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。

合金元素Cu、Nb对烧结Nd-Fe-Co-B永磁材料力学性能影响的研究

研究了合金元素Cu、Nb对烧结Nd-Fe-Co-B永磁材料力学性能的影响.同时利用EDAX对相成分进行了分析.结果发现,合金元素Cu、Nb的加入能有效提高磁体材料的抗弯强度.加入Nb元素,还能适当提高其断裂韧性.合金元素产生强化的主要原因是组织中出现了强化相——NdFeCoCu相和NbFeB相.前者为三角形态,后者为棒状或颗粒状.

国外超高碳钢的研究进展

超高碳钢 (Ultrahighcarbonsteels简称为UHCS)是指含碳量为 1 .0 %～ 2 .1 %的过共析钢 ,具有高的超塑性和良好的综合力学性能。本文综述了国外超高碳钢的研究成果 ,包括超塑性及超塑处理工艺、合金元素的作用、力学性能及层状复合超高碳钢 。

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 .

大型支承辊热处理过程的数值模拟

为了实现大型支承辊热处理过程的虚拟生产 ,运用非线性有限元法对大型支承辊在不同介质中淬火的温度场、组织场和应力 /应变进行了计算机模拟。结果表明 :淬火时间为 5 5min,淬火介质为油或UNCON (2 5 % )时 ,支承辊不能得到马氏体而硬度降低 ;以UNCON (1 5 % )或水为淬火介质时 ,可以得到大量的马氏体 ,支承辊硬度和淬硬层深也符合要求 ,但残余应力较大。对以UNCON (1 5 % )或水为淬火介质进一步优化 ,得出大型支承辊的热处理合适工艺为 :从加热炉中出炉后 ,空冷 5～ 1 0min ,然后淬水 1 5min,再转入 3 0 0℃的炉中保温 3 0h。

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。

瞬态非傅里叶导热效应判据的探讨

讨论了通用傅里叶导热定律的数学模型 ,推导了半无限大物体在第一类边界条件下的基于非傅里叶导热定律的双曲线型偏微分方程的解析解。通过分析非傅里叶导热定律在瞬态条件下温度分布的变化过程 ,提出了非傅里叶导热效应的瞬态判据以及非傅里叶导热的作用范围 ,对研究工程中瞬态导热问题 (如激光处理 ,电子束处理等 )

铸造铝合金激光表面改性金属-陶瓷梯度层

利用 5kWCO2 横流激光器对铸造铝合金表面先后预置不同成分粉末进行两次激光辐照扫描 ,成功地制备了Ni/WC和Cr/WC表面改性梯度层 ,并运用XRD、EDXS和SEM方法对激光表面改性梯度层的组织结构进行观察分析。发现经第二次激光扫描过程后在激光改性梯度层中因合金元素之间的反应 ,产生了大量的金属间化合物 ,激光改性梯度层的组织除α Al、Si和WC外 ,在Ni/WC激光改性梯度层中 ,金属间化合物主要为Al3 Ni2 和Ni3 Al,Cr/WC激光改性梯度层的金属间化合物为Al9Cr4 和Cr9Al17。另外 ,显微硬度测试表明 ,自基体至改性层表面激光改性梯度层内显微硬度呈现连续变化趋势 。

NiTi形状记忆薄膜的应用及进展

介绍了当前国内外NiTi薄膜在以微机电系统 (MEMS)为主的诸多领域中的应用研究情况 ,分析了存在的问题 ,并展望了今后的发展前景。

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 .

喷射成形复合轧辊的显微组织

用喷射成形法制造Ｃｒ１２ ＭｏＶ 钢－ 碳钢复合轧辊， 检验其表面沉积层显微组织， 以研究喷射成形工艺的影响。通过金相、透射电镜、电子探针和Ｘ 射线衍射等方法检查了Ｃｒ１２ ＭｏＶ 钢的组织特征。研究表明， 喷射成形Ｃｒ１２ ＭｏＶ 钢的显微组织与传统方法加工的不同。喷射成形材料的晶粒为均匀、细小的等轴晶， 平均粒度约为１８ μｍ ， 组织致密， 无宏观偏析。在马氏体基体上， 观察到相当数量的残余奥氏体。钢中碳化物的类型未变， 仍为Ｃｒ７Ｃ３ 碳化物， 但是， 它的形貌、尺寸和分布方式均发生变化，

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 .

喷射成形技术在高合金工模具钢中的应用

采用喷射成形技术制备了几种高合金工模具钢,并与其它工艺生产的同成分钢种作了比较。喷射成形工模具钢具有均匀细化的等轴晶组织,经过热加工和球化退火处理,可以获得与粉末冶金工模具钢相似的球化组织和硬度值,从而为顺利地进行后续淬、回火热处理创造条件。利用喷射成形技术制备高合金工模具钢具有明显优势,它既能有效解决成分偏析、组织不均匀性、网状碳化物等问题,又能明显简化生产工艺,降低生产成本和能源消耗等,具有明显的潜在市场竞争力。

氢在钯纳米晶薄膜中的扩散

采用电刷镀工艺制备了厚度 <1μm的钯膜。AFM和SEM观测表明钯膜由半球型的纳米晶簇构成 ,晶簇尺寸在 2 0～ 3 0nm之间 ;在薄膜中没有发现裂纹和气孔。利用电化学剥离方法测定了氢在α薄膜的扩散系数( 2 98～ 3 2 8K)。氢的扩散行为符合Arrhenius定律。扩散系数比相同温度下体材料的扩散系数低 1个数量级 。

磁极高速温挤压工艺及模具设计

叙述了磁极新旧模锻工艺过程。分析了磁极成形的质量问题。拟制了磁极高速温挤压工艺规范。介绍了液压模锻锤上的模具结构。

变温下NiTi合金相变热力学特征

将试验测定的 Ni Ti合金热容值用于计算不同电流值加热 (不同的加热速度 )的 Ni Ti合金丝温度的变化历程 .由于相变潜热的存在 ,当加热电流适当大时 ,会使升温曲线产生拐点而形成台阶 .实验发现加热速度的快慢对合金相变所需要的时间影响很大 .使用调制式差式扫描量热器研究了以不同速度加热或冷却合金时合金各相相变温度的变化情况 .随着加热速度的增大 ,相变温度偏离平衡温度的趋势增大 .经过数值处理之后 。

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。

强瞬态非傅立叶导热效应判据与激光冲击硬化应用的探讨

为了更好地反映激光冲击硬化的强瞬态特征及建立非傅立叶导热效应作用范围的判据 ,本文讨论了通用傅立叶导热定律的数学模型 ,推导了半无限大物体在第一类边界条件下基于非傅立叶导热定律的双曲线型偏微分方程的解析解。通过分析非傅立叶导热定律在瞬态条件下温度分布的变化过程 ,提出了非傅立叶导热效应的强瞬态判据。并就强瞬态导热现象对激光热处理的影响进行了讨论。指出按照非傅立叶导热定律计算能更好反映激光作用的热冲击特征。

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。