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薄膜的材料特征 认领
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作者 张爽 董闯 +1 位作者 马艳平 丁万昱 《真空》 CAS 2020年第4期11-18,共8页
PVD、CVD涂层行业发展了多年,出现了多种等离子体和高能束辅助技术,但常用的工业涂层却集中在少数几种材料上,如金属氮化物、碳膜等。本文从材料的成分宽容性、结构稳定性、导电性三个基本原则出发,解释了薄膜材料的选材问题,并以氮化... PVD、CVD涂层行业发展了多年,出现了多种等离子体和高能束辅助技术,但常用的工业涂层却集中在少数几种材料上,如金属氮化物、碳膜等。本文从材料的成分宽容性、结构稳定性、导电性三个基本原则出发,解释了薄膜材料的选材问题,并以氮化钛、非晶硼化物、金属掺杂类金刚石涂层为例,说明薄膜材料的选择源自工艺特性和材料性能二者的平衡,且以工艺性为主导。材料成分需要进行精确调控,以达到最佳的工艺性与性能的匹配,而成分根源是化学近程序结构,通过引入本课题组所提出并发展的团簇加连接原子模型,构建出类似于分子式的局域结构单元和相应成分式,进而对薄膜材料进行成分设计。 展开更多
关键词 薄膜材料 成分设计 氮化钛 非晶硼化物 金属掺杂类金刚石 团簇加连接原子模型
具有高耐蚀性和导电性的掺Cr类金刚石非晶碳的化学式解析 认领
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作者 吴爱民 王同 +2 位作者 王清 林国强 董闯 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1-10,38共11页
Cr掺杂的类金刚石非晶碳具有良好的导电性和耐腐蚀性,这对于燃料电池金属双极板涂层改性特别重要。使用团簇加连接原子模型对其非晶结构进行了详细解析,在该模型中,良好的玻璃形成材料由覆盖特征性最近邻团簇加上几个下一壳层原子的结... Cr掺杂的类金刚石非晶碳具有良好的导电性和耐腐蚀性,这对于燃料电池金属双极板涂层改性特别重要。使用团簇加连接原子模型对其非晶结构进行了详细解析,在该模型中,良好的玻璃形成材料由覆盖特征性最近邻团簇加上几个下一壳层原子的结构单元来表述。根据文献,在Cr掺杂的类金刚石非晶碳中占优势的团簇是Cr中心和C壳层的[Cr-C4]四面体团簇,然后将该团簇与适当的连接原子匹配,以满足电子轨道饱和原理。由此推导出了两个最优组成式,即[Cr-C4]CrC3(22.2%Cr)和[Cr-C4]Cr3C2(40%Cr),它们显示出良好的非晶态结构稳定性。实验结果显示,所提出的这两组化学组成的涂层材料兼具低电阻率(低至10-4Ω·cm)和优异的耐腐蚀性(腐蚀电流密度~10^-2μA/cm^2)。在sp2键含量和渗流理论的框架内讨论了导电和耐蚀的协同行为。这项工作验证了团簇加连接原子模型在具有高耐腐蚀性和高导电性的涂层材料成分设计中的可行性。 展开更多
关键词 金属双极板涂层 Cr掺杂DLC膜 团簇加连接原子模型 电阻率
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脉冲激光填丝焊接薄板熔池流动行为分析 认领
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作者 吴东江 柴东升 +4 位作者 程波 马广义 金洙吉 雷明凯 姚振强 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2020年第3期83-94,共12页
本文使用VOF方法对熔池自由表面进行追踪,将焊丝简化为熔滴,建立了脉冲激光填丝焊接薄板三维数值模型,揭示了脉冲激光填丝焊接0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板熔池流动行为,通过焊缝余高尺寸及熔合线形貌验证了模型的可靠性.结果表明,熔滴... 本文使用VOF方法对熔池自由表面进行追踪,将焊丝简化为熔滴,建立了脉冲激光填丝焊接薄板三维数值模型,揭示了脉冲激光填丝焊接0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板熔池流动行为,通过焊缝余高尺寸及熔合线形貌验证了模型的可靠性.结果表明,熔滴作用前,熔池上表面区域主要存在由表面张力导致的熔池边缘向熔池中心的流动,最大速度出现在熔池中部且指向熔池下表面,达到了m/s量级;在熔池下表面区域的流动形式是表面张力及熔池中心流动共同作用的结果,在下部形成两个方向相同的涡流;焊丝的熔入对熔池流场有显著的影响,熔滴对熔池的冲击作用改变了熔池原有的对流方向,使表面张力主导的熔池对流特征消失;熔滴熔入过程中熔池最大速度出现在熔滴熔入位置,约为1.74 m/s.在熔滴冲击与熔池表面张力联合作用下,熔池表现出振荡特性,随后熔池内流动再次回到由表面张力驱动的对流形式.激光脉冲结束后,熔池下部固液界面继续向母材区域扩展约3-4 ms,这种现象与激光的脉冲作用、熔池内的流动及Hastelloy C-276的物性参数有关. 展开更多
关键词 脉冲激光填丝焊接 熔池流动 表面张力
氧化物玻璃中的类分子结构单元 认领
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作者 万法琦 马艳平 +4 位作者 董丹丹 丁万昱 姜宏 董闯 贺建雄 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第13期177-187,共11页
本文引入团簇加连接原子模型来解析硅酸盐玻璃相关氧化物的结构,并给出了这些氧化物的最小结构单元——类分子结构单元.参与网络形成体的氧化物主要以三角形或者四面体的配位体形式存在,构建玻璃的三维网络状骨架.如基础的网络形成体Si... 本文引入团簇加连接原子模型来解析硅酸盐玻璃相关氧化物的结构,并给出了这些氧化物的最小结构单元——类分子结构单元.参与网络形成体的氧化物主要以三角形或者四面体的配位体形式存在,构建玻璃的三维网络状骨架.如基础的网络形成体SiO2,其类分子结构单元团簇式是为[Si-O4]Si,含有的价电子数为32,形成四面体网络.中间体以同时形成八面体和四面体为特征,网络外体则以立方体和八面体为主.经证实,这些类分子结构单元无一例外,均满足八电子规则(即每个结构单元所含的价电子总数为8的整数倍),具有分子的属性.玻璃中氧化物类分子结构单元概念的提出,将为后续的玻璃成分设计工作打下基础. 展开更多
关键词 硅酸盐玻璃 氧化物 团簇加连接原子模型 类分子结构单元
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大倾斜角薄壁结构激光近净成形实验研究 认领
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作者 余超 苗秋玉 +3 位作者 石龙飞 马广义 吴东江 邓德伟 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期595-602,共8页
针对复杂装备零件的快速成形及修复问题,提出了一种在激光束与垂直方向之间设置预设夹角的方法,开展了不同预设夹角下无支撑倾斜薄壁结构的成形实验,研究了倾斜薄壁结构的大角度成形机理,给出了预设夹角范围的选择依据,以实现无支撑大... 针对复杂装备零件的快速成形及修复问题,提出了一种在激光束与垂直方向之间设置预设夹角的方法,开展了不同预设夹角下无支撑倾斜薄壁结构的成形实验,研究了倾斜薄壁结构的大角度成形机理,给出了预设夹角范围的选择依据,以实现无支撑大倾斜角薄壁结构的成形。研究结果表明:成形过程中无支撑熔融粉末发生坍塌是导致最终成形结构形貌及角度成形精度不高的主要原因;当设定的预设夹角使得激光束与倾斜薄壁结构之间的夹角小于30°时,成形得到的无支撑倾斜薄壁结构形貌良好且实际倾斜角度与设计角度较吻合。给定工艺条件下,采用预设夹角的方式,最终成形得到了倾斜角度约为60°的倾斜薄壁结构,突破了激光近净成形方法成形无支撑倾斜薄壁结构的倾斜极限,成功获得了三元叶片样件。 展开更多
关键词 倾斜薄壁结构 预设夹角 激光近净成形 三元叶片
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基于铜包铝复层圆坯水平连铸的数值模拟与试验研究 认领
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作者 付莹 付连生 +5 位作者 武立 郭继宁 马征 接金川 李廷举 洪海莲 《特种铸造及有色合金》 CAS 北大核心 2020年第2期196-201,共6页
利用Fluent TM模拟软件研究芯部铝液浇注温度、拉坯速度等工艺参数对水平连铸铜/铝复层铸坯温度场、液相率及流场的影响,并进行试验验证。结果表明,芯部铝液浇注温度越高,与铜管接触的铝液温度越高,液穴深度越深,铝铜之间越易发生反应;... 利用Fluent TM模拟软件研究芯部铝液浇注温度、拉坯速度等工艺参数对水平连铸铜/铝复层铸坯温度场、液相率及流场的影响,并进行试验验证。结果表明,芯部铝液浇注温度越高,与铜管接触的铝液温度越高,液穴深度越深,铝铜之间越易发生反应;拉坯速度越快,铝液液穴深度越深,液态铝与铜管壁接触时间越长。铝液浇注温度控制在710~730℃,拉坯速度为200mm/min时可以获得优质的铜/铝复层铸锭,模拟结果与试验结果具有较好的一致性。 展开更多
关键词 铜包铝 复层材料 水平连铸 数值模拟
PEMFC不锈钢双极板表面改性用Cr-C薄膜的成分设计与制备 认领
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作者 邹宝捷 林国强 +1 位作者 吴博 王同 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期61-67,共7页
目的根据质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)不锈钢双极板的表面镀膜改性要求,探索改性薄膜成分对性能的影响规律,并提供一种行之有效的薄膜成分设计方法。方法首先应用团簇加连接原子结构模型,结合电子轨... 目的根据质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)不锈钢双极板的表面镀膜改性要求,探索改性薄膜成分对性能的影响规律,并提供一种行之有效的薄膜成分设计方法。方法首先应用团簇加连接原子结构模型,结合电子轨道饱和原则,理论上设计出Cr-C二元材料体系的最佳团簇式和最佳成分,再利用电弧离子镀技术在316L不锈钢双极板上制备出一系列不同成分的CrxC1-x薄膜,对薄膜的成分、结构及性能进行表征和分析。结果设计所得Cr-C材料体系的最佳团簇式为[Cr-C4]CrC3,对应的最佳原子比成分为Cr0.22C0.78。所制备的CrxC1-x薄膜的成分系数x在0.05~0.23之间变化,薄膜的导电性和耐蚀性能随着成分x的增加,呈明显增加趋势。其中Cr0.23C0.77薄膜的综合性能最好:在1.2MPa压紧力下,接触电阻为2.8 mΩ·cm^2;在模拟腐蚀环境下,腐蚀电流密度仅为9.1×10-2μA/cm^2。该性能已优于美国能源部DOE的标准指标要求。结论Cr-C改性薄膜的成分对导电性能和耐蚀性能有着重要的影响。由于实验制备的性能最佳的薄膜成分Cr0.23C0.77与基于团簇加连接原子模型设计薄膜的最佳成分Cr0.22C0.78基本相同,从而证实了依据此模型进行双极板改性薄膜成分设计是行之有效的。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 不锈钢双极板 表面改性 Cr-C薄膜 团簇加连接原子模型 成分设计 导电性能 耐蚀性能
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电弧离子镀Cr1-xAlxN硬质薄膜的成分、结构与性能 认领
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作者 莫亚杰 王明磊 +1 位作者 程玮杰 林国强 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期675-681,共7页
采用电弧离子镀的分离靶弧流调控技术在硬质合金基体上制备了4组不同Al含量的Cr1-xAlxN硬质薄膜,采用SEM、XPS、GIXRD、Nanoindenter及划痕仪分别表征了薄膜的形貌、成分、相结构和力学性能。结果表明:4组薄膜厚度分别为1.28、1.42、1.6... 采用电弧离子镀的分离靶弧流调控技术在硬质合金基体上制备了4组不同Al含量的Cr1-xAlxN硬质薄膜,采用SEM、XPS、GIXRD、Nanoindenter及划痕仪分别表征了薄膜的形貌、成分、相结构和力学性能。结果表明:4组薄膜厚度分别为1.28、1.42、1.64和1.79μm;成分x随着Al靶的弧流相对增大而增大,分别为x=0.41、0.53、0.64和0.73;相结构与成分密切相关,当x=0.41时,薄膜呈单一的c-(Cr,Al)N相;而当x≥0.53时,则由c-(Cr,Al)N相和hcp-AlN相混相构成;随着Al含量增加,晶粒尺寸先减小后增大,在x=0.64时达到最小值8.9 nm;相应地硬度则先增大后减小,在x=0.64时达到峰值35.3 GPa;4组Cr1-xAlxN薄膜的膜基结合良好,结合力均在60 N以上。综合测试结果发现,当x=0.53时,Cr1-xAlxN薄膜的韧性最佳,弹性恢复系数最高为57.4%,同时兼具较高的硬度34.7 GPa,此时薄膜具有最佳的综合性能。 展开更多
关键词 电弧离子镀 CRALN 硬质薄膜 成分 相结构 力学性能
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等通道挤压对Mg-6Zn-3Al镁合金组织和性能的影响 认领
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作者 高晶磊 游志勇 +2 位作者 蒋傲雪 张拓 张金山 《热加工工艺》 北大核心 2020年第7期12-15,共4页
在Bc路径下进行了Mg-6Zn-3Al(ZA63)镁合金不同道次等通道挤压,采用显微组织观察、拉伸试验和高温阻尼测试研究了合金的显微组织、力学性能及阻尼性能。结果表明:铸态ZA63合金主要由α-Mg、呈半连续网状和部分弥散颗粒分布在晶界处及基... 在Bc路径下进行了Mg-6Zn-3Al(ZA63)镁合金不同道次等通道挤压,采用显微组织观察、拉伸试验和高温阻尼测试研究了合金的显微组织、力学性能及阻尼性能。结果表明:铸态ZA63合金主要由α-Mg、呈半连续网状和部分弥散颗粒分布在晶界处及基体的τ相(Mg32(Zn,Al)49)组成,随着变形道次的增加,合金抗拉强度和屈服强度先上升后下降,而伸长率逐渐提高。随着测试温度的升高,合金的阻尼值总体升高,且2道次时阻尼性能最好。阻尼机制在150℃左右以晶界滑动阻尼为主,在再结晶温度左右以再结晶内耗为主。 展开更多
关键词 MG-ZN-AL合金 等通道挤压 织构 力学性能 阻尼性能
磁流变弹性体在工程结构减隔震中的应用研究进展 认领
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作者 王奇 董旭峰 李芦钰 《智能建筑与智慧城市》 2020年第4期18-22,共5页
磁流变弹性体是一种以羰基铁粉等软磁性颗粒为填料的橡胶基智能复合材料。在磁场作用下,磁流变弹性体的储能模量会成倍增加,可用于开发智能变刚度减隔震装置。近年来,磁流变弹性体在工程结构减隔震领域的应用正逐渐成为研究热点。本文... 磁流变弹性体是一种以羰基铁粉等软磁性颗粒为填料的橡胶基智能复合材料。在磁场作用下,磁流变弹性体的储能模量会成倍增加,可用于开发智能变刚度减隔震装置。近年来,磁流变弹性体在工程结构减隔震领域的应用正逐渐成为研究热点。本文综述了近年来磁流变弹性体改性及其力学性能、工程结构减隔震系统、材料本构及装置力学模型、智能控制算法等相关研究,并对其前景进行了展望。 展开更多
关键词 磁流变弹性体 减隔震 变刚度 振动控制
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冷变形和固溶温度对HR3C钢中σ相析出行为的影响 认领
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作者 曹铁山 赵津艺 +2 位作者 程从前 孟宪明 赵杰 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期673-682,共10页
结合HR3C钢制备工艺,综合研究冷变形和固溶处理工艺对其在时效过程中σ相的析出动力学和相关力学性能的影响。结果表明:冷变形和固溶温度均对该钢中σ相的析出有着较大的影响,变形量的增加会促进σ相的时效析出,升高固溶处理温度有助于... 结合HR3C钢制备工艺,综合研究冷变形和固溶处理工艺对其在时效过程中σ相的析出动力学和相关力学性能的影响。结果表明:冷变形和固溶温度均对该钢中σ相的析出有着较大的影响,变形量的增加会促进σ相的时效析出,升高固溶处理温度有助于抑制HR3C钢中σ相的析出行为,但却在一定程度上增大晶粒尺寸。σ相析出量随时间延长先缓慢增加,后快速析出,最后达到稳态值约5.7%(体积分数)。变形量的增加使HR3C钢时效过程中冲击韧性显著降低,而固溶温度的升高虽然增加了固溶态试样的冲击韧性但降低了时效过程中的冲击韧性。 展开更多
关键词 HR3C钢 σ 冷变形 固溶处理
体心立方BCC基多元合金中的共格析出及强化 认领
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作者 信思树 王镇华 +1 位作者 李春玲 王清 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期130-137,共8页
固溶体基体上析出的第二相粒子的种类、形貌(大小和形状)以及分布,对提升合金的力学性能具有决定性作用,其中第二相粒子的共格析出更有利于提升合金的高温力学性能。例如,正是由于立方形态的L12-Ni 3Al有序超结构相在FCC固溶体基体的共... 固溶体基体上析出的第二相粒子的种类、形貌(大小和形状)以及分布,对提升合金的力学性能具有决定性作用,其中第二相粒子的共格析出更有利于提升合金的高温力学性能。例如,正是由于立方形态的L12-Ni 3Al有序超结构相在FCC固溶体基体的共格析出,才使得Ni基高温合金具有优异的高温力学性能。近年来,体心立方(BCC)基多元合金中的第二相共格析出强化使得该类合金展现出优异的力学性能,尤其是优异的高温强度,引起了广泛关注。在传统的BCC基工程合金材料中,主要采用非共格和半共格析出相对合金进行强化,然而第二相粒子在时效过程中易发生粗化,使得合金脆性增加,从而导致合金对工艺异常敏感。最新研究表明,在BCC基多主元合金中,可实现有序B2(L21)相在无序BCC基体上的共格析出,有望改善BCC基合金的强韧性。目前,获得的共格组织多表现为编织网状的调幅分解组织,很难实现球形或立方形态的共格纳米粒子析出,这也会造成合金具有极大的脆性,故如何在BCC基多主元合金中获得立方形或球形的共格粒子是目前的研究热点。研究表明,基体与有序析出相间的点阵错配度是决定析出粒子形状和大小的最关键因素,故通过调节多主元合金中的元素类型及含量来调控BCC基体和有序析出相(B2/L21)的成分,以调节二者的点阵错配,可以获得期望的共格组织。如BCC基特种钢和高熵合金中,通过调控成分可以调整BCC基体与共格B2相之间的点阵错配,继而使球形/立方形的B2粒子共格析出在BCC基体上,以获得一系列性能优异的BCC基特种钢及高熵合金。本文详细总结了几种典型的BCC基多元合金(如特种钢、高熵合金等)中共格析出相粒子的形貌、分布及力学性能;讨论了点阵错配度与析出粒子形貌之间的关系;并阐述了析出强化的机制;最后对共格析出强化的BCC基多元合金的发� 展开更多
关键词 BCC基多元合金 共格析出 微观组织 力学性能
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镍基Ni-Ag复合纳米粒子直流电弧等离子体法制备及其烧结电学性能 认领
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作者 王子明 王东星 +2 位作者 陆姗姗 王鑫 董星龙 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期92-97,共6页
采用直流电弧等离子体法,在氢/氩气氛下蒸发高Ni含量的Ni-Ag块体靶材,获得以Ni为主相的复合纳米粉体产物,Ni和Ag元素之间形成各自固溶体相,其中Ni含量为70.54%(质量分数),纳米粒子产物平均尺寸在30~70 nm范围。将纳米粉体压制成片,其室... 采用直流电弧等离子体法,在氢/氩气氛下蒸发高Ni含量的Ni-Ag块体靶材,获得以Ni为主相的复合纳米粉体产物,Ni和Ag元素之间形成各自固溶体相,其中Ni含量为70.54%(质量分数),纳米粒子产物平均尺寸在30~70 nm范围。将纳米粉体压制成片,其室温电学性能测试结果表明:25 MPa压力下的样品电阻率为5.36×10^-5Ω·cm。利用纳米粉体作为导电组分,配制成液态导电墨水,在聚酰亚胺薄膜基体上绘制导电线路,在Ar气氛下完成烧结处理。烧结样品电学性能测试结果表明:在300℃以上温度,烧结体结构致密,导电性能良好。随温度提高,烧结样品的电阻率逐渐下降,450℃时烧结体的电阻率达1.83×10^-3Ω·cm,明显优于纯Ni纳米粉体墨水的烧结体电阻率。 展开更多
关键词 直流电弧 等离子体 镍银复合纳米粒子 电阻率 压片 烧结
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铁基FeSiBPCu纳米晶软磁合金粉体的制备及电磁波吸收性能 认领
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作者 张春旋 李艳辉 +1 位作者 李亚楠 张伟 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期10076-10081,共6页
通过高能球磨法制备Fe83.3Si4B8P4Cu0.7纳米晶软磁合金粉体,研究了球磨时间对粉体结构、形貌、电磁参数及电磁波吸收性能的影响。采用XRD和SEM对粉体的微结构及形貌进行表征和观察,采用矢量网络分析仪在2~18 GHz范围内测量粉体的电磁参... 通过高能球磨法制备Fe83.3Si4B8P4Cu0.7纳米晶软磁合金粉体,研究了球磨时间对粉体结构、形貌、电磁参数及电磁波吸收性能的影响。采用XRD和SEM对粉体的微结构及形貌进行表征和观察,采用矢量网络分析仪在2~18 GHz范围内测量粉体的电磁参数,进而评价其吸波性能。结果表明,Fe83.3Si4B8P4Cu0.7合金经20~140 h球磨后可形成平均颗粒尺寸为4.7~10.9μm的近球形粉体;粉体具有α-Fe纳米晶和非晶相组成的双相复合结构,α-Fe平均晶粒尺寸随球磨时间的延长逐渐减小而后维持在6 nm左右;合金粉体具有优异的软磁性能,经球磨100 h后粉体的饱和磁化强度达到最大值182.3 emu/g;粉体具有高的磁导率、合适的介电常数以及出色的吸波性能,由球磨100 h后的纳米晶粉体/石蜡构成的厚度为2 mm的复合样品在11.5 GHz下具有反射损耗最低值(RLmin为-44.0 dB),且有效吸收频率范围为9.2~15.0 GHz,有效吸收带宽可达5.8 GHz。 展开更多
关键词 纳米晶软磁合金粉体 软磁性能 吸波性能 球磨
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连铸圆坯非均匀传热/凝固行为的无网格计算方法 认领
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作者 蔡来强 王旭东 +1 位作者 姚曼 刘宇 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1165-1174,共10页
基于移动最小二乘近似和变分原理,推导并建立了基于无网格Galerkin(EFG)法的连铸圆坯二维横截面传热/凝固计算模型。以实测结晶器热流为边界条件,模拟分析了圆坯的非均匀凝固行为,重点讨论了节点布置和支持域尺寸等影响无网格模型适用... 基于移动最小二乘近似和变分原理,推导并建立了基于无网格Galerkin(EFG)法的连铸圆坯二维横截面传热/凝固计算模型。以实测结晶器热流为边界条件,模拟分析了圆坯的非均匀凝固行为,重点讨论了节点布置和支持域尺寸等影响无网格模型适用性和计算精度的关键问题。结果表明,建立的EFG模型在节点布置上十分灵活,提出的直角坐标系下的"同心圆"式节点布置方案,可以很好地处理圆坯曲线边界及坯壳凝固界面推进的问题。在支持域尺寸为平均节点间距的1.7倍时,均匀和随机2种节点布置方式下,模型都达到了较高的计算精度。研究结果证实了EFG模型应用于铸坯非均匀传热、凝固计算的可行性和正确性,在凝固界面追踪中体现出显著优势,为后续铸坯传热-力学行为耦合和裂纹预测的研究提供了基础。 展开更多
关键词 无网格GALERKIN法 移动最小二乘近似 非均匀凝固 连铸圆坯
激光喷丸强化CoCrAlY防护涂层的抗高温氧化性能 认领
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作者 李国君 蔡杰 +2 位作者 高承钻 李晨 关庆丰 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期2132-2138,共7页
利用大气等离子喷涂(air plasma spraying,APS)技术在镍基高温合金表面制备CoCrAlY涂层,在此基础上采用电子束真空蒸镀(electric beam vacuum deposition,EBVD)方法在涂层表面进一步沉积铝膜,以提高涂层表面Al元素含量。采用激光喷丸(la... 利用大气等离子喷涂(air plasma spraying,APS)技术在镍基高温合金表面制备CoCrAlY涂层,在此基础上采用电子束真空蒸镀(electric beam vacuum deposition,EBVD)方法在涂层表面进一步沉积铝膜,以提高涂层表面Al元素含量。采用激光喷丸(laser peening,LP)工艺分别对以上2种涂层进行强化处理。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对比分析LP强化前后CoCrAlY涂层表面相结构、微观形貌及成分变化。微观结构分析表明,LP处理后APS-CoCrAlY涂层表面粗糙度降低,组织致密性增加;镀铝CoCrAlY涂层经LP处理后,表面Al含量明显增加,β-CoAl相含量提高,且涂层表面晶粒得到细化。1050℃抗高温氧化实验结果表明,LP处理涂层表面形成的氧化膜较原始涂层更加平整、致密,且氧化膜厚度明显变薄;此外,镀铝CoCrAlY涂层经LP处理后的抗高温氧化性能最优。 展开更多
关键词 激光喷丸 大气等离子喷涂 电子束蒸发镀膜 CoCrAlY涂层 抗高温氧化性能
基于稳定固溶体团簇模型的无扩散阻挡Cu合金薄膜的成分设计 认领
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作者 杨冕 利助民 +4 位作者 李晓娜 李南军 郑月红 朱瑾 董闯 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期48-60,97共14页
随着超大规模集成电路的发展,器件特征尺寸不断缩小,必然会出现Cu互连扩散阻挡层厚度无法进一步减小等瓶颈问题。因此,开发新型无扩散阻挡层Cu合金薄膜(Cu种籽层)势在必行。该新型互连结构在长时间的中高温(400~500℃)后续工艺实施过程... 随着超大规模集成电路的发展,器件特征尺寸不断缩小,必然会出现Cu互连扩散阻挡层厚度无法进一步减小等瓶颈问题。因此,开发新型无扩散阻挡层Cu合金薄膜(Cu种籽层)势在必行。该新型互连结构在长时间的中高温(400~500℃)后续工艺实施过程中,需同时具备高的稳定性(不发生互扩散反应)和低的电阻率。基于此,首先综述了目前无扩散阻挡层结构的研究现状及问题,然后对基于稳定固溶体团簇模型设计制备的无扩散阻挡Cu-Ni-M薄膜的研究工作进行了梳理,通过多系列薄膜微观结构、电阻率及稳定性的对比,深入探讨了第三组元M的选择原则及其对薄膜热稳定性的影响。为进一步验证稳定固溶体团簇模型的有效性,对第二组元的变化进行了相关讨论。结果证实,选取原子半径略大于Cu、难扩散且难溶的元素作为第三组元M,薄膜表现出良好的扩散阻挡能力;当M/Ni=1/12,即合金元素完全以团簇形式固溶于Cu基体时,薄膜综合性能达到最优,能够满足微电子行业的要求。所有研究表明,稳定固溶体团簇模型在无扩散阻挡层Cu合金薄膜的成分设计方面十分有效,该模型也有望在耐高温Cu合金及抗辐照材料成分设计方面推广使用。 展开更多
关键词 铜合金薄膜 无扩散阻挡结构 稳定固溶体团簇模型 成分设计 热稳定性 电阻率
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强流脉冲电子束表面改性FeCrAl涂层的显微组织及耐高温腐蚀性能研究 认领
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作者 陈军 李伟 +1 位作者 贺冬云 郝胜智 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期200-206,共7页
目的改善FeCrAl涂层表面组织,提高其耐高温盐溶液腐蚀性能。方法用电弧喷涂方法在45碳钢表面制备FeCrAl(Cr 25.5%,Al 5.5%,Fe余量)涂层。用强流脉冲电子束(HCPEB)对FeCrAl涂层进行表面改性处理,工作参数为:脉冲宽度200μs,能量密度分别... 目的改善FeCrAl涂层表面组织,提高其耐高温盐溶液腐蚀性能。方法用电弧喷涂方法在45碳钢表面制备FeCrAl(Cr 25.5%,Al 5.5%,Fe余量)涂层。用强流脉冲电子束(HCPEB)对FeCrAl涂层进行表面改性处理,工作参数为:脉冲宽度200μs,能量密度分别为20、25、30、40 J/cm^2。处理脉冲次数均为1次。通过金相显微镜和扫描电子显微镜对改性层形貌进行分析,通过电子探针方法测量改性前后涂层中Fe、Cr、Al和O元素的分布变化,利用X射线衍射分析对比改性层的相成分组成。在温度650℃下,以Na2SO4+K2SO4饱和盐溶液为腐蚀介质,测试FeCrAl涂层的高温腐蚀性能,并对腐蚀表面形貌进行分析。结果HCPEB处理FeCrAl涂层发生表层重熔,原始粗糙疏松的涂层组织变得光滑致密,表面出现分离的球冠状凸起,凸起内部由排列紧密的Fe-Cr柱状晶组成,Al元素向凸起结构的表面和周围凹陷处聚集。随HCPEB处理能量密度增大,凸起结构尺寸增加,涂层表面的Fe2O3相消失,α-Al2O3相含量增多。经120h高温腐蚀后,原始涂层腐蚀增重63.8 mg/cm^2,HCPEB能量密度20 J/cm^2处理的样品腐蚀增重51 mg/cm^2。结论使用HCPEB在脉冲宽度200μs和能量密度20 J/cm^2下处理FeCrAl涂层后,其高温腐蚀增重较原始涂层减少20%,而使用过高的HCPEB能量密度处理会导致FeCrAl涂层表面结构和耐高温腐蚀性能变差。 展开更多
关键词 强流脉冲电子束 FeCrAl涂层 表面改性 显微组织 高温腐蚀
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基于有限元分析的准晶磨料强化不锈钢表面钝化行为 认领
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作者 陈永君 白妍 +3 位作者 董闯 解志文 燕峰 吴迪 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期909-918,共10页
分别选用金刚石、Al2O3和准晶的单颗粒切削模型对不锈钢表面进行有限元仿真,定性表征准晶磨料对不锈钢表面的作用特点,结合硬度、Mott-Schottky曲线和动电位极化曲线等实验结果,综合分析准晶磨料强化不锈钢表面钝化膜的耐蚀机理。结果表... 分别选用金刚石、Al2O3和准晶的单颗粒切削模型对不锈钢表面进行有限元仿真,定性表征准晶磨料对不锈钢表面的作用特点,结合硬度、Mott-Schottky曲线和动电位极化曲线等实验结果,综合分析准晶磨料强化不锈钢表面钝化膜的耐蚀机理。结果表明,经准晶单颗粒磨料反复磨削后,不锈钢表层的等效塑性应变最大,最高可达73%,此结果与实测的碾磨系数变化规律相符。经准晶处理的不锈钢,其纵向影响层表现出较高的梯度等效应力分布特点,与实验测得的不锈钢表层不同深度硬度的变化规律一致,即准晶磨料处理的不锈钢的硬度在不同深度的影响层都保持最高值。Mott-Schottky曲线最低载流子浓度表明,准晶磨料处理的不锈钢表面形成比较完整的钝化膜;动电位极化曲线最小维钝电流密度说明准晶处理的不锈钢表面更容易钝化。 展开更多
关键词 准晶磨料 有限元仿真 不锈钢 塑性变形 耐蚀性
核燃料用γ-U合金的成分规律 认领
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作者 苑峻豪 董丹丹 +9 位作者 王清 王英敏 羌建兵 李晓娜 董闯 黄火根 柯海波 张培 张鹏国 刘天伟 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期225-232,共8页
铀合金作为一种重要核燃料,其体心立方结构的高温稳定的γ-U合金具有较好的综合性能,是合金设计所追求的目标。本文引入描述稳定固溶体结构的"团簇加连接原子"模型,用于建立γ-U固溶体合金的结构模型和相应成分式,指出其结构... 铀合金作为一种重要核燃料,其体心立方结构的高温稳定的γ-U合金具有较好的综合性能,是合金设计所追求的目标。本文引入描述稳定固溶体结构的"团簇加连接原子"模型,用于建立γ-U固溶体合金的结构模型和相应成分式,指出其结构单元为体心立方第一近邻配位多面体团簇加3个连接原子构成。进而利用该结构单元对现有合金成分进行了解析,能够稳定形成体心立方bcc结构的合金均满足上述模型,如[Mo-U14]Mo3(U-10.7Mo),[Zr-U14]Nb3(U-7.5Nb-2.5Zr,即不锈铀)等,这些合金实际上均在各自体系中具有最优良的结构稳定性,显示出优异的耐蚀性。本文证实,基于团簇加连接原子模型的成分设计方法在预测γ-U合金成分与性能上具有重要指导价值。 展开更多
关键词 铀合金 团簇加连接原子结构模型 固溶体 成分 耐蚀性能
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