低能甲烷和氢气混合离子束诱导产生石墨纳米晶包覆多壁碳纳米管的复合结构

采用能量为80eV的甲烷和氢气混合(1:5)离子束在700℃下辐照多壁碳纳米管得到了石墨纳米晶包覆多肇碳纳米管的复合物.扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察表明离子束处理后的多壁碳纳米管被一层粗糙的碳质层包覆.高分辨透射电子显微镜观察显示,该碳层由许多(002)面与碳纳米管管轴角度为45°～90°的石墨纳米晶构成,层内的多壁碳纳米管空腔结构基本不变.甲烷的高温和沉积可认为是石墨纳米晶结构形成的主因,而氢离子束对偏离其方向的石墨晶面的选择性刻蚀是导致最终沉积的石墨纳米晶晶面与纳米管管轴构成大角度分布的原因.     

定向生长Ni50-xMn29+xGa21(x=0~4)合金的相变与磁感生应变

采用定向凝固方法制备Ni50-xMn29+xGa21(x=0~4)系列多晶合金,并研究合金组分对马氏体相变温度和磁性能的影响。结果表明,当x≤3时,合金的马氏体相变温度Ms随着x的增大而升高,而马氏体相变滞后ΔT随x的增大而减小;当x=3时,Ms升高到309.6 K,居里温度Tc为360 K;但是随着合金中Mn继续替代Ni,即x=4时,Ms降低到283.2 K,Tc为362 K。室温下测量Ni47Mn32Ga21样品的磁感生应变,无应力下其饱和磁感生应变值达到了–700×10-6,对应的磁场强度为4.5×105 A/m     

新型磁致伸缩材料Fe-Ga合金的研究进展

Fe-Ga合金具有饱和磁场低、磁导率高、强度高、脆性小和温度特性好等优点,而且价格较低廉,使Fe-Ga合金在磁致伸缩器件领域具有广阔的应用前景.综述了该合金最近的研究工作,包括磁致伸缩机理、制备与热处理工艺以及提高和改善Fe-Ga合金性能的途径,并展望了今后Fe-Ga合金的发展.     

金刚石薄膜为掩膜离子束室温溅射可控制备硅纳米圆锥阵列

以金刚石薄膜为掩膜,采用低能Ar+室温倾角溅射的方法制备密度和形貌可控的硅纳米圆锥阵列.扫描电子显微镜(SEM)结果表明,离子束溅射后得到的硅纳米圆锥密度与作为掩膜的金刚石薄膜颗粒密度相当;硅纳米圆锥的形貌与离子束入射角有密切关系,随着入射倾角由30°增大到75°;得到的硅纳米圆锥的锥角由73°减小到23°,其长径比从500 am/360 nm增大到2400nm/600nm.由于金刚石比硅材料的溅射速率更低,因此以金刚石薄膜为掩膜可以制备较大长径比的硅纳米圆锥阵列;随着入射角的增大,离子束溅射诱导的表面原子有效扩散系数减小和溅射速率增大是硅纳米圆锥的锥角减小、长径比增大的主要原因.     

基体预处理对CrN涂层刀具表面粗糙度和膜基结合力的影响

通过M2高速钢基体抛光预处理工艺,获得表面粗糙度和膜基结合强度良好的Cr N硬质涂层。采用正交法设计了不同压力、砂料、干湿方式等喷砂工艺参数进行高速钢基体预处理工艺研究。对预处理后的基体采用多弧离子镀技术沉积Cr N硬质涂层。通过扫描电镜、XRD、粗糙度仪和划痕测试仪等仪器检测分析了Cr N涂层的形貌、涂层物相结构、涂层粗糙度和涂层结合力等组织性能。喷砂压力较大和砂料硬度较高时,其涂层粗糙度较大,膜基结合强度较小。对采用玻璃珠砂料在2bar压力下进行干喷砂预处理后的基体进行涂层处理,其涂层综合性能最好,其膜基结合力为78N,涂层表面粗糙度为0.369μm,涂层厚度约为5μm,涂层厚度均匀,涂层表面比较平整致密,基本未见明显的孔洞结构。     

焊后热处理消除管道环缝焊接残余应力的有限元模拟

以ABAQUS模拟软件为基础,创建管道环缝二维轴对称有限元模型,利用完全耦合方式计算了304不锈钢管焊接过程中的温度场和残余应力场,并在焊接完成后的残余应力场的基础上进行了焊后热处理工艺过程的有限元模拟。结果表明:二维轴对称模型能够有效地模拟304不锈钢管焊接热力耦合机制,相较于三维模型单元数目更少,节省大量计算时间;热处理后的残余应力场与热处理前相比,厚度方向残余应力降低,环向和纵向残余应力没有降低,但应力集中位置明显减少,应力分布较为平缓;焊后热处理过程中的塑性应变和高温蠕变是残余应力消除的力学机制,其中塑性应变起主要作用。     

离子束诱导碳圆锥室温生长锥角的可控性研究

采用荷能Ar 束室温倾角溅射石墨的方法制备可控锥角的碳纳米纤维/圆锥结构.扫描电子显微镜结果表明样品表面产生的圆锥密度达1×109-1×1010·cm-2,沿离子束方向排列,且在每个圆锥上都有碳纳米纤维长出.随着入射倾角由30°增大到60°,碳圆锥的锥角从33°降到20°、长径比从250nm/150nm增大到1200nm/400nm.随着入射角度的增加,离子束诱导的表面原子有效扩散系数减小和溅射速率增大是碳圆锥的长径比增大、碳圆锥的锥角减小及其密度增加的原因.随着离子束流强度由200μA·cm-2增加到800μA·cm-2,碳圆锥的锥角从90°降到20°、碳圆锥的高度从100nm增加到1200nm.相同时间内,随束流强度的增大,碳圆锥表面单位面积内离子的注入剂量增大,导致溅射出来的碳原子数目增多.这是随离子束流强度增大形成碳圆锥的锥角变小且高度增加的原因.     

塑料模具钢表面激光熔覆WxC/Ni基合金涂层的组织及性能

采用TJ-HL-5000横流CO2连续激光器在2738塑料模具钢表面制备了WxC/Ni基合金涂层.利用金相显微镜、SEM、EDS、XRD、显微硬度计以及摩擦磨损试验机等检测设备研究了激光熔覆涂层组织及性能.XRD分析结果表明,熔覆层的主要物相有γ-Ni、W2C、WC、M23C6(M=Cr,Ni,Mo,W)、NiCr和Cr2O3等.金相显微镜、SEM和EDS分析结果表明,结合区为良好冶金结合,结合区为FeNiCrW合金,厚度为20 μm左右;基体对熔覆层合金的稀释度很低;熔覆层从界面向外依次分布着平面晶区、细等轴晶区、粗树枝晶区以及表面细晶区.显微硬度计结果表明,熔覆层的硬度值平均约900 HV1,是基体硬度的2.8倍左右.摩擦磨损试验结果表明,与基体相比熔覆层的耐磨性有了很大提高.     

P20钢塑料模具的断裂失效分析

P20钢塑料模具调质后发生断裂.采用直读光谱仪、金相显微镜、显微硬度计和扫描电镜等方法对模具淬火前的材料成分、非金属夹杂物、显微组织、显微硬度和断口形貌等项目进行了检验分析.结果表明,存在严重的枝晶偏析组织,使得淬火组织应力过大,以及在随后的切削应力作用下发生模具开裂.     

304不锈钢管道环焊缝热力耦合有限元模拟

 为合理控制304不锈钢管道环焊缝焊接残余应力,运用有限元软件ABAQUS建立二维轴对称壳单元模型,模拟管道环形焊缝的焊接过程,获取了304不锈钢管道环焊缝温度场和应力场的分布规律。在焊件上表面提取了特征点的热循环曲线,同时获取了焊接过程中焊接接头径向某一截面特征点同一时刻的温度场分布特征。对管道环形焊缝内外表面残余应力的分布规律研究表明,管道焊缝及靠近焊缝区,内表面的轴向残余应力是拉应力,外表面的轴向残余应力是压应力;内外表面的横向残余应力都是拉应力,而径向残余应力主要是压应力,上表面的余高两侧热影响区受到少许拉应力作用。