激光技术在材料加工领域的应用探究

激光的出现改变了人们的生产生活,当前激光技术已经被广泛地应用于各行各业,并发挥着巨大作用。尤其是在材料加工领域,激光技术有着其他加工技术所无法企及的优势,从而被誉为"21世纪的加工技术"。本文在概述激光技术的基础上,探讨了激光技术在材料加工领域的应用,并据此提出了相关展望。     

等离子喷涂制备C/C复合材料SiC涂层的驻点烧蚀性能

目的在C/C复合材料表面制备SiC涂层,提高C/C复合材料抗烧蚀性能。方法采用真空等离子喷涂技术在C/C复合材料表面制备纯Si涂层,在惰性气氛保护下对涂层高温热处理,纯Si涂层与C元素在高温下反应,原位生成SiC涂层。利用电弧加热器在不同烧蚀温度下,分别考核涂层的驻点烧蚀性能,并采用OM、SEM、EDS和XRD等对烧蚀前后的微观形貌和物相成分进行分析。结果在C/C复合材料表面制备了致密的SiC涂层,涂层中没有明显的裂纹存在,并在涂层下方产生较深的渗透区域,深度超过涂层厚度。制备的SiC涂层在1400℃下烧蚀50 s,涂层完整,具有良好的驻点烧蚀性能;在1600℃和1650℃下烧蚀50 s,涂层部分剥落,C/C复合材料基体产生烧蚀。结论 SiC涂层在高温下氧化成Si O2玻璃态膜,并覆盖在C/C复合材料表面,对基体具有良好的保护作用。随着烧蚀温度的提高,在超音速气流的冲刷下,由于热膨胀系数不匹配和SiC主动氧化的原因,涂层在烧蚀面边缘出现剥落,且剥落现象越来越严重,涂层失去对C/C基体的保护作用,烧蚀性能下降。     

1020℃时效条件下超级奥氏体不锈钢254SMo中析出相研究

采用JMatPro热力学计算和实验相结合的方法,借助金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等检测技术,研究了在1 020℃时效条件下254SMo超级奥氏体不锈钢热轧板中析出相的变化情况。结果表明:254SMo钢在1 200℃×60 min固溶处理后为单一的奥氏体组织;1 020℃时效处理后,随时效时间延长,析出相的数量逐渐增多,尺寸逐渐增大,并且沿轧制方向呈链状分布;TEM和EDS表征确定为富Cr、Mo、低Ni的σ析出相,形貌有不规则的齿状、块状、短棒状、长条状和胞状,热力学计算和实验研究表明254SMo超级奥氏体不锈钢中的σ相是按照γ→σ方式析出的。     

聚乙烯亚胺修饰碳纤维对环氧树脂复合材料性能的影响

为提高碳纤维与环氧树脂的界面结合性能,从而提高复合材料的摩擦学性能,用聚多巴胺和聚乙烯亚胺对碳纤维进行表面修饰,利用光谱分析仪和扫描电子显微镜分析修饰前后碳纤维表面的化学组成和微观结构,利用万能材料试验机和摩擦磨损试验机考察碳纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能和摩擦学性能。结果表明：碳纤维经表面处理之后的粗糙程度和活性官能团增多,改善了纤维与树脂之间的界面结合,使得复合材料的弯曲强度和拉伸强度得到不同程度的提高;与未修饰碳纤维增强的环氧树脂复合材料相比,表面修饰碳纤维增强环氧树脂复合材料的耐磨性能得到了很大程度的提高,复合材料的磨损机制也由疲劳磨损转变为磨粒磨损。     

基于热饱和溶液法CH3NH3PbI3单晶的制备及表征

采用热饱和溶液法,通过调控前驱体溶液1,4-丁内酯中PbI2和CH3NH3I的配比,进而对前驱液100℃进行加热,简单易操作地得到单晶CH3NH3PbI3。计算了不同调控条件下单晶CH3NH3PbI3的产率;利用SEM和XRD对其形貌和结晶度进行表征;通过吸收和荧光光谱对单晶的光谱性能进行表征。结果表明,单晶CH3NH3PbI3的最佳摩尔配比为n(PbI2)∶n(CH3NH3I)=2.3∶1,PbI2最佳浓度为1.229 mmol/mL。     

不同沉积速率下微晶硅薄膜的生长行为研究

鉴于微晶硅薄膜在沉积过程中先经历一个非晶过渡层才开始晶化的生长特点,试图通过降低薄膜的沉积速率来延长沉积原子在薄膜生长表面的扩散时间,以达到促进晶粒生长的目的。研究结果表明,反应气体气流量的减小可以有效降低薄膜的沉积速率;随着沉积速率的降低,薄膜的表面粗糙度明显减小,且其平均晶粒尺寸有所增大,通过HRTEM甚至能观察到尺寸在10nm以上的晶粒,说明沉积速率的降低对沉积粒子在薄膜生长表面的扩散过程有较大影响;另外,薄膜的少子寿命随着沉积速率的降低逐渐增大,这与薄膜结晶程度和平均晶粒尺寸的变化趋势一致,可见微观结构对电学性能起着决定作用。     

AZ31Mg/5052Al爆炸复合板的组织与力学性能研究

在靠近AZ31Mg/5052Al爆炸复合板的中心与边缘处分别取样,通过对复合板结合面的金相、扫描电镜、能谱观察,结合拉伸、剪切、弯曲、显微硬度测试以及拉伸断口的扫描观察,研究了AZ31Mg/5052Al爆炸复合板的组织与力学性能。     

Mg-1Zn-1Mn合金微弧氧化膜在SBF模拟体液中的腐蚀行为

采用微弧氧化工艺在Mg-1Zn-1Mn合金表面制备微弧氧化陶瓷膜。借助扫描电镜、激光扫描共聚焦显微镜、能谱分析仪和X射线衍射分析仪对氧化膜的微观结构和相组成进行表征,通过电化学方法和浸泡实验研究陶瓷膜在模拟体液中的耐腐蚀性。结果表明:微弧氧化5 min可在Mg-1Zn-1Mn合金表面形成光滑平整、厚度为10μm并与基体结合良好的陶瓷膜,其主要由Mg O和Mg2Si O4组成,为典型的多孔结构;微弧氧化陶瓷膜可使Mg-1Zn-1Mn合金产生钝化,显著提高合金在SBF溶液中的耐腐蚀性,腐蚀速率降低至0.026 mm/a,耐腐蚀性提高近10倍。陶瓷膜裂纹和腐蚀介质与陶瓷膜反应造成的破损使得腐蚀液渗入到合金与陶瓷膜界面,导致SBF溶液与合金接触发生反应,造成点蚀和丝状腐蚀。     

微波场中低变质煤快速热解特性研究

微波加热条件下对2种低变质煤进行热解实验研究。研究了微波功率、微波时间、煤样粒径对煤的热解的影响,结果表明:微波功率800 W及微波时间30 min时,2种煤微波热解热解油的收率分别为15.45%和14.10%,2种煤的煤气中氢气含量均在40%以上。