Co-Cr-C合金激光重熔时γ-Co与Cr_(7-x)Co_xC_3的共晶共生生长研究

本文以 Stellite 合金的基础合金系 Co-Cr-C 三元合金为对象,考察研究了在激光重熔时合金中γ-Co 和 Cr_(7-x)Co_xC_3共生生长形态选择及其生长条件。研究表明,该合金系存在着一个朝碳化物成分方向倾斜的共晶生长区。在足够高的凝固生长速率时共晶成分合金的激光熔沟中出现初生γ-Co 枝晶,而含碳化物量高达55%的过共晶合金的熔沟内仍能观察到很宽的γ-Co 和 Cr_(7-x)Co_xC_3共生生长的共晶组织区域,实验还观察到 Co-Cr-C 合金在足够大的过冷度下发生的非晶转变。     

SIMULATION OF COUPLED GROWTH OF γ-Co AND Cr_(7-x)Co_xC_3 FOR Co-Cr-C ALLOYS UNDER LASER REMELTING

计算机模拟技术为凝固组织选择形态的研究提供了强有力的手段。本文对Co—Cr—C 合金系在激光重熔条件下γ—Co 与Cr_(7-x)Co_xC_3共晶生长形态选择过程进行了模拟实验;提出了基本假设并认为在可能存在的各种生长形态中先导相生长前沿界面应具有最高温度或最低过冷度;依此建立相应的数模系统进行研究。对该合金系激光重熔时凝固组织生长形态选择演绎过程的模拟实验研究表明,Co—Cr—C 合金系存在着朝碳化物倾斜的γ—Co 与Cr_(7-x)Co_xC_3共晶生长区。伪二元共晶合金在足够过冷条件时会在激光熔池中出现树枝晶形态的初生γ—Co 组织,并且共晶生长形态区将延伸到相当宽的过共晶合金成分区内。这些计算机模拟结果得到了激光重熔实验的证实。     

COUPLED GROWTH OF_γ-Co AND Cr_(7-x)Co_xC_3 FOR Co-Cr-C ALLOYS UNDER LASER REMELTING

本文以Stellite 合金的基础合金系Co-Cr-C 三元合金为对象,考察研究了在激光重熔时合金中γ-Co 和Cr_(7-x)Co_xC_3共生生长形态选择及其生长条件。研究表明,该合金系存在着一个朝碳化物成分方向倾斜的共晶生长区。在足够高的凝固生长速率时共晶成分合金的激光熔沟中出现初生γ-Co 枝晶,而含碳化物量高达55%的过共晶合金的熔沟内仍能观察到很宽的γ-Co 和Cr_(7-x)Co_xC_3共生生长的共晶组织区域,实验还观察到Co-Cr-C 合金在足够大的过冷度下发生的非晶转变。     

(NaPO3)n对过共晶Al-Si合金初晶硅细化的研究

研究了 (Na PO3) n 对 Al- 2 2 % Si过共晶合金初晶硅的晶粒细化作用。结果表明 ,(Na PO3) n对初晶硅的细化效果优于 Cu P,同时 (Na PO3) n 具有共晶硅变质的作用。采用 (Na PO3) n 处理的 Al- 2 2 % Si- 1.0 % Cu- 0 .5 % Mg- 0 .5 % Mn合金的平均抗拉强度可达 2 73MPa。以扫描电镜、电子探针为检测手段研究了 P元素对过共晶 Al- Si合金的 Si晶体的影响。结果表明 ,一方面 Al P作为异质核心细化初晶硅 ,另一方面 ,有 Na同时存在时 ,P的扩散受阻 ,P元素在 Si相生长表面富集 ,阻碍了 Si相生长 ,细化了初晶硅。     

铝硅共晶合金的生长—固液界面过冷共晶片间距和生长速度间的关系

本文对铝硅共晶生长过程进行了讨论,在此基础上对Jackson—Hunt公式进行了修正。在生长速度于10 m/s/～200m/s内变化时所提出的修正式同实验结果吻台得很好。对修正公式也进行了讨论。     

探究二元共晶的生长过程:实时原位观察、数值模拟与解析解研究

由定向凝固法在一定凝固速度范围内制备得到的共晶通常为层状或棒状结构共晶。层状和棒状二元共晶合金具有优良的物理、化学和力学性能,被广泛应用于航空航天和汽车等领域,应用前景广阔。值得指出的是共晶合金已被应用于飞机发动机的涡轮叶片。近几十年来,国内外研究人员已经从共晶生长的实时原位观察实验、数值模拟和解析解计算三个方面展开了大量研究。共晶间距对共晶合金的性能具有显著影响,进而影响共晶合金在实际中的应用。在共晶生长过程中,工艺参数如凝固速度、共晶成分、固相体积分数、温度梯度、合金的初始浓度等是共晶间距的重要影响因素。此外,共晶形貌受共晶生长的稳定性和相界各向异性的影响。因此,研究人员在进行共晶生长的实时原位观察实验、数值模拟和解析解计算时主要关注工艺参数对共晶间距和共晶形貌的影响规律。大量的实时原位观察实验和数值模拟的研究结果表明,当凝固速度和合金的初始浓度增大时,层状共晶或棒状共晶间距减小。共晶成分发生变化时,共晶结构在层状和棒状之间发生转变。此外,共晶结构的转变条件依赖于α和β固相体积分数,当α和β两固相体积分数相差较大时,共晶倾向于形成棒状结构。当α和β两固相体积分数相接近时,共晶倾向于形成层状结构。同时,研究人员已经建立了共晶生长的数学模型并使用数学方法计算获得了共晶生长的解析解,进而研究了工艺参数对界面形貌和临界共晶间距的影响规律。本文从定向凝固条件下层状共晶和棒状共晶生长的实时原位观察的实验研究、数值模拟和解析解计算三方面分别阐述了工艺参数对共晶间距和共晶形貌的影响规律;重点阐述了在层状共晶和棒状共晶生长过程中,工艺参数如凝固速度、共晶成分和固相体积分数对共晶间距的影响规律;概述了相界的各向异性及共晶生长的稳定性对共晶形貌的影响规律。此外,对一种特殊的二元棒状共晶生长的实时原位观察和解析解计算进行了介绍,指出了目前该研究领域存在的一些问题,并对未来的研究工作进行了展望。     

亚共晶Al-Si合金细化及变质的研究现状与发展

本文介绍了亚共晶 Al- Si常用的细化剂和变质剂 ,分析和概括了现有的一些细化理论 ,如“包晶反应”、“颗粒理论”、“晶体增殖理论”、“超形核理论”,及变质理论 ,并简要讨论了化学细化法制备半固态亚共晶 Al- Si合金。     

激光区熔定向凝固Al2O3/Y3Al5O12 (YAG)共晶的组织与断裂韧性

采用激光区熔高温度梯度快速定向凝固技术从熔体中直接制备Al2O3/Y3Al5O12(YAG)共晶自生复合陶瓷,以研究其在超高温度梯度(1.0×106 K/m)下的快速凝固组织特征及与激光工艺参数的关系,并对其力学性质进行分析.研究结果表明:凝固组织强烈地受激光扫描速度与功率密度的影响,当二者匹配时,Al2O3相和Y3Al5O12(YAG)相呈现均匀一致,连续分布的层状耦合共晶结构,共晶间距细小(1～2 μm),且随扫描速度的增大逐渐减小;所制备的Al2O3/Y3Al5O12(YAG)共晶陶瓷硬度高达19.5 GPa,断裂韧性达到3.6 MPa·m1/2.     

ⅢA族元素镓(Ga)、铟(In)原子激光增强电离光谱的计算机模拟

本文从激光增强电离光谱(LEIS)的速率方程和LEI光谱加宽理论出发,用计算机模拟光谱方法给出了紫外区ⅢA族元素Ga的三条和In的二条LEI光谱线的轮廓,与实验得到的LEI光谱一致。     

Nd:Gd_xY_(1-x)Ca_4O(BO_3)_3晶体的生长及其光谱性能研究

利用熔体提拉法生长了大尺寸,高质量的新型激光自信频晶体Ｎｄ：ＧｄｘＹ１－ｘＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３简称Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ）．对Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体的ＸＲＤ衍射图进行指标化,得到它的晶胞参数为α＝８．０８０Ａ; ｂ＝１６．０１６Ａ; ｃ＝３．５３８Ａ; β＝１０１．１８°;μ＝４９１．１Ａ３．对取自不同部位的晶体粉末进行ＩＣＰ原子发射光谱分析表明晶体整体组份均匀一致,根据熔体和晶体粉末的ＩＣＰ数据计算,Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体中Ｎｄ３＋的分凝系数为０．６３．首次报道了 Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体２００～３０００ｎｍ室温透过光谱和室温荧光光谱及荧光寿命．室温透过光谱表明Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体的紫外吸收边在～２２０ｎｍ,具有很宽的透光波段（～２２０～２７００ｎｍ）; Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体在８００ｎｍ附近存在很强的吸收,适合于ＬＤ泵浦．荧光光谱表明Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体是一种很有潜力的ＲＧＢ（ｒｅｄ;ｇｒｅｅｎ, ｂｌｕｅ）激光自信频晶体．掺杂 ４％、 ５％ Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体的荧光寿命分别为 １０５μｓ和１００μｓ．     

激光脉冲外延生长Pb(Zr0.52Ti0.48)O3薄膜及其特性研究

利用激光脉冲法在LaAlO3衬底上沉积制备LaNiO3薄膜作为底电极并外延生长(100) Pb(Zr0.52Ti0.48)O3铁电薄膜,系统研究了生长温度对PZT外延结构和电学特性的影响.研究发现当生长温度高于550℃时即可得到外延(100)PZT薄膜.在对所制备的PZT薄膜的结构和性能测试表明,650℃下生长的PZT薄膜外延性最佳,并且表现出优异的介电和铁电性能,介电常数ε、剩余极化Pr和矫顽场Ec分别为900、26.5 μC/cm2和52.1kV/cm.试验还证实这种外延PZT薄膜具有优良的抗疲劳特性,可用于铁电存储器的制备中去.     

生长参数对Si_(1-x)Ge_x∶C合金薄膜中元素分布的影响

用化学气相淀积方法在Si(100)衬底上外延生长Ge组分渐变的Si1-xGex∶C合金薄膜。本文通过能量色散谱仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)对合金薄膜的元素深度分布和表面形貌进行了表征,分析研究了外延层的生长温度、生长时间对Si1-xGex∶C合金薄膜性质的影响。结果表明,Si1-xGex∶C外延层生长温度和生长时间一定范围内的增加加强了岛与岛之间的合并,促进了衬底Si原子向表面扩散、表面Ge原子向衬底扩散,且生长温度比生长时间对Si、Ge原子互扩散的影响大。     

铝材表面激光熔覆Ni_(1.5)Co_(1.5)FeCrTi_x高熵合金层的组织与性能

为了提高铝合金的耐磨性及耐蚀性并降低高熵合金中元素偏析的现象,采用CO_2激光熔覆技术在铝基体表面制备了Ni_(1.5)Co_(1.5)FeCrTi_x高熵合金熔覆层。借助光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和电化学工作站检测技术研究了Ti含量对Ni_(1.5)Co_(1.5)FeCrTi_x熔覆层显微组织和耐蚀性能的影响。结果表明:Ni_(1.5)Co_(1.5)FeCrTi_x高熵合金熔覆层主要相结构为简单的面心立方相、金属间化合物相和Laves相;当Ti含量摩尔比从0.5增至2.0时,Ni_(1.5)Co_(1.5)FeCrTi_x高熵合金熔覆层的表面硬度从510 HV增加到554 HV,在0.5 mol/L HNO_3溶液中具有优异的耐蚀性能。     

Yb~(3+)∶LiYF_4激光晶体的生长与光谱性能

报道了氟化物激光晶体Yb3+∶LiYF4的单晶生长与光谱性能。按照n(LiF)∶n(YF3)∶n(YbF3)=51.5∶47.5∶1.0制备配合料,经干燥HF气氛下的固相烧结合成制备出无水Yb3+∶LiYF4多晶料;采用非真空密闭条件下的坩埚下降法成功生长出系列12 mm尺寸的透明完整Yb3+∶LiYF4单晶。采用化学分析和光谱测量表征了所生长单晶的掺杂浓度和光谱性能,结果表明,Yb3+离子已成功掺杂进入基质晶体,其有效分凝系数估算为0.455;此单晶在较宽波长范围内具有良好光学透过性,在896 nm波长激发光作用下,该单晶具有930~1 030 nm波长范围的荧光发射,其荧光衰减寿命为1 888μs。     

新型脉冲激光能量计用无铅(Na_(1-x)K_x)_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3铁电薄膜的制备及其激光感生热电电压信号的研究

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,分别在LaA lO3(LAO)、(La,Sr)(A l,Ta)O3(LAST)及SrTiO3(STO)三种不同的单晶衬底上制备了一系列无铅(Na1-xKx)0.5B i0.5TiO3(x=0.00,0.08,0.19,0.30,NKBT)铁电薄膜材料。利用X射线衍射(XRD)仪对薄膜结构进行了分析,结果表明在单晶平衬底上生长的薄膜都是单取向生长的外延膜,其中摇摆曲线的半高宽(FWHM)显示在(La,Sr)(A l,Ta)O3单晶衬底上生长的薄膜结晶质量最好。另外,在20°倾斜的(La,Sr)(A l,Ta)O3单晶衬底上生长的(Na1-xKx)0.5B i0.5TiO3铁电薄膜中还首次观察到了激光感生热电电压(LITV)信号。发现在能量为0.48mJ/pulse的紫外脉冲激光辐照下,其最大激光感生热电电压为31mV,完全满足了制作脉冲激光能量计探测元件的要求,有望开发出可集成的新型脉冲激光能量计。     

斜切基片上c-取向YBa_2Cu_3O_(7-δ)薄膜的生长特性及开裂行为

用脉冲激光沉积方法在斜切SrTiO3 (0 0 1)基片上制备了YBa2 Cu3 O7 δ薄膜 ,并用原子力显微镜、X射线衍射仪及透射电镜研究了薄膜表面形貌、取向特征、结晶性和显微结构。结果表明 ,薄膜表面呈“台阶 台面”结构 ,并伴有与台阶边缘垂直的裂纹产生 ,说明薄膜以“台阶流动”方式生长 ;而且薄膜具有c 轴取向 ,但其结晶性不好。在薄膜中没有观察到a b孪晶的存在。薄膜的开裂和结晶性较差均是由于斜切基片台阶表面晶格四方畸变抑制了薄膜正交转变时a b孪晶的产生 ,而使晶格错配应变不能释放造成的。     

激光快速熔凝技术及其应用——(Ⅰ)在快速凝固理论方面的研究现状与发展

对激光快速熔凝技术在快速凝固理论与组织形成规律方面的研究现状进行了全面的评述,分析了目前研究工作中存在的不足,并提出了改进方向。 Recently, laser rapid remelting and solidification technologyhas been widely used in the research on solidification theory, especially on rapidsolidification theory. A complete review on these research has been made. Mean-while,some shortcomings existing in these research have been analyzed and the di-rection for improvement has been pointed out.     

激光双面区熔Al2O3/Y3Al5O12共晶自生复合陶瓷的制备与表征

采用激光区熔凝固技术制备大尺寸Al2O3/Y3Al5O12(YAG)共晶自生复合陶瓷,考察双面区熔条件下大尺寸氧化物共晶陶瓷的熔化及凝固成形规律,采用扫描电镜、能谱和X射线衍射对其凝固组织特征进行了表征和分析.研究结果表明:在优化的凝固工艺下,激光双面区熔增加了熔凝层的厚度,获得了熔凝层厚度8.2 mm,长度65.0 mm,致密度达98.5%±1%的Al2O3/YAG共晶陶瓷;共晶熔凝层厚度随激光扫描速率的减小而增加,随激光功率的增大而增大,并且致密度随着激光功率的增大呈现先增大后减小的趋势;双面区熔后的Al2O3/YAG共晶陶瓷微观组织由均一分布、相互交织的Al2O3和YAG共晶相组成,共晶层片间距较小(1.0~3.5μm),且与凝固速度满足Jackson-Hunt公式;共晶间距随扫描速率的增大逐渐减小;双面区熔界面处共晶组织生长具有连续性,界面结合良好;共晶陶瓷的Vickers硬度为(18.6±1.0)GPa.