机械合金化制备的Al基轴承合金的结构与性能

采用机械合金化方法制备Al-Pb和Al-Sn基合金粉末,然后通过烧结将之制备成合金.采用XRD、SEM、TEM分析技术对合金的微观结构进行表征,结果表明在适当机械合金化和烧结工艺条件下,可得到Al基体上均匀分布尺寸约为100nm的软相Pb或Sn的合金.摩擦摩损性能测试表明,这种组织结构的Al基轴承合金具有优良的性能.对Pb相粗化的研究表明,这种纳米复合结构具有较好的稳定性,其第二相的长大仍然满足关于粗化的经典理论——LSW理论.研究中还特别关注了机械合金化过程中的污染对Al基轴承合金组织结构的影响,发现铁污染会导致Al7Cu2Fe相的生成,氧污染则导致Pb颗粒上有Al2O3附着.     

磁控溅射制备Cu-Al合金薄膜及光吸收性能研究

为使沉积态Cu-Al合金薄膜有显著的表面等离子体共振(SPR)吸收峰,采用磁控溅射法分别制备了纯Cu、纯Al和Cu-Al合金薄膜,并采用X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计对其物相和光吸收性能进行了测试。结果表明,不连续的较薄Cu膜在沉积态下可观察到540 nm处的吸收峰,较厚的Cu膜通过在400℃下进行1 h热处理可在400 nm处获得微弱的吸收峰。沉积态的Al膜在可见光范围内无吸收峰,在热处理后,不连续的较薄Al膜可获得580 nm处的吸收峰,而较厚Al膜通过长时间热处理后可获得730 nm处的吸收峰。共溅射制得的较薄Cu-Al合金薄膜无须经过热处理,即可在可见光范围内获得吸收峰。     

Sn元素在磁控溅射Al-Fe-Sn合金薄膜结构变化中的作用

利用磁控溅射法制备了Al-Fe-Sn合金薄膜,并综合利用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）和光电子能谱仪（XPS）等测试手段,获得了溅射态及550 ℃退火态Al-Fe-Sn合金薄膜的结构及成分信息,并在此基础上,对Sn元素在所制备出的Al-Fe合金薄膜中相变的作用提出了相关模型.在所采用的溅射工艺下,得到Sn在α-Al中的固溶体.在退火过程中,Sn首先会从Al基体中脱溶出来,在表面优先富集.当退火温度进一步升高至550 ℃时,在晶界处残余的Sn会重新固溶进入Al基体中,通过与Al原子结合对Al-Fe相的生成起到阻碍作用,并且使得扩散进入薄膜的Si与Fe结合,进而形成ε-FeSi相.     

高能球磨过程中Al-Pb耐磨合金粉末的微观组织观察

通过X射线衍射 (X -ray)、电子扫描电镜 (SEM)观察 ,分析了经高能球磨后互不相溶的Al -Pb混合粉末的微观组织变化。结果表明 :在高能球磨过程中软相Pb颗粒细化速度优于硬相Al颗粒 ;且球磨 2h形成Pb(Al)固溶体 ;细小的Pb颗粒均匀分散于基体中 ,并为Al颗粒所包围 ,有利于克服Al-Pb系传统制备工艺中宏观偏析现象而制备高性能的耐磨材料。     

稀土元素Sm代替Pb-Ca-Sn合金中的Ca对铅合金在硫酸溶液中的阳极行为的影响

应用循环伏安法研究Pb Sm Sn和Pb Ca Sn合金电极在4.5mol·dm-3硫酸溶液中和0.6～1.6V(vs.Hg/Hg2SO4)电位范围内的电化学特性,并采用线性电位扫描法和交流伏安法研究了上述合金在相同溶液中分别于0.9和1.28V(vs.Hg/Hg2SO4)生长的阳极膜的性质.结果表明,Sm代替Pb Ca Sn合金中的Ca在0.9和1.28V电位下均可抑制铅合金阳极膜的生长和降低阳极膜的阻抗,并可减少在高阳极电位(1.6V)时氧气的析出.     

AlCoCrFeNi高熵合金的高温氧化性能

测定AlCoCrFeNi高熵合金高温氧化后的氧化动力学曲线，采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪等分析合金氧化层的物相、形貌、结构和成分，利用硬度计测定不同温度下氧化产物的硬度，从热力学和动力学角度深入分析AlCoCrFeNi高熵合金的氧化机理.结果表明：AlCoCrFeNi高熵合金在800～1 000℃下具有较好的抗氧化性能，高于1 000℃时合金退化较为明显；AlCoCrFeNi高熵合金800℃氧化时Al与O元素亲和力最大，并且高熵合金中Al原子扩散速率最大，Al率先在合金表面形成连续的Al₂O₃膜，随着温度的升高，其他原子也扩散至表面发生氧化反应，合金表面出现Cr₂O₃和尖晶石等，氧化物逐渐长大，1 100℃时长大的尖晶石易从合金表面脱落；随着氧化温度的升高，AlCoCrFeNi高熵合金的显微硬度逐渐升高.     

用铸造法制造Al—Pb合金轴承

用铸造法加激冷技术成功地制造了Al—8%Pb—1%Cu 合金轴承坯.用扫描电镜观测了铸态Al—Pb合金的金相组织和断口形貌,用电子探针微区分析观测了Fe-Al合金层的成分和厚度.研究了冷却速度对铅的分布和Al—Pb合金与钢背的结合强度的影响.研究结果表明:在复有纯铝的钢背上直接浇注Al—Pb合金,冷却速度控制在90～110℃/s时,可以得到性能良好的铝铅合金轴承.     

Cu-Fe合金单原子链结构稳定性和磁性的第一性原理研究

基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算,系统地研究了轴向应力作用下均匀交替构型和非均匀二聚体构型Cu-Fe合金单原子链的结构稳定性和磁性.均匀交替构型Cu-Fe合金单原子链在较大的原子间距范围内能够稳定存在,而二聚体构型Cu-Fe~*合金单原子链中易于形成Fe_2二聚体结构,稳定性较低.Cu-Fe合金单原子链在应力拉伸作用下由锯齿形结构向直线形结构转变的同时,其磁耦合特性也由铁磁耦合转变为反铁磁耦合.电子结构的分析表明Cu原子和Fe原子间的轨道杂化和电荷转移导致了Cu-Fe合金单原子链的高稳定性.     

Al掺杂4H-SiC第一性原理计算及二次离子质谱分析

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,使用CASTEP软件建立了4H-SiC重掺杂模型,对通过激光辐照固态Al膜制备的p型重掺杂4H-SiC薄膜的晶体结构和电子结构进行了计算分析,研究获得不同浓度Al掺杂4H-SiC的能带结构和态密度.结果表明,随着Al原子掺杂浓度的增大,辐照样品禁带宽度随之减小,费米能级进入价带,体现出p型半导体的特征.结合二次离子质谱测试分析,得到Al掺杂浓度随辐照层深度的变化规律,Al掺杂浓度在30 nm范围内较为均匀,约为1×10^20cm^-3.证明KrF准分子激光可以实现4H-SiC之Al原子重掺杂,随着深度的增加,激光能量密度逐渐降低,4H-SiC内Al原子掺杂浓度相应降低.验证了激光辐照Al膜掺杂所制备4H-SiC样品的p型半导体特征,得到了Al掺杂浓度随激光辐照深度的变化规律.     

在中等阻值范围内NiCr-O系及Cr-Si系电阻薄膜的应用比较

合金成分、沉积条件以及热处理工艺是影响薄膜性能极其重要的因素,为便于电阻薄膜的合理选材,分析了应用于中阻值范围内的NiCr-O系及Cr-Si系溅射薄膜的膜层结构,对比了它们在热处理前后的电性能变化情况,并通过短期试验考核它们在应用中劣化的可能性.实验结果表明,经退火处理后,Cr-Si系溅射薄膜的膜层构成主要为非晶态基体及SiOx氧化物包围纳米级硅化物相,而NiCr-O系溅射薄膜的膜层主要由Cr2O3和原子范围短程有序的金属相组成;Cr-Si系电阻薄膜比NiCr-O系电阻薄膜致密稳定,前者在电性能方面具有抗电压击穿、耐潮湿等优点.     

Al－Ti合金阳极氧化膜的化学组成及微观结构

着重研究了Ａｌ含量顺次递增的３种组分，Ａｌ－Ｔｉ合金阳极氧化膜的化学组成及微观结构。用ＸＰＳ俗分析表明：氧化膜是由Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＯ２组成，经ＡＥＳ深度剖面分析得到了两者之间的比例，并推理出膜的微观结构模型，用ＳＥＭ观测了３种膜的表面形貌，清楚地看到：合金组分不同，膜的致密度不同。ＸＲＤ实验证明：氧化膜的晶型较复杂，且有取向。     

电镀铅锡层状合金研究

利用铅锡成核电势的差异，在薄层电化学槽中制备了铅锡层状合金．制备的合金呈现出铅固溶体和铅锡共晶交替排列的结构．该实验表明用于制备磁性层状合金的方法完全可以应用于其他传统的电镀舍金体系．     

磁控溅射沉积Cu-W薄膜的结构及性能

 以磁控溅射制备W原子数分数为2.1%~53.1%的Cu-W薄膜,用EDX、XRD、TEM、SEM、显微硬度计和四探针电阻仪对薄膜成分、结构和性能进行表征,研究薄膜中W含量的变化对薄膜结构及性能的影响.结果表明,Cu-W薄膜呈纳米晶结构,含x=2.1%~16.2%W的Cu-W膜中存在W在Cu中的铜基fcc Cu(W) 非平衡亚稳过饱和固溶体,Cu-36.0%W膜中存在fcc铜基和bcc钨基双相固溶体,含x=48.7%~53.1%W的Cu-W膜则存在Cu在W中的钨基bcc W(Cu)亚稳过饱和固溶体.具两相结构的Cu-36%W薄膜的显微硬度最大,而Cu-W膜电导率则随W含量上升而持续降低.400 ℃退火1 h后,Cu-W薄膜发生基体相晶粒长大,硬度降低,但电导率提高.Cu-W薄膜在退火后结构和性能变化的主要原因是退火中基体相晶粒发生了长大.     

Cr含量对Fe3Al合金电子结构及力学性能影响的第一性原理

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了Cr含量对DO3-Fe3 Al合金电子结构及力学性能的影响.通过计算掺杂前后体系的形成热和结合能明确Cr在超晶胞模型中的占位;通过计算各体系的弹性模量、布居、态密度及差分电荷密度揭示了Cr对Fe3 Al合金力学性能影响的微观机制.结果表明:含量为3.125 at.％时,Cr优先...     

磁控溅射表面镀膜对Nd2Fe14B稀土永磁体抗腐蚀性能的影响

在Nd₂Fe₁₄B稀土永磁体基体表面,采用磁控溅射（直流+射频）技术制备了Ti/Ni,Ti/Al和Al/Ni等二元合金薄膜和Ti/Al/Ni三元合金薄膜。并通过中性盐雾试验、腐蚀失重计算、电化学腐蚀试验、金相观察等方式,对比研究了不同表面处理对Nd₂Fe₁₄B稀土永磁体基体抗腐蚀性能的影响,并构建了腐蚀模型。研究发现：Ti/Ni,Ti/Al和Al/Ni等二元合金薄膜和Ti/Al/Ni三元合金薄膜均有效地提高了Nd₂Fe₁₄B稀土永磁体基体耐中性盐雾腐蚀和电化学腐蚀的能力;Ti/Al/Ni三元合金薄膜较Ti/Ni,Ti/Al和Al/Ni等二元合金薄膜有更优良的综合耐腐蚀性能,其磁控溅射工艺参数为：Ar流量60 sccm,基片温度常温,Ni,Al,Ti的溅射功率都为250 W,基片转速20 r·min^-1,镀膜均速0.3 nm·s^-1,总计溅射时间1 h。     

Al含量对镁锂合金α-Mg相晶格常数及微观应变的影响

采用X射线衍射方法测算Ng-5Li-xAl合金α-Mg相晶格常数及微观应变,研究不同含量的Al元素对镁锂合金中α-Mg相晶格常数及微观应变的影响．结果表明,铸态blg-5Li-xAl合金主要是由α-Mg基体和AlLi相组成;随着Al含量增加,α-Mg相的衍射峰向高角度偏移,晶格常数下降,合金的微观应变增加,其原因是固溶进入α-Mg相基体中的A1原子和析出的A1Li相共同作用所致;铸态Mg-5Li-xAl合金的硬度随着Al含量增加而增大,Al添加量在3％～5％时合金硬度的增长率要高于Al添加量在0—3％时硬度的增长率．     

活化溅射法在NiTi合金上制备TiO2生物薄膜

采用活化溅射方法,在不同溅射电压条件下,在NiTi形状记忆合金表面成功制备出了纳米TiO2生物薄膜.采用台阶轮廓仪和拉曼光谱仪研究溅射电压对薄膜厚度和晶体结构的影响,并对NiTi合金覆膜前后在37℃模拟人体体液中的耐腐蚀性能进行了评价.结果表明,在本实验条件下薄膜为锐钛矿结构,薄膜表面均匀,其主要成分为纳米尺寸的TiO2;TiO2薄膜明显改善了NiTi合金在37℃模拟人体体液中的耐腐蚀性能.     

Influence of nickel and copper on liquid structure of CuAlNi shape memory alloys

Liquid structure of molten pure Cu, Cu-12Al, Cu-12Al-4Ni (mass fraction, %) alloys has been investigated using the X-ray diffraction method. It is found that the main peak of the structure factor of pure Cu is symmetrical. In the front of main peak, the curve takes on a shape of parabola, whereas a distinct pre-peak has been found around a scattering vector magnitude of 18.5 nm^?1 in the structure factor of the liquid Cu-12Al alloy. This pre-peak increases its intensity with the addition of Ni in the liquid Cu-12Al-4Ni alloy. The appearance of a pre-peak is a mark of the mediate-range order. Based on Daken-Gurry theory and according to mutual interaction between unlike atoms, the analysis of correlation between different composition and liquid structure was done: the strong interaction exists between Cu and Ni, so Cu-Al can form strong chemical bond which causes compound-forming behavior. Therefore, the medium-range size clusters can form in melt. The presence of the pre-peak corresponds to these clusters. The addition of Ni can strengthen the interaction between unlike atoms and increase the sizes of clusters, thus result in the height of pre-peak increasing.