阳极线性离子源辅助磁控溅射沉积氮化钛薄膜的研究

采用阳极线性离子源辅助磁控溅射技术,通过改变氮气流量以及离子源功率,在低温(150℃)条件下以不锈钢为基体制备了氮化钛薄膜.采用X射线衍射技术、显微硬度计、球盘式摩擦磨损仪、压痕法研究了薄膜的结构、硬度、耐磨性和结合强度,结果表明,采用阳极线性离子源辅助磁控溅射法在150℃低温条件下能制备出具有良好特性的金黄色的氮化钛薄膜.当氮气流量为20sccm、离子源功率为300W时,制备的薄膜硬度达到2039HV,且薄膜的耐磨性与结合强度最佳.离子的轰击作用使薄膜的力学性能得到了较大改善.     

四元Heusler合金Co2[Mn,Fe]Gel-xGax的晶体结构、半金属稳定性和磁性

基于密度泛函理论的第一性原理研究了四元Heusler合金Co2MnGe1-xGar和Co2FeGe1-xGax的晶体结构、半金属稳定性和磁性,发现随着掺入Ga比例x的改变,其晶格常数遵循Vigard原理.对于Co2 MnGal-x Gex系列的合金,其原胞磁矩很好地符合SP(Slater-Pauling)值和实验值;而对于Co2 MnGe1-xGax系列合金,其原胞磁矩虽然与实验值一致,但却随x的减小而逐渐偏离SP值.态密度显示,Co2 MnGe1-xGax系列合金在x=0～0.75的掺杂比例内都有0.4～0.6eV的自旋向下带带隙宽度,而Co2 FeGe1-xGax虽然在费米面附近也存在较高的自旋极化,但几乎不存在显著的自旋向下带带隙.此外,四元合金Co2 MnGe0.75 Ga0.25的费米面居于最小自旋带隙的中部,将具有较好的半金属稳定性.     

Ti掺杂及Ti应力缓和层对类金刚石薄膜附着力的影响

研究了Ti掺杂对磁控溅射类金刚石(DLC)薄膜附着力及硬度的影响,同时在Ti掺杂类金刚石(Ti-DLC)薄膜的基础上,通过引入Ti应力缓和层制备了Ti/Ti-DLC/Ti/Ti-DLC……软硬交替多层薄膜,研究了Ti应力缓和层对进一步提高薄膜附着力特性的作用.采用纳米划痕仪和显微硬度计分析测试了薄膜的附着力和硬度.研究表明,金属Ti的掺杂有利于DLC薄膜附着力特性的改善,但对硬度有一定的影响.Ti应力缓和层的导入进一步改善了Ti-DLC薄膜的附着力特性,使其达到或超过了TiN薄膜的水平,对于附着力的改善Ti应力缓和层存在最佳的厚度值.采用特殊的变周期多层结构设计即在应力集中的膜基界面附近采用较小的调制周期,薄膜项层附近采用较大的调制周期不但可以保持足够的附着力,还可维持Ti-DLC薄膜原有的硬度.     

复合添加Yb和Ca对Mg-6Zn合金组织的影响

利用OM、SEM、EDS、XRD及DSC等测试方法研究了复合添加Yb和Ca对Mg-6Zn合金组织的影响。结果表明:Mg-6Zn-0.2Ca合金铸态组织主要由α-Mg、Mg7Zn3、MgZn2及MgZn等相组成,合金组织有被Ca细化趋势;复合添加微量Ca和Yb后,枝晶组织呈"花瓣"状,并随Yb含量增加,"花瓣"状组织明显增多,其晶粒稍有细化;经固溶处理(T4)后,Mg-6Zn-0.2Ca-xYb(x=0、1、1.5)合金组织由铸态时枝晶转变成等轴晶,与Mg-6Zn-0.2Ca合金相比,含Yb合金晶粒有明显粗化现象;Mg-6Zn-0.2Ca-1.5Yb合金中含有稳定的三元Mg-Zn-Yb化合物,初步认定该化合物中Zn、Yb的原子比在4~6之间。     

转向节墙式热挤压模结构多目标优化设计

针对传统热挤压模具负载强烈、寿命低下的问题,在综合传统闭式挤压与开式飞边结构优点的基础上,提出挤压模具上的新型飞边结构——阻力墙结构。采用径向基函数近似模型方法结合遗传算法作为组合优化策略对转向节热挤压模具上的阻力墙结构参数开展多目标优化研究,以期找到最优的结构参数组合,充分发挥阻力墙结构在填充性和模具寿命方面的综合性能潜力。首先通过拉丁超立方抽样试验设计,选择了适当的设计参数样本。在对相关核函数拟合效果综合对比的基础上,构建了具有较高精度的以对数路径函数为核函数的径向基函数近似模型。然后将遗传算法引入近似模型进行多目标优化,最终得到了最优的阻力墙参数取值分别为:阻力墙高度h=48 mm,斜度a=0,间隙n=2.5 mm,飞边厚度t=5 mm,桥部宽度b=10 mm。最后通过生产试验验证其正确性。     

电弧离子镀CrN涂层的制备及性能研究

用电弧离子镀技术在W18Cr4V高速钢试样上制备了CrN涂层,采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱议、显微硬度仪、磨损试验机等对涂层的表面形貌、相结构、硬度和耐磨性进行了分析.对比研究了经工艺优化后的CrN涂层和TiN、TiAlN涂层以及未涂层钻头干式钻削7075铝合金的切削性能,得出了最佳的沉积偏压和切削转速.结果表明,偏压为-50～-150 V时,涂层均由Cr2N 相和CrN相组成,随偏压增加,涂层表面粗糙度降低,硬度和耐磨性增强;偏压过高,涂层的微观质量和性能反而下降.偏压为-100 V时,涂层的硬度和耐磨性最佳.CrN涂层可显著提高高速钢刀具的切削性能,减小刀具磨损,延长刀具寿命.其钻削性能优于TiN、TiAlN涂层,明显优于未涂层.2 230 r/min为CrN涂层的最佳切削转速,经工艺优化后的CrN涂层钻头平均寿命约为未涂层钻头的5倍,其破损机制属于粘着磨损.     

Ti和Zr的复合变质与热处理对ZA27合金显微组织的影响

对ZA27合金进行了变质处理和热处理试验.XRD分析和金相研究表明,变质处理不改变合金的相结构,但Ti和zr的存在影响初生a-A1相凝固前沿的溶质分布和成分过冷,阻碍了树枝晶生长和二次枝晶的形成,使粗大的树枝晶变为细小的花瓣状枝晶.370℃×10 h固溶处理表明,变质处理有利于η相的均匀分布.320℃×3h和320℃×18 h退火表明,变质处理有明显的抑制共晶组织粗化的效果.     

金属板带轧制用轧辊凸度数学模型的建立及应用

在金属板带的轧制中,不同品种和宽度的板带需要不同的轧辊原始凸度。在实际工程中,靠人为摸索和经验积累来估计凸度,不仅效率低、成本高,而且误差大。通过数学推导建立起适合不同品种、不同宽度的板带轧制的轧辊原始凸度抛物线曲线预测模型;经过优化和实际应用,采用正弦曲线来预测轧辊原始凸度可以明显减轻二肋浪,提高板带平直度。     

Mg-5Yb-0.5Zr变形镁合金的显微组织与力学性能

本文利用熔剂保护法制备了Mg-5Yb-0.5Zr合金,并进行了热挤压和热处理,对合金在各种加工状态下的相结构、显微组织和力学性能进行了试验和测试.结果表明,合金由α-Mg和Mg2Yb相组成,铸态组织中的Mg2Yb相聚集在晶界,并在热挤压过程中被破碎起到限制再结晶和弥散强化的作用;合金经热处理后有一定的时效强化效应,析出相为共轭生长的短棒状Mg2Yb颗粒.合金在挤压态的强度最高,T5态热处理可得到良好的综合力学性能.     

高性能翅片铝箔3102-H26的耐候性

在-105℃-300℃条件下，对翅片铝箔进行拉伸力学性能试验。结果表明：在20℃～300℃，随着拉伸温度的升高，试样强度降低，伸长率升高，当拉伸温度超过200℃以后，伸长率上升速度较快，出现了超塑性现象；从20℃，-105℃，随着拉伸温度的降低，试样的强度和伸长率都有升高，这与金属材料在热处理中性能变化的一般规律相反。其原因有待进一步研究。在我国不同地区、不同气候条件下测试同样翅片铝箔的力学性能不具有可比性。翅片铝箔在200℃～260℃亲水处理过程中，如果要保持性能不变，其张力应控制在19N／mm^2以下。