Ti—B—N纳米复合薄膜的制备及结构和力学性能

利用反应磁控溅射方法在(100)单晶硅和高速钢(W18Cr4V)基片上制备出不同B含量的Ti--B--N纳米复合薄膜.使用X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)研究了Ti--B--N纳米复合薄膜的组织结构,并用纳米压痕仪测试了它们的纳米硬度和弹性模量.结果表明:通过改变TiB2靶功率和Ti靶功率的方法可制备出非晶--纳米晶复合结构的Ti--B--N薄膜;Ti--B--N薄膜中主要含有TiN纳米晶,随着B含量的增加,形成的TiN纳米晶尺寸变小,非晶成分增加;当B含量很高时会出现很小的TiB2纳米晶,此时薄膜性能不好;当TiN晶粒尺寸为5 nm左右时,Ti--B--N薄膜力学性能最优,纳米硬度和弹性模量分别达到32.7 GPa和350.3 GPa.     

CSP工艺含钛耐候钢中的纳米磷化物

应用透射电镜(TEM)和X射线能谱(EDX)对CSP工艺含钛耐候钢中的细小磷化物进行了研究.对成品钢板和经900℃压缩20%并等温30min的连铸坯分析结果表明:耐候钢中存在MxP型纳米级磷化物,x值为2～3,金属元素M为Fe、Ti及少量Cr或Ni,磷化物的结构为六方晶系,点阵常数a=0.609nm、c=0.351nm;成品钢板中磷化物尺寸多在20nm以下,而经过900℃压缩的连铸坯试样中磷化物的尺寸、形状不尽相同,较大的棒状磷化物长约300nm、宽约50nm,其他粒子在50nm以下,多呈方形.CSP工艺生产线中可能发生磷化物沉淀的阶段是热连轧的最后两个道次直至冷却到400～500℃的过程中;磷化物的析出可提高沉淀强化效果,但同时会使钢中的固溶磷浓度降低.     

退火对AlCN非晶薄膜结构及力学性能的影响

利用磁控溅射方法在单晶硅基片上制备出不同Al含量AlCN非晶薄膜,随后分别在700℃和1000℃进行真空退火热处理.使用X射线衍射仪和高分辨透射电镜研究了沉积态和退火态薄膜的组织和微观结构,用纳米压痕仪测试硬度和弹性模量.结果表明,退火态薄膜组织和微观结构强烈依赖于薄膜的Al含量.经1000℃退火后,低Al含量AlCN薄膜没有出现结晶现象,但形成了分层;高Al含量AlCN薄膜中,退火促使AlN纳米晶的生成,使薄膜形成了非晶包裹纳米晶的复合结构,随着距表面深度的增加,形成的纳米晶密度和尺寸均有减小的趋势.随着退火温度的升高,AlCN薄膜的硬度和弹性模量均降低;而对于高Al含量AlCN薄膜,由于形成了纳米复合结构,硬度和弹性模量下降幅度减少.     

TiC在Ti2CS上形核生长的电镜观察及其取向关系的测定

为探讨与控制薄板坯连铸连轧工艺条件下碳化钛在钢中的析出行为,应用透射电子显微术(TEM)研究了纳米尺度TiC和Ti2CS析出相的结构及取向关系.结果表明,实验钢中Ti2CS的析出温度较TiC的高,先析出的Ti2CS可作为TiC的非自发形核地点.实验观察到细小TiC粒子在Ti2CS上生长的现象.电子衍射和X射线能谱(EDS)分析表明:TiC和Ti2CS之间的取向关系为{001}Ti2CS∥{111}TiC,〈100〉Ti2CS∥〈011-〉TiC.在TEM下还观察到以孪晶形式存在的TiC,孪晶面为(1-11-)面.总之,在钢中先行析出的Ti2CS和TiC粒子都可能成为新生成TiC的非自发形核地点,孪生和外延生长是TiC沉淀的两种重要机制.     

CSP低碳微Ti钢中Ti(C,N)的析出行为

通过实验观察及热力学计算,研究了CSP低碳微Ti钢中的Ti(C,N)析出.实验观察到大量15～30nm的Ti(C,N)第二相粒子,它们在铸坯均热保温和前两道次的热轧中析出并长大充分;均热前CSP铸坯中只有很少量尺寸约大于50nm的TiN粒子析出,铸坯中观察不到微米级的大块TiN夹杂.研究结果表明,CSP工艺下粒子析出行为同传统工艺相比发生了变化,所以微量Ti在钢中的作用也有很大不同.     

CSP低碳微皿钢中Ti（C，N）的析出行为

通过实验观察及热力学计算，研究了CSP低碳微Ti钢中的Ti（C，N）析出．实验观察到大量15～30nm的Ti（C，N）第二相粒子，它们在铸坯均热保温和前两道次的热轧中析出并长大充分；均热前CSP铸坯中只有很少量尺寸约大于50nm的TiN粒子析出，铸坯中观察不到微米级的大块TiN夹杂．研究结果表明，CSP工艺下粒子析出行为同传统工艺相比发生了变化，所以微量Ti在钢中的作用也有很大不同．