Effect of graphite intercalation compounds in the interfacial zone on the mechanical and thermal properties of unidirectional carbon fiber reinforced spodumene composite

The interface in unidirectional carbon-fiber-reinforced β-spodumene matrix composite (UD-Cf/β-spodumene) significantly affected the thermal conductivity characteristics and mechanical properties due to the presence of a multi-layer interface. The mechanical and thermal properties of UD-Cf/β-spodumene composites with and without a multi-layer interface have been studied. The measured thermal conductivities, flexural strength and fracture toughness of composites with a multi-layer interface were much better than those composites with a clear interface. Interfacial layers with a multi-layer morphology originated from the diffusion of lithium from the β-spodumene matrix to the surface of the carbon fiber, which led to the formation of graphite intercalation compounds. The mechanical properties and thermal conductivity of UD-Cf/β-spodumene hot pressed at 1350 and 1400 °C were enhanced due to the textured interfacial microstructure and high thermal conductivity of graphite intercalation compounds. The textured interface decomposed at 1450 °C, resulting in the formation of a “strong” interface. Inevitably, the mechanical properties and thermal conductivity decreased.     

BGA焊点界面化合物纳米压痕力学行为

利用纳米压痕法对BGA焊点(Cu,Ni)₆Sn₅,Cu₆Sn₅,Cu₃Sn界面化合物(IMC)进行了压痕试验.基于Oliver-Pharr法确定了(Cu,Ni)₆Sn₅,Cu₆Sn₅,Cu₃Sn的弹性模量和压痕硬度,研究了加载速率对IMC纳米压痕力学行为的影响及其变化规律.结果表明,锯齿流变效应与加载速率的大小是相关的.在加载速率较小的情况下(Cu,Ni)₆Sn₅,Cu₆Sn₅,Cu₃Sn都具有锯齿流变效应,但程度不同;在加载速率较大的情况下(Cu,Ni)₆Sn₅,Cu₃Sn锯齿流变效应不明显,而Cu₆Sn₅的锯齿流变效应相对明显.(Cu,Ni)₆Sn₅,Cu₆Sn₅,Cu₃Sn界面IMC的弹性模量分别为126,118,135 GPa;压痕硬度分别为6.5,6.3,5.8 GPa;含镍的(Cu,Ni)₆Sn₅化合物弹性模量和压痕硬度均比Cu₆Sn₅的值要高.     

Cr18Ni30Mo2Al3Nb合金的高温抗氧化性能

采用称重法测得Cr18Ni30Mo2Al3Nb合金在不同温度下的高温氧化动力学曲线。结果表明,该合金的氧化曲线遵循抛物线氧化规律,具有优良的抗氧化性能。利用扫描电镜、X射线衍射的方法对氧化膜表面形貌及结构进行研究,该合金在3个温度下氧化膜完整致密,700℃氧化膜主要由Fe和Cr的混合氧化物(Fe0.6Cr0.4)2O3和少量Al的氧化物组成;800℃氧化膜主要是Al和Cr的混合氧化物(Al0.9Cr0.1)2O3和少量Al2O3及少量Fe的氧化物;900℃氧化膜主要是(Al0.9Cr0.1)2O3和Al的氧化物,还含有少量Fe(Cr,Al)2O4和MnFe2O4。     

TC11及表面改性膜层在海水中的微动磨损研究

通过对TC11钛合金进行不同表面改性实验(微弧氧化、N+离子注入、DLC多层膜),得到不同表面改性膜层。利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)和Raman光谱研究表面改性层的相组成和微结构。在模拟海水环境下,采用SRV-IV微动磨损试验机评价TC11合金及不同表面改性膜层的微动磨损性能(摩擦系数、磨损量及磨损机制),并比较抗微动防护效果。结果表明,TC11经改性后摩擦系数呈现不同程度下降,磨损量的降低则非常明显,其中DLC多层膜抗微动防护效果最显著。海水介质中各摩擦系数显著比纯水中低。海水中钛合金的磨损量小于纯水中的数值,腐蚀与磨损呈"负交互作用"规律,而改性层磨损较纯水中略高。     

Al_(0.5)CrCoFeNi高熵合金高温氧化的研究

采用真空电弧炉在氩气保护下熔炼Al0.5Cr Co Fe Ni高熵合金,在不同温度(800~1100℃)下进行100 h的高温氧化实验,测定其氧化动力曲线,采用X射线衍射仪和扫描电镜等方法分析氧化层结构和形貌。结果表明:Al0.5Cr Co Fe Ni高熵合金在800和900℃形成的氧化膜较完整且致密,具有较为优异的抗氧化性能。在1000和1100℃形成的氧化膜较厚,膜内有大量裂纹与孔洞,抗氧化性能较差。氧化初期,界面反应起主导作用,随着氧化膜的生长,扩散过程发挥越来越重要的作用,成为继续氧化的控制因素,以致一种或多种合金元素氧化物在表面析出,形成尖晶石类内层氧化物Ni Cr2O4、Co Cr2O4、Fe(Cr,Al)2O4内氧化层。在高温氧化过程中,N2会参与反应,与Al发生较强反应,生成Al N颗粒,进一步的氧化过程使Al N再次氧化,N2逃逸,留下具有Al N外形的空洞。     

D+离子束和自成型钛靶的作用特性研究

利用ZF-300 keV中子发生器,采用伴随粒子法研究D+离子束和自成型钛靶的中子产额随束流轰击时间的变化特性;利用X射线衍射分析和扫描电镜分别研究束流对靶物相结构和表面形貌的影响。结果表明,随D+离子束的轰击和注入,中子产额随轰击时间的变化逐渐变大,中子产额达到最大值后又随轰击时间的变化逐渐变小;束流轰击前后靶表面无熔坑出现,随D+离子束流的增大,靶表面的条纹状痕迹逐渐消失;D+离子束的轰击未改变自成型钛靶的物相结构。基于离子与固体相互作用的数值模拟,分析讨论了D+离子束和自成型钛靶的作用机制。     

一维NiFe1.98RE0.02O4(RE=Pr, Nd, Sm)纳米丝的结构和磁性能

采用溶胶-凝胶法、静电纺丝技术和热处理技术相结合制备了一维NiFe_(1.98)RE_(0.02)O_4 (RE=Pr,Nd,Sm)纳米丝。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和振动样品磁强计(VSM)对NiFe_(1.98)RE_(0.02)O_4 (RE=Pr,Nd,Sm)纳米丝的结构、形貌和磁性能进行表征。结果表明,NiFe_(1.98)RE_(0.02)O_4(RE=Pr,Nd,Sm)纳米丝表面光滑、直径均匀、连续,直径约60nm。掺杂Pr~(3+),Nd~(3+),Sm~(3+)均没有改变NiFe204的尖晶石结构,掺杂均降低了NiFe_2O_4的结晶度,晶粒尺寸D从44.8nm减小到33.8nm。NiFe_(1.98)RE~(0.02)O_4 (RE=Pr,Nd,Sm)纳米丝都表现出软磁特性。NiFe_(1.98)RE_(0.02)O_4 (RE=Pr,Nd,Sm)纳米丝的饱和磁化强度(Ms)分别为39.58,41.10,34.23 A·m~2/kg;矫顽力(H_c)分别为14119.2, 13678.4,15937.6 A/m;其中NiFe_(1.98)Nd_(0.02)O_4纳米丝的M_s (41.10 A·m~2/kg)最大,矫顽力H_c(13678.4A/m)最小,软磁性能最好。     

轧制和退火态的Mg-Y-Zr-xNd合金的组织和力学性能

通过光学显微组织(OM),扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD),电子背散射衍射(EBSD)和拉伸试验研究了不同热处理条件下Mg-5Y-0.6Zr-xNd (x = 0, 0.5和1wt.％) 合金的组织和力学性能。结果表明,随着Nd含量的增加,第二相Mg24Y5和Mg14Nd2Y (β)在基体中的含量增加。添加少量Nd可以降低α-Mg的堆垛层错能,促进热轧过程中的动态再结晶。随着Nd含量的增加,静态再结晶的体积分数明显增加。退火处理后Mg-5Y-0.6Zr-0Nd合金的平均晶粒尺寸可细化至3.73μm。轧制合金的抗拉强度随着Nd的增加而增加,而伸长率则表现出相反的变化趋势。含有1.01wt.％Nd的轧制合金具有优良的机械性能,其拉伸强度,屈服强度和伸长率分别为336MPa,278MPa和16.3％。在微观结构观察的基础上,讨论了力学性能的变化。     

加氢反应器用2.25Cr-1Mo-0.25V钢锻件的持久性能

研究了高温持久对2.25Cr-1Mo-0.25V钢断口及显微组织的影响。对热处理态试样的常温、高温及相同温度、不同载荷下的高温持久强度进行分析,并通过扫描电镜(SEM)对持久试样的断口及微观组织进行观察。结果表明,随着加载应力的增加,持久时间显著降低,持久试样断裂后,断口形貌的韧窝中有富Mo析出相,且随着持久断裂时间的延长,析出相中Mo元素含量逐渐增多。     

纯镁切应力变形后的微观组织演变、力学性能、腐蚀行为

纯镁为密排六方结构,具有较少的独立滑移系导致其塑性较差。研究了纯镁变形后的微观组织演变、力学性能、腐蚀行为。结果表明,纯镁经过等径角挤压（ECAP）变形后晶粒明显细化以及基面织构发生了弱化,导致纯镁的塑性得到了显著地提高。等径角挤压变形后纯镁强度降低主要是因为基面织构弱化影响大于晶粒细化。此外,等径角挤压变形后纯镁自腐蚀电位和腐蚀电流密度明显增加,纯镁的抗腐蚀性能显著提高。纯镁的腐蚀机理可能从局部腐蚀向均匀腐蚀转变,从而减少了样品在标准模拟体液浸泡中的腐蚀脱落,确保了试样的完整性。