高性能聚焦离子束(FIB)系统及其在材料科学领域的应用

采用液态镓作为离子源的FIB系统在材料科学研究领域可以起非常重要的作用。离子束聚焦于样品表面,在不同大小、束流及通入不同辅助气体的情况下,可分别实现图形刻蚀、绝缘和金属膜的沉淀,扫描离子成像等功能。该系统有三大用途:形貌观察,分辨率高达5nm;微刻蚀以及微沉淀。本文介绍了FIB技术的应用。

γ(fcc)→ε(hcp)马氏体相变切变角的原子力显微镜测定方法

建立了一种测量 γ(fcc)→ε(hcp)马氏体相变切变角的方法 .运用 Thompson四面体和几何模型推导出马氏体变体的迹线方向 ,通过计算求得相变浮凸角与真实切变角的对应关系 .应用原子力显微镜 (AFM)测量了 Fe- 30 % Mn- 6% Si合金应力诱发马氏体相变的浮凸角 .文中两个实例计算结果分别为 1 7.85°和 2 1 .1 0°,与理论值 1 9.47°相比误差小于 2°,表明该方法具有精度较高、操作简单的特点 .

NiTi形状记忆合金薄膜的残余应力

采用 X射线掠射法和轮廓法 ,测量了单晶 Si基板上用磁控溅射法制备的 Ni Ti形状记忆合金薄膜的残余应力 ,分析了其与薄膜厚度以及晶化处理温度等工艺条件的关系 .结果表明 :该薄膜中的残余应力主要来源于薄膜同基板材料的膨胀系数和晶格参数不匹配 ;薄膜厚度越大 ,残余应力越小 ;晶化处理温度对因热胀系数差异带来的热拉应力因马氏体相变而致的相变压应力均有不同程度的影响 .

Co-Ni磁控形状记忆合金的相变及显微结构

Ｃｏ基合金中存在从ｆｃｃ到ｈｃｐ的马氏体相变，其奥氏体－马氏体界面完全共格，层错能较低，马氏体相变的驱动力很小，易通过外磁场诱发ａ／６〈１１２〉Ｓｈｏｃｋｌｅｙ不全位错的移动引起相变而产生对外的应变输出，是一种理想的磁控形状记忆候选材料。本文研究了Ｃｏ－Ｎｉ合金的金相组织和透射电子显微结构，测定了一组Ｃｏ－Ｎｉ合金的马氏体相变及其逆转变温度。研究表明：Ｃｏ－Ｎｉ合金的马氏体组织呈有规则的条片状，马氏体相变温度随Ｎｉ含量的增加而降低，其母相中存在层错，母相的饱和磁化强度高达１２４Ａｍ２·ｋｇ－１，是典型磁控形状记忆材料Ｎｉ２ＭｎＧａ的近两倍。

铝合金阳极氧化膜的微观结构分析

使用透射电镜观察了铝合金阳极氧化膜的微观结构 ,发现了阳极氧化膜的阻挡层与多孔层以及独特的六角形胞孔结构 ,氧化膜胞孔的孔道沿氧化膜表面向铝合金基体方向呈收缩趋势 ,这与阳极氧化过程中电压升高对多孔结构生长的影响有关 .结合阳极氧化膜生长环境以及氧化膜的生长模型 ,探讨了氧化膜多孔结构的生长方式 .

CoMn合金中的马氏体相变和形状记忆效应

研究了 Co Mn合金中的 γ(fcc)→ ε(hcp)马氏体相变 ,并测量了合金的形状记忆效应(SME) .结果表明 ,该合金的马氏体相变具有典型的 γ→ ε马氏体相变特征 ,它在发生马氏体相变时 ,内耗峰并不对应于母相模量的下降 ,其形核无需籍软模或区域软模 .通过训练可以改善 Co Mn合金的 SME,对改善的原因进行了初步的探讨 .

硬质涂层力学性能可靠测量的两步压入法

正确测量涂层的硬度等力学性能一直是硬质涂层生产和研究中亟待解决的问题。本文提出的采用力学探针对涂层进行两步压入的实验方法可以在未知涂层厚度的条件下通过大载荷逐步加载展示出涂层厚度对载荷选择的要求 ,从而正确选择加载载荷进行小载荷压入实验。

磁控溅射B_4C薄膜的制备与力学性能

通过磁控溅射方法在不同基片温度下制备了B4C薄膜 ,利用傅立叶红外光谱、X射线衍射、透射电子显微镜表征了薄膜的微结构 ,并采用纳牛力学探针测量了薄膜的力学性能。结果表明 ,室温下制备的B4C薄膜具有很高的硬度 ( 4 2 5GPa)和杨氏模量 ( 3 0 0GPa) ,薄膜呈现非晶或纳米晶特征。随基片温度的提高 ,薄膜略有晶化 ,硬度与杨氏模量相应增加到5 0 4GPa和 4 2 0GPa。

高合金钢固体渗碳及渗层扩散的计算机模拟

讨论了高合金钢固体渗碳和渗碳后渗层的扩散处理 ,提出了计算高合金钢固体渗碳及渗件表面不发生脱碳情况下渗层扩散处理的碳浓度分布的数学模型 ,以此模型对 3Cr13和Cr10钢固体渗碳和渗层扩散处理的碳浓度分布进行了计算机模拟。模拟结果与相应的试验结果基本吻合 ,表明了本文的数学模型及方法是可行的。

Co-x%Mn合金中的fcc→hcp相变和相关的形状记忆效应

Co Mn合金是磁诱发形状记忆效应候选材料之一,本文制备了不同Mn含量的Co Mn合金,研究了合金成分对Co Mn二元合金中应力诱发γ(fcc)→ε(hcp)马氏体相变及形状记忆效应的影响作用,研究结果发现,对于能够发生γ→ε马氏体相变的Co Mn合金,具有部分形状记忆效应;随着Mn含量的增加,马氏体量减小,基体的强度降低,导致合金的形状回复率和可回复应变均有不同程度的下降。

多晶TiNi和CuZnAl形状记忆合金中的织构转变

用 X射线织构仪测定了 Ti Ni和 Cu Zn Al合金的母相奥氏体、产品相马氏体的极图 ,计算了测定极图各自的位向分布函数 .分析结果表明 ,Ti Ni合金奥氏体具有一个弱的织构组元 {4 ,0 ,3}〈0 ,1 ,0〉和一个α纤维织构 ,Ti Ni Cu合金马氏体有 6个主要的织构组元 ;Cu Zn Al合金奥氏体织构是一个纤维织构 ,其纤维轴为〈1 ,1 ,0〉平行于轧向 ,位向密度沿纤维轴从 {0 0 1 }〈1 - 1 0〉到 {1 1 1 }〈1 - 1 0〉扩展 ,在位向 {0 0 1 }〈1 - 1 0〉附近 ,获得最大位向密度为 2 6.9.Cu Zn Al合金马氏体有 1 0个主要的织构组元 .从奥氏体与马氏体的织构分析发现 ,两者织构是相互关联的 ,一个奥氏体的织构组元对应多个马氏体的织构组元 ,此结果符合马氏体形成自相适应形貌的要求 .