MoSi2涂层残余应力和结合强度的有限元分析

目的研究残余应力对MoSi_2涂层结合强度的影响。方法基于粉末包渗法(PC)制备的MoSi_2涂层在退火前后的微观形貌和相组成,建立有限元分析模型,计算MoSi_2涂层在退火前后的残余应力。根据涂层法向和切向残余应力随涂层厚度的变化,并结合涂层在退火前后结合强度随涂层厚度的变化规律,研究残余应力对涂层结合强度的影响。结果有限元模拟结果表明,MoSi_2涂层的法向残余应力随涂层厚度的增加而减小。涂层的切向残余应力在涂层界面边缘处形成应力集中,并且最大切向残余应力随涂层厚度的增加而增大,与涂层结合强度的变化趋势相吻合。此外,退火后,MoSi_2涂层的法向残余应力几乎没有变化,但是最大切向残余应力下降了10%左右,结合强度提高了20%左右。结论粉末包渗法(PC)制备的Mo Si_2涂层的结合强度受切向残余应力的影响,涂层切向残余应力增大,导致涂层结合强度降低。退火处理能够起到有效改善涂层界面切向残余应力集中的作用,对于提高涂层结合强度有明显的效果。     

铸态Ti-Sc二元合金的组织特征、相结构和显微硬度

采用真空电弧熔炼技术制备了4种成分的Ti-Sc二元合金,并借助金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)技术及显微硬度测试,对合金的组织形貌、相成分以及不同形貌相的显微硬度进行了分析.结果表明:合金铸态组织形貌为螺旋状、团簇状片层、双相组织;金属Sc对合金的组织有着明显的细化作用,在合金中Sc与Ti形成了固溶体,不同形貌的相,其显微硬度差别较大;当Sc含量为2%～3%时,Ti-Sc二元合金的显微硬度达到最高值,Sc含量高于2%～3%时,合金基体硬度高于片层组织硬度,Sc含量低于2%～3%时,合金基体硬度低于片层组织硬度,少量Sc对合金性能有所提高,对α相片层组织有强化作用.     

铌合金表面硅化物涂层热震行为研究

为提高铌合金高温抗氧化性能, 采用复合包渗法在Nb521合金表面制备了以MoSi2为主体的硅化物涂层, 对涂层进行了室温～1650 ℃热震试验, 利用XRD, SEM, EDS以及EPMA等检测手段对热震前后涂层组织结构变化进行了分析, 观察了裂纹扩展过程.结果表明: 涂层室温～1650 ℃有效抗热震次数可达600次; 热震过程中, 元素扩散导致涂层组织结构发生明显改变; Nb5Si3低硅化物层的产生对裂纹扩展有重要影响.     

化学镀法制备Ni/TiH2复合粉末的显微组织及其Ni镀层的生长和作用机理

采用化学镀法对TiH2粉末表面镀Ni,制备Ni/TiH2复合粉末。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及差热分析(DSC/TG)对Ni/TiH2复合粉末进行表征,探索Ni镀层的生长及作用机理,建立镀层在粉末表面的生长模型。结果表明:施镀温度为85℃时Ni/TiH2复合粉末表面Ni层包覆完整,镀层均匀致密,Ni层厚度约为1.0~2.0μm;施镀温度低于65℃时施镀几乎无法进行,而施镀温度高于95℃时,镀层很不均匀,且容易脱落;镀层的生长机制遵循奥斯特瓦尔德(Ostwald ripening)机制;与包覆前TiH2粉末相比,Ni/TiH2复合粉末的释氢反应开始温度由450℃上升至540℃。包覆层可降低TiH2粉末和熔融铝的温度梯度,从而推迟开始释氢的时间。     

CLAM钢表面铝化物涂层的制备与铅液相容性研究

目的探索铝化物涂层的制备工艺,研究其是否能有效抑制铅液对CLAM钢的腐蚀。方法用配制的渗剂对CLAM钢进行包埋渗铝,并通过随后的热扩散和原位氧化处理,在CLAM钢表面制备铝化物涂层,研究不同渗铝时间和热扩散时间对涂层厚度的影响。通过静态氧化试验和铅液腐蚀试验,分别评价铝化物涂层的抗氧化性能及其与铅液的相容性,采用XRD、SEM和EPMA分析涂层的相组成以及铅液腐蚀前后的微观形貌和元素分布。结果包埋渗铝+热扩散+原位氧化处理制备的铝化物涂层主要由约30μm的FeAl相层和约70μm的α-Fe(Al)固溶体层组成。在热处理过程中,由于Al和Fe的互扩散现象,涂层中的Fe-Al相依次经过了Fe₂Al₅、FeAl₂、FeAl、Fe₃Al和α-Fe(Al)的转变。在600℃空气中静态氧化120 h后,铝化物涂层试样氧化质量增量为0.028 mg/cm²,比CLAM钢的氧化质量增量降低了1个数量级,铝化物涂层使CLAM钢的氧化动力学曲线由直线规律转变为抛物线规律。经550℃铅液腐蚀600、1800 h后,铝化物涂层的腐蚀质量增量分别为0.058、0.077 mg/cm²,仅约为CLAM钢的1/120。CLAM钢表面产生了疏松多孔的铁氧化物层,而铝化物涂层没有发生明显的腐蚀,但是腐蚀1800 h后,随着表面铝含量的不断消耗,Al₂O₃层厚度逐渐减小。结论铝化物涂层具有良好的抗氧化性能及与铅液的相容性,能够有效抑制铅液对CLAM钢的腐蚀。     

锻造对TiC颗粒增强钛基复合材料组织和性能的影响

对原位生成TiC颗粒增强钛基复合材料进行锻造,通过金相显微镜(OPM)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等手段,研究锻造后材料的显微组织及拉伸断口形貌,利用CETR UMT-3多功能微摩擦磨损测试仪测定材料的摩擦磨损行为。结果表明:锻造后钛基复合材料的组织缺陷得到消除,晶粒明显细化,抗拉强度由1 126 MPa提高到1 309 MPa;材料拉伸断口为TiC解理断裂与基体局部延性断裂相结合的混合型断口。随载荷不断增加,TiC粒子首先断裂,裂纹在基体中迅速扩展,导致复合材料失效。在摩擦实验初期,材料的摩擦因数较小且较稳定,而后期摩擦因数变化幅度较大;随时间延长,磨损面上的TiC颗粒发生破碎,失去承载作用,导致磨损量变大;摩擦磨损过程中材料表面Ti发生氧化,形成氧化磨损;锻造后材料的磨损量及摩擦因数都减小。     

DBC电子封装基板研究进展

综述了DBC电子封装基板的研究进展,介绍了DBC电子封装基板材料的选择、敷电子封装中的使用特点,并展望了DBC电子封装基板的应用前景.     

60Cu-Zn-xMg合金组织与性能研究

采用熔铸、挤压的方法制备了60Cu-Zn-xMg(x=2,4,6,at.%)棒材.利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、电子万能试验机、CK7525卧式车床等手段对镁黄铜的微观组织、力学性能和切削性能进行了研究.结果表明,当镁含量x≥4at.%时,合金物相由α相、β相和Cu2Mg相组成;随着镁含量的增加,合金塑性下降,切削性能提高;试验所制备合金的力学性能均与C36000相当.     

Ta-W合金Si-Cr-Ti-Zr涂层组织结构与氧化行为

采用料浆烧结法在Ta-10W合金表面制备了Si-Cr-Ti-Zr涂层,利用内热法在大气环境下测试了涂层在1 400 ℃的抗氧化性能,通过扫描电镜、电子探针和波谱分析等手段分析了Ta-10W合金Si-Cr-Ti-Zr涂层氧化前后的微观形貌与组织结构。结果表明：原始涂层呈3层结构,从表面到基体的组织依次为(Zr,Cr,Ti)Si₂→(Ta,W)Si₂→(Ta,W)₅Si₃→Ta合金; 1 400 ℃高温下保持10 h,涂层仍可有效防护钽合金基体不失效; 涂层高温抗氧化机理在于形成了致密的(Si,Zr,Cr,Ti)O₂复合氧化膜,有效减缓了氧元素向内扩散的速率。     

TiC颗粒增强钛基复合材料的高温变形行为

在Gleeble-1500热模拟实验机上对原位生成TiC颗粒增强钛基复合材料进行热压缩实验,研究变形温度为700～950 ℃、温度间隔为50 ℃,应变速率为10-3～1 s-1条件下的热变形行为,采用XRD、DSC、SEM、OM等实验手段对复合材料的相变点及变形后的显微组织等进行分析和测定.结果表明:流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小;在高应变速率条件下,绝热温升对流变应力的影响较为明显;动态再结晶是TiC钛基复合材料热变形的重要机制,变形温度越高,再结晶越易进行,变形速率越高,应变量越大,再结晶晶粒越细小.