强流脉冲碳离子束辐照铬镍钢表面热效应的模拟分析

为了揭示强流脉冲离子束辐照材料表面的热效应,用有限元方法建立了强流脉冲离子束辐照金属表面的传热模型,以铬镍钢(17-19Cr/9-13N i)为靶材,对不同载荷和边界条件下的热效应进行模拟,分析了靶材在不同条件下加热和冷却的效应,给出了铬镍钢在辐照后内部温度分布、状态变化以及温度变化速率.     

强流脉冲离子束辐照钢靶热力学效应数值模拟

为了揭示强流脉冲离子束辐照材料表面的热力学效应,介绍了强流脉冲离子束与钢靶相互作用的理论模型.以此为基础,通过数值模拟计算了离子能量为300keV,束流密度为200A/cm2的离子束与钢靶相互作用的热力学效应,得到了温度场分布、温度梯度分布,以及应力与应力波传播过程的模拟计算结果,结果表明辐照后材料表面在极短时间内发生了剧烈的温度与应力变化.     

强流脉冲离子束金属材料表面强化技术在中国的研究进展

以TIA-450型碳离子加速器为例，说明了磁绝缘二极管式强流脉冲离子束加速器的原理及结构，对国内该类型强流脉冲加速器在材料表面改性的研究和应用现状进行了系统的介绍，总结了强流脉冲离子束同金属材料交互作用的机理和特点，提出了强流脉冲离子束表面改性的未来发展方向．     

强流脉冲离子束辐照GH3536表面改性研究

利用离子能量为250keV、脉冲宽度为80ns、离子组成为70%C++30%H+的强流脉冲离子束辐照GH3536,辐照次数分别为1、5、10、30、50、100次。采用SEM、XRD、EDS分析样品辐照后表面形貌、相组成和元素分布的变化。结果表明,HIPIB辐照后靶材表面变得光滑平整,近表层晶粒细化,产生择优取向,表层低熔点元素选择性烧蚀。随着辐照次数的增加,表层显微硬度呈减小-增加-减小的变化规律。截面显微硬度由于冲击波的存在也产生波动的变化规律。     

强流脉冲离子束辐照TA1与TC4表面形貌特征

强流脉冲离子束(HIPIB)以其高密度能量沉积的特点,被广泛应用在材料表面改性上。本实验采用用强流脉冲离子束脉冲辐照工业纯钛TA1与钛合金TC4,实验参数为:束流结构为70%C++30%H+,加速电压为250kV,束流密度为170~200A/cm2,束流脉冲宽度为80ns。分别研究5次、10次、15次和20次辐照下表面形貌特征。结果表明:辐照后材料表面在热力学作用下先后形成带状发亮"山脊"及环状起伏形貌;在表层选择性烧蚀作用下形成内部光滑的凹坑,在亚表层喷发作用下有中间带空洞的凹坑产生;随着辐照次数的增加,材料表层及亚表层的成分及结构趋于均匀,热传导及力学作用亦趋于稳定平衡,TA1表面起伏和凹坑逐渐减少甚至消失,逐渐趋于光滑;由于相界的存在,TC4表面还有少数相界处选择性烧蚀及喷发所形成凹坑。     

强流脉冲离子束对45钢表面改性的研究

目的提高45钢的表面耐磨性及金属表面强度.方法利用强流脉冲离子束（HIPIB）技术,对45钢表面辐照强化处理.并利用SEM研究了不同脉冲次数对45钢表面改性的组织结构和碳含量的变化.结果实验表明45钢表面产生许多火山口状熔坑,坑内含富离子束成分元素,当脉冲为10时的密度增加为最大2.39%,C含量的密度增加受HIPIB压缩波的影响,处理后深度达600μm并有非晶体产生,显微硬度得到明显提高.结论HIPIB技术对金属材料表面处理可以显著提高材料表面的硬度,同时改变了材料表面组织结构和物理性能 .     

高聚物表面的离子束辐照改性

聚合物材料的应用日益广泛,人们对聚合物材料的表面性能要求也越来越高。作为无溶剂、环境友好的表面改性技术,离子束技术在聚合物材料表面改性中已取得广泛应用。本文介绍了离子束辐照表面技术在高聚物表面改性中的应用。     

M2高速钢强脉冲离子束表面改性及其耐磨耐蚀性

针对陶瓷梯度涂层性能优良,在大气氛围下等离子喷涂制备涂层会受到空气氧化这一情况,在可控气氛（Ar气）中采用等离子喷涂的方法制取了NiCrBSi/Al₂O₃的梯度涂层,并且与大气条件下制取的NiCrBSi/Al₂O₃的梯度涂层进行对比.借助扫描电子显微镜（SEM）、x 射线衍射仪（XRD）对涂层的组织分布、相结构进行分析.结果表明：在Ar气和大气中梯度涂层的组织内部都没有明显的界面,实现了组织的连续变化;在Ar气中制取的梯度涂层的组织更加致密,被氧化的程度更低,质量更好.     

40Cr钢脉冲电子束表面重熔热力耦合有限元模拟

根据强流脉冲电子束表面重熔的特点,采用ANSYS有限元软件中的直接热力耦合方法,建立了40Cr钢热力耦合有限元模型,对电子束照射靶材过程的温度场和热应力场进行了模拟分析。结果表明,经电子束照射后靶材表面在0.5μs时熔化,在1μs时温度达到最高值1 960℃;照射之初,材料表层受热膨胀,承受压应力,降温凝固时,表层收缩受拉,最后表层9μm深度范围分布有550 MPa的残余拉应力;次表层分布有幅值较小的压应力,随深度的增加而逐渐趋于零;多次照射材料表层热应力分布变化较小。     

内表面等离子体浸没离子注入过程的数值模拟

采用流体模型对圆筒内表面PIII过程进行了二维数值模拟,研究了筒内鞘层扩展和交叉重叠对内表面注入的注入能量和注入剂量的影响.通过模拟发现,内表面注入过程存在注入能量和注入剂量偏低的问题,但前者并不十分严重,而后者则比较严重.在鞘层发生交叉重叠后筒内出现的高能离子流对注入能量和注入剂量偏低的问题有改善作用.     

HIPIB辐照处理对316L不锈钢耐磨性的改善

利用强流脉冲离子束（HIPIB）对316L不锈钢进行了表面辐照处理，研究了HIPIB辐照对316L表面摩擦磨损性能的影响。实验结果表明，HIPIB辐照处理后，在深度达50μm以上范围内316L的显微硬度提高，表面滑动摩擦系数降低，耐磨性得到显著改善。采用扫描电子显微镜（SEM）观察辐照前后试样的表面形貌；用X射线衍射（XRD）分析辐照前后试样表面层相结构的变化。结果发现，HIPIB辐照使试样表面光滑化，且表面层产生择优取向。HIPIB辐照引起的强大应力和冲击波使材料发生了明显的塑性变形，不仅导致“形变织构”出现，并且产生大量的位错等缺陷，形成稳定的网络分布，从而强化了316L不锈钢表面层。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能数值模拟

采用DIANA有限元软件建立分离式钢筋混凝土梁模型,同时根据已有研究成果建立锈蚀钢筋及钢筋-混凝土界面的性能退化模型,通过试验验证了模型在锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能分析中的实用性。在此基础上,对锈蚀梁的梁拱作用转换和不均匀锈蚀梁的受力性能进行了数值模拟。结果表明：在钢筋端部锚固良好的情况下,剪弯段黏结破坏引起锈蚀梁的受力机制由梁作用向拱作用转换,且最终导致梁在使用荷载下的抗弯刚度降低34％～44％;纵向不均匀锈蚀梁的抗弯性能评价可简化为全跨均匀锈蚀梁,且计算承载力时宜取不均匀分布锈蚀率的最大值,计算刚度时宜取其平均值。