纳米银块体材料的制备及其结构表征

采用超高压冲击波将纳米银粉固结为具有纳米结构的致密块体材料。采用X射线衍射和透射电子显微镜研究了试样的显微结构。不同冲击波压力(2．98～6．65GPa)下压制的试样的晶粒尺寸在50～120nm之间。试样中除了纳米颗粒界面熔化并互相联接形成的纳米晶粒外，还出现{111}孪晶结构，而每一片孪晶又由许多小的纳米晶粒组成。孪晶和位错运动是纳米银在超高压冲压波作用下形变的两个重要特征。     

镍基合金表面五重孪晶形成的分子动力学模拟

五重孪晶结构能够改善合金的表面性能,而关于合金五重孪晶化表面的研究较少报道。基于分子动力学模拟和纳米压痕方法,采用嵌入原子势函数(EAM)和等温等压系综(NPT),使用半径为14 nm的圆柱压头以40 m/s的压痕速度沿着[112]晶向对单晶镍基合金持续压痕,采用共领域分析法对合金在应力诱导作用下的变形行为进行了分析。结果表明,非共格孪晶界形成于四个不同{111}滑移面交叉中心附近。交叉中心处白色高能原子发射不全位错,堆垛层错产生。随着不全位错持续发射,孪晶得以形核、生长,孪晶界相继形成,最终五重孪晶形成于合金表面。合金表面中五重孪晶的形成并非源于晶界连续不断发射不全位错,而是与压痕过程中合金表面能量增加以及非共格孪晶界息息相关。     

电沉积纳米孪晶Ni中五次孪晶的电子显微分析

通过直流电沉积技术制备具有高密度纳米孪晶结构的Ni,并对该材料中存在的五次孪晶结构进行了深入系统的电子显微分析.获得了纳米孪晶Ni中五次孪晶结构的HRTEM图像和SAED花样;研究了单个晶粒内部五次孪晶的结构特性、分布规律.结果表明,五次孪晶是由5个{111}晶体旋转组成,五次旋转孪晶产生的7.35°本征间隙至少由五次孪晶中的2个孪晶界分担;而且分担间隙的孪晶界呈现宽化现象,并且分解为新的孪晶,导致五次孪晶晶粒在整体形状上不具有五次对称性,呈现出一定的不规则形状.TEM截面形貌分析表明,电沉积纳米孪晶Ni呈现{110}面平行样品表面织构,晶粒为柱状晶分布,柱状生长方向为[110].通过综合结构表征,给出了五次孪晶在三维空间的结构模型.     

晶粒尺寸和孪晶界间距对纳米多晶铝合金塑性变形影响的分子动力学模拟研究

采用分子动力学模拟方法,分别研究了晶粒尺寸和孪晶密度对纳米多晶铝合金塑性变形的影响。模拟结果表明,弛豫后的位错密度对纳米多晶Al的微观结构演变和逆Hall-Petch关系产生了重要影响。变形受晶粒大小限制,在细晶中可形成层错四面体和复杂层错结构,从而激活了晶界的辅助变形。当孪晶界间距（TBS）较大时,Shockley分位错在晶界处形核并增殖。然而,随着TBS的减小,孪晶界成为Shockley分位错的来源。孪晶界上大量的分位错形核会导致孪晶界迁移甚至消失。在塑性变形过程中还观察到形变纳米孪晶。研究结果为开发具有可调节力学性能的先进纳米多晶Al提供了理论基础。     

烧结工艺对纳米银焊膏微观结构的影响

对纳米银焊膏的低温烧结过程进行了研究。首先采用热重分析（TG-DSC）研究了纳米银焊膏有机物挥发的物理机制,确定合理的试验参数。运用扫描电镜（SEM）观察不同条件下纳米银焊膏的微观结构。结合MATLAB软件对SEM图片进行处理,定量分析孔隙率的变化。采用ASTM E 112-96标准中的线性插值法对纳米银焊膏的平均颗粒尺寸进行统计。结果显示,升高温度、加快升温速率以及延长保温时间可以有效提高纳米银焊膏的致密化程度;过高的温度和过长的保温时间会导致烧结银颗粒粗化。     

纯Ti纳米结构表层的探讨

利用表面机械处理技术在纯钛表面制备出50μm厚纳米表面层，采用金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)研究了处理层的微观结构。随着应变增加，晶粒逐渐细化。晶粒的细化机制为：孪晶的形成和孪晶碰撞；孪晶转变成取向不同的片状晶；片状晶转变成含有位错的胞状晶、取向不同的小角度块状晶以及取向不同的多边形亚细晶；亚细晶和片状晶转变成纳米晶。微观结构观察证实了动态再结晶促使晶粒细化。     

单晶和多重栾晶纳米钯的可见光简易合成及其光学、电学性质

以氯化钯(PdCl2)为金属前驱体,利用简易可见光辅助法制备具有单晶和多重孪晶结构的钯纳米颗粒。结果表明,不同纳米结构的形成取决于还原速率的控制。与多重孪晶结构的钯纳米颗粒不同,单晶钯纳米粒子在可见光区域表现了表面等离子共振吸收峰。纳米钯粒子的电化学性质也采用循环伏安法进行了研究。通过比较单晶和多重孪晶钯纳米粒子氧化过程的电化学参数,表明多重孪晶钯纳米粒子对乙醇有较好的电催化活性和抗中毒能力。     

剧烈塑性变形对块体纳米金属材料结构和力学性能的影响

综述了剧烈塑性变形引起的块体纳米金属材料的结构和力学性能演变.以电化学沉积法制备的fcc结构纳米晶Ni-20%Fe(质量分数)合金为研究对象,通过对其进行不同应变量的高压扭转实验,系统分析了变形引起的结构和力学性能演变.结构表征结果表明:(1)变形引发纳米晶Ni-Fe合金晶粒旋转,实现晶粒长大.同时,晶粒长大过程伴随着位错密度、孪晶密度的演变;(2)存在一个最有利于变形孪晶生成的晶粒尺寸范围(45~100 nm),在这个晶粒尺寸范围之外,去孪晶起主导作用使原有的生长孪晶或变形孪晶消失;(3)位错密度是影响位错与孪晶反应的新的影响因素.当发生孪晶的晶粒内位错密度低时,位错可完全穿过孪晶界,部分穿过孪晶界,或被孪晶界吸收;发生孪晶的晶粒内位错密度高时,大量位错缠绕并堆积在孪晶界附近,形成应力集中,破坏孪晶界原有的共格性.为释放局部应力,将从孪晶界的另一侧发射不全位错形成层错和二次孪晶;(4)在塑性变形导致的晶粒长大过程中,原先偏聚于消失了的晶界上的C和S沿残留晶界扩散并继续偏聚于晶界上.结构与力学性能关系结果表明:随着应变量的增加,应变强化、应变软化交替出现.位错密度对硬度的演变起主导作用,其它结构演变(如孪晶密度的变化和晶粒尺寸变化)对硬度的演变起次要作用.     

单晶和多重孪晶钯纳米粒子的可见光简易合成及其光、电性能（英文）

以氯化钯(PdCl_2)为金属前驱体,利用简易可见光辅助法制备具有单晶和多重孪晶结构的钯纳米颗粒。借助高分辨透射电镜(HRTEM),可见分光光度计以及循环伏安法研究了钯纳米粒子纳米结构和电化学性质。结果表明,不同纳米结构的形成取决于还原速率的控制。与多重孪晶结构的钯纳米颗粒不同,单晶钯纳米粒子在可见光区域表现了表面等离子共振吸收峰。通过比较单晶和多重孪晶钯纳米粒子氧化过程的电化学参数,表明多重孪晶钯纳米粒子对乙醇有较好的电催化活性和抗中毒能力。     

液氮温度下动态塑性形变法制备的纳米孪晶铜结构的研究

利用透射电子显微镜,对液氮温度下动态塑性形变法（LNT—DPD）制备的块体纳米孪晶铜在不同形变量下的微观结构演变进行了研究．结果表明,经LNT—DPD处理后,Cu呈现复杂的微观结构特征：由高密度的纳米尺寸形变孪晶片层团簇、纳米晶组织和含有较高密度位错结构的粗晶组织交错分布组成;其形成机制可归因于形变孪晶与剪切带共同作用的结果．揭示了经LNT—DPD处理的Cu的超高拉伸强度与其微观结构的关系．     

纳米孪晶Cu中局部剪切应变诱导的退孪生行为

对择优取向纳米孪晶结构Cu样品进行室温轧制变形.微观结构研究发现,当变形压下量为15%时,样品中出现了与轧制方向呈30o~45°方向(最大剪切应力方向)分布的退孪生带.退孪生带中孪晶片层明显粗化,孪晶界上出现大量Shockley位错.塑性变形过程中较小应变时,纳米孪晶Cu中局部退孪生机制是协调局部剪切应变的主要机制.     

利用分子动力学研究梯度纳米孪晶Cu的微观变形机理

提出了一种新的纳米结构材料即梯度纳米孪晶界结构,并利用分子动力学方法计算了梯度纳米孪晶Cu的单轴拉伸和压痕的变形过程,分析了纳米孪晶界分布对位错机制的影响.结果表明,梯度纳米孪晶界主导的塑性变形可分为2类,不全位错主导了较厚的孪晶片层的塑性变形,较细孪晶片层的塑性变形由全位错主导.此外,提高孪晶界密度可以有效改善材料的强度和硬度.     

添加剂浓度对直流电解沉积纳米孪晶Cu微观结构的影响

采用直流电解沉积技术制备出具有高密度择优取向的纳米孪晶结构块体纯Cu样品.利用XRD,SEM和TEM等手段研究了添加剂浓度对其微观结构的影响.结果表明,样品由沿沉积方向生长的微米尺寸柱状晶粒构成,晶粒内含有高密度孪晶界,且大部分孪晶界平行于生长表面.添加剂(明胶)浓度对纳米孪晶Cu的孪晶片层厚度有明显影响,但对晶粒尺寸影响不大.无添加剂时,纯Cu样品中存在微米量级宽大孪晶片层,当添加剂浓度从0.5 mg/L增加到5 mg/L,孪晶片层厚度从150 nm减小至30 nm,且孪晶界生长更完整.其原因是随着添加剂浓度增加,阴极过电位增大,孪晶界形核率增加,从而使孪晶片层厚度减小.     

电解液温度对直流电解沉积纳米孪晶Cu微观结构的影响

通过控制直流电解沉积电解液温度制备出不同微观结构的块体纳米孪晶Cu样品。结果表明,当电解液温度由313 K降低至293 K,纳米孪晶Cu的平均晶粒尺寸由27.6 mm减小至2.8 mm,平均孪晶片层厚度由111 nm减小至28 nm。电化学测试表明,降低温度减缓了纳米孪晶Cu沉积的电化学过程,使阴极过电位增大,引起晶粒和孪晶的形核率增加,从而使晶粒尺寸和孪晶片层厚度同时减小。     

等离子喷涂未烧结YSZ喷雾造粒粉体涂层中纳米结构特征研究

目的解决未烧结纳米结构团聚体颗粒的喷涂问题,通过使用未烧结团聚体粉末使涂层获得更多且与原始粉体尺度相近的纳米颗粒。研究未烧结粉体沉积时,纳米结构特征随电弧电流变化的关系。方法利用延长喷嘴喷枪实现了未烧结氧化钇稳定氧化锆(YSZ)喷雾造粒粉体的有效沉积。在电流150、200、250 A下分别制备具有不同纳米结构的YSZ涂层,并利用场发射扫描电子显微镜与X射线衍射观察微观结构,尤其是纳米结构特征的变化及相结构。利用德拜谢乐公式计算涂层的平均晶粒尺寸。通过对低载荷下的维氏硬度进行Weibull分析来了解涂层的微观结构。结果采用延长喷嘴技术,粉末经延长喷嘴处送入等离子射流,未烧结粉沉积效率可达21.2%~40.2%。涂层平均晶粒尺寸约为44~56nm。200 A时涂层中具有紧密且未被周围熔化部分包围的纳米结构,含量约为37%。进一步增加或降低电弧电流得到的涂层中的纳米结构具有不同的特征,这种差异可通过Weibull曲线的比较分析来印证。结论实验采用的喷枪装置能够有效地喷涂疏松且结合强度较低的未烧结团聚体粉末,涂层平均晶粒尺度显著降低。     

稀土Nd超细纳米晶块体的制备及其物理性能

利用放电等离子烧结技术,制备了稀土金属Nd非晶、非晶与纳米晶双相结构和超细纳米晶的块体材料.利用高分辨透射电镜表征了制备材料的显微结构.通过热力学分析,得出Nd超细纳米晶块体材料由hcp相向bcc相转变的温度约为650℃,相对于传统的粗晶材料降低了约200℃.对传统粗晶和超细纳米晶的Nd块体材料分别测定了电阻率、热导率和热膨胀系数及其随温度的变化规律,表明超细纳米晶Nd的电阻率较传统粗晶结构明显升高,而热导率则降低约3倍.     

机械合金化法制备Cu-Nb合金过程中的形变孪生特性

采用机械合金化法制备纳米Cu-10%Nb合金,通过显微硬度测量以及高分辨透射电镜观察,对该合金粉末在室温球磨过程中的微观结构演变和形变孪生特性进行研究;利用局部应力集中模型分析形变孪晶的形核机制。结果表明:随着球磨时间的增加,该合金硬度(HV)不断升高,球磨120 h后可达4.8 GPa;该合金在球磨初期以位错胞结构为主;球磨50 h后,Cu平均晶粒尺寸减小至约50 nm,部分区域出现纳米形变孪晶;继续增加球磨时间,孪晶数量增加,孪晶界强化效果显著;由于孪生将促进纳米晶粒的进一步细化,球磨120 h后,纳米晶尺寸减小到20 nm以下。     

密排六方钛中基面堆垛层错导致的孪晶界滑移、孪生台阶及孪晶生长:第一性原理研究

基于第一性原理计算研究密排六方结构钛中{101n}共格孪晶界和滑移孪晶界的结构和能量,探讨滑移孪晶界的形成机理及其与孪晶生长的关系.结果表明,共格孪晶界与基面堆垛层错的相互作用可使共格孪晶界产生滑移,从而形成对应的滑移孪晶界.这种滑移最终能在孪晶界处形成一对单层孪生台阶,并恢复共格孪晶界的结构.孪生台阶的塞积可导致高分...     

ZrO2(2Y)/316L不锈钢复合材料的微观组织

对真空热压烧结的ZrO2(2％Y2O3)／316L(摩尔分数)不锈钢复合材料进行了微观组织研究。结果表明：细小的ZrO3颗粒均匀地分布于不锈钢颗粒之间，不锈钢抑制了其周围的ZrO2晶粒的生长；对于1250℃烧结的复合材料，不锈钢附近的ZrO2晶粒细小，为形状规则的t相，远离不锈钢的ZrO2多数已发生相变，为“N”字型或者相变孪晶m-ZrO2相。     

纳米面心立方金属的变形机制及影响其力学性能的因素

综述了纳米面心立方金属的变形机制随晶粒尺寸的减小而发生的变化,即变形机制由晶界处发射不全位错、形成孪晶转变为晶界滑移、晶粒转动.当变形机制为晶界处发射不全位错、形成孪晶时,存在最佳孪晶形成晶粒尺寸范围,此时的孪晶形核应力最小.另一方面,随着晶粒尺寸的减小,在变形机制发生转变的临界晶粒尺寸附近存在韧-脆断裂方式的转变.提高孪晶密度、在纳米晶材料中加入微米晶相形成双峰晶粒材料可以提高纳米晶材料的塑性,得到更好的综合机械性能.