关键词： Ca+、He+离子注入   纳米钛膜   微观结构  

摘要： 介绍由弗里曼离子源在惰性气体辅助下产生Ca+、He+离子的研究及其分别注入钛膜与纳米膜的微结构分析。Ca+注入Ti膜样品的XPX分析表明 :在 1× 10 18注入剂量下 ,Ca的含量达 33% ,注入Ca在钛表面主要形成CaTiO3、CaO和TiO2 的化学结合的方式与钛基体连接 ;He+注入纳米钛样品的XRD的衍射谱在 15°—4 0°范围内明显分裂及变得较为尖锐 ,由谢乐公式计算出XTA0 5 - 4的纳米膜的平均晶粒粒度已增大为190nm ,证明纳米膜内层晶粒度确有一定长大。而AFM在微米视场下观察到纳米钛膜的表层粒子粒度虽有所长大 ,但在纳米视场却观察到大量的亚结构 ,表明在高剂量注入下 ,存在纳米钛膜表层粒子同时又被碎化成微晶的重要现象。

关键词： 纳米   碳化硅   铝   金属基复合材料   力学性能   结构   织构   腐蚀   腐蚀防护  

摘要： 碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiC/Al MMCs)由于具有价格低、易于加工和各向同性等特点,具有广阔的应用前景。本文采用纯Al为基体,选取纳米(25nm)、亚微米(150nm)和微米(3.5μm)SiC颗粒为增强体,就颗粒尺寸和含量对MMCs的力学性能、组织结构的影响问题进行了研究。结果表明:粉末冶金法制备的SiCp/纯Al MMCs的拉伸强度、屈服强度、弹性模量和硬度都比纯铝显著提高,延伸率和断面收缩率明显下降。随SiC体积分数的增加,MMCs的强度逐渐增加,而塑性则明显下降。纳米和亚微米颗粒在含量很小时即对纯铝有明显的增强作用,但随着其含量的增加,细小的颗粒间发生团聚,使其增强作用有所下降。在颗粒含量一定时,小颗粒因团聚而使复合材料塑性不如大颗粒增强的复合材料。 发现了MMCs的极限强度σb与布氏硬度Ha的比值(σb/H)与颗粒含量和尺寸有关。对细小颗粒(亚微米和纳米)增强MMCs,σb与H比值与颗粒含量无关,较好地符合σb/H≈1/3关系式;对微米颗粒增强MMCs,仅在颗粒含量较高时(15%),满足σb/H≈1/3关系,而在颗粒含量较少时(≤10%),上述关系给出的结果误差达9%,即二者不符合线性关系。还发现,在颗粒含量较高时,不取决于颗粒尺寸,较好地符合σb/H≈1/3关系式。 在拉伸断裂过程中,裂纹有避开颗粒生长的倾向。但随颗粒体积分数增加,纳米和亚微米SiC颗粒团聚处的断裂倾向增大;而对微米颗粒,则颗粒本身的断裂几率增加。 MMCs具有高的强度的原因是基体的微观结构发生了变化,如位错密度增加,亚晶尺寸减少。分析了不同强化机制对MMCs的强化效果。指出仅用细小颗粒增强,不会获得好的综合性能。而采用大小颗粒混合增强,可获得综合性能良好的复合材料。 第二相硬质点加入金属中后,会影响材料的变形织构。但对微米以下颗粒,有关硬质相的含量对MMCs变形织构影响的定量研究目前还未见报道。本文就颗粒尺寸宽范围(25nm-3.5μm)内,颗粒含量对SiCp/Al MMCs织构的影响问题进行了定量研究。结果表明,挤压A1的晶粒以〈111〉方向平行于挤压方向,主要织构

关键词： 珠光体材料   损伤本构描述   宏细观分析   Gurson损伤模型   Hill自洽方法  

摘要： 珠光体材料的重要特性之一是在非对称应力循环下循环蠕变速率的减缓并趋于塑性安定以及材料对循环蠕变史的记忆与恢复;同时珠光体材料的宏观力学性能与其细观结构密切相关，在很大程度上取决于珠光体材料的微结构及其相互作用。珠光体材料为两相材料，它由大量随机取向的珠光体团组成，每一珠光体团由包含大量铁素体片和渗碳体片交互叠合而成。实验表明，具较小片层间距的珠光体材料具有较好的耐磨性和抗接触疲劳能力。已有的关于珠光体钢的本构模型多难以考虑珠光体材料的微结构及其相互作用，难以解释珠光体材料何以具有较好的综合力学性能，因此有必要发展一种多层次的细观力学分析方法以研究此材料在复杂加载条件下计及微结构特征的宏观响应特性，使材料的强度、疲劳寿命的预测与其微结构及各组成相的损伤及微观应力应变演化规律联系起来，进而为材料微结构的设计提供依据。 本文基于非经典塑性理论和连续介质损伤力学，在已有的具有细片层状微观结构珠光体团的弹塑性本构方程的基础上，采用Gurson模型考虑了铁素体相的孔洞型损伤，建立了基于有限大椭球体中含椭球形孔洞的细观损伤模型，在此基础上研究了应力三轴度、孔洞形状及大小等对材料损伤演化的影响，进一步得出了混合强化材料的损伤演化率，将其嵌入铁素体相的本构描述，得出了珠光体团的损伤本构模型。进而采用Hill自治方法，得到了珠光体材料宏观损伤本构描述，并发展了相应的数值方法与程序。对典型珠光体双相材料BS11在复杂加载史下的响应特性的进行了分析，得到了与实验相吻合的结果。对BS11在典型轮轨接触摩擦应力状态下的响应特性与损伤进行了分析。 论文工作对于揭示珠光体材料损伤宏观响应特性的微结构机理，对于发展此类复相材料的损伤本构理论具有重要的意义，并具有重要的工程应用背景。

关键词： molybdenum disilicide   composites   microstructure   mechanical properties  

摘要： Si3N4-composite materials containing different amounts of MoSi2 were produced by hot-pressing. MoSi2 particles (mean size 0.8 mum) were homogeneously dispersed within a nanostructured Si3N4 matrix (mean grain size < 0.2 mum). The influence of MoSi2 inclusions on the microstructure, and electrical and mechanical properties of the composites is discussed and compared to the properties of monolithic Si3N4. As a result of the refined matrix microstructure and presence of ductile inclusions, these materials possess good mechanical properties, with bending strengths up to 1130 MPa (RT) and 880 MPa (1000degreesC) and fracture toughnesses up to 8 MPa(.)m(1/2). Electrical resistivity is similar to10(-3) Omega(.)cm.

摘要： 采用射频磁控共溅射镀膜技术制备Cu的体积百分比q分别为0％、5％、10％、15％、20％、30％和100％(直流磁控溅射法制备)的Cu-MgF复合纳米金属陶瓷薄膜。根据不同的性能测试要求，采用不同的基片和淀积不同的膜厚。用于XRD分析、椭偏测量的单抛Si(111)晶片和电阻测试的载玻片上淀积膜厚约为600nm;用于IR测试的双抛Si(111)晶片和UV测试的石英玻璃片上淀积膜厚约为250nm;用于透射电镜分析的样品则淀积在400目铜网上的支撑Formvar膜上，膜厚约为50～100nm。通过对Cu(vol20％)MgF的电镜样品经用同一退火温度不同保温时间以及不同退火温度相同保温时间的交叉研究得出：最佳退火温度为350℃，最佳保温时间为40min。实验中将所制备的系列薄膜样品均在此条件下进行退火处理。用X射线光电子能谱XPS对其中某一组分Cu(vol20％)MgF样品进行刻蚀测量表明：Cu的体积百分比约为22.6％，与实验预测相当接近，且样品的组分纵向分布均匀。用XRD、透射电镜对实验制备的样品进行了微结构分析研究，结构分析表明：溅射制备的Cu-MgF膜是由粒度为10.5nm～23.3nm的fcc-Cu晶态纳米微粒镶嵌于含有空隙的MgF陶瓷基体中构成。用IR、UV及椭圆偏振光谱技术测量分析样品从红外-近紫外波段的透射、吸收及反射光谱特性。红外研究结果：在1080cm波数处出现了立方晶系SiO的透射峰;在460cm处有FMg-F离子弹性振动与光子辐射发生谐振消耗能量所致的MgF吸收峰;当Cu含量增加到一定值时，有些峰(如MgF、SiO等峰)被Cu的强吸收所掩盖掉。椭偏测试分析表明：Cu(vol15％)MgF、Cu(vol20％)MgF和Cu(vol30％)MgF样品的消光系数k曲线中出现了反映复合金属陶瓷体系吸收的由Cu金属颗粒表面等离子体共振引起的吸收峰，峰位分别为581nm、589nm和606nm，呈现红移，这些与紫外-可见光谱测试结果相一致;此外，Cu-MgF复合纳米金属陶瓷薄膜光学常数的实验值与考虑尺寸效应修正过的MG理论值总体上符合得很好。用变温四引线技术测量薄膜的电阻-温度曲线，分析表明：实验制备的Cu-MgF复合纳米金属陶瓷薄膜的渗透阈q应处于15％和20％之间，样品 Cll卜％)MgF。和 Cll入％)MgF。的导电特性属介质状态，而样品 CO(VO120％)MgF禾CO(VO130％)MgF。的导电特性已属金属状态。 作为CU－＊又复合纳米金属陶瓷薄膜的制备、微结构及光电特性研究的基 础，研究了不同厚度直流磁控溅射Cll膜和射频磁控溅射MgF。膜的微结构、光 学常数以及应力特性。 本文共分四章：第一章是绪论，概述了进行此方面研究的背景和意义;第 二章、第三章分别介绍了用组元材料制备的不同厚度Cll膜和MgF。膜的微结构、 光学常数和应力特性;第四章是本文的重点，详细论述了Cll－MgF。系列样品的 制备、微结构和光电特性。

关键词： 显微结构   抗热震性能   金属铝粉   锆刚玉莫来石材料   复合耐火材料   烧结收缩率  

摘要： 通过扫描电镜、x射线衍射分析和体积密度、抗弯强度、烧结线收缩率以及抗热震性能的测定 ,主要探讨了金属铝粉的添加对反应烧结锆刚玉莫来石材料性能和显微结构的影响。

关键词： 燃烧合成-热压   纳米复合陶瓷   力学性能   显微结构   氧化铝-碳化钛-氧化硅  

摘要： 以ＴｉＯ２，Ａｌ；Ｃ，纳米 ＺｒＯ２粒子为原料，利用燃烧合成－热压工艺制备了Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ－ＺｒＯ２纳米复合陶瓷．添加ＺｒＯ２可使 Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ断裂方式由沿晶断裂转变为穿晶断裂．ＺｒＯ２纳米粒子弥散于基体中，其周围产生的应力集中可引发位错，起到亚晶界的作甲，并可使位错钉扎、堆积，阻碍位错运动，从而使复合陶瓷的力学性能得到明显改善：抗弯强度为７０６ＭＰａ，提高幅度达１９．８％；断裂韧性为 ６．３ ＭＰａ·ｍ１／２，提高幅度１８．９％；洛氏硬度为 ９４．４．

关键词： 功能高分子材料   压电复合材料   显微结构   电性能   铁电陶瓷颗粒  

摘要： 采用模塑工艺制备了含铁电陶瓷PZT颗粒填充的PZT/P(VDF -TrFE)压电复合材料。用差热分析研究并确定了复合材料的固化工艺参数 ,测试并研究了压电复合材料的电性能和显微结构。结果表明 ,随着PZT质量百分比的增加 ,电性能参数逐渐增大 ,当PZT的质量百分比达到 85 %时 ,介电常数ε和压电常数d3 3 值最大。铁电陶瓷颗粒分布均匀 ,当PZT含量较低时 ,两相材料界面结合良好 ,而当PZT含量达到 90 %时 ,气孔则明显增多 ,这就是导致复合材料的介电常数和压电常数在PZT高含量区下降的主要原因。

关键词： 光电功能晶体   结构性能   分子设计   微结构设计   微电子   光电子   制备过程   材料  

摘要： 光电功能晶体的研究成果是当代微电子和光电子产业新材料、新器件的源泉,在国民经济和国防建设中起着十分重要的作用。“光电功能晶体结构性能、分子设计、微结构设计与制备过程的研究”项目经过前两年的工作较好地完成了预期的计划任务,并在几个重要方面有所进展。其中,由本项目的研究组发明的深紫外非线性光学晶体KBBF和KABO晶体取得了突破,KBBF晶体实现了波长为200nm的激光有效功率输出,KABO已长出可供实用化的厘米量级的晶体,并实现了波长为266nm的激光输出;利用“一维人工准晶”研制成功同时能输出绿光与紫外光以及红光与蓝光的两种类型的全固态双波长激光 器原型,为今后3年实现多波长全固态激光器以及建立耦合和级联非线性光学开辟了道路;通过项目内研究组间的强强联合,在YCOB晶体的实用化进程中取得了突破性进展,得到了国际公认;以铁电体为一侧,以半导体、超导体、铁磁体为另一侧的异质结的研究也取得了有意义的进展。这些成果的取得,为今后3年实现本项目5年的预期目标创造了有利条件。

关键词： nanostructured materials   severe plastic deformation   microstructure characterization  

摘要： The results of a detailed microstructural characterization of bulk SPD processed nanostructured materials, and their interpretations obtained by application of the modem techniques of structural analysis are presented. It is shown that the application of advanced X-ray methods as well as TEM investigations results in evaluation of rather comprehensive information on the microstructure of SPID materials. This information includes values of the crystal lattice parameter, coherently scattering domain size, elastic microdistortions, atomic displacements, crystallographic texture, etc.