TiB_2(0001)表面性质的密度泛函理论

用第一性原理方法分析两种TiB2(0001)表面的几何和电子结构。结果表明:两种TiB2(0001)表面都不发生重构,但表面几层原子都出现明显的弛豫现象,其中以终止于硼原子的表面弛豫尤为明显,而终止于钛原子的表面相对较稳定,弛豫较轻;进一步对两种不同表面的表面能分析表明,终止于钛原子的表面在更宽的范围内具有较低的表面能;这些结果说明,终止于钛原子的表面较稳定。

TiAl-B合金中初生TiB_2晶体的表面形貌和形成机制

用原位自生法制备了Ti-40Al-xB(r(B)t%)合金并利用XRD、SEM对合金的相组成和微观组织进行了研究.结果表明:初生TiB2颗粒呈六面棱柱状,在其(0001)面存在凸台或棒状分枝,而在其{1010}面存在分布较均匀的薄片状凸耳;有的初生TiB2的凸耳比较发达,凸耳呈一层层环状围绕初生TiB2晶体.这些凸台或棒状分枝及薄片状凸耳的晶面取向与母体的取向一致.分析表明,在不平衡凝固条件下,初生TiB2固-液界面前沿产生的富Al边界层和随着初生TiB2晶体的长大导致固-液界面上B原子过饱和度不均匀性增加的共同作用使固-液界面失稳,从而导致初生TiB2表面结构发生了变化,使初生TiB2(0001)面上的分枝具有较快的[0001]方向生长速度,呈棒状;而{1010}面上的凸耳具有较快的〈1010〉方向生长速度,使其呈片状.

Cr12MoV钢表面电火花沉积TiB2涂层特性研究

通过电火花表面新技术在Cr12MoV表面制备了高硬度的TiB2陶瓷涂层,通过扫描电镜和金相显微镜观察其微观形貌,能谱仪测量元素分布,X射线衍射仪测量涂层的物相,显微硬度计测量试样横截面的硬度分布。结果表明,Cr12MoV表面的TiB2涂层结构致密,无裂纹和分层,基体中的Cr和Fe显著扩散到涂层中,涂层与基体形成了牢固的冶金结合,涂层的物相主要为TiB2,硬度高达1 200 HV以上,模具耐磨性明显提高。

NbB_2(0001)表面性质的第一性原理研究

应用密度泛函理论的第一性原理的方法分析了两种不同终端的NbB2(0001)表面的几何结构和电子结构。结果表明:两种不同终端的(0001)表面结构弛豫主要发生在前三层,并且硼终端的表面弛豫程度小于铌终端表面的弛豫。表面能分析结果表明,终止于硼终端的(0001)表面结构在更宽的范围内具有较低的表面能,即硼终端的(0001)表面比铌终端的表面更稳定。进一步分析NbB2(0001)两种终端表面的电子结构表明:在金属铌和硼之间发生了电子转移,加强了化学键的相互作用,导致第一间层向内弛豫。对于铌终端的表面第一层铌转移到第二层的电子数比硼终端表面第二层铌转移到第一层的电子数多,这是导致铌终端表面弛豫程度大于硼终端表面的主要原因。

AlN在α-Al_2O_3(0001)表面吸附过程的理论研究

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法,对α-Al2O3(0001)表面吸附AlN进行了动力学模拟计算,研究了AlN分子在a-Al2O3(0001)表面吸附成键过程、吸附能量与成键方位。计算表明吸附过程经历了物理吸附、化学吸附与稳定态形成的过程,其化学结合能达到4.844eV。吸附后AlN化学键(0.189±0.010nm)与最近邻的表面Al-O键有30°的偏转角度,Al在表面较稳定的化学吸附位置正好偏离表面O六角对称约30°,使得AlN与蓝宝石之间的晶格失配度降低。

GaN(0001)表面吸附TiO_2的DFT研究

建立了GaN(0001)2×2表面吸附模型,采用基于DFT动力学赝势方法,对TiO2分子的吸附进行了理论计算.研究了TiO2分子在GaN(0001)表面的吸附成键过程、成键方位及表面化学键特性.计算结果表明吸附过程经历了物理吸附、化学吸附与稳定态形成的过程,化学结合能达到7.184～7.423 eV.不同初始位置的TiO2分子吸附后,Ti在fcc或hcp位置,两个O原子分别与表面两个Ga原子成键,Ga—O化学键表现出共价键特征,O—O连线与GaN[11-20]方向平行,与实验观测(100)[001]TiO2//(0001)[11-20]GaN一致.

TiAl-B合金片状TiB_2晶体表面结构及生长机理

用原位自生法制备了 Ti- 5 4 Al- x B(at% )合金并利用 XRD,SEM对合金的相组成和微观组织进行了研究。结果表明 :片状 Ti B2 基面存在与 [0 0 0 1]晶向平行的细棒状分枝 ,表面存在与 [0 0 0 1]晶向垂直的薄片凸耳状分枝 ,它们的晶体学取向与母体的取向一致。片状 Ti B2 厚度一般小于 0 .3μm,表面上的凸耳状分枝厚度一般小于0 .1μm。分析表明 ,在不平衡凝固条件下 ,片状 Ti B2 固 -液界面前沿产生的富 Al边界层和随着片状 Ti B2 晶体的长大导致固 -液界面上 B原子过饱和度不均匀性增加的共同作用使固 -液界面失稳 ,从而形成了片状 Ti B2

α-Al_2O_3(0001)表面电子结构的理论研究

采用基于密度泛函理论的局域密度近似平面波超软赝势法 ,在周期边界条件下的k空间中 ,对最外表面终止层为单层Al的α Al2 O3( 0 0 0 1 )表面结构进行了弛豫与电子结构计算研究 .通过分析表面弛豫前后表面电子密度、态密度变化 ,表明表面能级分裂主要来自于O的2 p轨道电子态变化 ,α Al2 O3( 0 0 0 1 )表面明显地表现出O的表面态 .通过电子局域函数图 ,进一步分析了表面成键与表面电子分布特性 .

原位自生TiB_2/Al复合材料磨削表面质量研究

原位自生TiB_2/Al复合材料具有密度小,比强度高,比模量大等特点,在航空航天领域具有广泛的应用前景。为探索原位自生TiB_2/Al复合材料的磨削加工性能,选用单晶刚玉SA砂轮、白刚玉WA砂轮和CBN砂轮在不同磨削参数下对TiB_2/Al复合材料进行磨削试验。首先研究了砂轮材质、转速、工件速度、磨削深度对工件表面粗糙度的影响规律;其次通过对工件表面形貌、磨屑形态、砂轮磨损的观测分析,探索了原位自生TiB_2/Al复合材料磨削表面成形机制;最后基于试验数据,给出了TiB_2/Al复合材料磨削工艺参数优选域。本研究可为颗粒增强金属基复合材料磨削加工提供基础理论支撑。

TiB_2-TiB/Fe金属陶瓷复合涂层原位合成及显微分析

利用激光熔覆工艺在中碳钢表面制备出原位自生TiB2-TiB/Fe复相金属陶瓷复合涂层,以改善常规材料表面综合使用性能.采用XRD、SEM、EDS、EPMA等手段对复合涂层进行了研究.结果表明:复合涂层主要由(Fe,C)固溶体胞状树枝晶及分布于晶间的TiB2/Fe或TiB/Fe共晶组成,部分Fe2B相也会出现在晶间.涂层成分不同时,陶瓷增强相的含量将发生变化.涂层力学性能较基体有显著提高.

TiB_2对TiC基金属陶瓷显微组织的影响

研究了TiB2 对TiC基金属陶瓷显微组织的影响。试验发现 14 2 0℃下烧结 90min后 ,TiC基金属陶瓷的硬质相颗粒明显长大。分析表明 ,TiB2 在高温下能够与TiC基金属陶瓷中的Mo反应生成MoB ,并主要分布于硬质相表面的环形相中。硬质相的长大可能与MoB导致的液相不足和硬质相颗粒接触长大有关。

TiB_2涂层制备及其性能的研究进展

TiB2涂层以其耐磨、耐高温等优异性能及广阔的应用前景得到广泛关注。本文综述了国内外近年来TiB2涂层制备方法及其性能的研究进展,并着重对激光表面改性和热喷涂制备TiB2涂层进行了介绍,指出了目前TiB2涂层制备中存在的问题及今后的研究方向。

萘酞菁分子在Cd(0001)表面的自组装和手性特征

通过有机分子束沉积法和超高真空-低温扫描隧道显微镜研究了非手性的萘酞菁(H_(2)Pc)在Cd(0001)表面的手性特征和生长机理.研究发现:在极低的覆盖度下,每个分子都沿Cd(0001)衬底的晶向排列.随着分子的聚集,分子的叶瓣和衬底的晶向不是一致的,存在大约8°的偏差.在0.8 ML(定义1 ML为在第2层出现之前能够完全覆盖整个衬底表面的H_(2)Pc覆盖度)时,由于与衬底的不对称电荷转移,M型分子(定义M型分子叶瓣与衬底晶向成8°夹角)表现出明显的手性特征.随着覆盖率的进一步提高,H_(2)Pc分子的亚单层分子从平躺表面吸附转变为倾斜三角吸附,同时表现出不同的手性特征.在分子的第2层中,H_(2)Pc分子表现出倾斜的吸附.

原位自生TiB_2/Al复合材料车削参数多目标优化方法

原位自生TiB_2/Al复合材料具有密度小、比强度高、高耐磨等特点,在航空航天领域具有广泛的应用前景。主要针对TiB_2/Al复合材料车削参数对表面粗糙度的影响进行探索性研究。首先,以车削速度、进给速度、车削深度为对象,基于单因素试验研究了车削参数控制域。进一步在控制域内设计正交试验,并基于试验结果研究了表面粗糙度与车削参数的映射关系,推导了材料去除率模型。最后,以表面粗糙度和材料去除率为优化目标,提出并研究了基于GA-Pareto的车削参数多目标优化方法,并通过试验验证了该方法的可行性和有效性。

熔盐法合成TiB_2粉体（英文）

以TiH 2和无定型B粉为原料,采用熔盐法合成了TiB 2粉体。熔融NaC l/KCl的存在降低了TiB 2相的初始形成温度,且所得TiB 2粉体具有较小的颗粒尺寸。当加入的NaC l/KCl熔盐与TiH 2/B复合粉体的质量比为20∶1时,1000℃下所合成的TiB 2粉体的比表面积及相应的平均粒径分别为22.25 m2/g和60 nm。

激光熔覆Ni/TiB_2复合涂层的组织与性能研究

在45钢表面利用激光熔覆技术制备了Ni/TiB_2金属陶瓷复合涂层,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计等,分析了涂层的显微组织特征、元素的分布以及涂层的机理等,并对试样硬度进行了测定。结果表明,在合理的工艺参数下,超细TiB_2的加入,细化了激光熔覆涂层的晶粒,熔覆层显微组织主要由细小的等轴晶组成,TiB_2陶瓷颗粒分布在枝晶间,而分解后的Ti均布于枝晶内,通过细晶强化、固溶强化及第二相强化等,大大提高了涂层的硬度。

球磨条件下Fe合金化改善MgH_2体系性能的机理

基于密度泛函理论的第一原理方法,通过计算清洁、空位缺陷Mg(0001)表面吸附氢分子(H2)前后以及Fe合金化镁氢化合物(MgH2)体系的能量与电子结构,对球磨条件下Fe合金化改善MgH2体系性能的原因进行初步探讨。结果表明:与清洁Mg表面相比,由于球磨改变了Mg颗粒的表面结构,使Mg表面产生较多缺陷,而缺陷的存在增强了H2的物理吸附能力,并且Mg表面向H2转移的电荷数增多,因而体系球磨后具有较好的吸氢性能;而在Fe合金化MgH2体系中,Fe固溶于MgH2中形成(MgFe)H2固溶体和合金化形成少量Mg2FeH6相,MgH2系结构稳定性均降低,对应体系解氢性能增强。分析电子结构发现:空位缺陷有助H2吸附于Mg表面,与Mg(0001)表面最上层与H2直接产生吸附作用的金属原子在费米能级(EF)附近s轨道的成键电子数密切相关;在Fe合金化MgH2体系中,与合金化元素Fe近邻的H原子形成空位的难度增加,H原子较难释放;与Mg近邻的H原子形成空位的难度减少,H原子容易释放;Fe合金化导致Mg-H之间存在较弱的成键作用,因此,MgH2体系的解氢性能得到提高。

碳纤维表面处理对铝电解用硼化钛阴极涂层性能的影响

硼化钛阴极涂层是铝电解用可润湿性阴极材料中的一种 ,具有优良的抗钠渗透性和对铝液润湿性 ,可以有效地延长铝电解槽寿命。碳纤维是硼化钛涂层材料的增强剂之一 ,对硼化钛阴极涂层的性能影响很大。本文研究了不同工艺的液相碳纤维表面氧化处理法对硼化钛阴极涂层抗拉强度和粘接强度的影响。采用FTIR检测碳纤维处理后表面含氧基团的变化 ,寻找影响硼化钛阴极涂层性能的原因 ,从而达到最有效地提高TiB2 阴极涂层抗拉强度和粘接强度的目的。结果表明 ,采用工艺 (1) (10 %HNO3,80℃、恒温 5min ,超声波、5min)对碳纤维进行表面处理最合理 ,处理后碳纤维表面含氧基团的含量最高 ,用其制备硼化钛阴极涂层的抗拉强度。

B4C粒度对45钢基表面复合材料组织的影响

研究了Ti、B4C和Ti-Fe混合粉体系自蔓延高温合成制备金属基复合材料时,B4C粉粒度对复合材料组织的影响。结果表明,B4C粉末粒度减小,有利于促进高温钢液点燃合金粉末预制块中的各组元,使得各组元的反应充分;生成的TiC和TiB2增强颗粒的数量也随着增加,且尺寸呈现趋于细小的趋势。当B4C粉末粒度为500目时,复合材料距离复合层外表面0.5 mm处的硬度为1 693 HV。

热处理温度对颗粒增强45钢基表面复合材料组织的影响

通过自蔓延高温合成法和真空消失模铸渗法制备出了TiB2和TiC颗粒增强45钢基表面复合材料,研究了热处理温度对表面复合材料组织的影响。结果表明:经过热处理后复合材料的复合层与基体呈良好的冶金结合,没有宏观和微观缺陷。TiB2和TiC颗粒形貌发生改变,生成的TiB2和TiC颗粒数量减少、尺寸减小。