PCVD制备Ti1-xAlxN硬质薄膜的结构与硬度

用直流等离子体增强化学气相沉积(PCVD)方法获得了Ti1-xAlxN硬质薄膜;考察了Al含量x及高温退火对薄膜微观结构转变过程及其硬度的影响.结果表明,制备的Ti1-xAlxN薄膜由3-10 nm晶粒组成.随Al含量x增加,薄膜硬度升高,x超过0.83时,硬度开始急剧下降;结构分析证实x小于0.83,Ti1-xAlxN薄膜是固溶强化;x=0.83,薄膜中出现六方氮化铝相(h-AlN).热稳定性实验表明,Ti1-xAlxN薄膜的纳米结构和硬度在N2环境下可以维持到900℃.     

La0.7Ce0.3Ni3.75Mn0.35Al0.15Cu0.75-xFex合金的相结构和电化学储氢性能（英文）

采用感应熔炼和热处理的方法制备La0.7Ce0.3Ni3.75Mn0.35Al0.15Cu0.75?xFex(x=0~0.20)合金,并研究合金的相结构和电化学储氢性能。全部合金均为单一的具有CaCu5结构的LaNi5相,LaNi5相的晶格常数a和晶胞体积随着x值的增加而增大。最大放电容量随着x值的增加从319.0mA·h/g(x=0)降低到291.9mA·h/g(x=0.20)。在1200mA/g的电流密度下HRD值从53.1%(x=0)降低到44.2%(x=0.20)。合金电极的循环稳定性随着x值的增加而增强,这主要归因于合金抗粉化能力的增强。     

磁控溅射沉积硬韧 ZrAlN 薄膜及薄膜力 学性能

目的获得具有高硬度、高韧性的ZrAlN薄膜。方法采用磁控溅射技术在钛合金和单晶Si上沉积不同Al含量的ZrAlN薄膜,对薄膜的微观组织和相结构进行表征,并测试薄膜的硬度(H)、弹性模量(E)和断裂韧性(KIC)。结果当Zr1-xAlxN薄膜x分别为0.05,0.23,0.47,0.63时,对应的硬度依次为24.5,40.1,17.1,19.1 GPa,断裂韧性依次为1.47,3.17,1.13,1.58 MPa·m-0.5。x为0.05和0.23时,Al固溶到ZrN晶粒中,形成NaCl型面心立方(FCC)结构;x为0.47和0.63时,则形成纤锌矿密排六方(HCP)AlN第二相。结论 ZrAlN薄膜的硬度和韧性与相组成密切相关。Al固溶时,ZrAlN的硬度较高,韧性较好;超过固溶极限,形成六方AlN时,ZrAlN硬度较低,韧性较差。相比之下,Zr0.77Al0.23N薄膜同时具备最高的硬度和最高的韧性。     

V_3TiNi_(0.56)Al_(0.2)Cr_x(x=0～0.3)贮氢合金的微结构及电化学性能

采用自蔓延高温合成法制备V3TiNi0.56Al0.2Crx(x=0～0.3)贮氢合金,经XRD和电化学测试等研究Cr添加量对合金微结构及电化学性能的影响。结果表明:当x为0、0.1和0.2时,V3TiNi0.56Al0.2Crx合金均由V基固溶体主相和TiNi相组成;当x=0.3时,合金由V基固溶体主相和具有六方结构的C14型Laves相组成;随着Cr含量的增加,合金主相的晶胞常数和晶胞逐渐减小;添加Cr以后,合金电极的最大放电容量降低,对活化性能基本没有影响;此外,添加Cr可使合金循环性能得到明显改善,V3TiNi0.56Al0.2Cr0.3合金经过10次充放电循环后,容量保持率为99%,大电流放电性能最好;随着Cr含量的增加,合金中氢的扩散系数逐渐增大。     

Cr1-xAlxN涂层的微结构和抗氧化性能研究

采用磁控反应溅射法制备了一系列不同Al含量的Cr1-xAlxN涂层,通过能谱仪(EDS)测试涂层的成分,X射线衍射仪(XRD)表征涂层的微结构,扫描电镜(SEM)观察涂层的表面形貌,研究了Al含量对涂层的微结构和高温抗氧化性能的影响.结果表明,涂层取CrN的面心立方结构生长,且呈(111)择优取向.随着Al含量增加,涂层的晶格常数减小,涂层的高温抗氧化性能显著提高.Cr0.6356Al0.3644N涂层随着氧化温度的升高,表面的Al含量略为上升,在900℃涂层产生裂纹失效.     

Cu掺杂6000系铝合金中β?相的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的投影缀加平面波方法和广义梯度近似,研究Cu掺杂对6000系铝合金中主要强化相β"相(Mg_5Al_2Si_4)的几何结构、相稳定性和电子结构的影响。结果表明:β"相的晶胞参数与文献报道相符。掺杂Cu后体系的晶胞形状发生微小变形且体积减小,而不同掺杂浓度和掺杂位置对掺Cu结构Mg_(5-x)Al_(2-y)Si_4Cu_(x+y)的几何性质影响不同,进而影响β"相和Al基体之间的晶格错配度;Cu既替代Mg1又替代Al原子和Cu只替代Al原子的结构在合金中更容易形成,而Cu只替代Mg1原子的结构在合金中不易形成,该计算结果与实验报道相符。电子结构分析表明,掺杂Cu后形成的Mg_(5-x)Al_(2-y)Si_4Cu_(x+y)相结构的稳定性和体系在费米能级附近的赝能隙密切相关。     

超级双相不锈钢00Cr25Ni7Mo4N固溶热处理组织的研究

研究了950~1 300℃固溶处理对00Cr25Ni7Mo4N超级双相不锈钢组织的影响。结果表明,≤1 000℃固溶处理时,钢中有σ相析出,要消除热轧态的σ相,固溶温度应大于1 050℃;随着固溶温度升高,α相含量增加,γ相含量下降。最佳固溶处理温度在1 050~1 100℃之间,此时两相比例接近1∶1;随着固溶温度的提高,两相的晶粒尺寸在逐渐增大,到了1 250℃晶粒明显长大。     

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 研究了950~1300℃固溶处理对00Cr25Ni7Mo4N超级双相不锈钢组织的影响。结果表明,≤1000℃固溶处理时,钢中有σ相析出,要消除热轧态的σ相,固溶温度应大于1050℃;随着固溶温度升高,铁素体相含量增加,奥氏体相含量下降。最佳固溶处理温度在1050℃~1100℃之间,此时两相比例接近1：1;随着固溶温度的提高,两相的晶粒尺寸在逐渐增大,到了1250℃晶粒明显长大。     

Cr、V在Ti-Al系合金中合金化效应的理论研究

采用第一性原理赝势平面波方法研究了合金元素Cr、V对Ti-Al系合金电子结构的影响,计算了含Cr、V的Ti-Al系合金的总能量、结合能、力学性能、电荷密度、态密度,从理论上解释了在Ti-Al系合金中固溶合金元素Cr、V后其性能得到改善的原因。计算结果表明,随着合金元素Cr(0～25at%)、V(0～25at%)含量的增加,合金的结合能绝对值逐渐增大,结构稳定性逐渐增强;切变模量G和杨氏模量E都逐渐增大,但提高的幅度逐渐减小。原因主要是固溶的Cr使合金中Cr3d、Al3p和Ti3d电子相互杂化,V使合金中V3d、Ti3d和Al3p电子相互杂化,合金的结合能力增强。     

纳米晶体Ni－P合金晶粒微观结构的研究SCIEI

采用非晶晶化法制备出晶粒尺寸不同的Ｎｉ－Ｐ合金复相纳米晶体样品。利用Ｘ射线衍射技术分别对样品中Ｎｉ固溶体和Ｎｉ_３Ｐ的晶格参数随晶粒尺寸的变化进行了测试，发现在Ｎｉ固溶体纳米相中Ｐ的固溶浓度增大，约为平衡固溶度的１０－１５倍，形成超过饱和固溶晶格结构；在Ｎｉ_３Ｐ化合物纳米相中空位浓度增加导致晶格畸变发生，而且随晶粒尺寸减小晶格畸变程度增大。     

纳米晶体Ni－P合金晶粒微观结构的研究

采用非晶晶化法制备出晶粒尺寸不同的Ｎｉ－Ｐ合金复相纳米晶体样品。利用Ｘ射线衍射技术分别对样品中Ｎｉ固溶体和Ｎｉ_３Ｐ的晶格参数随晶粒尺寸的变化进行了测试，发现在Ｎｉ固溶体纳米相中Ｐ的固溶浓度增大，约为平衡固溶度的１０－１５倍，形成超过饱和固溶晶格结构；在Ｎｉ_３Ｐ化合物纳米相中空位浓度增加导致晶格畸变发生，而且随晶粒尺寸减小晶格畸变程度增大。     

La_(0.7)Ce_(0.3)Ni_(3.75)Mn_(0.35)Al_(0.15)Cu_(0.75-x)Fe_x合金的相结构和电化学储氢性能(英文)

采用感应熔炼和热处理的方法制备La0.7Ce0.3Ni3.75Mn0.35Al0.15Cu0.75?xFex(x=0~0.20)合金,并研究合金的相结构和电化学储氢性能。全部合金均为单一的具有CaCu5结构的LaNi5相,LaNi5相的晶格常数a和晶胞体积随着x值的增加而增大。最大放电容量随着x值的增加从319.0mA·h/g(x=0)降低到291.9mA·h/g(x=0.20)。在1200mA/g的电流密度下HRD值从53.1%(x=0)降低到44.2%(x=0.20)。合金电极的循环稳定性随着x值的增加而增强,这主要归因于合金抗粉化能力的增强。     

常压及高压凝固Al-Mg及Al-Mg-Zn合金中Al相的固溶体结构

采用X射线衍射仪、能谱仪和透射电镜分别对Al-9.6%Mg合金、Al-11Mg-4.5Zn合金和Al-17Zn-1.5Mg合金常压及6 GPa高压凝固后Al相的固溶体结构进行研究。结果表明:6GPa高压凝固后,Al-9.6%Mg合金中Mg在Al相中的固溶度显著增大;在Al-11Mg-4.5Zn合金和Al-17Zn-1.5Mg合金中,Mg、Zn溶质在Al相中的固溶度均增大,但Zn比Mg固溶的比例要大得多。在常压凝固条件下,与纯铝相比,3种合金中Al相的晶格常数均增大。与常压凝固相比,高压凝固Al-9.6Mg合金和Al-11Mg-4.5Zn中Al相晶格常数分别增大了1.178%和0.220%;在Al-17Zn-1.5Mg合金中,Al相晶格常数变化很小。此外,在Al-Mg-Zn合金中,原子半径较大的Mg固溶到Al相中,导致其晶格常数增大,原子半径较小的Zn固溶到Al相中,导致其晶格常数减小,且高压凝固后,溶质的原子半径越小,在Al相中固溶的比例越大。     

磁控溅射沉积V-Al-N涂层的结构和性能研究

通过反应磁控溅射法制备了V1-xAlxN(0≤x≤0.67)涂层,研究了Al含量对涂层微观结构、力学性能及摩擦磨损性能的影响.结果表明:在0≤x≤0.51范围内,随Al含量的增加,V1-xAlxN涂层的微观结构不断变得致密,硬度不断提高,其中结构最为致密的V0.49Al0.51N涂层的硬度较VN提高了近3倍;在较宽的成分区间内,V1-xAlxN涂层结构均比较致密,硬度大于30 GPa,最高硬度达到41 GPa;随着硬度的改善,V1-xAlxN涂层的摩擦磨损性能较VN涂层也有不同程度的提高.     

固溶温度对Fe-24Al-Sn合金微观组织和力学性能的影响

研究了不同固溶温度对Fe-24Al-Sn合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明,与Fe-24Al合金相比,随着固溶温度从825℃增加到875℃,Fe-24Al-Sn合金的硬度逐渐从379HV增大到394HV,抗压强度逐渐从500 MPa降低到225 MPa,合金变脆。铸态合金的相结构为B2的FeAl相和Fe3Al相,还出现了Fe9Sn和Sn相。随着固溶温度的增加,合金中逐步发生B2→DO3(Fe3Al)的相变。     

固相法和共沉淀法制备La2/3Sr1/3MnO3∶Agx多晶材料性能比较

分别采用固相法和共沉淀法工艺制备了不同Ag掺杂量的La2/3Sru3MnO3∶ Agx(LSMO∶ Agx,x为摩尔百分比,x=0.00、0.10、0.20、0.30、0.40)多晶材料,通过XRD和R-T对Lav2/3Sr1/3MnO3∶ Agx材料的结构和性能进行测试分析.XRD分析结果表明,系列样品为正交菱面体结构,没有出现Ag元素的峰,这与Ag在高温烧结时的挥发有关;随着组分x的增加,固相法系列样品晶胞体积呈无规律膨胀,而共沉淀系列样品晶胞体积呈增大趋势,这可能是由于固相法系列样品的粒径较大且不均匀,导致LSMO:Agx晶格有较多的缺陷使晶胞体积发生膨胀,而共沉淀系列样品的粒径较小且均匀,Ag+进入晶格替代Ag位的La3+或Sr2+,引起晶胞体积发生微小膨胀.R-T分析结果表明,相对于同一组分x,共沉淀比固相法系列样品有更低的电阻率及更高的TCR值,Ag掺杂能有效改善LSMO材料的电阻率及TCR;共沉淀系列样品Ag掺杂对LSMO材料电阻率及TCR调制作用更明显.     

高功率脉冲和脉冲直流磁控共溅射CrAlN薄膜的研究

目的通过掺杂适量Al元素来固溶强化Cr N薄膜,从而提高薄膜的抗氧化性能和热稳定性。方法采用高功率脉冲磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合镀膜技术制备了Cr Al N薄膜,利用XRD、纳米压痕仪、应力仪、摩擦磨损试验机系统地研究了不同基体偏压对CrAlN涂层结构和力学性能的影响。结果所有CrAlN涂层均以fcc-(Cr,Al)N相为主,且随着基体偏压的增加,沿(111)晶面生长的衍射峰逐渐减弱,并向小角度偏移;薄膜压应力显著增加,最大值为-2.68GPa;薄膜硬度先上升后下降,在基体偏压为-30V时,硬度达到最大值22.3 GPa;H/E值和H~3/E~(*2)值随着基体偏压的增加,近似线性增大,当偏压为-120 V时,均达最大值0.11、0.21 GPa,同时摩擦系数和磨损率逐渐减小。结论当基体偏压为-120 V时,CrAlN薄膜具有最佳的耐磨性能,H/E和H~3/E~(*2)在一定程度上可评价涂层的耐磨性。     

固溶处理对新型Cr18Ni10Cu3NbN奥氏体不锈钢组织和力学性能的影响

利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及拉伸力学性能测试等方法研究了固溶温度1050~1200℃与时间0.5~2 h对新型Cr18Ni10Cu3NbN奥氏体不锈钢微观组织及力学性能的影响。结果表明:当固溶温度低于1150℃时,晶粒均正常长大,合金中可溶第二相颗粒为Nb(CN);当固溶温度超过1150℃,随着固溶时间延长,第二相颗粒明显溶解;晶粒平均直径d随固溶温度的升高或固溶时间的延长逐渐增大,钢的硬度和抗拉强度随之降低;硬度和d-1/2之间的线性关系较强,抗拉强度Rm和d-1/2之间线性关系不明显。     

FeTiO_3-Fe_2O_3固溶体合成及其非等温碳热还原研究

为明确Fe_2O_3固溶对FeTiO3还原过程的影响机理,本实验基于粉末煅烧法合成x FeTiO_3(1-x)Fe_2O_3固溶体(0≤x≤1),研究了非等温碳热还原条件下固溶体的还原行为,并采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)对合成固溶体及还原产物进行表征。结果表明,实验合成固溶体质地均匀,纯度较高,且x越大,FeTiO_3晶格畸变程度越大。固溶体开始还原温度和还原速率(还原度α的增大速率)均随着x值的增加而增加。固溶Fe_2O_3能够促进FeTiO_3还原,且在还原过程中存在过渡相Fe_2TiO_4和Fe_3Ti_3O_(10)。固溶体-石墨交界面首先形成浮士体(FeO)、钛铁尖晶石(Fe_2TiO_4)和TiO_2,进一步还原生成金属Fe和Ti_2O_3。由非等温碳热还原过程动力学计算分析,得出表观活化能为295.54 kJ/mol。     

Cr含量对CrxMoNbTiZr系高熵合金组织与性能的影响

采用真空电弧熔炼的方法制备了Cr_xMoNbTiZr系高熵合金(x=0, 0.5, 1, 1.5)。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计以及电化学工作站研究了Cr含量对该高熵合金结构、组织、硬度和耐蚀性能的影响。结果表明,Cr的添加使合金由单相BCC结构转变为富Zr相与富Mo-Nb相的双相BCC结构,随着Cr含量增加,在富Zr相中还有富Cr的Laves相析出;Cr_1.5MoNbTiZr合金具有最高硬度765.53 HV,这是由于第二相析出强化、固溶强化与高熵合金晶格畸变的共同作用;Cr的加入增加了Cr_xMoNbTiZr系高熵合金在质量分数为3.5%NaCl溶液中发生腐蚀倾向,但降低了该系高熵合金的腐蚀速率,同时发现Cr的添加存在一个临界值来保证合金的抗点蚀能力,超过这个临界值合金就会更容易发生点蚀现象。