Pt／Si外延膜界面处Si基体中应力场的LACBED研究

我们利用大角度会聚束电子衍射(简称LACBED)的方法对Pt/Si外延膜界面处Si基体中的应力场进行了研究。Pt/Si外延膜试样是用蒸镀的方法在基体Si片上沿(111)面外延生成金属Pt而成。X-射线分析结果表明Pt沿Si(111)面外延生长很好。图1是Pt/Si界面的明场象。左面为衬底Si,右边为外延生长Pt层。图2是电子束照射在界面附近不同地方的LACBED花样。图中界面在LACBED花样中所处的位置可以清晰地看出。图2(a)可以看出,当界面远离     

界面残余应变场的会聚束电子衍射测定

用两种会聚束电子衍射(CBED)技术研究了复合材料界面残余应变场.常规正焦CBED方法中,用优化算法使计算的高阶Laue带(HOLZ)线图与实验图达到最佳拟合,进而确定残余应变.给出了一种减少优化计算中可调参数数目的方法.残余应变与表面弛豫引起的界面附近点阵平面面间距的变化、点阵平面的旋转与弯曲使得离焦的大角度会聚束电子衍射(LACBED)图中的衍射线移位、分裂与弯曲.表面弛豫引起的点阵平面的旋转也决定于本征应变.通过使动力学理论计算的LACBED图与实验图达最佳拟合,可以确定本征应变.用该方法研究了颗粒增强复合材料Al2O3/Al与晶须增强复合材料 (K2O@6TiO2) w/Al的界面残余应变场.     

Al2O3/Al复合材料界面上MgAl2O4尖晶石形成的高分辨电镜观察

界面问题一直是复合材料研究者最关心的话题之一.界面结合的好坏直接关系到载荷从基体向增强体的传递效率.Al2O3/Al复合材料中,由于Al与Al2O3本征不润湿的特征,人们提出了一系列的措施来改良界面,其中一种就是基体合金化.Mg元素是显著增强润湿的合金元素之一,但是由于Mg在界面上引起的一系列化学反应使其界面反应润湿现象变得复杂起来.     

ZnAl_2O_4纳米颗粒的固相合成及其机理研究

结合机械力化学与声化学反应,固相合成尖晶石型Zn Al_2O_4纳米颗粒。借助于X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM),分析样品的表面形貌、晶体结构、化学成分及反应过程。研究结果表明:振动研磨2 h后,Al颗粒尺寸大约为0.5μm,颗粒内部存在大量的位错缺陷,有利于机械力化学反应。将研磨后的Al颗粒超声水解3 h制备出Al(OH)_3白色乳胶液,经干燥、焙烧后得到多孔、片状、活性γ-Al_2O_3纳米颗粒,颗粒尺寸分布在30~150 nm之间。将Zn O/γ-Al_2O_3固相合成制备出尖晶石型Zn Al_2O_4纳米颗粒,在温度为200~600℃范围内,Zn O/γ-Al_2O_3完成了晶核成型、晶体生长和颗粒成型过程,600℃时颗粒尺寸为30~50 nm,且具有良好的分散性。随着温度升高,颗粒尺寸增大,结晶度提高。     

铸态SiCp/Al基复合材料中的台阶界面

采用铸造方法制备了SiCp／Al—10Si-0.5Mg、SiCp／Al—5Si-0．5Mg复合材料，以常规透射电镜为主要分析手段，对复合材料中六方SiC颗粒上的台阶界面进行了研究。台阶界面产生于SiC颗粒上的局部区域。台阶上两个相交的小平面，其中之一是六方SiC晶体中的(0001)最密排面，台阶界面上增强体与基体结合良好。提出了台阶界面形成的两种机制。     

SiCp/2024Al基复合材料的界面行为

采用真空热压烧结工艺在580℃下制备了35%(体积分数)SiCp/2024铝基复合材料,利用透射电镜(TEM)、能谱(EDS)、高分辨透射电镜(HRTEM)对复合材料中SiC/Al,合金相/Al的界面结构进行了表征,研究了增强体SiC和基体Al以及热处理前后合金相与基体Al的界面类型,取向结合机制。结果表明,SiC/Al界面清晰平滑,无界面反应物和颗粒溶解现象,也无空洞缺陷。SiC/Al界面类型包括非晶层界面和干净界面。干净界面中SiC和Al之间没有固定或优先的取向关系,取向结合机制为紧密的原子匹配形成的半共格界面。热压烧结所得复合材料中的合金相以Al4Cu9为主,与基体Al的界面为不共格界面,热处理后,合金相Al2Cu弥散分布于基体中,与基体Al的界面为错配度较小的半共格界面。     

电子封装用AlSiC复合材料热导率影响因素探讨

采用模压成型和真空压力浸渗工艺制备了高体积分数SiC增强Al基复合材料(AlSiC)。物相和显微结构研究结果表明,此种方法制备的AlSiC复合材料,组织致密且大小两种粒径的SiC颗粒均匀分布于Al基质中,界面结合强度高;SiC增强颗粒与Al基质界面反应控制良好,未出现Al4C3等脆性相。在此基础上,研究了基体金属、粘结剂用量、粗细SiC颗粒比例对复合材料热导率的影响。结果表明,以1A90高纯铝为基体的复合材料的热导率高于以6061铝合金为基体的复合材料的热导率;粘结剂用量减少时,复合材料热导率提高;当SiC体积分数一定时,AlSiC复合材料的热导率随增强体中粗颗粒SiC比例增大而增大。     

Pb对SiCp／Al-1．2Mg-0．6Si-0．1Ti复合材料界面结构的影响

采用搅拌复合方法制备了SiCp／Al-1．2Mg-0．6Si-0．1Ti-1．0Pb复合材料，通过透射电镜研究了复合材料的界面结构。复合材料中增强体SiC与基体合金的界面主要为SiC／Al、SiC／Pb、SiC／Mg2Si，Pb在复合材料中主要以面心立方Ph相形式存在于SiC颗粒的界面上，部分SiC颗粒的界面存在Al4C3。界面Ph相中存在着Ti元素，由于合金元素之间的相互作用使基体合金中的Ph、Ti元素集中存在于SiC的界面上。     

ZrO2／Al2O3复合材料相变及界面

一、引言 ZrO_2/Al_2O_3复合材料,因具有优良的力学和热力学性能,近年来受到普遍重视。在该复合材料中ZrO_2以二种方式存在,一是ZrO_2存在于Al_2O_3晶粒间,另一是ZrO_2呈球状形式嵌在Al_2O_3晶粒内。对处于Al_2O_3晶粒内ZrO_2曾研究了其在基体产生的应力分布和用高分辨电镜作了界面观察。虽然对于以Y_2O_3稳定的四方相ZrO_2(Y-TZP)已经明确指出ZrO_2中存在成核相变过程,但对于ZrO_2/Al_2O_3复合材料而言,其中晶粒内ZrO_2虽大多以四方相形式存在,并对周围基体产生应力,而对于晶粒内四方相ZrO_2在应力作用下成核和相变过程及晶粒内ZrO_2与基体Al_2O_3之间界面反应情况尚未见明确报导。本文对15～75vol％ZrO_2/Al_2O_3复合材料经1500℃-1650℃不同温度下热压而成材料中ZrO_2成核相变及其界面进行了研究。二、实验与材料制备     

Pb对SiCp/Al-1.2Mg-O.6Si-0.1Ti复合材料界面结构的影响

采用搅拌复合方法制备了SiCp/Al-1.2Mg-0.6Si-0.1Ti-1.0Pb复合材料,通过透射电镜研究了复合材料的界面结构.复合材料中增强体SiC与基体合金的界面主要为SiC/Al、SiC/Pb、SiC/Mg2Si,Pb在复合材料中主要以面心立方Pb相形式存在于SiC颗粒的界面上,部分SiC颗粒的界面存在Al4C3.界面Pb相中存在着Ti元素,由于合金元素之间的相互作用使基体合金中的Pb、Ti元素集中存在于SiC的界面上.     

高体积分数SiCp/2024Al基复合材料添加Ti-6Al-4V中间层激光焊接特性

高体积分数SiCp/2024Al基复合材料由于大量增强相颗粒的存在,在熔化焊接过程中Al基体极易与SiC颗粒反应,生成Al4C3金属间化合物,严重降低焊缝的力学性能。以Ti-6Al-4V金属薄片作为中间层填充材料,采用氩气作为保护气体,对SiC体积分数为45%的SiCp/Al基复合材料进行激光焊接,分析SiCp/Al基复合材料的焊接特性。结果表明,填充钛合金材料进行CO2激光焊接时接头组织致密,结合较好,在焊缝组织中获得了以Ti3Al为基体、Ti5Si3和TiC等反应产物为增强相的焊缝组织,所获得的最高抗拉强度为母材的50%左右。     

SiC增强Al基复合材料的制备和性能

采用模压成型和真空压力浸渗工艺制备了高体积分数SiC增强Al基复合材料(AlSiC)。物相和显微结构研究结果表明,此种方法制备的AlSiC复合材料,组织致密且大小两种粒径的SiC颗粒均匀分布于Al基质中,界面结合强度高;SiC增强颗粒与Al基质界面反应控制良好,未出现Al4C3脆性相。对Al4C3相形成机理进行了分析,指出6061铝合金中的Si元素和真空压力浸渗工艺条件有利于防止脆性相Al4C3的形成。热性能测试结果表明,随温度升高,复合材料热膨胀系数先增大后减小,315℃附近出现最大值。所获得复合材料的平均热膨胀系数为7.00×10-6℃-1,热导率为155.1W/mK,密度为3.1g/cm3,完全满足高性能电子封装材料的要求。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的界面研究

复合材料中,增强相与基体之间的界面强烈地影响着材料的物理性能和机械性能。对於结构复合材料,人们希望得到最佳界面强度,以获得屈服强度和断裂韧性最好的结合。因此研究界面特性、发展为得到最佳性能而控制界面的工艺技术甚为重要。用SiC增强的Al合金复合材料可以获得高的强度和模量。非连续增强的金属基复合材料明显地提高了材料的高温性能。     

纳米Al2O3/Ni基合金复合材料激光熔覆层组织

采用横流5kW CO2激光，在Ni基高温合金表面制备了纳米Al2O3／Ni基合金复合材料激光熔覆层。利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)及附件(EDS)分析了熔覆层的快速凝固组织、成分及纳米颗粒的分布。结果表明，未加纳米Al2O3时界面区为垂直于界面、定向生长的柱状树枝晶组织；加入纳米Al2O3后，熔池凝固结晶组织形态发生变化，由细长的柱状树枝晶逐步过渡为较短的树枝晶；当Al2O3的加入量为1％时，熔覆层与基体的界面区不出现定向生长，整个断面呈现等轴枝晶组织；纳米Al2O3促进固液界面前沿形核，纳米Al2O3附着在晶体生长的前沿，阻碍晶体的长大，凝固组织得到显著细化；纳米Al2O3颗粒抑制了熔覆层裂纹的形成。     

碳化硅颗粒增强的铝基复合材料界面微结构研究

通过X射线衍射、场发射扫描电镜和透射电镜观察并研究了SiC颗粒增强的铝基复合材料界面组织组成、特征及其反应产物的微观形貌，直观给出了SiC颗粒与铝反应生成的Al4C3立体形貌为六方片状结构，发现在SiC颗粒和铝合金基体的界面处为偏析形成的层片状共晶结构θ-CuAl2和硅相，表明该产物是最后凝固的多元共晶组织，即最后凝固部位是在SiC颗粒和基体铝合金的界面处。上述结果有助于了解、揭示和有效控制SiC颗粒与铝之间的界面结构。     

Ni3Al—Mo复合材料的显微特征及拉伸特性

本文采用定向凝固法制得Ni_3Al-Mo复合材料,利用扫描电镜、透射电镜等手段研究了此材料的组织特征和拉伸形变规律,获以下结果:以3mm/h凝固速率可制Mo得以纤维状存在于Ni_3Al基体上的复合材料,且两相间满足以下晶体学位向关系: <001>Ni_3Al∥<001>M_0∥生长方向 (100)Ni_3Al∥(110)M_0 图1为在3mm/h凝固速率下得到的试样的定向凝固组织,具有四方刻面的M_0纤维均匀分布在Ni_3Al基体上。由EDX分析结果可知,Ni_3Al基体中也含有一定数量的M_0元素,M_0纤维中也出现Ni     

形成材料对铝氧化膜的影响

提出了铝箔形成的阳极反应是在铝基体和氧化膜界面上生成γ′-Al_2O_3等,在氧化膜和形成液界面上生成含溶质产物的环状铝酸三水合物的反应。探计采用羧酸-磷酸-氨水系统形成液提高化成箔质量的原因,并指出己二酸、辛二酸和邻苯二甲酸是羧酸中较适宜用于形成液的材料。     

反应生成(Al2O3+SiC)/AC8A铝基复合材料的TEM相组成分析

采用透射电镜研究了反应生成和挤压铸造法制备的（Al2O3 SiC）/AC8A铝基复合材料的相组成。结果表明反应产物的γ-Al2O3，未发现a-Al2O3；在SiC/Si、SiC/Al和Al2O3/SiC等界面亦无其它反应产物，界面结合良好，分析了组成相的形成过程。     

(Al2O3)f/Al复合材料疲劳损伤模式的SEM研究

通过扫描电子显微镜(SEM)对(Al2O3)f／Al复合材料的疲劳断口和纵截面组织结构进行了观察，研究了复合材料的疲劳损伤模式。研究结果表明：该复合材料兼有钛基和树脂基纤维复合材料疲劳损伤的特点，高应力下由单个裂纹的起源和生长导致复合材料的失效；低应力下，疲劳损伤模式包括纤维劈裂、众多基体裂纹和单个基体裂纹的横向扩展，其中纤维劈裂是主控机制。其更高的疲劳极限可归因于低应力下纤维的纵向劈裂。     

γ-TiAl合金Ni-Cr-C-CaF2复合材料激光熔覆

以Ni-Cr-C-CaF2复合合金粉末为原料,采用激光熔覆技术,在γ-TiAl合金基体表面制备出高温自润滑耐磨复合材料涂层.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等手段对所制备复合材料涂层的显微组织进行了分析.结果表明,该复合材料涂层由初生的短棒状或树枝状TiC和次生的块状Al4C3碳化物增强相以及细小、弥散、球状分布的CaF2固体润滑颗粒均匀分布在塑韧性良好的NiCrAlTi(γ)固溶体基体中,其平均显微硬度约为HV 650,是基体TiAl合金的2倍.