C/C复合材料显微结构的微米、纳米尺度研究

利用扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜以及拉曼光谱对化学气相渗透C/C复合材料的形貌特征、显微结构以及石墨化度进行了系统表征。结果表明,热解炭是由厚度在几十到几百纳米的片层结构组成,这些片层结构围绕炭纤维呈层状排列;热解炭为粗糙层结构,在离子束的轰击下很容易撕裂和扭折。炭纤维/热解炭界面上存在一个宽度大约为15nm的无序区,该区域的形成可能与热解炭的沉积工艺有关。炭纤维和热解炭的石墨化度均很低,热解炭的R(R=ID/IG+D’)值由内层到外层逐渐降低。

挤压态钢丝与AZ91复合材料的研究

为了提高AZ91镁合金的力学性能,特别是屈服强度,制备了不锈钢丝增强AZ91复合材料。在相同条件下,分别对AZ91及其复合材料进行热挤压处理。采用金相显微镜（OM）和扫描电镜（SEM）观察了材料的显微组织,通过拉伸实验测试了材料的室温力学性能。研究结果表明：铸态AZ91与钢丝增强AZ91复合材料力学性能接近,但是,二者经过挤压后,其力学性能均有很大提高。其中钢丝增强AZ91镁合金的屈服强度和抗拉强度分别达到了375 MPa和428.6 MPa,与挤压态AZ91相比,分别提高了50%和20%,同时复合材料的塑性变形量也有显著的提高。讨论了材料的组织、铸造缺陷等对材料力学性能的影响。

纳米碳管/聚合物功能复合材料

纳米碳管(Carbonnanotubes,CNT)具有π π共轭电子结构,可与结构相似的聚合物(Polymer)通过范德华力结合形成复合材料。导电聚合物(Electricallyconductingpolymer,ECP)包覆多壁纳米碳管(Multi walledcarbonnanotubes,MWNT)后,可用于诸如超级电容器等电子器件。共轭发光聚合物修饰纳米碳管形成的CNT polymer复合材料,具有很强的发光性能,有望用于电子接收器和光电器件。通过连结氨基聚合物,可使多壁纳米碳管溶解和功能化,从而将纳米碳管引入生物学系统中。研究结果表明,CNT polymer复合物有许多潜在的应用,有待进一步发展。

纳米碳管内包覆外来物质的研究进展

纳米碳管具有纳米尺度的准一维中空结构,这使得在其中空管腔内填充外来物质成为可能。填充纳米碳管的理化性能与填充物的种类、结构、组分密切相关,因而人们可以根据需要自主设计和组装各种类型的填充纳米碳管。通过综述目前在纳米碳管内填充外来物质领域的研究动态,介绍填充预先制备的纳米碳管和在制备纳米碳管的过程中同时包覆外来物质的各种物理和化学制备方法及其可能的微观机制,阐述了这类被填充的纳米碳管在电子工业、信息技术、生物化学以及医学等领域的应用前景,并对今后尚待开展的纳米碳管与填充物质的相互作用规律、这种量子线的物理性能及其阵列的制备技术等研究工作进行了探讨和展望。

表面纳米化316L不锈钢在酸性介质中腐蚀性能的研究

采用表面机械研磨处理(SMAT)在316L不锈钢上制备出纳米结构表层,研究表层纳米化组织的腐蚀性能.结果表明:经过60minSMAT后,样品表面形成了一定厚度的纳米表层.显微组织.由晶粒尺寸为10～30nm的双相组织(马氏体和奥氏体)组成.表层腐蚀性能在c(H2SO4)=0 05mol/L和c(Na2SO4)=0 25mol/L构成的腐蚀介质中下降.

TMDSC表征Al85Ni5Y6Fe2Co2金属玻璃的玻璃转变

Al_(85)Ni)5Y)6Fe_2Co_2金属玻璃在240℃等温退火15 min后,示差扫描量热仪(DSC)曲线出现2个吸热台阶,—般认为该现象由2个玻璃转变引起,但温度调制示差扫描量热仪(TMDSC)结果表明2个吸热台阶并非对应2个玻璃转变.透射电子显微镜Z衬度相及EDS扫描曾观测到300℃非等温退火的样品发生非晶相分离现象,但TMDSC在该样品中也仅观测到1个玻璃转变.

纳米压痕实验中单晶Cu初始塑性变形的准连续介质模拟

采用准连续介质方法模拟了纳米压痕实验中单晶Cu初始塑性变形过程.采用3种不同宽度的纳米尺度压头,得到了载荷-压痕位移关系曲线,确定了3种不同宽度压痕下位错发射的临界载荷.临界载荷的大小与能量理论的预测结果基本一致.通过对压头下方位移场的分析,揭示了加载过程中位错形核的力学特征和微观结构特征;得到了压头下方几何必需位错密度增加的一般规律.定性地分析了卸载过程中位错的运动与湮灭.

CoS_2正极材料制备及电化学性能

以CoCl2·6H2O和CS(NH2)2为水热前驱物,在不同pH值下制备了CoS2粒子,对CoS2的物相组成、微观形貌、热稳定性和正极材料电化学性能进行表征和测试。结果表明,CoS2粒子在酸性和碱性溶液中形核生长机制不同,当pH=5和pH=10时分别获得黄铁矿结构CoS2粒子其形貌为类球形和不规则块状,对应热分解温度为650℃和610℃。在100 m A/cm2放电时,两种形貌CoS2正极材料的电化学性能基本相近;800 m A/cm2放电时,类球形CoS2放电比容量较块状CoS2高9.65%,并具有优于后者的高初始放电电压及低内阻特性。

快速积炭法制备形貌可控的中空纳米炭材料（英文）

介绍了一种大规模制备形貌可控的中空纳米炭材料的方法。该方法以金属氧化物为模板,利用乙苯分子在金属氧化物表面高温快速产生的积炭为炭源,除去模板后可以得到具有中空结构的纳米炭材料。该方法简单、高效、低成本,具有普适性,制备过程中不需要使用昂贵的表面活性剂为炭源。利用该方法,以实验室制备的氧化锌纳米棒和商业的氧化锌纳米球为模板,分别成功的制备出中空纳米炭管和中空的纳米炭球。该合成方法可以进一步推广到制备其它形貌的中空纳米炭材料并用于催化和能量储存等领域。

Ti-(Cu，Ni)-Sn合金形成金属玻璃的成分优化及其相关联的共晶反应

采用"3D法",系统地研究了Ti(Cu_(1-x)Ni_x)-Sn(0.20≤x≤0.30,原子分数,下同)四元合金的玻璃形成能力对成分变化的依赖性.确定玻璃形成能力最佳的合金为Ti_(38)CU_(37.8)Ni_(16.2)Sn_8,Cu模吸铸形成金属玻璃棒材的临界直径接近1 mm.该金属玻璃的过冷液态温度区间宽度ΔT_x为56 K,约化玻璃转变温度T_(rg)为0.57.对电弧熔炼Ti_(38)CU_(37.8)Ni_(16.2)Sn_8合金微观结构的研究表明,合金熔体的凝固主要经历伪二元共晶反应:L→Ti_5Sn_3Cu+TiCuNi.

螺旋炭纤维的微观结构与储能特性

采用扫描电镜、激光Raman光谱、X射线衍射(XRD)、热失重分析(TG)、低温氮吸附等研究手段,以平直炭纤维为参照,对比研究了碳氢化合物催化分解法制备的螺旋型炭纤维的微观结构特征。实验结果表明:整体上,螺旋炭纤维的微观结构要比平直炭纤维的结构更加无序;但螺旋炭纤维的外层结构较为有序。与中孔分布广、孔容低的平直炭纤维不同,螺旋炭纤维的中孔主要分布在3nm～4nm范围内,且有着较高的孔容,其比表面积几乎是平直炭纤维的10倍。这些结构特性使得螺旋炭纤维在抗氧化性、储氢、电化学电容等方面都体现出超越平直炭纤维的优势和应用潜力。

超高压力对ZA27合金非平衡凝固组织和性能的影响

研究了高压凝固条件下ZA27合金凝固组织的变化。高压凝固ZA27合金的宏观组织为致密的网状结构,每个晶粒由相互平行的二次枝晶所构成,而且二次枝晶具有一定的方向性,最后凝固组织并非(β+η)共晶体,而是单一的η相,高压也增加了Zn在α相以及Al在η相中的固溶度。同时高压使ZA27合金的二次枝晶臂间距(DAS)减小,硬度获得大幅度的提高。

焊丝成分对高速列车转向架焊接接头性能的影响

采用富氩基CO2焊工艺对高速列车转向架用S355J2G3钢板进行焊接,分析了焊丝中C,Mn,Si和Nb元素在焊接过程中的烧损及过渡规律,并研究了焊丝中C,Mn,Si和Nb元素含量变化对焊接接头力学性能的影响.结果表明,在富氩基CO2保护焊工艺中,Mn,Si元素会产生烧损,合理提高焊丝中Mn,Si元素含量,才能获得与母材相匹配的焊接接头性能,C元素的烧损规律与焊丝中各元素的原始含量有关.随着焊丝中C,Si,Mn元素含量的增加,焊缝金属的强度增加,断后伸长率降低.Nb元素的加入会显著提高焊缝金属的强度,但同时会恶化其塑性和韧性,因此应严格控制焊丝中的Nb元素含量.

双层气流保护TIG焊接方法

介绍了一种双层气流保护TIG焊接方法,它适用于TIG焊接过程,解决现有普通TIG焊接熔池深度较浅和混合气体保护下钨极易氧化烧损的问题.该焊接方法将传统单一气体通道的TIG焊枪改造设计为双层气体通道,内层气体为纯惰性气体,保护电极,外层为惰性气体和活性气体的混合气体,向熔池过渡活性组元,改变熔池传热对流模式,增加熔池深度.结果表明,双层气流保护TIG焊接方法可使TIG焊熔池深宽比较普通弧焊深宽比增加2～3倍,同时避免了钨极氧化烧损,延长使用寿命.

挤压态镁合金ZK60的超高周疲劳行为

利用超声疲劳实验研究了挤压态镁合金ZK60的超高周疲劳行为．结果表明，合金的疲劳S—N曲线在5×10^6-10^8cyc范围内存在一平台，而在10^8-10^9cyc范围内，疲劳强度逐渐降低，对应于10^9cyc的疲劳强度为（90±5）MPa．SEM断口观察表明，在5×10^6-10^8cyc范围内，疲劳裂纹基本上萌生于试样表面或亚表面，而在10^8-10^9cyc范围内，疲劳裂纹主要萌生于试样内部的非金属夹杂物．通过测定疲劳源区的尺寸，估算的合金疲劳强度与实验结果基本一致．疲劳源的形成是由微裂纹在多个夹杂物处起裂和合并所引起的．因此，合金的疲劳强度不是由最大夹杂物尺寸决定，而是取决于由多个夹杂物组成的“缺陷区”尺寸．通过测定多个部位的“缺陷区”尺寸，可以有效的估算合金的疲劳强度．

半固态高铬铸铁的流变铸造组织的演变

通过研究搅拌强度,冷却速度对高铬铸铁流变铸造组织的影响及采用EMPA和EBSD技术研究小角晶界、晶粒簇丛的精细特征,发现冷却速度控制了枝晶臂所受扭矩大小与根部直径大小的比例,适当的冷却速度可促进形成头部大、根部小的枝晶臂的形成,从而加速枝晶臂的折断。聚集的小角晶界是扭折但未完全折断的细小枝晶臂在经熟化过程后形成的主干与枝晶臂的界面。晶粒簇丛是由许多被扭折的枝晶臂演变而成。

一种核电核岛主设备用镍基焊丝的研制

通过试验分析了核电核岛主设备用镍基焊丝中各元素对焊丝和焊缝熔敷金属性能的影响.结果表明,随着焊丝中Al,Ti,Mn,Nb元素含量的增加,焊丝的强度、硬度及焊缝金属的抗拉强度增加;随着焊丝中Al,Ti,Nb元素含量的增加,室温焊缝熔敷金属的冲击吸收功增加;随着焊丝中Mn元素含量的增加,焊缝熔敷金属的冲击吸收功降低.通过调整焊丝成分得到了符合核电核岛主设备使用要求的焊缝熔敷金属.

亚微米厚铜薄膜的微观结构及疲劳损伤行为

在具有高弹性和力学稳定性的柔性基底上,用磁控溅射系统制备了亚微米厚铜薄膜,利用透射电镜(TEM)、扫描电镜 (SEM)电子背散射成像及 X 射线衍射(XRD)对铜薄膜进行了微观结构表征．采用恒载荷幅控制研究了亚微米厚度铜薄膜的疲劳损伤行为．结果表明：退火后的铜薄膜呈现强烈的(111)织构,薄膜中存在大量的微米、纳米尺度孪晶．在恒载荷幅作用下,亚微米厚的薄膜不易产生疲劳挤出和微裂纹,疲劳裂纹容易在界面处萌生,孪晶附近的位错塞积及界面附近变形的不协调性导致了疲劳裂纹的产生．而亚微米厚铜薄膜疲劳强度的提高来源于薄膜厚度、晶粒尺寸和孪晶尺寸三个微尺度的约束．

Nb对非晶态Fe-Co-Nd-B合金的晶化动力学的影响

在Fe-Co-Nd-B非晶合金中添加4%的Nb(原子分数)可延迟其晶化过程,提高晶化温度,并使其热稳定性显著提高.Nb抑制Fe_3B晶化相的形核,但促进Fe_(23)B_6相的形核及长大.Nb可使晶化相的平均晶粒尺寸从30—60 nm减至14—20 nm.Nb使由初始晶化温度计算的晶化激活能明显降低.Fe-Co-Nd-B合金中,α-Fe(Co),Fe_3B和Nd_2(Fe,Co)_(14)B晶化相的形核过程要难于长大过程,而加Nb后α-Fe(Co),Fe_(23)B_6和Nd_2(Fe,Co)_(14)B晶化相的长大过程要难于形核过程,但Nb基本未改变晶化相的形核及长大机制.非晶合金的晶化主要是一维界面控制的形核以及形核率随时间减小的三维长大过程.

Ti_3Al基合金在700850℃空气中的循环氧化行为

研究了2种成分相近的Ti3Al基合金(Ti 24Al 14Nb 3V 0.5Mo 0.3Si(摩尔分数)及Ti 24Al 14Nb 3V 0.5Mo 0.6Si在700850℃空气中的循环氧化行为;重点考察了合金的循环氧化动力学行为;结合SEM/EDX及EPMA分析了循环氧化后样品的表面、断面微观形貌及断面成膜元素面分布。结果表明:2种合金在各氧化温度下表面生成了Al2O3和TiO2混合氧化物,Al2O3主要分布在最外层;在700℃下2种合金具有较好的抗循环氧化性能,而在800℃及以上的温度条件下,表面氧化膜易于开裂和剥落;合金在较高温度下表面氧化膜失效方式为膜层中微裂纹的复合及由于这一过程的反复进行而导致的氧化膜间物理分层开裂。