(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。     

三维针刺C/C控制棒导向管侧向抗压强度评价的数值研究

C/C复合材料在高温下具有良好的力学性能,是熔盐堆中控制棒导向管的候选材料之一。为保证熔盐堆的安全运行,研究三维针刺C/C导向管的力学性能显得十分重要。首先通过准静态侧向压缩试验,得到三维针刺C/C导向管的极限承载能力;然后基于Tsai-Wu强度张量理论,并考虑到复合材料渐进损伤时材料刚度折减,建立了导向管的三维渐进损伤模型。应用该损伤破坏模型,编写了用户材料子程序。程序计算得到的导向管载荷-位移之间的关系与试验结果基本吻合,表明三维渐进损伤模型能够有效地模拟导向管破坏过程。最后利用损伤破坏模型对不同尺寸的导向管进行模拟计算,得到了不同尺寸导向管的极限承载能力,结果发现极限载荷与导向管的直径和厚度密切相关。     

一种用于显示中高强度钢晶粒的方法

中高强度钢随着碳含量的逐渐增加,组织愈发细小,通过直接腐蚀等传统方法得到的晶界往往比较模糊。为了能够清晰地显示中高强度钢的晶粒度,利用其具有氢脆敏感性以及氢脆易于产生沿晶断裂形貌的特点,提出了一种晶粒度检测方法。通过对 55SiCr弹簧钢和 440冷墩钢分别使用直接腐蚀、电子背散射法（EBSD）与氢致开裂断口法显示晶界,对比可以发现在中高强度钢的晶粒度检测中,氢致开裂断口法显示的晶界更为清晰,评定的结果更加准确。     

Effects of Growth Parameters on the Morphology of CNTs/Cu Composite Powder Prepared Using Cr/Cu Catalyst by Chemical Vapor Deposition

采用化学共沉淀法制备了Cr/Cu复合粉体催化剂,并用化学气象沉淀法（CVD）原位合成CNTs/Cu复合粉末。利用SEM, TEM和Raman光谱分别对其微观形貌和结构进行表征。结果表明：采用化学气相沉淀法,使用10 wt%Cr/Cu 的催化剂,在混合气体(Ar/H2/C2H4) 流量2450/300 mL/min下,于1073 K 温度生长30 min,可以得到优质、结晶良好的 CNTs/Cu 复合粉末     

Ni-P过渡层沉积时间和PTFE浓度对Ni-P-PTFE复合镀层的影响

通过控制化学镀Ni-P过程中的Ni-P层的沉积时间和Ni-P-PTFE镀液中PTFE的浓度,利用电子扫描显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪、HSR-2M摩擦磨损试验机对Ni-P-PTFE复合镀层的硬度和摩擦磨损性能进行表征,研究化学镀过程中不同Ni-P过渡层沉积时间和PTFE浓度对Ni-P-PTFE复合镀层的硬度和摩擦性能的影响规律。结果表明:当Ni-P过渡层沉积时间为15min,PTFE浓度(体积分数)为5%时,Ni-P-PTFE复合镀层的表面光滑均匀,与基体结合得更加紧密;Ni-P-PTFE层最高硬度为4.548GPa,最低摩擦因数为0.145,复合涂层的力学和摩擦性能达到最优。     

Si含量对(AlCrTiZrHf)-Six-N高熵薄膜微观结构和力学性能的影响

采用自制的复合靶材,通过直流磁控溅射技术,在单晶Si基片上沉积一系列不同Si含量的(AlCrTiZrHf)-Si_x-N高熵薄膜,并依次采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高透射电子显微镜(HRTEM)和纳米压痕仪对薄膜进行表征和测试,研究Si含量对其微观结构和力学性能的影响。实验结果显示,(AlCrTiZrHf)N薄膜成柱状晶生长,并具有(111)晶面的择优取向。Si元素的掺入,使得原薄膜的(111)峰消失,(AlCrTiZrHf)-Si_x-N薄膜晶粒得到细化,同时生成网状非晶相,从而形成非晶包裹纳米晶的纳米复合结构。随着Si含量的增加,薄膜力学性能先上升后下降,这种趋势归因于所形成的纳米复合结构,并且当Si含量为8%(体积比)时,薄膜的硬度和弹性模量最高,分别为26.6和250.9 GPa。     

Al/SnPb复合界面显微组织研究

利用机械物理破膜及感应加热的方式在Al表面刷镀一层SnPb合金,制备Al/SnPb复合渡层。借助偏光显微镜(PM),扫描电子显微镜(SEM),高分辨透射电子显微镜(HRTEM),X射线能谱分析(EDS)对结合界面进行表征分析。结果表明,Al/SnPb复合材料结合界面良好,其微观界面呈现出明显的过渡状态的结合特征;结合界面呈现锯齿状咬合在一起,有少量Al-Sn过饱固溶体存在;Sn-Pb合金与Al基体通过过渡层有效连接在一起。     

工艺参数对直流溅射沉积CrAlN涂层结构和性能的影响

采用直流反应磁控溅射的方式,用AlCr合金靶,在高速钢(M2)上沉积CrAlN涂层。采用扫描电镜、X射线衍射、能谱和纳米压痕仪等分析和测量手段,系统研究了Ar/N2气流比、气压和基片温度等工艺参数对CrAlN涂层结构和性能的影响。研究表明,Ar/N2气流比、气压和基片温度对涂层均有较大的影响,当Ar/N2气流比为1、总气压为0.2 Pa、基片温度为300℃时所得涂层性能最好,最高硬度和弹性模量分别为34.8,434.3 GPa。     

表面机械研磨处理制备纳米晶Ni的晶粒生长动力学

利用表面机械研磨处理(SMAT)技术在纯Ni上制备一定厚度的纳米晶表层,利用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)研究了纳米晶Ni的晶粒生长动力学,计算了描述晶粒生长动力学的时间指数n和晶粒生长激活能Q.研究表明,纳米晶Ni在423～723 K退火时的时间指数n约为0.14.当纳米晶Ni在423 ～523 K退火时,其晶粒生长激活能Q为32.1 kJ/mol,表明在这一温度区间内晶粒生长由晶界和亚晶界的微结构重新排列所控制;当纳米晶Ni在523～723 K退火时,晶粒生长激活能Q为121.3 kJ/mol,表明在这一温度区间内晶粒生长由晶界扩散所控制.TEM观察表明纳米晶Ni在较高温度下退火时出现异常的晶粒长大现象.     

60Si2Mn弹簧钢的断裂失效分析

60Si2Mn弹簧钢在正常服役过程中出现断裂,断裂后部分原件损失,根据材料力学原理,并结合断口特征,确定断裂起源位置;采用光学显微镜、扫描电镜、体视显微镜、直读光谱仪等对残留端口的显微组织、宏微观断口形貌和化学成分等进行观察和检测分析,以确定断口起源和断口特征。结果表明:由于生产过程操作不当,弹簧表面存在微裂纹,同时由于喷丸处理的工艺不恰当,造成弹簧表面形成较深的应力线,应力线发展成为沿应力线的开裂和脱落。这些微裂纹、开裂以及脱落,作为弹簧的疲劳断裂源,造成了弹簧的断裂。