Zn_²⁺掺杂对共沉淀法制备Ce:Gd₃Ga₃Al₂O₁₂陶瓷粉体闪烁性能的影响

本文利用化学共沉淀法制备Zn_²⁺共掺的Ce:GAGG陶瓷粉体。研究了Zn_²⁺共掺的Ce:GAGG陶瓷前驱粉体的TG/DTA和FTIR曲线；分析了不同煅烧温度对Ce:GAGG陶瓷粉体相、形貌和颗粒度分布的影响；系统研究了Zn_²⁺含量对Ce:GAGG陶瓷粉体光致发光,辐射发光,激发光谱和荧光寿命的影响。研究表明：前驱粉体在883℃的相组成为GdAlO₃相和GAGG相；前驱粉体在煅烧温度为900℃时,完全转化为GAGG相；当煅烧温度为1200℃时,GAGG颗粒尺寸控制在20nm~60nm,分布均匀；随着 Zn_²⁺含量的变化,光致发光和辐射发光强度也相应变化,特别的,当Zn_²⁺含量为0.4mol%时,光致发光和辐射发光强度达到最大值；随着Zn_²⁺掺杂含量的上升,荧光寿命出现下降的趋势。因此,Zn_²⁺含量对Ce:GAGG陶瓷粉体的辐射发光具有明显的影响,对降低荧光寿命具有积极的作用,对于提高GAGG闪烁材料的快速响应具有重要意义。     

电子束选区熔化成形Nb521合金微观组织与性能分析

采用电子束选区熔化技术制备Nb521合金，研究其致密化成形工艺。通过对成形试样的组织、物相、显微硬度、室温拉伸性能的检测与分析，探讨了电子束选区熔化成形Nb521合金的机理。结果表明，电子束选区熔化成形过程中，电子束熔化电流及速度的合理匹配，是得到表面质量及内部质量优异的成形样品的基础；电子束能量密度为340 J/mm3时，样品的密度达到8.78~8.79 g/cm3；Nb521合金显微组织沿沉积方向呈柱状晶，晶粒沿（200）晶面有较强的择优生长取向；成形样品中除Nb基体相外，还存在少量的Nb2C与ZrC碳化物析出；样品室温抗拉强度达到384 MPa，屈服强度为307 MPa，断后延伸率为16.5%；显微硬度处于1 500~1 700 MPa之间，无各向异性。     

电子束选区熔化成形及后续热处理后Ti-47Al-2Nb-2Cr合金显微组织

对电子束选区熔化成形及后续热处理后Ti-47Al-2Nb-2Cr合金显微组织进行了分析,讨论了成形过程中合金凝固和固态相变过程。研究结果显示：电子束选区熔化成形Ti-47Al-2Nb-2Cr合金的显微为细小的γ-TiAl 和 α₂-Ti₃Al形成的片层结构,但是由于电子束选区熔化成形过程冷却速度较快和成形过程中的热循环作用,成形样品的片层晶团和片层间距皆沿样品成形方向从上到下变大。合金的凝固过程通过了β单相区,并经历L → L β → β → β α → α → α γ的相变过程。为了得到均匀一致的显微组织,对电子束选区熔化成形样品进行了热处理,通过1250℃油淬后1200℃保温2小时,得到了细小均匀的片层结构组织。     

TiAl合金表面阴极微弧沉积Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>陶瓷涂层的生长过程与相组成

目的：利用阴极微弧沉积技术在预处理后的TiAl合金表面制备了Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>陶瓷涂层,研究了涂层的生长过程和相组成。方法：采用电子扫描电镜(SEM、EDS)、电子透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等方法,对Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>涂层的生长过程中的微观形貌、组织成分以及晶体结构的演变进行了研究与分析。结果：TiAl合金表面阴极微弧沉积过程中,在阴极表面发生非晶态Al(OH)<sub>3</sub>的吸附、脱水烧结形成Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>陶瓷涂层的沉积。结论：Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>涂层生长分前期Ⅰ、中期Ⅱ和后期Ⅲ三个阶段,前期起弧阻挡层被击穿,涂层生长较慢、组织致密且与基体结合良好;反应中期涂层生长较快,Al(OH)<sub>3</sub>不断吸附和脱水烧结,涂层结晶度提高;反应后期涂层生长速度变缓,表层组织疏松、多孔,相组成为87.5 %的α–Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和12.5 %的γ–Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>。     

Inconel 738合金选区激光熔化成形工艺优化及组织性能的研究

采用SEM、EBSD、OM等方法,研究了激光体能量密度E对SLM成形Inconel 738合金致密度、微观组织和显微硬度影响。研究表明：在SLM成形过程中,激光体能量密度E对试样致密度起决定性作用,随着激光体能量密度的增大,致密度呈现先上升后下降的趋势,并且在65.2 J/mm<sub>3</sub>可以实现最高致密度(99.4％);凝固过程中冷却速率高达2.44×10<sub>5</sub> K/s,SLM成形Inconel 738合金的组织垂直与打印方向和平行与打印方向有明显的各向异性,平行于打印方向的组织呈“棋盘状”形貌,垂直与打印方向为“鱼鳞状”形貌,层与层之间、不同道次之间的熔池搭接区为晶粒细化的胞晶;显微组织表现出明显的织构,随着激光体能量密度的增大,＜001＞方向的织构逐渐增强;试样的硬度随着激光体能量密度的增大而增大,当硬度值超过65.2 J/mm<sub>3</sub>时,SLM成形Inconel 738合金的硬度值超过精铸试样(410 HV),硬度值在各个面上的分布是定向独立的。     

TA32钛合金高温连续氧化行为研究

本文采用增重法研究了表面有/无喷涂高温润滑剂的TA32钛合金在热成形温度750℃~850℃范围内氧化10min-240h的氧化行为,通过SEM和EDS等微观分析方法对氧化层的表面形貌和成分、截面厚度和成分进行分析,并对氧化机理进行探讨。结果表明,750℃-850℃内的氧化行为均符合直线-抛物线规律,800℃～850℃内氧化速率迅速增加,氧化程度剧烈,温度是TA32钛合金氧化行为的重要影响因素之一。750℃时,氧化膜基本没有脱落,800℃时氧化膜部分脱落,温度升高到850℃时,氧化皮大块脱落。750℃-850℃内,随着保温时间的增加,氧化膜逐渐增厚,氧化物由颗粒状变为短棒状和针状,氧化皮逐渐由致密变得疏松多孔,抗氧化能力逐渐下降。TA32钛合金在750℃保温240h时,氧化层结构为：TiO₂和Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/基体;在800℃下氧化240h时,氧化层结构为：TiO₂和Al₂O₃/ Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/基体;在850℃下氧化240h时,表层氧化膜完全脱落。表面无喷涂试样和表面喷涂氮化硼的试样氧化规律一样,均符合直线-抛物线规律,但表面无喷涂试样的单位面积增重、氧化速率高于表面喷涂氮化硼的试样,氧化膜厚度也更厚,说明氮化硼有很好的抗氧化性能。表面喷涂氮化硼的TA32钛合金在750℃保温240h时,氧化层结构为：TiO₂和Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/Ti₃Al/基体。     

LZO对热障涂层中粘结层氧化的抑制行为研究

为了阐明LZO对热障涂层(TBCs)中粘结层氧化的抑制作用,利用爆炸喷涂(D-gun)在310S基体上制备NiCoCrAlY粘结层,大气等离子(APS)制备单陶瓷8YSZ涂层和双陶瓷LZO/8YSZ涂层。采用SEM、EDS和XRD表征了不同结构TBCs喷涂态及高温氧化后的微观组织和相结构。结果表明：1100 ℃下等温氧化(100小时)后双陶瓷LZO/8YSZ与单陶瓷8YSZ热障涂层相对氧化增重分别为2.82 mg/cm₂和3.13 mg/cm₂,TGO生长速率常数K_p分别为5.79×10_-2μm₂/h和6.26×10_-2μm₂/h,厚度分布范围分别为3.75-5.25 μm和5-5.5 μm。相比单陶瓷TBCs,LZO/8YSZ双陶瓷TBCs中粘结层表现出氧化增重少、TGO生长速率低、粘结层中β相转变慢等明显特征。     

电子束选区熔化成形及后续热处理后Ti-47Al-2Nb-2Cr合金显微组织（英文）

对电子束选区熔化成形及后续热处理后Ti-47Al-2Nb-2Cr合金显微组织进行了分析,讨论了成形过程中合金凝固和固态相变过程。结果表明,电子束选区熔化成形Ti-47Al-2Nb-2Cr合金的显微为细小的γ-Ti Al和α_2-Ti_3Al形成的片层结构,但是由于电子束选区熔化成形过程冷却速度较快和成形过程中的热循环作用,成形样品的片层晶团和片层宽度皆沿样品成形方向从上到下变大变宽。合金的凝固过程通过了β单相区,并经历L→L+β→β→β+α→α→α+γ的相变过程。为了得到均匀一致的显微组织,对电子束选区熔化成形样品进行了热处理,通过1250℃油淬后1200℃保温2 h,得到了细小均匀的片层结构组织。     

等离子喷涂制备MoSi<sub>2</sub>-CoNiCrAlY复合涂层的高温氧化行为

以高能球磨法制备的纳米MoSi<sub>2</sub>-CoNiCrAlY复合粉末为喷涂材料,利用等离子喷涂技术在GH4169合金表面沉积了MoSi<sub>2</sub>-CoNiCrAlY复合涂层,并研究了GH4169基材和复合涂层合金试样在900°C静态大气环境下的循环氧化行为。结果表明：复合涂层表现出较好的抗高温氧化性能,其氧化速率仅为1.23×10<sub>-7</sub> mg<sub>2</sub>.cm<sub>-4</sub>.s<sub>-1</sub>,这归因于MoSi<sub>2</sub>在氧化早期形成了SiO<sub>2</sub>相,可以自封氧化膜。氧化后期SiO<sub>2</sub>的脱落,Mo<sub>5</sub>Si<sub>3</sub>相的再次氧化生成MoO<sub>3</sub>和MoO<sub>2</sub>气相,以及MoSi<sub>2</sub>的内氧化直接气化,会降低涂层的抗氧化性能。     

石墨烯掺杂和烧结温度对MgB<sub>2</sub>块体微观结构和超导性能的影响

我们采用未掺杂的粉末制备了MgB<sub>2</sub>块体作对比,研究了石墨烯掺杂对MgB<sub>2</sub>块材微观结构和超导性能的影响,研究了退火温度对石墨烯掺杂MgB<sub>2</sub>块材微观结构和超导性能的影响。对烧结后的样品采用XRD,SEM,SQUID进行了相组成,微观结构和超导性能等分析检测。研究发现石墨烯掺杂明显提高了MgB<sub>2</sub>超导材料的临界电流密度,在20 K和1 T磁场下,最大的临界电流密度达到1.8×10<sub>5</sub>A/cm<sub>2</sub>。     

Effect of processing parameters on the density,microstructure and strength of pure tungsten fabricated by selective electron beam melting

Pure tungsten samples were prepared by the selective electron beam melting (SEBM) process. The effect of the SEBM process parameters on the density, microstructure and compression strength of pure tungsten was studied. In addition, the influence of substrate preheating temperature during SEBM was studied. A processing window for additive manufacturing of pure tungsten by SEBM was preliminarily determined. Pure tungsten samples with relative density of 99.5% and without obvious pores and microcracks were successfully fabricated. The as-built pure tungsten samples showed strong columnar grain structures. Compression strength along the columnar grains in the build direction was measured to be 1560 MPa. Fracture occurred predominantly along the columnar grain boundaries by decohesion, in addition to brittle transgranular fracture. Refinement and strengthening of the columnar grain boundaries are expected to improve the compression strength of the SEBM-fabricated pure tungsten.     

增材方向对激光粉末床熔融钨材料抗高热负荷性能的影响

激光粉末床熔融(LPBF)作为一种新兴的增材制造技术,为未来聚变堆偏滤器mono-block的制备提供了新的成形方法。本研究利用LPBF,采用水平增材和竖直增材2种方式对纯钨样品进行了制备。研究发现,在15 MW/m2的热负荷下,竖直增材样品发生了明显的熔化和飞溅现象,水平增材样品只发生少许开裂和轻微溅射。通过微观组织表征发现,LPBF过程中不同方向组织的差异导致了钨热导率的各向异性。对于水平增材样品,热流方向平行于增材方向,沿该方向生长的柱状晶有利于热量传导;对于竖直增材样品,热流方向垂直于增材方向,晶界及以网格状分布的裂纹阻碍热量传导,热量在表面积累并导致熔化。因此,增材方向对利用LPBF制备偏滤器mono-block部件有着重要的影响。     

Nd2O3对TaCr2合金组织和抗氧化性能的影响

采用机械合金化+热压工艺制备了TaCr_(2-x)Nd_2O_3(x=0,0.125,0.25,0.5,0.75,at%),研究了Nd_2O_3对TaCr_2合金组织及抗氧化性能的影响。结果表明:Nd_2O_3主要存在于Ta固溶体中,对合金的物相和晶型不产生显著影响,合金仍以TaCr_2相为主,并含有少量富Ta相和Cr固溶体。Nd203的添加使得TaCr_2合金1200℃氧化100h的增重减少(仅为纯合金的47.9%);使氧化膜呈不连续的多层分布,且Nd203促进氧化层物相分层。     

选区激光和电子束熔化成形纯钨的组织、性能及裂纹形成机理研究

采用选区激光熔化(SLM)和选区电子束熔化(SEBM)技术成形纯钨,对比研究了两种成形方法对纯钨的宏/微观组织和力学性能的影响,利用SEM和EBSD等表征技术,分析了裂纹萌生位置及形成机制。研究结果表明,通过调控纯钨打印过程的工艺参数,可有效地减少 SLM和SEBM成形样品内部的裂纹。SLM和SEBM打印态纯钨的致密度和硬度与输入样品的能量密度呈正比例关系。与SLM相比,SEBM成形时样品内部的温度梯度更低,热应力累积更少,成形后样品中的裂纹更少。SLM打印态样品的内部裂纹多存在于搭接区域,SLM和SEBM制备过程中产生的裂纹均具有沿晶界分布的特征,而且裂纹多萌生于大角度晶界。     

超声辅助对共沉淀法制备富锂锰基正极材料Li[Li_0.144Ni_0.136Co_0.136Mn_0.544]O₂性能影响的研究

通过超声辅助共沉淀法成功制备了富锂锰基正极电极材料,研究了不同的超声时间对材料形貌、结构和电化学性能的影响。研究发现,超声辅助能够使材料颗粒更加均匀,结构更合理,有利于材料电化学性能的提升。当合成前躯体材料超声时间为8h时,复合材料的放电比容量最好,在0.1C的初始放电比容量为327.8 mAh g_-1,均高于未超声的复合材料的265.2 mAh g_-1,1C下循环50圈后放电容量为181.6 mAh g_-1,保持率为84.8%。通过循环伏安法测试和电化学交流阻抗测试,发现超声后的复合材料还原氧化峰电流更大,电荷转移阻抗更小,具有较好的倍率性能。     

金属材料的动态再结晶机制及组织特征

动态再结晶是金属材料改变组织状态的一种重要方式。本文综述了典型金属材料在高温塑性变形中的三种动态再结晶机制,即不连续动态再结晶、连续动态再结晶和几何动态再结晶。描述了不同再结晶机制的组织特征,包括晶界取向分布、晶内取向积累方式、动态再结晶晶粒尺寸及其与流变应力的关系。作者基于Ti-24Ni-4Zr-8Sn和Ti-25Nb-3Zr- 3Mo-2Sn钛合金的热变形组织演变的研究,提出除了材料本质性能决定了高温塑性变形的再结晶机制外,温度、应变速率、应变量及变形方式等的不同配合可以导致多种再结晶机制发生。     

Ga含量对Al-Mg-Ga-Sn合金组织和降解性的影响

采用电炉熔炼制备了不同Ga含量的Al-Mg-Ga-Sn合金。通过光学显微镜(OM) 、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对其显微组织的形貌和成分进行了表征;在30℃、40℃、70℃、90℃的纯水中进行降解速率的测定;采用电化学工作站测试了室温电化学性能。结果表明：Al-Mg-Ga-Sn合金在Mg+Sn为定值10wt.%的情况下,Ga含量分别为0 wt.%、4 wt.%、8 wt.%、12 wt.%、16 wt.%时,合金组织均有铝基体相和Mg<sub>2</sub>Sn相,且随着Ga含量的增加合金组织中出现了Ga<sub>5</sub>Mg<sub>2</sub>相。Al-Mg-Ga-Sn合金的降解性特点是主要由铝基体相中点蚀开启,由Mg<sub>2</sub>Sn和Ga<sub>5</sub>Mg<sub>2</sub>化合物相的晶间腐蚀加速;不同Ga含量合金的起始降解温度由固溶于铝基体中的低熔点元素(Ga+Sn)的含量决定;相同Ga含量的合金随温度升高降解速率加快,降解反应动力学遵从阿伦尼乌斯公式。室温电化学分析表明：Al-Mg-Ga-Sn合金随Ga含量增加,腐蚀电位不同程度地负移,腐蚀电流逐渐增大。     

CP-Ti在含氟离子硝酸中表面附着物形成研究

钛具有优良的耐蚀性能,可长期工作在高浓度的沸腾硝酸介质中,是商业后处理较为理想的设备用材。本文采用SEM,EDS,XRD,XPS等表征手段对CP-Ti在含氟离子硝酸中试样表面出现的白色附着物进行分析,并解释其形成机理。结果表明：氟离子浓度在50 ppm以下时,CP-Ti腐蚀速率呈现由大到小并趋于稳定的规律;氟离子浓度在50 ppm及以上时,腐蚀速率呈现由大到小再变大的“v”型规律。试样表面的白色附着物的物相为TiO₂,其形成机理为：先是试样表面多孔膜的形成;其次是TiO₂以多孔膜上的孔为基点进行生长、脱落。