大尺寸单晶叶片中小角度晶界的形成与演化

通过EBSD和XCT等方法研究了大尺寸单晶叶片制备过程中小角度晶界的形成与演化过程。结果表明,在大尺寸单晶叶片生长过程中,沿单晶叶片生长方向,随叶片高度的增加,其横截面枝晶排列的规则程度越来越恶化;叶片出现小角度晶界,其取向差与产生频率随距离初始位置高度的增加而显著增加;晶体取向测试表明,扩展区枝晶取向分布较为集中,而叶身枝晶取向分散度增大,但仍分布在扩展区取向附近。小角度晶界产生的原因可能与模壳阻碍熔体收缩产生应力,进而导致二次枝晶转动有关。表面较大尺寸的孔洞有利于小角晶界的产生。此外,还发现取向相近、且靠近[001]取向的枝晶淘汰它们之间的杂晶后相撞而形成小角度晶界。     

(AlCrTiZrNb)N/Si3N4纳米多层膜的微观结构和力学性能研究

采用多靶磁控溅射系统,使用AlCrTiZrNb合金靶和Si靶制备了不同Si_3N_4厚度的(AlCrTiZrNb)N/Si_3N_4纳米多层膜,样品基底为单晶硅。通过X射线衍射仪(XRD)、高透射电子显微镜(HRTEM)、扫描电子显微镜(SEM)和纳米压痕仪对样品进行微观组织的表征和力学性能的测量。实验结果表明,随着Si_3N_4层厚度的增加,样品的结晶度和力学性能均先增加后减小,XRD图谱中出现面心立方相结构。在Si_3N_4层厚度为0.5 nm时,(111)衍射峰强度达到最大值。说明薄膜结晶度最强,薄膜的硬度和弹性模量也达到最高值,分别为30.6,298 GPa。通过对样品的横截面的形貌观察,发现当Si_3N_4层厚度为0.5 nm时,多层膜的多层结构生长良好。在(AlCrTiZrNb)N层的模板作用下,Si_3N_4层从非晶态转变为面心立方结构,与(AlCrTiZrNb)N层之间形成共格外延生长结构,(AlCrTiZrNb)N/Si_3N_4纳米多层膜的强化可归因于两调制层之间形成的共格界面。     

β-Ga_2O_3单晶腐蚀坑形貌研究

详细介绍了(100)、(010)和(■01)三种不同晶面的β-Ga_2O_3单晶腐蚀坑形貌状态及不同形貌的演变过程。所用β-Ga_2O_3单晶样品均为导模法(EFG)制备,且经过研磨、化学机械抛光(CMP),表面质量良好。以质量分数为85%的分析纯H_3PO_4溶液为腐蚀液,腐蚀时间为1.5 h,腐蚀温度为90℃时,(100)、(010)和(■01)晶面腐蚀坑密度分别约为6.9×10~(4 )cm~(-2)、2.3×10~(4 )cm~(-2)和7.7×10~(4 )cm~(-2)。通过光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察,结果表明(100)面腐蚀坑形状为非对称六边形,(010)面腐蚀坑形貌为菱形,(■01)面腐蚀坑形貌为倾斜的五边形,并确定了(100)面、(010)面、(■01)面的最终腐蚀坑状态,腐蚀坑的不同形状可能与不同晶向β-Ga_2O_3表面状态的耐化学腐蚀差异有关。     

光伏废料制备Si3N4-SiC材料的抗氧化性和抗侵蚀性

将光伏废料经酸洗除杂后,与硅粉按85∶15的质量比配料,以聚乙二醇做结合剂,成型为10 mm×10 mm×20 mm的生坯后,在1380℃保温2 h氮化制成Si3N4-SiC材料,然后研究了该Si3N4-SiC材料的抗氧化性和抗侵蚀性。结果表明:1)制备的Si3N4-SiC材料在空气气氛中抗氧化性较好,主要是由于其氧化产物Si2N2O和SiO2填充气孔,促进烧结,提高了试样的致密度。2)在静态熔盐(Na3AlF6)中的抗侵蚀性能较好,主要是由于Na3AlF6渗入气孔中,使其显气孔率降低。3)在动态熔盐中的抗侵蚀性相对变差,主要是由于CO2气体的搅拌和对Si3N4、SiC的氧化二者共同作用的结果。     

60Si2Mn钢制弹簧应力松弛行为预测

采用Abaqus针对60Si2Mn钢制弹簧同一应力水平不同温度下的应力松弛结果进行有限元模拟。采用旋转方式建立由弹簧和平板构成的弹簧有限元模型,平板不参与分析。选择切向作用进行接触设置。网格划分结果为:共获得了10 846个C3D8R型弹簧单元,390个R3D4平板单元;应力松弛模拟结果与实验结果吻合较好,随着温度的增加,误差增加;100℃温度下,整个应力松弛过程中模拟结果均以一定松弛速率下降,模拟得到的稳定应力值略低于实验值,误差为3.8%,140℃和180℃下,误差分别为4.9%和16.8%。     

焊丝中Si元素含量对铝合金接头裂纹敏感性的影响规律及机理

使用扫描电镜、能谱、温度场实时采集等测试方法，研究了焊丝中Si含量对AA6063铝合金GMAW焊接头热裂纹敏感性的影响规律及机理. 结果表明，当焊丝为纯铝时，鱼骨试样的焊缝中心会出现细长的焊接裂纹；当焊丝中的Si含量为4.5% ~ 6%时，裂纹的长度变短，但是开裂距离明显增加；当焊丝中的Si含量达到11% ~ 13%时，试样焊缝无裂纹出现. 随着Si含量的不断提高，合金易出现裂纹的凝固温度区间先增大后减小；焊丝中Si含量的不同还会影响凝固后期金属液的流动性，使得焊缝晶界处的物相成分和形态都有明显的区别；同时，Si含量的提高会使得接头的冷却速度先增加后减小，从而导致应力状态改变，热裂纹敏感性先升高后降低.     

过热与混溶处理对Al-30％Si合金微观组织的影响

对Al-30%Si合金进行过热处理及高低温溶体混溶处理,观察分析其微观组织的变化.结果表明:过热度温度区间为200～500℃时,随着温度的逐渐升高,初晶硅的平均尺寸略有减小,但形态依然为板片状和五瓣星状,而共晶硅的尺寸与形貌基本保持不变;高低温熔体混溶处理对合金组织的改善作用有限,在低温熔体温度为760℃时效果较好,初晶硅平均尺寸略有减小,五瓣星状的初晶硅基本消失,但共晶硅的尺寸与形貌未变.     

CVD单晶金刚石[NV]和[SiV]缺陷的抑制与消除

反应气体中添加体积分数0.001%的N₂，研究CVD金刚石PL(photoluminescence spectroscopy，PL)光谱发现，与N杂质相关的[NV]0与[NV]-和与Si杂质相关的[SiV]是金刚石中的主要杂质缺陷。经过高温高压(high temperature and high pressure，HPHT)处理后，[NV]0峰的强度被削弱，[NV]-峰的强度被增强，[SiV]峰的强度被显著增强，并新出现了[SiV]-宽峰。反应气体中N₂体积分数降至0.000 1%并添加0.5%的O₂后，[NV]0与[NV]-峰消失，O₂升高至1%后[SiV]峰强度出现了明显降低，继续升高O₂含量，[SiV]峰强度下降趋势变缓，这些现象证明了添加少量O₂有助于CVD金刚石中N和Si杂质缺陷的抑制与消除。      

一种镍基单晶高温合金高周疲劳引起的g′溶解行为研究

研究了一种镍基单晶高温合金SRR99在不同温度下的高周疲劳行为,试样采用[001]取向的单晶试棒。结果表明条件疲劳强度随着试验温度的升高先上升后降低,具有与高温拉伸强度表现出相同的变化规律。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜的观察发现g′相的形貌发生了显著变化,经过高温循环变形后g′析出相发生了溶解。在交变应力的作用下,g′与基体界面产生大量的位错,而位错的往复运动引起了g′相的溶解。因此循环加载过程中伴随着g′的不断溶解,共格界面的强化作用不断减弱。 除此之外,通过裂纹扩展方向与试样轴向的夹角可以判断出疲劳裂纹的扩展主要沿着(111)晶面进行,根据扫描电镜和透射电镜的观察结果对于循环加载的微观组织演化机理进行了讨论。