不同沉积温度对纳米Ti薄膜微观结构和残余应力的影响

本实验采用纳米压痕技术利用Suresh模型和Lee模型研究了直流磁控溅射制备薄膜时,不同基底温度对Ti薄膜内部残余应力的影响,并将其计算结果与曲率法测试结果进行比较分析。同时结合原子力和XRD对薄膜表面形貌和微观结构进行了分析。研究发现：Suresh模型的计算结果与曲率法测量结果更为接近,Lee模型更适合对Ti薄膜中的应力大小进行计算。计算结果表明：金属Ti薄膜表面晶粒随基底温度的增加先增大后减小,薄膜中的残余应力则由压应力转变为拉应力。     

电镀硬质氧化铝薄膜热残余应力测量

欲改善电镀氧化铝薄膜/铝合金基体体系的服役寿命,需从整体上掌握其力学性能。为此,分别制备了特殊的铝合金热残余应力试样和沉积夹具,采用硫酸阳极氧化法在铝合金基体上制备了10～60μm厚电镀硬质氧化铝,通过曲率法测试了试样的热残余应力,并分析了薄膜厚度与其热残余应力之间的关系。结果表明:10～60μm厚的电镀硬质氧化铝薄膜热残余应力为较小的拉应力,且随着厚度的增加,应力值呈线性下降趋势。     

TiN/CrN多层薄膜微观结构与力学性能的研究

近些年来,TiN/CrN多层薄膜由于其优良的力学性能被广泛应用于表面防护,提高零部件性能和使用寿命等方面。为了研究TiN/CrN多层薄膜微观结构与力学性能的关系,本文采用磁控溅射技术制备了TiN、CrN单层薄膜和三种不同调制周期的TiN/CrN多层薄膜。通过原子力显微镜和X射线衍射分析了膜的表面形貌和相结构。使用纳米压痕仪测试薄膜的硬度和压入塑性,曲率法测定薄膜的残余应力。结果表明,TiN/CrN的多层薄膜是由TiN和Cr2N两相组成,随着调制周期的增大TiN层与CrN层之间的界面区域变小,界面平滑且明显。力学性能方面,多层薄膜的硬度和压入塑性比单层膜好,并且多层薄膜随调制周期的减小硬度和压入塑性越大,残余应力随周期性的增加而逐渐增大。综上可见,TiN/CrN多层薄膜的力学性能的改善取决于界面区域的大小和形貌,即调制周期,该结论与Hall–Petch理论相吻合。     

用压痕法测量316L钢的残余应力和硬化指数

采用量纲分析方法建立了尖压头压痕的量纲一的函数,基于有限元仿真技术,通过正分析,得到了量纲一的函数的拟合关系式。通过压痕实验和反演方法,可以获得316L钢的残余应力和硬化指数值。该方法具有实施方便、成本低、对工件损伤小等特点,特别适合现场测量。     

材料硬化模型对316L不锈钢焊接残余应力的影响

316L奥氏体不锈钢具有较强的应变硬化特征,建立合适的硬化模型可以更加准确地预测焊接残余应力.建立一种新型的非线性混合硬化模型,基于SYSWELD软件,采用间接耦合的三维热弹塑性有限元法模拟316L奥氏体不锈钢三道槽焊缝的残余应力.结果表明,材料的硬化模型对焊接残余应力的预测具有重要的影响,随着热循环次数的增加,硬化模型的影响越明显;与实际测量结果比较,随动硬化模型低估了焊接残余应力,等向硬化模型高估了残余应力,采用非线性混合硬化模型可以更加准确地模拟焊接残余应力.     

基片斜切角度对YBCO薄膜微观结构及超导电性能的影响

研究基片斜切角度对YBCO薄膜微观结构及超导电性能的影响。采用脉冲激光沉积（PLD）法在0°～6°斜切（001）SrTiO3基片上制备了具有c取向的YBCO薄膜。用XRD和TEM对薄膜微观结构进行了分析，用标准四引线法测定薄膜电阻．温度关系，从而确定薄膜的超导电性能。结果表明，随斜切角度的增大，薄膜晶体质量下降，晶格弯曲畸变程度增大，超导临界转变温度降低，转变宽度增大。     

车轮残余应力测试的仿真分析

采用商用有限元软件MSC.Marc分析车轮残余应力测试试验的整个锯切试验过程,分析了锯切中每个测试点的应力、应变变化情况。通过比较仿真结果与工程试验测试结果,说明车轮锯切试验测试残余应力的可靠性。锯切的仿真分析为进一步研究车轮残余应力测试方法奠定了基础。     

残余应力的产生及其对构件性能的影响

机械构件及产品制造过程中必然会引入残余应力,其对构件性能和服役寿命有重要影响。残余应力的测试方法众多,X射线测试技术作为一种非破坏性测试方法,由于其理论成熟,方法简单,在工程上得到了广泛应用。笔者阐述了残余应力的产生及其对构件性能的影响,比较了几种典型制造工艺过程产生的残余应力的大小和分布特点,分析了残余应力对构件性能和失效的影响。指出残余拉应力是导致材料早期失效的重要原因之一,一定范围的残余压应力可提高材料的疲劳寿命。     

盲孔法与压痕法测量2219铝合金熔焊焊缝残余应力的对比分析

采用盲孔法和压痕法,分别对2219铝合金变极性TIG焊焊缝两侧的残余应力进行测量,测量点沿距焊缝中心线19 mm的纵截面上布置.铝合金熔焊的残余应力关于焊缝中心线近似对称相等,在焊缝中心线任一垂直线上,距离焊缝中心线距离相等的两点应力相等.分别用两种应力测量方法测量焊缝中心线两侧应力,对比两种测量方法对同一大小的应力测量的差别.测量结果表明,盲孔法与压痕法应力测量结果变化趋势大体一致,沿焊缝方向应力呈现抛物线状,在焊缝中部存在应力最大值.根据两种测量方法的回归曲线,压痕法测量结果比盲孔法大20 MPa左右.通过R软件做配对样本的t检验分析,在置信度为0.95时,压痕法测量结果减盲孔法测量结果的差值的置信区间为(14,37),平均差值为25 MPa.     

基体对硅钼薄膜结构及电学性能的影响

采用射频磁控溅射法在硅基底上制备了硅钼薄膜，并研究了不同基体对薄膜相结构、表面形貌及电学性能的影响。XRD，AFM和SEM分析结果表明，硅和石英玻璃基体上沉积的硅钼薄膜为非晶，而氧化铝基体上沉积的硅钼薄膜为多晶。四探针电阻测试结果表明，随着退火温度的升高，硅基体和氧化铝基体上的硅钼薄膜其方阻逐渐降低，而石英玻璃基体上的硅钼薄膜其方阻却异常增大。     

基体材料对TiN薄膜表面液滴及薄膜结合力的影响

采用真空阴极电弧离子镀技术分别在4Cr5 MoSiV1(H13)模具钢、Cr18Ni9Ti(304)不锈钢、YG6硬质合金、Ti6Al4V(TC4)钛合金4种基体表面沉积TiN薄膜.利用扫描电镜(SEM)对薄膜表面液滴进行观察分析,通过划痕仪对薄膜的膜/基结合力进行表征.结果表明:基体材料不同,TiN薄膜上液滴的密度、尺寸存在明显的区别.其中,镀膜后H13钢和304不锈钢表面的液滴数量最多,YG6硬质合金次之,TC4钛合金最少;薄膜的膜/基结合强度依次为YG6硬质合金＞H13钢＞304不锈钢＞TC4钛合金.     

Study of TiC+TiN Multiple Films On Type of 316L Stainless Steel

RECENTLY there has been great progress on theresearch of chemical vapor deposition(CVD)techniques for making various films on type of316Lstainless steel substrates11'2].The coated stainless steelis a kind of osmosis hydrogen(H2),deuterium(H2)andtritium(H3)resistance material'31.We have successfullyprepared multiple TiC(Titanium carbide)+TiN(Titanium nitride)membranes on type of316L stainlesssteel by HTCVD process.In this paper,we will studydifferent CVD processes in preparing TiC+…     

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 利用磁过滤阴极电弧镀分别在硬质合金和高速钢基体上沉积厚度约2～3μm的TiN薄膜,并用MEVVA源离子注入装置对TiN薄膜注入金属离子V+和Nb+。应用北京同步辐射装置（BSRF）的同步辐射光源,采用掠入射X射线衍射（GIXRD）的方法对TiN薄膜表面离子注入层的微观结构进行了分析研究。结果表明：未经过离子注入的TiN薄膜均存在特定方向的择优取向,而较小剂量(1×10ˇ17ions/cm2)的离子注入可以使晶粒细化、择优取向减弱或改变;当离子注入的剂量达到5×10ˇ17ions/cm2时,TiN薄膜表面离子注入层被非晶化。结合透射电镜的研究结果,观察到TiN薄膜表面非晶层的厚度约为50～100nm,并简要地讨论了离子注入过程对微观结构的影响机制。     

喷丸强化对H08Mn2Si堆焊层残余应力及组织结构的影响

利用气动式喷丸机对H08Mn2Si堆焊层表面进行强化处理。借助X射线衍射方法,研究了强化层中残余应力沿材料层深分布规律,采用金相显微镜、显微硬度仪、三维形貌仪分析了强化层的组织结构、显微硬度和表面粗糙度。结果表明:喷丸强化使H08Mn2Si堆焊层形成了约500μm的强化层,表层的显微硬度呈先增大后减小的趋势,金相分析表明铁素体组织未发生转化,表面粗糙度有不同程度的增大。     

Peening action and residual stresses in high-velocity oxygen fuel thermal spraying of 316L stainless steel

316L stainless steel powder was sprayed by a high-pressure high-velocity oxygen fuel (HVOF) process. Effects of powder size and the pressure in the combustion chamber on the velocity and temperature of sprayed particles were studied by using an optical instrument, first, at the substrate position. A strong negative correlation between the particle temperature and the diameter was found, whereas the correlation between the velocity and the diameter was not significant. The pressure in the combustion chamber affected the velocity of sprayed particles significantly, whereas the particle temperature remained largely unchanged. In-situ curvature measurement was employed in order to study the process of stress generation during HVOF spraying. From the measured curvature changes, the intensity of peening action and the resultant compressive stress by HVOF sprayed particles were found to increase with the kinetic energy of the sprayed particles. The results were further used to estimate the stress distribution within the coatings. X-ray stress measurement revealed that the residual stress on the surface of the HVOF coatings is low and often in tension, but the stress inside the coatings is in a high level of compression.     

超声纳米晶表面改性对选区激光熔化316L不锈钢微观结构和力学性能的影响

目的 改善选区激光熔化（Selectivelasermelting,SLM）316L不锈钢的表面完整性和力学性能。方法采用超声纳米晶表面改性（Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification,UNSM）这一新兴表面塑性变形方法对SLM 316L不锈钢进行超声冲击强化,利用维氏硬度计、扫描电镜、白光干涉仪、EBSD、XRD等对处理前后材料的表面完整性、微观组织演变和塑性变形行为进行表征和分析。结果 经过UNSM处理后,SLM316L不锈钢的微观缺陷明显减少,初始未熔合孔隙发生闭合,表面粗糙度Ra由5.374μm降至0.510μm,表面硬度从230HV增至461.16HV;同时,材料表层发生了剧烈的塑性变形,形变诱导材料微观组织从γ相向α相转变,微观结构由初始不规则柱状粗晶转变为等轴状细晶。从EBSD表征结果可知,在材料表面形成了深度约为20μm的梯度纳米晶,材料内部存在明显的不均匀变形;与初始SLM试样相比,通过UNSM处理在材料表面引入了最大为932 MPa的残余压应力。结论 超声纳米晶表面改性能够显著改善SLM 316L不锈钢的表面完整性,形成较...