合金表面氧化膜凹凸不平,枝晶间发生了明显的内氧化现象,形成了枝晶内以片状和针状刚玉结构的Al2O3为主,枝晶间以团簇状金红石结构的TiO2为主的氧化膜,NbMoCrTiAl-1Si-1B合金表面氧化膜相对平坦,整个试样表面覆盖了一层由Al2O3、TiO2和Ti0.4Al0.3Nb0.3O2等组成的连续、致密的氧化膜。结论1%B元素的添加会促进NbMoCrTiAl-1Si-1B合金表面Al2O3和TiO2等致密氧化物的形成,抑制合金内氧化进程,显著提高合金抗高温氧化能力。