钨单晶纳米压痕尺寸效应研究（英文）

利用纳米压痕仪和扫描探针显微镜对高纯钨单晶的载荷-位移曲线、弹性模量、压痕形貌、纳米硬度-加载深度以及弹性回复率的变化情况进行了研究。结果表明,W(111)晶面在加载和卸载过程中分别经历了弹性变形和塑性变形阶段,荷载-位移曲线未出现不连续现象,表明在加载过程中压痕内部未产生裂纹或脆性断裂;钨单晶的残余压痕表现出堆积形貌,表明钨单晶有较低的加工应变硬化趋势;采用连续刚度法测量了钨单晶的纳米压痕硬度以及弹性模量,结果表明,钨单晶纳米压痕硬度和弹性模量存在尺寸效应,即随着加载深度的增加,单晶的纳米压痕硬度和弹性模量减小;采用Nix-Gao模型对钨单晶的纳米压痕力学特征进行了分析,计算了钨单晶的微观特征长度(h*)为1490 nm,无压痕尺寸效应时的纳米硬度值(H0)为6.79 GPa,尺寸效应因子(m)为0.18,即压入深度小于1490 nm时,钨单晶具有明显的尺寸效应,当压入深度超过1490 nm时,尺寸效应将减弱。当压入深度超过2450 nm时,钨单晶的纳米尺寸效应将消失。     

影响显微硬度测量的压痕尺寸效应

叙述压痕尺寸效应对显微硬度测量值的影响,推导出不同负荷下测得的显微硬度换算成标准负荷下显微硬度的公式,并用纯银样品进行验证。结果表明公式的应用显著提高了显微硬度测量的准确度,改善了显微硬度测量中可比性差的状况。     

轧制变形率对钨板晶粒尺寸与硬度的影响

为了改善现有钨板轧制中的晶粒粗大现象,提高成品率及成品性能。论文利用覬500×500二辊不可逆式轧机,高温氢气炉,采用同一轧制工艺,对中厚钨板进行轧制,研究了轧制总变形率与钨板硬度、晶粒尺寸之间的关系,得出了最佳变形率。结果表明:在总变形率为76.25%,加热温度1200℃,保温时间60min,空冷的退火条件下,钨板开始出现再结晶;当总变形率在81.83%时,钨板晶粒相对较小,硬度适中,且晶粒尺寸均匀性较高,综合性能较好。     

等温退火对Ni-P、Ni-W-P镀层的晶粒尺寸和显微硬度的影响

研究了不同镀态结构的Ni-P、Ni-W-P镀层经等温退火后，其晶粒尺寸和硬度随退火时间的变化规律，镀层的热稳定性以及成分、结构和晶粒尺寸对镀层硬度的影响规律。结果表明，W元素可以促进Ni-P合金的非晶化，显著提高Ni-P镀层的硬度；Ni-（W）-P体系纳米晶镀层具有较好的热稳定性；等温退火获得的三元Ni-W-P单相纳米晶镀层在耐磨、耐蚀性能方面均优于同类非晶态镀层。     

高纯超细钨和碳化钨粉体的制备（英文）

提出一种两步法制备高纯度W或WC粉体的工艺,该工艺包括碳热预还原WO_2.9,以及后续的对还原产物进行H₂还原或CH₄+H₂混合气体碳化。研究C/WO_2.9摩尔比和反应温度对不同阶段产物的相组成、形貌、粒径及杂质含量的影响。结果表明,当C/WO_2.9摩尔比为2.1:1-2.5:1时,碳热预还原产物的物相由W和少量WO₂组成。随着C/WO_2.9摩尔比从2.1:1增加到2.5:1,碳热预还原产物的粒径逐渐减小。因此,采用相对较高的C/WO_2.9摩尔比和较低的反应温度有利于获得超细W或WC粉体。经过第二阶段的反应,可以制备高纯度W粉和WC粉。     

晶粒尺寸和温度对工业纯钛变形机制的影响（英文）

为了研究晶粒尺寸和加工温度对工业纯钛变形行为的影响,分别在室温和液氮温度下对平均晶粒尺寸为2、9、23和51μm的样品进行单轴拉伸实验,采用背散射电子衍射技术(EBSD)和透射电子显微镜技术(TEM)表征样品的显微组织和织构。结果表明,室温条件下位错滑移是主要的变形机制,而液氮温度下拉伸的样品中有丰富的变形孪晶被激活,其中包括{■}拉伸孪晶、{■}压缩孪晶和{■}-{■}二次孪晶。这揭示液氮温度条件下塑性变形模式从位错滑移到动态孪生的转变,这也是具有较大晶粒尺寸的样品在液氮温度下依然具有优异力学性能的主要原因。另外,还提出了一种改进的Hall-Petch关系式,可用于在液氮温度条件下定量表征平均晶粒尺寸和孪晶对工业纯钛拉伸屈服强度的影响。     

盐助还原法对金属钨颗粒形貌和尺寸的影响（英文）

提出一种利用盐助氢气还原制备形状和尺寸可控钨颗粒的简单方法,并通过调节氯盐添加量和温度制备形状和尺寸可控的钨颗粒。加入盐添加剂后,最终产物的分散性得到明显改善,颗粒生长更加充分。其中,NaCl与LiCl的作用尤为显著。在1038 K时添加0.1%NaCl(质量分数)和0.1%LiCl (质量分数)的钨颗粒平均粒径分别为0.924和1.128μm。随着温度和氯盐添加量的增加,生成的钨颗粒的分散性变好,小颗粒的粒径增大,形状由球形变为多面体。特别是在1349 K下,氯盐的加入使钨颗粒的粒径显著增大,添加1%NaCl(质量分数)和1%LiCl (质量分数)钨颗粒的平均粒径分别达到21.367和29.665μm。基于传统假晶转变和化学气相传输机理,还详细探讨添加盐对反应机理的影响。     

晶粒尺寸对γ-TiAl力学性能影响的纳米压痕研究

为研究纳米压痕过程中晶粒尺寸对γ-TiAl合金力学性能及变形行为的影响,利用Voronoi方法建立多晶γ-TiAl模型,采用分子动力学方法模拟压头压入不同晶粒尺寸模型的压痕过程,得到相应尺寸下的载荷-深度曲线,并计算了7种晶粒尺寸下γ-TiAl的硬度。结果表明：当晶粒尺寸小于9.9nm时,晶粒尺寸与硬度表现出反Hall-Petch关系,位错和晶界活动共同促使材料发生塑性变形,晶界活动起主导作用。当晶粒尺寸大于9.9nm时,晶粒尺寸与硬度符合Hall-Petch关系,晶界对材料变形影响较小,位错主导基体发生塑性变形。另外,分析了γ-TiAl在压痕过程中的应力传递和形变恢复过程,发现致密晶界网格结构能够有效抑制压痕缺陷及内应力向材料内部传递;晶粒尺寸越小,压头下方的内应力分布越均匀,沿压痕方向的弹性恢复比越小。     

晶粒尺寸对（TiB2＋TiC）/Ni3Al复合材料循环氧化性能的影响（英文）

采用放电等离子烧结法制备（TiB2＋TiC）/Ni3Al复合材料。在950°C下烧结的（TiB2＋TiC）/Ni3Al复合材料的组织比在1050°C下烧结的（TiB2＋TiC）/Ni3Al复合材料的组织更细小。对烧结温度分别为950°C和1050°C的复合材料在900°C下进行循环氧化性能测试。结果表明,在950°C下烧结的复合材料的循环氧化质量损失要小于在1050°C下烧结的复合材料的。晶粒细化有助于在氧化过程汇总的选择性氧化,使得连续的TiO2和Al2O3氧化膜得以在复合材料表面形成,从而提高复合材料的抗氧化性能。     

钨和钨合金的新发展（Ⅱ）：钨合金和高纯钨

本文综述了国际上钨和钨合金的新发展情况。全文分两部分,第一部分为钨粉和掺杂钨丝,第二部分为钨合金和高纯钨。     

不同晶体取向锗单晶的压痕尺寸效应（英文）

为了研究锗单晶的压痕尺寸效应,对(100)、(110)和(111)晶面取向的锗单晶进行纳米压痕实验。基于Meyer方程、比例试样阻力(PSR)模型和Nix-Gao模型计算锗单晶各晶面无压痕尺寸效应时的真实硬度值,并基于Manika幂律关系计算锗单晶各晶面的尺寸效应因子。结果表明:锗单晶在加载过程中发生弹性变形、塑性变形和脆性断裂3个阶段,且3个晶面均表现出明显的尺寸效应现象。3种模型均能较好地描述锗单晶的尺寸效应,其中Nix-Gao模型的计算值最为准确。相比于其他两个晶面,Ge (110)的尺寸效应因子m值最高,且具有最高的硬度值,表明该晶面的塑性性能最差。     

Ce对高纯Mg-3Al合金晶粒尺寸的影响

研究了添加0.1%～1.0%Ce(质量分数)对高纯Mg-3Al合金晶粒尺寸的影响.结果表明,随Ce添加量的增加合金晶粒逐步粗化,当Ce添加量达到1%时,晶粒尺寸可达到870μm.Ce加入后,大量的Ce与Al反应生成针状的Al11Ce3相,主要分布于枝晶间隙,无法作为形核核心,对Mg-3Al晶粒无细化作用.Ce与C的反应...     

晶粒尺寸对γ-TiAl合金力学性能影响的纳米压痕研究

为研究纳米压痕过程中晶粒尺寸对γ-TiAl合金力学性能及变形行为的影响,利用Voronoi方法建立多晶γ-TiAl模型,采用分子动力学方法模拟压头压入不同晶粒尺寸模型的压痕过程,得到相应尺寸下的载荷-深度曲线,并计算了7种晶粒尺寸下γ-TiAl的硬度.结果表明:当晶粒尺寸小于9.9 nm时,晶粒尺寸与硬度表现出反Hal...     

Ti-Mo系钛合金β晶粒长大规律及晶粒尺寸对硬度的影响

对不同Mo含量β 单相区锻造的Ti-Mo系二元合金在相变点以上温度进行固溶处理,然后对不同固溶条件下合金的原始β 晶粒尺寸进行统计分析,并测试了若干不同晶粒尺寸下合金的硬度。合金的晶粒尺寸统计结果显示：原始β 晶粒尺寸不仅与固溶的温度和时间有关,也与合金中Mo元素的含量有关。晶粒尺寸与固溶时间呈指数关系;在固溶时间一定的条件下,晶粒尺寸随固溶温度的升高而增大,随合金中Mo含量的增加而显著减小, Ti-4Mo和Ti-20Mo合金在试验研究温度范围内β 晶粒长大激活能分别为83.30l和272.16 kJ/mol。从热力学和动力学角度对Ti-Mo合金晶粒生长规律进行分析。硬度分析结果表明,Ti-Mo合金的硬度随晶粒尺寸的减小而提高,并对影响机理进行了探讨     

铜基块体非晶合金硬度及弹性模量纳米压痕研究（英文）

分别采用加载速率控制、载荷控制和循环加载3种不同的纳米压痕模式研究了2种铜基大块金属玻璃Cu__(59)Zr_(36)Ti_5和Cu_(61)Zr_(34)Ti_5的硬度和弹性模量。当加载速率不超过5 mN/s时,试样的杨氏模量随加载速率而变化。Cu__(59)Zr_(36)Ti_5和Cu_(61)Zr_(34)Ti_5的弹性模量均随峰值载荷和加载速率的增加而降低。但峰值载荷和加载速率对硬度影响不大。循环加载使Cu__(59)Zr_(36)Ti_5产生轻微加工硬化,而Cu_(61)Zr_(34)Ti_5则不显示这样的结果。而且,Cu_(61)Zr_(34)Ti_5的硬度和模量都明显高于Cu__(59)Zr_(36)Ti_5。     

添加铍对A380铝合金显微组织、硬度和拉伸性能的影响（英文）

研究铍对A380铝合金显微组织、硬度和拉伸性能的影响。采用传统的铁模铸造制备含铍和不含铍的A380合金。采用扫描电镜和光学显微镜研究合金的显微组织,采用拉伸试验和硬度测试研究合金的力学性能。研究样品的断口形貌,揭示添加铍对断裂机制的影响。结果表明,板状β中间相转变为相对无害的汉字状Be-Fe相,共晶Si相由片状相变为细小相。拉伸强度和伸长率分别从207 MPa和3.7%增加至295 MPa和4.7%。此外,随着铍含量的增加,A380合金的硬度减小。不含铍的A380合金拉伸样品表现为脆性断裂,而含铍合金具有细小韧窝和少量脆性断面。此外,由于添加铍细化了析出相,合金的硬度降低。     

Mn元素对高纯Mg-3Al合金晶粒尺寸的影响

研究Mn元素对高纯Mg-3Al(质量分数,%)合金晶粒尺寸的影响。结果表明:当合金中的Mn元素含量小于0.21%(质量分数)时,合金的晶粒尺寸变化不大;但当Mn元素含量大于0.21%时,Mn元素的存在则使合金的晶粒尺寸迅速增大;Mn元素的作用主要与影响熔体中含碳晶核的形核能力有关;当Mn元素的含量小于其溶解度时,Mn元素对含碳晶核的形核能力影响不大,但当Mn元素的含量达到或超过其溶解度时,Mn元素对含碳晶核的影响迅速增大,最终导致含碳晶核的形核能力降低,引起晶粒粗化。     

超声冲击对AZ91D镁合金耐磨性能及显微硬度的影响（英文）

采用HJ-III型超声冲击设备对AZ91D镁合金表面进行了冲击处理,利用光学显微镜和高倍透射电子显微镜研究了超声冲击表层的微观组织。对经超声冲击处理和未冲击处理的AZ91D镁合金的耐磨性能进行了对比研究。用扫描电镜和显微硬度计研究了超声冲击处理对磨损表面形貌和显微硬度的影响。结果表明,超声冲击使AZ91D镁合金的表面出现了严重的塑性变形,塑变层深度约为120μm,表面组织明显得到细化。超声冲击可极大的提高AZ91D镁合金的耐磨性能和显微硬度。耐磨性能和显微硬度随超声冲击电流的增加和冲击时间的延长而提高。与未冲击试样相比,在冲击时间为9 min,冲击电流为1.5 A时,冲击试样的显微硬度和耐磨性分别提高了112.5%和57.39%。     

高浓度氩气对金刚石膜的质量、晶粒尺寸和硬度的影响

为研究Ar浓度对金刚石膜的质量的影响,采用微波等离子体化学气相沉积法,以Ar/H2/CH4为气源,通过改变反应气源中的Ar流量,在P型Si(100)基片上分别沉积了不同晶粒尺寸的金刚石膜(微米、纳米以及超纳米)。采用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、X射线衍射仪、往复式摩擦磨损试验机等设备对金刚石薄膜的表面形貌、晶粒尺寸、薄膜质量、残余应力以及微观硬度等特性进行了分析。结果表明:随着Ar流量的增加,金刚石膜晶粒尺寸减小;由G峰漂移引起的拉应力先减小后增大;薄膜中非金刚石含量增加,硬度下降。     

晶粒尺寸对细晶TC4钛合金高温应力松弛行为的影响（英文）

为了分析晶粒尺寸对应力松弛机制的影响,对三种晶粒尺寸的TC4钛合金在650～750℃温度范围内进行应力松弛试验。基于一种修改立方延时函数建立每种晶粒尺寸的应力松弛模型。根据经典的Arrhenius方程,提出一种简化算法来计算变形激活能。采用微观手段观察晶粒尺寸分布及变化。实验结果表明,在相同温度下晶粒越细的合金初始应力越小,且松弛速率越快,因而更易达到松弛极限。在650℃,应力松弛极限随晶粒尺寸减小而降低;而在700℃和750℃合金达到完全松弛,导致晶粒尺寸对应力松弛极限影响不显著;随着晶粒尺寸的增大,变形激活能升高,在700℃应力松弛机制从晶粒转动和晶界滑移变换为位错运动和动态回复。