激光熔覆反应合成TiC和TiB2的生长机制

利用原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM)对TC4合金表面NiCrBSiC合金激光熔覆层中反应合成的TiC和TiB2形貌进行了观察.分析了 TiC和TiB2相的生长机制.结果表明,激光熔覆反应合成的TiC相呈等轴树枝品状,并具有非小平面和小平面两种生长界面(当树枝晶尺寸较小时,具有非小平面生长界面,当树枝晶尺寸较大时,具有小平面生长界面),TiB2相呈六棱柱状,通常在TiC树枝晶表面异质形核,并以小平面形式生长,最终形成心部为TiC相外部为TiB2相的特殊复相结构.     

超声波对AlTiB晶粒细化剂的影响

采用氟盐法制备了AlTiB晶粒细化剂,通过光学显微镜(OM)研究超声波对AlTiB晶粒细化剂组织形态和细化行为的影响.结果表明:超声波的使用有效地解决AlTiB细化剂中形核相易聚集的问题,使TiB2和TiAl3粒子呈细小弥散分布,对工业纯Al具有良好的晶粒细化效果.     

混合层折射率对核壳冰晶散射特性影响研究

为进一步研究冰晶粒子的激光散射特性,建立了考虑中间混合层的多层核壳冰晶粒子结构模型,给出了均匀混合介质层的折射率计算式。展开讨论了0.86 μm、1.06 μm两波长下,中间混合层厚度、粒子尺寸大小等对烟煤-冰晶、烟煤-冰晶-水雾两种特殊核壳结构冰晶粒子散射特性的影响。数值结果表明:与理想的核壳结构冰晶粒子相比,考虑中间混合层的核壳结构冰晶粒子的散射强度较小,随着核壳结构冰晶粒子分层数的增多,散射特性差异增大。散射强度与粒子尺寸成正比,且随着粒子尺寸的增大,核壳结构冰晶粒子散射光的方向性增强,散射光强随散射角度的分布越复杂。     

半导体激光熔覆TiC/H13涂层的抗回火性能

在热作模具钢H13基体上通过激光熔覆制备出TiC/H13复合涂层,研究不同TiC含量对复合涂层抗回火(600℃)性能的影响.利用扫描电镜、能谱仪和显微硬度计对激光熔覆涂层回火前后的组织、成分、硬度进行了对比分析和测试.TiC质量分数小于25 wt.%时,涂层与基体之间保持良好的结合,没有出现明显缺陷,当质量分数为25 wt.%时,颗粒周围出现微裂纹.能谱分析表明复合涂层中的颗粒主要成分是Ti和C.激光熔覆TiC/H13复合涂层回火处理10h和回火前对比,晶粒明显长大,随着TiC含量增加,涂层晶粒越细小,TiC弥散分布于晶界处,抑制枝晶的生长,起到细化晶粒的效果;回火20h和回火10h的对比发现晶粒长大不明显.硬度测试显示随着TiC质量分数的增加,熔覆层硬度明显增加,回火后仍保持很高的硬度.     

激光选区熔化成形Al-Mg-Sc-Zr合金的微观组织及力学性能

高强铝合金因其优异的比强度和塑性在航空航天领域得到广泛应用,近年来快速发展的增材制造技术为制备高强铝合金提供了新的方法。为此,利用激光选区熔化（SLM）成形技术制备了Al-Mg-Sc-Zr合金。通过X射线计算机断层扫描技术、光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射（EBSD）和室温拉伸试验对合金的微观组织和力学性能进行表征和研究。研究结果表明：SLM成形Al-Mg-Sc-Zr合金的成形质量较好,孔隙率仅为0.0013%,最大孔隙尺寸为126μm。合金的微观组织分为粗晶区和细晶区,熔池内部为粗晶区,熔池边界为细晶区。熔池边界处的Al3(Sc,Zr)颗粒为Al晶粒析出提供了大量形核位点,使得晶粒细化效果显著。试验得到平均晶粒尺寸为3μm,在更小的EBSD扫描步长下测得细晶区的平均晶粒仅为0.6μm。SLM成形Al-Mg-Sc-Zr合金的拉伸性能优异,各向异性较小。横向试样的拉伸强度略高,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别达到465 MPa、508.2 MPa和14.07%。SLM快速冷却的特性和添入的Sc、Zr元素使SLM成形Al-Mg-Sc-Zr合金拥有良好的成形质量、细化的晶粒组织和纳...     

激光自蔓延连接CFRTP/铝接头微观形貌及形成机理

为了研究碳纤维复合材料（CFRTP）与金属的高效焊接，采用激光诱导Al-Ti-C粉末中间层自蔓延反应的方法，对碳纤维复合材料与铝进行了异种连接实验，分析了中间层自蔓延反应形成焊缝的反应机理、CFRTP/铝连接接头的微观界面和形成机理。结果表明，激光照射使中间层温度升高至933K左右时自蔓延反应开始进行，铝元素熔化并包裹住固态Ti发生反应，生成Ti-Al系化合物，在高温下化合物继续和Ti元素反应生成TiC并释放热量；同时，单质Ti与C也发生反应生成TiC并释放热量，反应产生的热量继续维持下一层面的反应，直至整个中间层反应结束形成良好的"焊缝"；这些热量使得中间层左右两侧母材发生微融再次挤压成型形成质量良好的连接接头。激光诱导Al-Ti-C中间层自蔓延高温合成连接方法可以实现CFRTP/铝的高质量连接，对实现交通工具结构轻量化是有帮助的。     

国产Invar合金激光焊接接头组织演变及拉伸性能研究

针对4 mm厚的国产Invar合金进行激光焊接实验，对比分析了不同热输入下接头显微组织的差异性，并探究了晶粒尺寸对接头拉伸性能的影响。结果表明，焊缝区域主要由柱状晶组成，在不同热输入下晶粒的生长模式几乎相似，但柱状晶晶粒的尺寸随着热输入的增加而逐渐增大。低热输入(90 J/mm)条件下的平均晶粒面积为12599.7μm²，比高热输入(200 J/mm)条件下的细化了29.8%。相比于高热输入，低热输入时焊缝底部的亚晶粒数量增多且尺寸减小，平均二次枝晶间距从6.11μm左右下降到4.26μm左右。拉伸结果表明，热输入增加引起的晶粒粗化导致接头的抗拉强度由473.4 MPa下降至432.9 MPa，同时断口处等轴韧窝的尺寸和深度明显减小。     

激光熔化沉积Ti60合金、TiCp/Ti60复合材料的高温拉伸持久寿命及断裂过程

通过激光熔化沉积工艺制备出Ti60合金和质量分数为5%的TiCp/Ti60复合材料,分析比较了两种材料的微观组织及高温(600 ℃)拉伸持久性能。结果表明,所沉积TiCp/Ti60复合材料中初生TiC呈树枝晶分布于原始β晶界,共晶TiC呈颗粒状分布于α -Ti板条间,TiC的存在导致基体组织细化。TiCp/Ti60复合材料较基体合金具有更加优异的高温(600 ℃)拉伸持久寿命,其高温拉伸持久断裂过程为：增强体与基体界面脱粘、α -Ti/β -Ti的界面处微孔形核、长大、横向扩展及连接,最终导致复合材料的失效。     

亚微米TiC/B_4C颗粒对激光熔覆Stellite涂层组织及性能影响

通过激光熔覆在304不锈钢表面制备了Stellite 12涂层,研究了添加不同质量分数的Ti/B_4C对Stellite 12涂层组织及性能的影响,分析了涂层组织的生长,测试了涂层的显微硬度及耐磨性能。研究结果表明,Stellite 12涂层主要由面心立方的γ-Co与Cr_7C_3相组成。随着Ti/B_4C的添加,涂层原位合成了TiC亚微米颗粒相。残存的B_4C作为异质形核点,形成了亚微米结构TiC/B_4C强化相,且颗粒尺寸逐渐减小。TiC/B_4C颗粒对涂层晶粒有细化作用。涂层显微硬度随着添加Ti/B_4C的质量分数的增加逐渐增大,最高为624 HV。涂层耐磨性能随添加的Ti/B_4C质量分数的增加逐渐增强。     

2195铝锂合金T型接头双侧激光摆动焊接组织与性能分析

2195-T87铝锂合金是轻质高强的新一代航空材料，但相比于传统铝合金，铝锂合金的焊接难度更高。基于铝锂合金蒙皮-桁条结构的焊接需求，采用激光束圆形摆动的方式配合Al-Si焊丝对2195-T87铝锂合金T型接头进行双侧激光摆动焊接，对比摆动激光焊接与无摆动激光焊接所得接头的焊缝成形与组织特征，并探讨了热输入、摆动频率以及摆动幅度对焊缝成形质量的影响，最终获得了优化工艺参数下的接头横向与轴向拉伸强度，分析了通过光束摆动改善焊缝成形质量、提高接头强度的效果。结果表明，采用高焊速、低热输入与中等摆动幅度和摆动频率的双侧激光摆动焊接可改善焊缝表面成形质量，抑制气孔生成，细化焊缝晶粒，缩小等轴细晶区尺寸，进而提高接头的横向与轴向拉伸性能，所得接头的最大轴向拉伸强度为267 MPa,横向拉伸强度为420 MPa,对比无摆动焊接分别提高了123 MPa和95 MPa,达到了母材强度的45%和70%。     

激光熔化沉积TiC/CaF2/Inconel 718复合材料的组织及高温摩擦磨损性能

采用激光熔化沉积技术制备了TiC/CaF2/Inconel 718高温合金基高温耐磨自润滑复合材料,对其显微组织、显微硬度及高温干滑动摩擦磨损性能进行了研究,探讨了其高温磨损机理。结果表明:复合材料的显微组织由TiC、CaF2、Cr7C3、γ″-Ni3Nb和γ-(Ni,Fe)构成,原位自生TiC初生相和细小CaF2/TiC共晶弥散分布在被Cr7C3和γ″-Ni3Nb等超细高温相强化的γ-(Ni,Fe)固溶体基体上;复合材料的平均显微硬度为820 HV;与激光熔化沉积Inconel 718对比样相比,复合材料具有良好的高温耐磨性及低且稳定的摩擦因数,复合材料优异的高温摩擦磨损性能源自于其合理的显微组织结构。     

主振荡功率放大激光器中锥度光纤相位共轭镜的实验研究

锥度光纤作为相位共轭镜具有高反射率、高保真度等优点，将3根自制的、规格不同的锥度光纤相位共轭镜应用在重复频率100Hz，脉宽28ns的激光二极管(LD)抽运的高功率脉冲激光主振荡功率放大器(MOPA)系统中，对其受激布里渊散射(SBS)性能以及锥度区尺寸的影响进行了研究。结果表明，芯径大于400μm的大尺寸锥度光纤可以应用于高功率激光系统中，如选择较长的后端光纤长度以及适当的锥度区规格可获得较高的受激布里渊散射能量反射率和输出能量。在应用总长5．2m，锥度区从φ400μm过渡到φ200μm的锥度光纤时，实验获得了高达85％的受激布里渊散射能量反射率和大于21mJ的双通输出能量，激光脉宽被压缩到17ns，最大峰值功率达到兆瓦量级。     

Mass spectrometric study of laser-induced pyrolytic decomposition of TMA

The composition of the gaseous phase during pyrolytic laser-induced chemical vapour deposition (LCVD) of aluminium from trimethylaluminium (TMA) was determined. The analysis was carried out in situ by means of a quadrupole mass spectrometer (QMS) in a closed reaction cell. The decomposition of the aluminium alkyl was induced by a copper bromide vapour laser on the surface of (111) silicon monocrystalline wafer at 0.22 GW m^?2 average power density, 120 μm s^?1 scanning speed and 100 Pa (1 mbar) partial pressure of TMA. The detected gaseous products of the pyrolysis of TMA were ethane, ethylene, methane and hydrogen. The presence of ethane and ethylene was probably due to the unconventional way of decomposition caused by pulsed laser irradiation. The mass peak dynamics of the created pyrolytic products at m/e = 28, 16 and 2 indicated significant production of ethane + ethylene, methane and hydrogen in the ratio 1:5:1.75.     

添加PVB对燃烧合成TiC的影响

采用Ti、C粉末为原料,研究了在Ti-C系中添加PVB对燃烧合成TiC的影响。实验结果表明,在Ti-C系中,未添加PVB得到的主要是呈球形状的较大颗粒的TiC,约为5μm;而添加PVB后则得较细的不规则TiC颗粒,添加w(PVB)为10%的TiC颗粒约为1μm,并探讨了上述燃烧合成TiC的机理。     

用于制备浆料的超细镍粉

本研究采用化学还原法制备一种能用于微电子工业制备电子浆料和电池行业生产电池的高分散超细镍粉。其比表面积为 1.7～ 5 .0 m2 / g,平均粒径小于 0 .4μm,松装密度小于 0 .89g/ cm3,形状为亚球形或球形。     

Ka波段单平衡混频器的集成设计

结合0.25μm PHEMT工艺线提供的模型,采用Agilent ADS软件设计了Ka波段单平衡混频器,并且在南京电子器件研究所的GaAs工艺线进行了流片生产。经测量,当射频频率为34.1GHz,本振频率为32GHz时,射频和本振端口的驻波比皆小于2,变频损耗小于8dB,噪声系数小于11.5dB,最终给出芯片照片及尺寸:2665μm×1770μm×100μm。     

千瓦级低透射波前畸变端抽运板条增益模块技术研究

基于端抽运板条增益模块的主振荡器功率放大(MOPA)是高平均功率激光二极管抽运激光器(DPL)发展的有效途径之一,近年来受到广泛关注。通过理论分析和数值模拟,建立了板条增益模块的设计模型,分析了板条增益模块的小信号增益系数、输出特性、温度和热应力等关键参数。研制的模块尺寸为50cm(长)×30cm(宽)×20cm(等),静态波前畸变为0.22μm(不包括倾斜),实验研究获得了均匀性约94%的荧光分布,在占空比为60%条件下,输出平均功率1086.3W,斜率效率41.7%。     

256×1甚长波量子阱红外焦平面研究

GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器由于其所依据的GaAs基材料较为成熟的材料生长和器件制备工艺,使其特别适合于高均匀性、大面积红外焦平面的应用。报道了甚长波256×1元GaAs/AlGaAs多量子阱红外焦平面器件的研制成果, 探测器的峰值波长为15 μm,响应带宽大于1.5 μm。在40 K工作温度下,器件的平均黑体响应率Rp=3.96×106 V/W, 平均黑体探测率为D*=1.37×109 cm·Hz1/2/W, 不均匀性为11.3%, 并应用研制的器件获得了物体的热像图。     

Thermochemistry of alloys of transition metals: Part III. Copper-silver, -titanium, -zirconium,and -hafnium at 1373 K

The enthalpies of mixing of liquid copper with liquid silver and with solid titanium, zirconium, and hafnium have been measured by high temperature reaction calorimetry at 1371 to 1373 K. A least squares treatment of the data for copper-silver alloys yields the following expression for the molar enthalpy of mixing: δH_mix = x_Agx_Cu(17.66-5.46 x_Ag) kJ mol^-1. The enthalpies of solution of solid titanium, zirconium, and hafnium in dilute solutions in liquid copper are all exothermic; the following values were found: -2.0 kJ mol^-1 for Ti, -52.5 kJ mol^-1 for Zr, and -46.3 kJ mol^-1 for Hf. These values are all significantly less exothermic than predicted by the semiempirical theory of Miedema. The enthalpies of formation of congruent melting intermetallic phases in the systems Cu-Ti, Cu-Zr, and Cu-Hf were measured by drop calorimetry or by solution calorimetry in liquid copper. The enthalpies of formation of the solid alloys have been compared with corresponding data for the liquid alloys.