强流脉冲离子束与钛靶相互作用数值研究

简要讨论了强脉冲离子束与钛靶相互作用的理论模型,选取特定参数,应用数值计算的方法模拟计算离子能量为100 keV、300 keV和450 keV的H 、C 离子束与钛靶相互作用,给出了钛靶在辐照后离子浓度-深度分布、能量梯度分布等模拟计算结果.H 与钛靶相互作用过程中的能量损失在钛靶内部出现峰值,然后迅速减少为零,而C 在钛靶表面沉积较多的能量.     

强流脉冲离子束辐照钨靶温度场演化数值研究

强流脉冲离子束(HIPIB)使材料表面气化产生喷发等离子体从而进行薄膜生长、纳米粉的制备等工作。金属钨的熔点高,热导性好,是耐高热流密度防护层最可能的材料。为了研究金属钨在高热负荷下的响应,建立了HIPIB辐照钨靶的考虑相变的非线性热力学方程,并采用有限元方法数值求解了靶材辐照后的二维温度场演化问题,得到了钨靶温度场的时空演化规律。当离子束流密度为100 A/cm2时,脉冲结束后束流入射中心表层约0.3μm厚的材料熔化,且熔化是从表面开始的,而后因热传导固化;脉冲结束后开始时靶材表面温度急剧下降,而后变得缓慢,温降的梯度在不同时刻均存在峰值,且随时间增加峰值向纵向深度处移动。     

强流脉冲电子束材料表面改性的二维温度场数值模拟

以纯铝材料为实验样品,建立了实验过程中的二维温度场数学物理模型,并用有限中心差分法来实现温度场的数值模拟,得到了温度场的相关分布。根据模拟结果给出材料的最先熔化时刻、熔化层厚度等实验、技术参数。     

奥氏体不锈钢可控脉冲电弧焊工艺研究

在选定了不锈钢可控脉冲电弧焊脉冲参数的基础上,本文就不锈钢焊接的具体工艺问题如保护气体的选择比较,对接焊技术等进行了研究,并对焊后的接头质量给予评价。通过试验获得的数据将有助于可控脉冲电弧焊技术在不锈钢及其他合金方面的推广应用。     

离子束混合表面改性层的电镜研究

利用透射电子显微镜研究了通过离子束交替混合获得的ＴｉＮ涂层与基 体Ｍ２钢之间的过渡层的微观构造．结果表明：过渡层主要组成相为ＴｉＮ、 Ｍ６Ｃ和α－Ｆｅ．ＴｉＮ相呈颗粒状，内部具有层状亚结构；Ｍ６Ｃ在离子束作用 下发生碎化；α－Ｆｅ有多晶化趋势．     

奥氏体不锈钢双极板的低温超饱和气体渗碳表面改性

通过低温超饱和气体渗碳(LTCSGC)处理,在316L不锈钢双极板表面形成了一层厚度约30μm的渗碳层,研究了从基体沿渗碳层深度方向的碳的质量分数、残余应力、硬度分布和相结构,测量了渗碳后316L不锈钢双极板的接触电阻,分析了渗碳后316L不锈钢双极板在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)环境中的耐腐蚀性能.结果表明:渗碳层是由膨胀奥氏体相组成的梯度材料,从渗碳层表面到基体的碳的质量分数、残余应力和硬度逐渐降低;经过LTCSGC处理后,316L不锈钢双极板的接触电阻降低了34%;在模拟PEMFC的阳极环境中,其自腐蚀电位升到-79 mV,高于工作电位-0.1 V,获得了阴极保护;在模拟PEMFC的阴极环境中,其自腐蚀电位提高了260 mV,抗腐蚀性能显著提高,恒电位极化腐蚀电流密度降低了75%.     

强流脉冲电子束轰击粘结层表面微观形貌的研究

针对传统热障涂层在服役温度下容易失效的特点,采用大气等离子喷涂技术在镍基高温合金GH4169上制备CoCrAlY粘结层,并利用电子束蒸发镀膜技术在粘结层表面沉积一层纯铝薄膜,最后使用强流脉冲电子束对镀铝膜的粘结层表面进行轰击,制备了新型热障涂层.研究了新型热障涂层CoCrAlY粘结层表面改性后的微观结构.实验结果表明:CoCrAlY粘结层表面蒸镀Al膜并经强流脉冲电子束轰击后产生了Al相和Al_2O_3相,Co基氧化物消失;粘结层表面变得较为致密、均匀,粗糙度明显增大且分布着大量纳米尺寸的富氧化铝细泡,这些气泡可以有效提高热障涂层抗氧化性能.     

准分子激光对304不锈钢表面的改性研究

将深紫外波段的248 nm的KrF准分子激光作用于304不锈钢,通过调制激光能量、脉冲频率、轰击时间等实验参数,研究了不同参数下的样品表面硬度及表面显微形貌,探讨了激光处理后的材料表面硬度和激光参数以及表面显微形貌之间的关系,分析了激光表面处理对304不锈钢硬度调制的优化参数.     

脉冲磁场对奥氏体不锈钢液淬组织的影响

对液淬组织中固相率进行分析，在温度不变的条件下，奥氏体不锈钢液淬组织中的固相率随脉冲磁场强度增加而增大。     

钢的强流脉冲电子束表面快速渗铝及其抗氧化性能

介绍了电弧沉积与强流脉冲电子束后处理相结合的表面复合处理工艺，并应用在20钢和H13钢的表面快速合金化，首先采用电弧离子镀的方法，分别在20钢和H13钢表面沉积了约30和10μm厚的纯铝层；然后用强流脉冲电子束对铝膜进行后处理，铝在电子束瞬间加热作用下，熔入基体表面中，实现了表面快速合金化，对处理后的样品进行了氧化性能测试，结果表明，复合处理可以显著提高钢在高温下的抗氧化性能。     

强脉冲离子束辐照钛靶表面凹坑形成机理研究

计算了强脉冲离子束与钛靶相互作用的能量损失分布.H＋与钛靶相互作用过程中的能量损失在钛靶内较深处,而C＋在钛靶表面沉积较多的能量.束流含离子种类不同,入射靶材的深度及传给靶材的能量分布不同,对靶材将产生不同的作用效果.用ABAQUS有限元软件,以单元死活表征汽化材料的体加载方式对靶材钛进行不同能量参数的强流脉冲离子束辐照热效应的模拟计算.得到了强流脉冲离子束辐照金属表面的传热数据.通过分析,验证了模拟结果的合理性和凹坑形成的机理.     

强流离子束中单离子运动规律的模拟研究

运用多粒子模拟程序（PIC）,对初始分布为K-V分布的离子束中的单离子在束晕控制前后进行模拟跟踪,结果发现,单个离子的运动虽然复杂,但大体可以分成两种类型.其中一类与束晕的形成关系密切.采用非线性反馈控制法,可以将这类离子的运动限制在核区内,因而使束晕得到有效控制.     

强流离子束的束包络方程与束包络计算——Ⅰ.强流离子束的束包络方程

在考虑了强流离子束自身空间电荷效应和束流初始特征(束流发射度)的情况下,本文给出了强流离子束在电磁场中运动的束包络方程.同时也给出了强流离子束分别在静电场、静磁场和自由空间(即等位空间)中运动的束包络方程.     

强流离子束辐照加热过程的数值计算

考虑瞬态的热传导过程,用有限差分方法计算了强流恒定离子束辐照过程的温度效应.由温升曲线的计算可知,对中等以上的注量率(>10~(13)cm~(-2)s~(-1))来说,快速注入过程都将是非稳态的,由此可知对强流离子束辐照过程进行瞬态热传导分析是必要的.若注量固定,晶片表面温度与离子能量的关系在低能部分(<100keV)很平缓,在高能部分很陡峭,在大注量注入情况下,降低靶座温度以抑制晶片表面温升是可行的方法之一.     

敏化奥氏体不锈钢的晶间腐蚀研究

对不同敏化条件下奥氏体不锈钢电极动电位再活化扫描后的形貌进行研究。结果表明,敏化时间,敏化温度,直接影响敏化程度,扫描电子显微镜和能谱结果说明敏化程度越大,晶间腐蚀开裂越严重,敏化使晶界局部成份变化,腐蚀发生在贫铬处的晶界,Ｆｅ,Ｃｒ,Ｎｉ等元素被溶解腐蚀。     

核电厂奥氏体不锈钢设备的表面处理——酸洗钝化

本文章针对核电厂奥氏体不锈钢设备的表面处理酸洗钝化进行了分析,分析了酸洗钝化的机理以及酸洗钝化后形成的钝化膜被破坏的主要原因,同时指出了酸洗钝化的注意事项,对提高核电厂奥氏体不锈钢设备表面的耐腐蚀性具有重要的指导意义。     

聚合物材料的离子束表面改性及工程应用前景

介绍了运用高能离子束对聚合物材料进行表面改性的新工艺。聚合物材料经高能离子注入后其电导率、表面硬度、耐磨性等性能都得到了提高。特别是其表面硬度远高于目前公认的最硬的马氏体钢,其耐磨性明显优于滚珠轴承钢。通过比较几种不同类型的聚合物材料在注入前后表面硬度的变化,分析注入离子种类、注入能量、注入剂量等工艺参数对聚合物的影响。利用交联网状结构模型分析聚合物强化机理,比较好地解释了上述性能改善的原因。并对这种新工艺的工程应用前景进行了探讨。     

高压强流陡脉冲测量技术的研究

为了正确研制和应用强流陡脉冲测量装置，着重介绍了在带磁芯的罗柯夫斯基线圈研究方面的研究成果，通过理论分析澄清了以往国内外研究中一些合混不清或不确切的部分，研究证明，根据正确的理论分析和合适的措施，研制成的测量装置性能优异、频带较宽、抗干扰能力较强，因而有广泛的应用前景。