铝对生长Ⅱa型宝石级金刚石的影响

对于高温高压温度梯度法合成金刚石来说,在触媒中添加除氮剂（Ti、Al等）,可以合成无色的Ⅱa型宝石级金刚石。实验使用国产六面顶压机和NiMnCo溶媒通过温度梯度法来合成Ⅱa型宝石级金刚石,主要研究了除氮剂铝对生长Ⅱa型宝石级金刚石的影响。由于铝的添加使得合成出的金刚石出现熔坑,并带有颜色等现象。大量实验表明：氮化铝的分解和过量铝的掺入是颜色和熔坑产生的原因。实验通过在约1210℃的低温区生长、降低生长速度至0．41mg／h,使金刚石的颜色和熔坑问题有了明显的改善。所以在用Al做除氮剂生长Ⅱa型宝石级金刚石时,为获得优质单晶,应以较低的生长速度在低温区生长晶体。     

宝石级金刚石合成用反应容器材料稳定性研究

系统地研究了不同反应容器材料在高温高压下的长时间物理化学稳定性。采用1000℃烧结的纯叶蜡石管，叶蜡石氧化镁混合管与石英管做反应容器材料，分别进行了宝石级金刚石的合成研究。结果表明用1000℃烧结纯叶蜡石管和叶蜡石氧化镁混合管做反应容器材料在恒功率加热的合成过程中，加热电压一直存在上升趋势，不适合用作优质宝石级金刚石单晶生长的反应容器材料。高温高压下完全柯石英化的国产石英管稳定性好，强于高温（1000℃）焙烧过纯叶蜡石和叶蜡石和氧化镁混合材料，而且石英管做反应容器材料生长出的宝石级金刚石单品品面完整，显微镜下几乎没有发现包裹体和缺陷，这说明国产石英管适合做宝石级金刚石单晶合成用的反应容器材料。     

微量NaN3掺杂对宝石级金刚石合成的影响

利用温度梯度法生长宝石级金刚石单晶过程中,在碳源或者触媒体系中进行微量掺杂,会显著改变晶体生长性质.本研究在NiMnCo-C体系中掺杂微量NaN3,发现体系中微量NaN3的存在,不仅仅会影响到晶体中的氮含量,对晶体生长过程也存在明显的影响.当体系中NaN3分布不均时,单晶生长遭到严重破坏,籽晶没有起到引导晶体生长作用,晶体呈现不规则的凌乱生长状态,以条柱状和片层状生长为主;当体系中微量NaN3分布均一时,晶体生长变得规则,可以得到晶型完整的单晶金刚石.但随着NaN3含量增加,超过碳源重量比例的0.4wt%时,晶体生长过程受到严重抑制,高氮含量宝石级金刚石单晶的持续生长很难维持下去,这同样证明了较多NaN3存在时的杂乱晶体生长,是由于体系中NaN3局部位置含量差别较大造成的.     

触媒黏性对生长优质克拉级Ⅰb型金刚石单晶的影响

在高温高压条件下,进行了优质克拉级Ⅰb型金刚石单晶的合成研究.重点考察了触媒黏性对金 刚石大单晶生长的影响.结果表明:选择低黏性Ni -a触媒,短时间可以生长出优质金刚石单晶.当生长时间超过25 h,合成的晶体为“群晶”;而高黏性Ni -b触媒可以用来长时间生长优质克拉级金刚石单晶.通过扫描电镜分析可知,低黏性触媒合...     

使用高温烧结氧化铝陶瓷温度梯度法合成宝石级金刚石

在高温高压下采用温度梯度法合成宝石级金刚石,采用高纯氧化铝粉烧结制备氧化铝陶瓷腔体保温材料,研究不同烧结温度下的氧化铝陶瓷性能以及用作腔体保温材料时对应的晶体生长情况。研究表明:随着氧化铝烧结温度的提升,氧化铝陶瓷的密度增大,显气孔率降低,所对应的晶体生长速度增大,晶体内夹杂物减少。1 650 ℃烧结4 h时,氧化铝陶瓷相对密度为97%,显气孔率为0.05%;用于保温腔体材料时,可制得质量为0.4 g(2 ct)、生长速度达4.0 mg/h的基本不含任何夹杂物的高品级金刚石。      

用NiMnCo触媒合成优质Ⅱa型金刚石大单晶

用N iMnCo触媒利用温度梯度法在高温高压下合成优质Ⅱa型宝石级金刚石。研究发现在约5.5GPa和1230℃的条件下,除氮剂Ti(Cu)的加入使合成金刚石的温度区间下限抬高而变窄,因而在设备控制精度符合要求的条件下实验解决了组装的稳定性问题;与此同时Ti(Cu)的加入也使金刚石晶体生长过程中更易俘获包裹体而出现熔坑,从而影响晶体的生长速度。本文分析了Ti(Cu)掺入量对晶体生长速度的影响。实验表明合成无色Ⅱa型宝石级金刚石合适的Ti(Cu)掺入量为1.8 wt%。降低生长速度使包裹体和熔坑问题得到解决。实验获得了~4mm的优质Ⅱa型金刚石大单晶。红外测试分析表明该金刚石含氮量小于1×10-6。     

优质Ⅱa型宝石级金刚石的合成技术

本文采用FeNiCo(KOV)触媒，在国产六面顶压机上，利用温度梯度法首次成功生长出尺寸约4mm的优质Ⅱa型无色透明的宝石级金刚石单晶。并通过对宝石级金刚石合成过程中除氮剂性质的研究，除氮剂添加量对生长晶体的影响，优质Ⅱa型宝石级金刚石单晶生长速度的控制等，介绍了在国产六面顶压机上生长Ⅱa型金刚石单晶的相关技术。实验结果表明，为了降低金刚石内部氮的含量，生长优质Ⅱa型金刚石单晶，需在合成腔体内部加入一定含量的除氮剂一钛。钛的含量在1wt％以上时的除氮效果较好，但钛添加过量(大于2wt％)又影响晶体生长的质量。     

采用不同含硼化合物合成Ⅱb型金刚石的试验研究

按照添加等量硼元素的原则,在粉末冶金铁基触媒中加入不同的含硼化合物（硼铁、碳化硼和六方氮化硼）,在六面顶压机上进行金刚石合成试验。对合成出的含硼金刚石单晶进行表面形貌、磁化率、冲击韧性以及热重等综合质量对比。结果表明,不同的硼源会相应影响金刚石的生长区间,并进而直接影响金刚石晶体的质量及其主要性能。以六方氮化硼为硼源,可以实现对金刚石的硼、氮复合掺杂,合成出的金刚石晶体质量较高,性能较为优异。碳化硼次之,而用硼铁合成的金刚石晶体因杂质较多,导致质量和力学性能降低,合成效果较差。     

快速生长优质宝石级金刚石大单晶

高温高压温差法合成优质宝石级金刚石大单晶的一大弊病就是合成周期特别长。晶体的生长速度主要由腔体内的温度梯度决定。本文通过提高腔体内的温度梯度，实现了优质宝石级金刚石单晶的可重复性快速生长；考察了不同温度下的晶体生长情况，提出利用“限型生长法”来抑制晶体内金属包裹体的进入。最终将优质宝石级金刚石单晶的生长速度提高了4倍之多，由原来的1．1mg／h提高到了4．5mg／h。在合成压力5．5GPa，温度1250℃条件下，合成时间持续12hr，晶体尺寸接近4mm，重量大约为50mg。     

不同金属触媒对金刚石中氮含量的影响

利用高温高压静压触媒法合成金刚石单晶过程中,如果不采取特殊除氮措施,晶体中的氮杂质含量会因为触媒不同而不同,晶体颜色表现出深度不同的黄色。本研究就不同触媒利用温度梯度法合成的宝石级金刚石单晶中的杂质氮进行了显微红外测试,并且发现当触媒中微量与氮有关的添加剂存在时,晶体中氮含量会发生明显变化。例如,使用N i基N iMnCo触媒得到的宝石级金刚石单晶含氮量大约在400×10-6;而采用Fe基FeN iCo触媒得到的晶体含氮量约在150×10-6。然而当触媒中存在微量(1wt‰)NaN3时,无论Fe基还是N i基触媒,晶体中的含氮量均提高到700×10-6左右,这说明触媒中存在微量添加剂时可能会明显影响到触媒和晶体的性质。     

钌基合金与铁镍钴合金的真空钎焊

主要介绍了适用于钌基合金与铁镍钴合金的钎料,钎焊工艺和焊缝强度,分析了焊缝微观组织。结果表明：ＮｉＡｕＰｄＡｇＦｅＣｏ钎料适合钎焊钌基合金和铁镍钴合金,且焊缝组织致密,焊缝强度大于基材,获得的发动机电极通过地面打火２０万余次的点火考核及２００ｈ发动机试车,满足了设计使用要求。     

径向温度梯度对熔化生长大块YBCO超导体形貌及性能的影响

用实验的方法研究了径向温度梯度对熔化生长ＹＢＣＯ大块超导体形貌及性能的影响。结果表明，正的径向温度梯度有利于抑制ＹＢＣＯ大块超导体的成核数，制得的样品具有扇形形貌，晶畴区少而大，样品具有高的磁悬浮力。负的径向温度梯度则不然，制得的样品无规则形貌，晶畴区多且小，磁悬浮力低。对上述结果从理论上给出了定性解释     

定向凝固AZ31镁合金晶粒取向及力学性能研究

采用自行设计的定向凝固装置制备了AZ31镁合金铸件,通过金相观察、XRD分析和室温压缩试验,研究定向凝固工艺对AZ31镁合金晶粒取向和常温力学性能的影响。结果表明:定向凝固制备的AZ31镁合金铸件具有柱状晶组织,第二相呈球状弥散分布于晶粒内部。由于温度梯度的影响,晶体规律性地定向生长,呈现较明显的[1010]择优取向。该铸件在常温力学性能和塑性成形性能上表现出各向异性的特点。     

Numerical simulation on directional solidification of Al-Ni-Co alloy based on FEM

The ratio,of the temperature gradient at the solidifiationfront to the solidification rate of solid-liquid interface,plays a large part in columnar grain growth.The transient temperature fields of directional solidification of Al-Ni-Co alloy were studied by employing a finite element method.The temperature gradient at the solidification front and the solidification rate were analyzed for molten steels pouring at different temperatures.The results show that with different initial pouring temperatures,the individual ratio of the temperature gradient at solidification front to the solidification rate soars up in the initial stage of solidification,then varies within 2,000-6,000℃.s.cm-2,and finally goes down rapidly and even tend to be closed to each other when the solidification thickness reaches 5-6 cm.The simulation result is consistent with the practical production which can provide an available reference for process optimization of directional solidified Al-Ni-Co alloy.     

高温度梯度下Al-In偏晶合金定向凝固组织的演化规律

应用高温度梯度的方法，研究了在定向凝固条件下温度梯度与凝固速率的比值G／R对Al-17．5％In(质量分数)合金凝固组织的影响．结果表明，偏晶合金的定向凝固与共晶合金定向凝固的生长规律类似．在高温度梯度下，仅在很低的生长速度时才能形成二相有序排列的共生．在偏晶合金定向凝固进入稳态生长以后，在各自的相凝固前沿富集了另一相的溶质，由于两相的层间距不大，长大过程中的横向扩散占主导地位．随着生长速度的增大或温度梯度的降低，Al-17．5％In合金定向凝固组织从纤维结构到周期性或规则排列的串状结构再到弥散分布结构转变．这种转变与固一’液界面形状的转变有密切关系．     

递温镁合金板轧制的数值仿真和验证实验

对镁合金板材轧制过程的热量变化方程进行推导,并用有限元方法分析此热力耦合过程,并对仿真结果进行实验验证.结果表明:板材在轧制过程中有较大的温度变化,轧制过程板料的温度变化主要是由变形产热、摩擦生热和板料-轧辊热传导、以及与环境的传热情况决定,并且受板和轧辊间温度差的影响;随着板温度的下降,轧制力和等效应力线性增加,最大轧制力是最小轧制力的3倍;当温度降到210 ℃,等效应力达到160 MPa时,板料出现边裂缺陷,达到轧制成型极限;板料较佳轧制温度应高于210 ℃.     

铝合金热处理用大型底卸式加热炉的温度测控

铝合金热处理对温度容差和温度同步性有严格要求,铝合金固溶工艺对回复时间有特殊要求。针对铝合金热处理用8 m长加热炉出现的高低点异常、温度过冲、回复时间不佳以及温度同步性不满足工艺要求等问题,研究了大型底卸式加热炉温度控制和测量方法。结果表明:只有将温度均匀性测量结果反馈于温度控制,选择正确的工艺传感器并布置在恰当的位置,科学地设定比例、积分、微分参数(PID参数)、加热功率,方能使设备满足铝合金热处理严格的温度容差要求和特殊的回复时间要求。     

基于COMSOL的微弧氧化过程温度场分布研究

目的研究微弧氧化过程的温度场分布情况对成膜过程及表面形貌的影响。方法以7075铝合金微弧氧化过程中的一个放电通道为研究对象,基于多物理场仿真软件COMSOL Mutiphysics建立了微弧氧化传热过程的数学模型及物理模型。基于有限元法求解出微弧氧化成膜过程的温度场分布,选择特定参考线及参考点,绘制了温度-时间曲线。选择0、100、500、1000μs四个关键时间点,绘制了对应的温度-纵向深度曲线、温度分布云图及温度梯度分布云图,并探究其对陶瓷层表面形貌的影响。结果在0~100μs时,放电通道区域温度下降速率最快;在100~500μs时,温度下降速率逐渐减小;在500~1000μs时,温度下降速率最小且趋于不变。相对于放电通道中心区域,靠近氧化铝膜层-铝合金基体界面区域温度下降速率较快,温度梯度较大;在0、100、500、1000μs时,最高温度所在位置的纵向深度依次为93、20、26、38μm,呈现先减小后增大的趋势。结论电解液对微弧氧化过程的冷却作用主要集中于放电通道形成后的100μs内。除电解液外,氧化铝膜层-铝合金基体界面在微弧氧化成膜过程中有一定的冷却作用,而放电通道各区域冷却速率不均衡是氧化膜表面形成火山口状孔洞的主要原因。     

一维温差中心压实法锻造过程的有限元分析

在大锻件的锻造过程中，为了锻合缺陷，提高锻件内部质量，采用中心压实法可以起到较好的效果，但是由于传统中心压实法锻造的操作复杂，工况较差，而且锻件表面容易产生压伤和折叠等问题，所以提出一种新的中心压实法——一维温差中心压实法，即只对锻件上下表面强制冷却，建立一维的不均匀温度场，采用平砧进行锻造．从而避免上述问题。介绍的工作即采用有限元的方法模拟一维温差中心压实法和传统中心压实法锻造过程，分析这两种情况下锻件的温度场和应力应变场，比较它们对锻件质量的影响。分析结果表明：针对大锻件，一维温差中心压实法的锻造效果要优于传统中心压实法。