HSLC钢中纳米氮化物的析出与作用

研究了薄板坯连铸连轧HSLC（低碳高强度）钢中N,Al的存在形式,AlN析出的热力学和动力学以及AlN对低碳钢组织性能的影响,研究结果表明：在薄板坯连铸连轧HSLC钢中,只有少量N形成了AlN以氮化物形式存在,大部分N基本上以溶解态存在;少量纳米氮化物主要是在卷取过程中热轧卷缓冷时析出的,连轧阶段和层流冷却阶段,钢中都不能或者很少析出氮化铝;含酸溶铝0.005％-0.043％的HSLC钢中,铝对晶粒度及钢力学性能无明显影响,AlN不是薄板坯连铸连轧工艺生产的HSLC钢晶粒细化的主要原因,也不是沉淀强化的主要析出相。纳米氮化物不是纯AlN,具有复杂的成分。     

夹杂物对低碳钢焊接热影响区组织性能的影响

利用焊接热模拟技术、光学显微镜及扫描电镜对比分析了2种采用不同脱氧方式冶炼的低碳钢中夹杂物特性及其对焊接热影响区组织和性能的影响;采用高温激光共聚焦显微镜对晶内针状铁素体形核长大行为进行原位观察;采用俄歇电子能谱仪分析夹杂物边界附近Mn元素分布.实验结果表明,加Ti处理的Al脱氧钢中主要夹杂物为Al2O3,MnS和TiN,氧化物冶金型Ti脱氧钢中主要夹杂物为TiOx/MnS复合型夹杂和MnS夹杂.研究发现,尺寸为1~3？m的TiOx/MnS夹杂物边界附近存在着一定宽度的贫Mn区,能有效诱导针状铁素体形核.优先生成的针状铁素体会分割原奥氏体晶粒,阻碍低温组织生长,细化最终组织,显著提高焊接热影响区韧性.     

经济型取向电工钢的定位与发展

分析了当前市场电工钢的品种、性能和价格,发现了定向磁场电器产品大量使用无取向电工钢并导致高耗能的不合理现象。提出了价格低于取向电工钢、性能高于高牌号无取向电工钢的新观念,即发展经济型取向电工钢。初步实验研究表明,可以借助薄板坯连铸连轧工业流程生产出经济型取向电工钢。相关的工业产品有待进一步研究开发。     

微结构对中碳马氏体钢纳米硬度分布的影响

利用纳米力学探针对传统的淬火-回火中碳马氏体钢的微观硬度分布进行了评价. 在1000 mN载荷下, 硬度的标准偏差与平均值之比为15.4%, 而在9.8 N下的维氏硬度该比值为1.5%. 结合电子背散射分析和扫描电子显微镜观察表明, 纳米硬度值的分散并非主要来源于马氏体板条的晶体取向, 而是由于在亚微米尺度上微结构(如渗碳体的分布)的不均匀造成的. 对具有不同取向的钨单晶(001), (101)和(111)的纳米力学探针测量表明, 晶体取向造成的纳米硬度值分散性很小. 对另一种具有相同化学成分但经过热轧变形导致渗碳体分布更加细小而均匀的马氏体钢的纳米力学探针测量表明, 其纳米硬度值分散性比传统的马氏体钢要小得多. 这两个结果都进一步佐证了上述结论.     

世界研究开发动态与评论

韩国开发出大量生产纳米粒子的新技术韩国科学家最近开发出一种生产铁、锰等金属纳米粒子的新技术 ,与传统方法相比 ,新技术能使金属纳米粒子的生产成本更低 ,产量更高。据韩国《朝鲜日报》报道 ,汉城大学工业学院应用化学系教授玄泽焕领导的研究小组 ,在实验中首先加热由铁原子和氯、水分子组成的原料物质 ,分离出作为纳米粒子核的铁原子。然后 ,使二次分离出的铁原子附于第一次分离出的铁原子表面 ,便制成了纳米级粒径的粒子。如果变换原料物质 ,则可制作出由锰、钴和锌原子组成的纳米粒子。玄泽焕介绍说 ,研究小组在 2至 3小时内通过一个…     

微米、亚微米与纳米超细晶粒钢的研究进展

晶粒尺寸＜10μm的超细晶粒钢具有高强度和优异的韧性从而成为先进结构材料的研发热点之一.本文介绍了国内外微米级、亚微米级和纳米级超细晶粒钢研究的最新进展,并从工业应用角度简要分析了制约超细晶粒钢应用的组织稳定性和塑性稳定性等问题.指出,对现有制备方法的改进和完善以及更先进工艺的创新,是未来超细晶粒钢研究的关键内容.     

原位法制备无机纳米粒子/聚合物复合材料

纳米粒子的尺寸介于体相材料和分子之间, 具有许多独特的物理和化学性质, 近年来在催化、光电子以及生物等领域得到广泛的关注. 为了使纳米粒子更好的展现它们特有的功能, 将其与聚合物复合是行之有效的方法, 这不仅可以稳定纳米粒子, 还可以实现纳米粒子与聚合物之间功能的集成. 但是, 这一思想的实现在很大程度上依赖于纳米粒子与聚合物之间的相容性, 以及如何调节纳米粒子与聚合物之间的相互作用, 使我们得到预期的功能. 因此, 人们发展了许多将纳米粒子复合到聚合物中的方法. 本文主要阐述了近几年我们课题组把原位法和其他方法有机结合, 实现纳米粒子与聚合物的复合, 从而制备了具有不同功能的一维、二维乃至体相纳米粒子/聚合物复合材料. 我们所建立的这些方法最突出的特点是纳米粒子与聚合物之间具有很好的相容性, 可以确保其在聚合物中的均匀分散, 而且聚合物网络结构的存在使纳米粒子更加稳定, 对于更好的体现其功能具有重要意义.     

残余元素铜在中碳钢中的析出规律

以中碳钢为研究对象,调整Mn、S含量,添加0.3%左右的铜作为残余元素,研究铜在钢中的偏析以及在夹杂物上的析出情况.利用扫描电镜及能谱仪研究发现当钢中锰含量从0.0084%提高到0.094%,可以减轻铜沿原奥氏体晶界的偏析程度.锰含量为0.44%时,铜在硫化锰夹杂上的析出比例可以达到94.6%,继续提高锰含量对提高铜的析出比例无益.通过二元匹配度的计算,可以得出,无论Cu在钢中以何种形式存在,MnS夹杂较氧化硅、氧化铝夹杂更适合铜析出,计算结果与实验结果吻合.     

相转移法制备γ’-Fe_4N纳米粒子的合成过程及生长机制

采用化学气相法合成了Fe/N多相纳米粒子,揭示了合成参数对产物性质的影响,确定了最佳的合成工艺路线.对生成的粒子进行第2次氮化,实现了纳米粒子的相转移,获得了均匀单相的γ-Fe4N纳米粒子.分析了粒子的成核与生长机制,对相转移过程给出了合理解释.此外,初步表征了相转变前后纳米粒子的形貌、粒径、物相、成分及磁学特性.     

相转移法制备γ'-Fe4N纳米粒子的合成过程及生长机制

采用化学气相法合成了Fe/N多相纳米粒子, 揭示了合成参数对产物性质的影响，确定了最佳的合成工艺路线. 对生成的粒子进行第2次氮化，实现了纳米粒子的相转移，获得了均匀单相的γ'-Fe₄N纳米粒子. 分析了粒子的成核与生长机制，对相转移过程给出了合理解释. 此外，初步表征了相转变前后纳米粒子的形貌、粒径、物相、成分及磁学特性.     

原位转化法制备TiO2/SiC纳米功能陶瓷膜的研究

以先驱体聚碳硅烷(PCS)和低分子添加物钛酸四正丁酯(Ti(OC₄H₉))为混合体系, 采用原位转化法在碳纤维表面上制备了表面层为纳米TiO₂的TiO₂/SiC纳米功能陶瓷膜. 研究了Ti(OC₄H₉)用量、熟化时间等因素对TiO₂表面层的致密性和粒子尺寸的影响. XRD分析表明: 纳米复合陶瓷膜的组成为红金石相TiO₂和SiC. X射线能谱仪测试的结果表明: 表面层的成分为低分子Ti(OC₄H₉)的成分, 即经过100 h的熟化, Ti(OC₄H₉)4从PCS基体中逐渐析出到其表面. SEM照片显示: 低分子Ti(OC₄H₉)用量为45%质量分数, 熟化时间100 h时形成了致密的平均粒径100 nm TiO₂表面层. 复合纳米陶瓷膜能有效地改善碳纤维的抗氧化性.     

纳米晶钛酸钡陶瓷的制备

利用两段式无压烧结和放电等离子体烧结工艺（SPS）分别制备出一系列晶粒尺寸小于100nm的高密度纳米晶钛酸钡陶瓷．通过原位变温拉曼光谱对纳米晶钛酸钡陶瓷进行相结构的分析,结果表明：纳米晶钛酸钡陶瓷和大晶粒钛酸钡陶瓷一样随温度的降低经历从立方→四方→正交→三方的相转变;8nm钛酸钡陶瓷呈现多相共存和相变区间弥散的结构特性．     

纳米流体的格子Boltzmann模拟

纳米流体是由流体与纳米粒子组成的胶体悬浮物, 与普通固液两相流相比, 其传热性能明显增强. 悬浮在流体中的纳米粒子会受到运动阻力、Brown力、粒子间扩散力、重力等内力或外力的影响, 因而其运动规律极其复杂. 根据纳米流体中粒子和液体介质的受力关系, 建立了纳米流体的格子Boltzmann流动与传热模型, 并用于分析纳米粒子的动态分布.     

人体颈椎黄韧带中二羟焦磷酸钙和碳羟磷灰石的矿物学成因探讨

从晶体形貌、矿物物相和化学成分等角度表征颈椎黄韧带钙化,并结合病理学探讨其病因、形成机制和钙化进程.研究对2例颈椎黄韧带钙化样品进行了显微红外、拉曼、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和同步辐射X射线衍射(XRD)测试,结果表明,钙化物有柱状、粒状、絮状和球状4种形态;柱状和粒状钙化呈单晶体,晶形较好、边界明显,为三斜晶系二羟焦磷酸钙;絮状和球状钙化呈纳米多晶集合体,主要由B型取代的碳羟磷灰石组成.显微红外和拉曼测试显示在钙化集合体中,二羟焦磷酸钙和碳羟磷灰石2种物相分布不均匀,由中央到外围呈现碳羟磷灰石不断减少,二羟焦磷酸钙不断增多的含量变化趋势.通过对钙化物晶体、集合体形貌、物相及不同物相分布关系的分析,本文认为,颈椎黄韧带的钙化初期,首先形成柱状和粒状二羟焦磷酸钙晶体;钙化后期,钙化集合体发生二羟焦磷酸钙的分解和碳羟磷灰石晶体的沉积,前者为后者提供物质来源;碳羟磷灰石沉积过程中,先由纳米级钙化物形成絮状钙化,后形成球状钙化.     

纳米晶体钒热稳定性的分子动力学模拟

用分子动力学技术, 结合分析型嵌入原子方法模拟计算了平均晶粒尺寸为2.86~7.50 nm的纳米晶体钒的微观结构及其热稳定性. 用原子键对分析技术区分了晶粒与晶界原子, 发现晶界原子所占的比例随晶粒尺寸的减小明显提高, 晶体中原子的平均能量要较普通单晶的高. 从原子平均势能、晶界原子比率以及径向分布函数随温度的变化关系得出纳米晶体钒的热稳定温度, 发现随晶粒尺寸的减小纳米晶体钒的热稳定温度明显降低. 最后还讨论了引起这种热稳定温度降低的原因.     

基于纳米粒子的超声速流动成像

由于超声速流动受到可压缩性、激波、不稳定性以及湍流等因素的影响, 现有流动显示与成像技术在流场结构的高时空分辨率和高信噪比测量中存在一定的问题. 为此, 本文提出了基于纳米粒子的平面激光散射技术（NPLS）, 该技术以纳米粒子作为示踪粒子, 以脉冲平面激光作为光源, 通过CCD记录流场中的粒子图像实现超声速流动的高分辨率成像. 根据多相流体动力学理论和斜激波校准实验研究了纳米粒子在超声速流动中的跟随性问题. 根据光散射理论深入分析了影响纳米粒子散射光强的各种因素. 理论和实验研究结果表明, 纳米粒子的动力学行为和光散射特性大大提高了NPLS技术的时空分辨率和信噪比, 能够再现激波、膨胀波、马赫盘、边界层、滑移线和混合层共存的精细流场结构.     

宏观尺度Cu2O单晶的溶剂热合成及表征

人工合成的Cu2O材料多为1微米以下的纳米尺寸晶体.而尺寸在100微米以上的Cu2O单晶是由金属铜高温氧化获得的Cu2O通过区域熔融或水热重结晶法获得.本文叙述了由乙酸铜为前驱物合成Cu2O单晶的溶剂热合成法,非常方便地合成了大量高品质、尺寸在100～300微米范围的Cu2O单晶.X-射线单晶衍射分析和对大宗样品做了x-射线粉末衍射表征都证明,产物为空间群Pn3 m的立方Cu2O.     

C+Ti双注入钢中纳米抗腐蚀相的形成和抗腐蚀特性

C+Ti注入样品经过腐蚀和点蚀后用透射电子显微镜发现了抗腐蚀的丝状纳米相. 多重电位扫描法研究表明这种相具有抗腐蚀和抗点蚀特性,其腐蚀电流密度下降10～26倍. X射线分析表明这种相为直径10～30 nm的FeTi和FeTi₂相,这种相密集的镶嵌在注入层中,其长度大约为150～320 nm. 腐蚀后用扫描电子显微镜观察到密集的丝状的抗腐蚀和抗点蚀的纳米结构. 这种丝状纳米相是金属碳化物,这些相构成了具有优异抗腐蚀特性的钝化层.     

液固比对铁粒子形貌、结构、电导率和微波电磁特性的影响

采用球磨工艺,仅通过控制液固比λ得到不同形貌和结构的铁粒子.研究了λ对铁粒子的形貌、结构、电导率、微波电磁和吸收特性的影响规律.结果表明,随λ在0～0.25范围内增大,球磨过程中的焊合和微锻作用分别减弱和增强,导致铁粒子的高活性原子面和形状各向异性分别减小和增大.这使铁粒子的电导率在88.50～2.25 S.cm·1范围内非线性降低,而电磁参数呈规律性变化.其中,湿磨（λ=0.08～0.25）得到的片状铁粒子具有比干磨（λ=0）获得的不规则铁粒子更低的电导率、更高的介电常数、磁导率和吸波性能.这主要得益于片状结构产生的介电驰豫损耗、交换能和电导损耗的协同作用.这表明通过改变λ能有效地调控产物的结构形貌、电导率、微波电磁和吸收特性.     

水泥早期水化产物的TEM研究

通过透射电子显微术（TEM）研究了水泥早期水化产物Ca（OH）2、水化硅酸钙凝胶（CSH）、钙矾石（AFt）、单硫水化硫铝酸钙（AFm）微观形貌、结晶形态、元素构成.并结合SEM与XRD研究结果,讨论了TEM在研究水泥早期水化产物方面优势.研究结果表明,使用TEM研究水泥早期水化产物,其观察结果比SEM更加精确和可靠.水化初期生成CSH凝胶为具有大量皱褶非晶态箔状产物,其Ca/Si比为1.3±0.2;水化初期生成AFt和AFm,发现了两者微观貌差别,确认了两者均为由尺寸小于20nm纳米晶粒无序组成多晶层状结构.本文讨论了SEM和TEM方法分别所CSH凝胶Ca/Si比差异原因.