表面机械研磨316L不锈钢诱导表层纳米化

采用表面机械研磨处理方法在316L不锈钢上制备出纳米结构表层,用X射线衍射和透射电镜研究横截面组织结构的演变过程,通过测定表层到内部的硬度变化研究纳米化对硬度的影响·结果表明:经过60min表面机械研磨处理后,在距样品表面约100μm深度形成高密度位错;随着应变量和应变速率的增加,在距样品表面约50μm深度诱发了机械孪生,形成了片层状孪晶,并相互交割细化组织;最终在样品表面形成了厚度约为20μm的纳米层,表层显微组织由晶粒尺寸为10～30nm的双相组织(马氏体和奥氏体)组成·表面纳米化是通过位错 孪晶及孪晶 孪晶相互作用实现晶粒细化·表面纳米化后,表层硬度显著提高·     

热处理工艺对镍基纳米晶合金材料组织结构的影响

本研究通过对一种镍基合金进行大变形异步与同步轧制,制备了纳米组织材料,研究了退火处理对纳米组织镍基合金材料的组织与力学性能的影响。结果表明,大变形轧制后材料的晶粒细化至约50nm,大变形轧制后的材料出现(2 2 0)晶面择优取向,退火温度对该取向影响不大。所制备的超细晶材料具有良好的组织热稳定性,在700℃下退火,晶粒尺寸约150nm,在800℃以下退火1h,晶粒尺寸仍然能够保持在250nm以下。分析认为,超细晶镍基合金材料的组织稳定性与γ′相的析出所起到的钉扎作用有直接关系。     

纯铁表面纳米化处理对钛离子注的影响

通过表面机械研磨处理在纯铁表层（约10μm厚）可制备出无污染的约的纳米晶组织,平均晶粒尺寸可达10～25nm.利用金属蒸汽弧离子注入机对表面纳米化处理前后的试样进行了钛离子注入.结果表明,注入Ti元素浓度在经过表面纳米化处理的样品要比在未经处理的样品中有很大的提高.主要原因可能是在经过表面纳米化处理过的试样表面层有更多的缺陷（包括过饱和的空位、位错和非平衡晶界）以及由于压应力场的存在,注入原子与这些缺陷的交互作用增加了Ti在Fe中的固溶度.对注入深度变化不大的原因也做了分析.     

Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)大块金属玻璃的晶化行为研究

分别在603 K、653 K、683 K、723 K、753 K、793 K和0.5 h、1 h、2 h、3 h、5 h的保温时间下对Zr55Al10Ni5Cu30大块金属玻璃进行了退火热处理.采用x射线衍射(XRD)法分析了退火后Zr55Al10Ni5Cu30大块金属玻璃的弛豫和晶化相析出的过程,计算了不同温度下结晶度和纳米晶粒尺寸的大小.通过差示扫描量热(DSC)法分析了Zr55Al10Ni5Cu30大块金属玻璃的热稳定性.Kjssinger曲线分析表明,Zr55Al10Ni5Cu30大块金属玻璃弛豫后晶化激活能高于其淬态的晶化激活能,退火温度对大块金属玻璃热稳定性有显著影响.     

纳米晶铜中离子注入碳后的组织结构研究

对纯铜进行表面机械研磨处理（SMAT）,获得纳米晶表层,且晶粒尺寸沿深度方向逐渐增大。采用离子注入技术在纳米晶纯铜中注入碳,利用透射电子显微镜（TEM）与高分辨电子显微镜（HRTEM）进行原位动态观察。结果表明,碳在基体的表面析出,形成无定形碳膜,在电子束的照射下形成洋葱状富勒烯。同时讨论了离子注入、电子束照射、纳米晶结构及碳原子与铜原子的相互作用对碳洋葱状富勒烯形成的影响。     

非晶软磁合金Fe73.5 Cu1Nb3Si13.5 B9的退火处理与性能研究

研究了非晶软磁合金Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9在753～953K温度间等温退火后的纳米晶化行为和性能.实验证明,Cu和Nb等元素的加入有助于提高晶化温度、稳定非晶组织.同时采用差热分析和X衍射仪分析该合金的晶化相,退火后在非晶基体上析出单一的bcc结构的α Fe(Si)固溶体,在813～873K温度范围内可获得由非晶和纳米晶组成的双相组织,平均晶粒尺寸可达8～11nm.该合金在813K退火1h后可获得优良的软磁性能,即矫顽力为0.0703A/m,饱和磁化强度为105.9451Am2/kg,实现了延性和磁脆性的最佳配合.     

SiO_2/Si衬底上Au纳米颗粒制备的研究

采用射频磁控溅射结合快速热退火的方法在SiO_2/Si衬底上制备Au纳米颗粒,研究了溅射条件、退火温度对Au纳米颗粒的尺寸及其分布的影响.结果表明,对于溅射后呈现分立且尺寸较小的Au纳米颗粒样品,其具有较好的热稳定性,而对于溅射后Au近似成膜的样品,Au颗粒随着退火温度的升高先减小后增大再减小,认为这是由于退火过程中存在着应力释放与表面能最小化2种竞争机制共同作用的结果;通过降低溅射功率,最终制备得到高密度(1.1×1012 cm-2)、小尺寸(5nm)的Au纳米颗粒,并有望在金属纳米晶半导体存储器中得到应用.     

表面和界面效应对纳米晶粒尺寸的影响

应用热力学方法，讨论了非晶晶化法制取纳米晶体时所得最小晶粒与晶化温度的关系．发现当退火温度为物体熔点的1／2时，可制得最小晶粒，而在此温度下，过冷液体与晶体之间的Gibbs自由能之差达到最大值．考虑到样品较薄时较为明显的表面效应，计算了金属样品厚度对晶粒最小尺寸的影响．结果表明，晶粒的最小限度不仅受晶化过程中自由能差的影响，还与晶体厚度有关．样品厚度越小，对生成的最小晶粒尺寸影响越大．     

纳米化处理超声金属表面

采用超声表面加工处理方法在45钢上制备出纳米结构表层．TEM（透射电子显微镜）、XRD（X射线衍射）、粗糙度和显微硬度试验结果表明：经超声处理后，样品表层的晶粒可细化至纳米量级，平均晶粒尺寸为50nm，且在某些区域出现纳米晶与非晶嵌套结构，表面形成残余压应力，表面粗糙度值降为原始样品的1／100，与样品心部相比，表层硬度显著提高．     

铝分层诱导晶化非晶硅的研究

铝诱导晶化(AIC)法是一种低成本、低温制备高质量多晶硅薄膜的方法.采用磁控溅射和自然氧化法在石英衬底上生长铝/三氧化二铝/非晶硅结构的材料,然后进行低温(低于硅铝共熔温度577℃)退火处理.通过共焦显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)和X射线衍射(XRD)手段进行表征.结果表明,退火后薄膜分为两层,上层是铝、非晶硅和多晶硅的连续混合膜,随退火时间增加,上层晶化率快速增加;下层形成了完全晶化的大尺寸多晶硅晶粒,晶粒结晶质量接近单晶硅;增加退火时间,下层晶粒增长很缓慢;降低退火温度,下层晶粒尺寸明显增大;形成的多晶硅薄膜均具有高度(111)择优取向.并且,进一步地对上述退火过程中样品的变化行为作出分析.     

Dependence of mechanical behavior on grain size of metastable Ti–Nb–O titanium alloy

Cold-rolled metastable β-type Ti–38Nb-0.2O alloy was subjected to annealing treatment to obtain different precipitates and grain sizes. The influence of annealing on microstructure and mechanical properties was investigated. The alloy annealed at 673 ?K or 773 ?K exhibited a single-stage yielding with high strength and low uniform elongation, due to the residual work hardening and the precipitation of ω or α phases. The alloy annealed at above 873 ?K exhibited an obvious double yielding behavior resulting from the stress-induced martensitic transformation. The grain growth kinetics of single β phase alloy is sensitive to temperature, and it is suggested that the existence of oxygen decreases the grain growth exponent and increases the required activation energy for grain growth. The critical stress for slip decreased monotonously with the increase of grain size, following the classic Hall-Petch relationship. However, the critical stress for martensitic transformation decreased to a minimum and then increased again, as the grain size increased. The results are worth for design of the heat-treatment parameters of the Ti–38Nb-0.2O alloy for engineering applications.     

低碳钢表面机械研磨处理过程的有限元分析

运用有限元分析方法,对低碳钢表面机械研磨处理(SMAT)过程进行了数值模拟,分析计算了材料表面层的应力和应变分布情况,初步探讨了应变量和应变速率对材料塑性变形机制的影响.结果表明,经SMAT后样品表面发生了明显的塑性变形,其表面层的应变、应变速率和应力沿厚度方向均逐渐减小,这与其微观组织相对应;塑性变形时的应变量和应变速率对于样品晶粒细化和处理后最终晶粒尺寸的大小起重要作用.在系统激振频率为50 Hz时,SMAT过程中样品最表面层的应变速率最大可达681 s-1.     

纯铁表面机械研磨Fe-Ni合金化方法的研究

纯铁表面采用高能喷丸机械研磨处理,并在样品罐中添加镍粉,经过100 min的处理,镍粉均匀镶嵌在纯铁基体,并形成约100 μm铁镍合金层,经600℃热处理后,合金化程度进一步增强.界面微观研究表明,表面机械研磨时存在显著的原子扩散,可以在金属表面获得一定厚度的合金层,适当的热处理会进一步增强合金化程度,是一种新的金属表面合金化方法.     

共析钢经表面研磨处理后微观组织的演化

利用表面研磨处理(SMAT)在共析钢上制备出具有纳米晶体结构的表面层,并利用X射线衍射和透射电镜分析了纳米表面层的微观组织结构及其演变.结果表明:原始组织为层片状铁素体 渗碳体两相复合组织的共析钢经过SMAT后,铁素体晶粒由于位错产生、位错缠结形成位错胞,然后分割晶粒使铁素体细化至纳米尺度,而渗碳体在强烈塑性变形下,经历弯曲、断裂,最终分解成体心立方铁素体和底心正交的石墨.     

Low Carbon Low Alloy Submicro-Steel with Nano-Precipitates

A submicro-steel sheet was successfully fabricated by severe warm-wiling at 773 K through a single pass. The microstructure was characterized first and the thermal stability of the submicro-steel was investigated by annealing the steel at different temperatures.Results indicate that grains are nearly equiaxial with an average diameter of 300 nm for grains near to the surface and 600 nm for grains at the center of the sheet and the submicro-steel can be subjected to annealing at 773 K without obvious grain growth. The formation of the submicro-structure can be related to a severe plastic deformation-induced grain refinement mechanism. The unusually high thermal stability can be attributed to the pinning effect of numerous uniformly-distributed nano-precipitates in the steel. The average diameter of the larger precipitates is about 30 nm and the smaller less than 10 inn.     

铝合金表面纳米化--微弧氧化复合涂层摩擦行为

通过表面机械研磨处理在LY12CZ铝合金表面制备表面纳米化( SNC)过渡层,再采用微弧氧化( MAO)技术对纳米晶过渡层进行微结构重构,设计制备出纳米化-微弧氧化( SNC-MAO)复合涂层,并对比研究了铝合金表面微弧氧化涂层及纳米化-微弧氧化复合涂层的摩擦学行为。与微弧氧化涂层相比,纳米化-微弧氧化复合涂层因硬度较高而具有较好的耐磨性。微弧氧化涂层及纳米化-微弧氧化复合涂层与GCr15钢球对磨时具有相同的磨损机理,为对磨钢球向涂层的材料转移和氧化磨损。     

多孔钛片上二氧化钛纳米管束的制备与表征

在氢氟酸电解液中采用阳极氧化法在多孔钛片上制备了二氧化钛纳米管束.考察了电压对二氧化钛氧化层形貌及温度对二氧化钛晶型的影响.制备的二氧化钛纳米管形貌,晶型及光催化性能分别采用SEM,XRD和光催化还原Pd2+沉积钯膜实验表征.SEM结果表明,最佳阳极氧化电压为30 V.在此电压下制备的二氧化钛纳米管长约为300 nm, 管径约为40 nm, 壁厚约为20 nm.XRD结果显示, 773 K退火后,二氧化钛为锐钛矿型;873 K退火后二氧化钛主要为锐钛矿型,含有2.99% 的金红石相;973 K退火后二氧     

电沉积纳米晶Ni-19% Fe合金热稳定性研究

对晶粒尺寸为-20 nm的电沉积纳米晶N i-19%Fe合金的热稳定性进行了研究。在573~873 K温度范围内对其进行等温退火,采用X射线衍射技术分析其晶粒尺寸,根据Arrhen ius-type公式计算晶粒生长指数及晶粒生长活化能,结果表明该电沉积纳米晶N i-19%Fe合金在低于573 K时其晶粒生长主要受晶界扩散机制控制,在673~873 K温度范围内,晶格扩散和晶界扩散2种机制同时参与了其晶粒生长过程。     

缓冲层对NiCo薄膜各向异性磁致电阻的影响

用磁控溅射法制备了以NiFeCr和Ta分别为缓冲层的两种NiCo薄膜样品,在不同温度下对两种样品退火.结果表明:在NiCo厚度相同的情况下,以NiFeCr作为缓冲层的样品的各向异性磁致电阻(AMR)值明显高于Ta作为缓冲层的样品.X射线衍射(XRD)的结果表明,NiFeCr/NiCo薄膜的晶粒平均尺寸大于Ta/NiCo薄膜,且两种样品的磁膜/缓冲层界面存在较大差异,这可能是造成两者AMR差异的原因.此外,对样品进行温度适当的热处理可以明显改善薄膜的物理性质.