强流脉冲电子束处理亚稳β钛合金的组织演化北大核心CSCD

采用强流脉冲电子束对含有α+β两相的亚稳β钛合金进行了表面处理。处理使用的电子束加速电压为27 k V,脉冲次数分别为5,10和25次,脉冲持续时间为2μs。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射和X射线衍射等技术对处理后的样品表面形貌和组织结构进行分析。结果表明,5次脉冲处理样品表面呈现波状特征,增加脉冲处理,样品表面变得较为平坦且出现了层片状特征;处理后样品表层α相逐渐消失,出现了应力诱发的α′′马氏体组织。     

强流脉冲电子束作用下纯镍表层中织构及结构缺陷的演化行为

利用强流脉冲电子束(HCPEB)装置对金属纯Ni进行轰击,采用X射线衍射及透射电子显微镜(TEM)技术详细分析了受轰击样品的变形结构和缺陷。X射线衍射分析表明,经强流脉冲电子束处理后,在{111}和{200}晶面出现了择优取向。TEM表层微观结构分析表明:强流脉冲电子束轰击1次和5次后,晶粒内部形成了大量的(111)[112]型波状条带结构,在波状条带内部包含大量平行的(200)[110]型微条带;10次轰击后,样品变形结构发生变化,除大量的条带状结构外,变形孪晶的数量明显增多。这些变形微结构不仅影响表层的织构演化行为,而且还能细化晶粒,强流脉冲电子束技术为制备表面纳米材料提供了一条有效的途径。     

强流脉冲电子束表面改性CuFe10合金的显微组织和性能研究（英文）

研究了不同脉冲次数强流脉冲电子束表面改性对CuFe10合金组织及性能的影响。强流脉冲电子束处理CuFe10合金的重熔表面出现了火山坑和直径为100nm到1μm的富铁球,表明了强流脉冲电子束处理CuFe10合金表面发生了液相分离。强流脉冲电子束脉冲轰击30次后,CuFe10合金表面的显微硬度与耐蚀性能均得到显著改善,主要是由于强流脉冲电子束轰击处理CuFe10合金表层引发的快速熔凝过程中表面发生了液相分离及晶粒细化的缘故。     

强流脉冲电子束表面改性CuFe10合金的显微组织和性能研究

研究了不同脉冲次数强流脉冲电子束表面改性对CuFe10合金组织及性能的影响。强流脉冲电子束处理CuFe10合金的重熔表面出现了火山坑和直径为100 nm到1 m的富铁球,表明了强流脉冲电子束处理CuFe10合金表面发生了液相分离。强流脉冲电子束脉冲轰击30次后,CuFe10合金表面的显微硬度与耐蚀性能均得到显著改善,主要是由于强流脉冲电子束轰击处理CuFe10合金表层引发的快速熔凝过程中表面发生了液相分离及晶粒细化的缘故。     

强流脉冲电子束作用下纯镍表面的应力特征

 利用强流脉冲电子束（HCPEB）装置对多晶纯镍进行轰击,采用X射线衍射及扫描电子显微镜等技术,详细分析了受轰击样品的变形组织与结构。通过分析建立了强流脉冲电子束诱发的应力特征与变形结构之间的关系,并对目前现有的几种应力波数值模拟结果进行了讨论。实验结果表明：强流脉冲电子束能够在材料表层诱发约5GPa的应力,造成纯镍表面发生孪生塑性变形。除了热膨胀引起的表层横向准静态热应力外,强流脉冲电子束产生的等离子体脉冲爆炸可以直接诱发幅值很高的冲击应力波,二者的共同作用是引起表层微观结构变化的直接原因。     

强流脉冲电子束辐照对NiCoCrAlY涂层结构和性能的影响

 采用低气压等离子体喷涂在DZ4镍基高温合金表面沉积NiCoCrAlY 涂层,并利用强流脉冲电子束（HCPEB）对其进行辐照处理。对HCPEB辐照处理前后的涂层的结构和性能分析得出,经HCPEB辐照处理后,疏松的涂层表面重熔,变得致密平整,产生微区光滑、熔坑和裂纹。X射线衍射分析表明,电子束辐照后涂层中的γ′相增多,涂层没有产生明显的残余微观内应力。900 ℃静态空气等温氧化试验结果显示,HCPEB辐照处理后,涂层的抗氧化性能明显提高。原因在于电子束辐照处理的涂层氧化后表面形成了更加完整的Al2O3保护层,同时γ′相的增加也有利于其耐氧化性能的提高。     

强流脉冲电子束作用下金属锆的微观结构与应力状态

利用强流脉冲电子束 (HCPEB) 技术对金属纯锆进行表面处理, 采用X射线衍射, 扫描电子显微镜及透射电子显微镜详细分析了辐照诱发的表层微观结构和缺陷. X射线分析结果表明, HCPEB辐照后在材料表层诱发幅值为GPa量级的压应力, 并形成{0002}, {1012}, {1120}及{1013}织构. 表层微观结构观察表明, 与其他金属材料不同, HCPEB辐照在材料表层诱发的熔坑数量极少, 多次轰击甚至几乎没有表面熔坑的形成. 此外, 在快速的加热和冷却状态下, 在表面熔化层形成大量的超细晶粒结构, 同时诱发马氏体相变和强烈的塑性变形. 1次HCPEB辐照后表层内形成的变形微结构以位错为主, 孪晶数量较少; 5 次辐照样品的位错密度迅速增高, 孪晶数量也显著增加; 10次辐照后样品中的变形微结构以变形孪晶为主, 且出现二次孪晶现象. 表层晶粒内部变形的晶体学特征不仅决定了表层的织构演化行为, 而且还起到细化晶粒的作用, 为纯锆及锆合金表面强化提供了一条有效的途径. 关键词： 强流脉冲电子束 纯锆 微观结构 应力状态     

强流脉冲电子束诱发纯钛表面的微观结构及应力状态

利用强流脉冲电子束(HCPEB)装置对金属纯钛进行轰击,采用X射线衍射,扫描电子显微镜及透射电子显微镜技术详细分析了轰击样品表层的结构和缺陷. X射线衍射分析表明, HCPEB能够在材料表层诱发幅值为 GPa量级的压应力,并在(100), (102)和(103)晶面出现择优取向.表层微观结构的观察表明: HCPEB轰击后材料表层发生了马氏体相变,形成了大量的片状马氏体组织; 此外, HCPEB轰击还在辐照表面诱发了强烈的塑性变形,一次轰击后,晶粒内部的塑性变形以(100)晶面的位错滑移为主,位错密度显著提高;多次轰击后,样品变形结构发生变化,变形孪晶的数量明显增多. 这些变形微结构不仅影响表层的织构演化行为,而且还能细化晶粒,进而提高材料表面硬度, 为HCPEB技术进行纯钛表面强化提供了一条有效的途径.     

强流脉冲电子束诱发纯镍表层纳米结构的形成机制

利用强流脉冲电子束（HCPEB）技术对多晶纯镍进行了表面处理,并采用扫描电镜和透射电镜对强流脉冲电子束诱发的表面及亚表面的微观组织结构进行了分析.实验结果表明,HCPEB辐照后表面熔化,形成了深度约为2 μm的重熔层,快速的凝固使重熔层中形成晶粒尺寸约为80 nm的纳米结构.位于轰击表面下方5—15 μm深度范围内强烈塑性变形引起的位错墙和其内部的亚位错墙结构是该区域的主要结构特征.这些缺陷结构通过互相交割细化晶粒,最终导致尺寸约为10 nm的纳米晶粒的形成. 关键词： 强流脉冲电子束 纳米结构 多晶纯镍 位错墙     

强流脉冲电子束与固体介质相互作用的研究

采用强流脉冲电子束轰击固体介质样品,研究了强流脉冲电子束与固体介质的相互作用。对晶体中出现的开裂和有机聚合物中出现的树枝状径迹进行了讨论,认为电子束的能量及电荷沉积导致了上述现象。     

强脉冲电子束辐照材料表面形貌演化的模拟

在回顾和总结强脉冲电子束表面改性实验的基础上, 利用有限元数值计算方法对强脉冲电子束辐照铝和304不锈钢产生的温度场进行模拟, 给出了靶的近表面区域流体状态存在的特征尺度和特征时间, 并对不同材料特性下熔坑的产生原因进行了讨论. 采用两相流模型, 通过水平集方法和有限元方法结合的计算流体力学模拟了熔坑和表面突起形貌在表面处于熔融状态下的运动特征, 通过和实验数据相对比, 验证了对于高黏度, 高表面张力的高熔点金属, 表面处于流体状态下的张力驱动效应是熔坑等表面形貌演化的重要原因.     

H~ 对高压处理后的 β-LiIO_3转变为α相的作用

室温下经过不同的高压(最高为80kbar)作用后的β-LiIO_3的X射线衍射实验表明:1)受压后的β-LiIO_3在大气中发生的β→α相转变中,高压的作用是促使α相晶核形成。成核率N与压力P的关系接近于N∝e~(kp)(k=26.8/bar);2)受压力处理后的β-LiIO_3中的α相量在大气中的明显增加,可归结为大气中水分子在α相晶核表面上解离产生的氢离子引起了α晶核的迅速长大,这一论断受到了H~ 注入产生类似效应的支持。     

AISI 304L奥氏体不锈钢表面微孔结构的强流脉冲电子束快速制备与表征

 利用强流脉冲（HCPEB）电子束技术,对AISI 304L奥氏体不锈钢进行了辐照处理,并利用透射电子显微镜对HCPEB诱发的空位簇缺陷进行了表征。实验结果表明,HCPEB辐照金属可在辐照表层诱发大量的过饱和空位,并形成空位型位错圈和堆垛层错四面体（SFT）。利用金相显微镜、扫描电子显微镜和非接触式光学轮廓仪,对其表面形貌进行了详细的表征,发现电子束处理后的样品表面形成了高密度、弥散分布和尺寸细小的微孔,表面微孔是由于HCPEB轰击诱发的大量空位(簇)缺陷,以线或面等结构缺陷为路径,向表层迁移导致空位的累积而形成的。采用HCPEB技术,选择合适的材料和辐照工艺参数,可以成功地制备出表面多孔金属材料。     

高压和热处理对铝青铜微观组织的影响

 借助金相、扫描电子显微镜（SEM）/能谱仪（EDS）及X射线衍射（XRD）等方法,研究了高压和热处理对铝青铜微观组织的影响。结果表明：铝青铜经750 ℃温度、6 GPa压力处理后所获得的α相的晶粒尺寸较经750 ℃温度、常压处理后所获得的α相晶粒尺寸小;当铝青铜经高压处理后再经750 ℃保温2 min常压处理时,组织中出现细条状的α相,且热处理后的冷却速度越大,细条状α相的数量越多,颗粒状α相的数量越少。     

强流脉冲电子束应力诱发的微观结构

利用强流脉冲电子束装置在各种工艺条件下对奥氏体不锈钢、单晶铝及多晶铝等面心立方金属进行辐照处理.利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜等详细分析了辐照样品的变形组织与结构.通过分析，在一定程度上建立起强流脉冲电子束诱发的应力特征与变形结构之间的关系，并对目前现有的几种应力波数值模拟结果进行了分析.实验结果表明，强流脉冲电子束能够在材料内部诱发10²—10³MPa的应力，其传播方式与材料的 晶体结构关系密切.这一应力是导致材料深层性能与微观组织结构发生变化的根源所在. 关键词： 强流脉冲电子束 应力 微观结构 变形     

表面状态对强流脉冲电子束辐照诱发金属表面熔坑的影响

 为了考察材料晶体学特性对表面熔坑形成机制的影响,利用强流脉冲电子束（HCPEB）对喷丸前、后的304奥氏体不锈钢进行表面辐照处理,对HCPEB诱发的表面熔坑形貌进行了详细的表征。实验结果表明,HCPEB辐照后样品表面形成了大量的火山状熔坑,熔坑数密度和熔坑尺寸随电子束能量的增加而减小,材料表面的杂质或夹杂物容易成为熔坑的核心,并在熔坑形成的喷发过程中被清除,起到净化表面的作用。此外,喷丸前、后样品表面熔坑数密度遵循相似的分布规律,喷丸处理使熔坑数密度显著增大,表明材料的晶体学特性对表面熔坑形成有重要的影响,晶界、位错等结构缺陷是熔坑形核的择优位置。     

H+对高压处理后的β-LiIO3转变为α相的作用

室温下经过不同的高压(最高为80kbar)作用后的β-LiIO₃的X射线衍射实验表明:1)受压后的β-LiIO₃在大气中发生的β→α相转变中,高压的作用是促使α相晶核形成。成核率N与压力P的关系接近于N∝e^kp(k=26.8/bar);2)受压力处理后的β-LiIO₃中的α相量在大气中的明显增加,可归结为大气中水分子在α相晶核表面上解离产生的氢离子引起了α晶核的迅速长大,这一论断受到了H⁺注入产生类似效应的支持。 关键词：     

强流脉冲电子束辐照诱发纯钼表面的损伤效应及结构缺陷

利用强流脉冲电子束（HCPEB）装置对纯钼表面进行辐照处理,并利用X射线衍射仪,扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）详细分析了辐照表面的微观结构和损伤效应. 1次HCPEB辐照后,纯钼表层积聚了极大的残余应力,多次辐照后表面未融化区域出现大量绝热剪切带,且局部区域发生开裂. 微观结构分析显示,辐照后材料表面形成发散状的位错组态和大量空位簇缺陷;绝热剪切带内部是尺寸为1 μm 左右等轴状的再结晶晶粒. 剪切带造成的材料表面局部软化以及间隙原子偏聚于晶界是材料发生开裂的主要原因. 另外,表面熔化区域可形成尺寸为20 nm左右的纳米晶. 关键词： 强流脉冲电子束 纯钼 绝热剪切带 空位簇缺陷     

超高速撞击下47Zr45Ti5Al3V合金的宏观与微观响应行为

为了研究新型锆钛合金47Zr45Ti5Al3V在空间微小碎片环境中的适用性,采用激光驱动微小飞片超高速撞击方式,开展了微小飞片单次和累积多次超高速撞击实验。采用表面轮廓仪测量了撞击坑深度,由此获得了在撞击速度范围内撞击坑深度与飞片速度、累积撞击次数的关系。通过扫描电镜和透射电镜研究了撞击坑周围的微观组织结构和形貌,发现在撞击坑周围没有形成微空洞、微裂纹、绝热剪切带等缺陷,也没有观测到明显的细化晶粒。此外,X射线衍射谱显示撞击坑周围仍然保持α和β两相结构,但是α→β相变使β相的含量增加。可以认为,新型合金47Zr45Ti5Al3V在超高速撞击后仍具有稳定的组织结构和机械性能,在空间微小碎片环境中具有较好的应用前景。     

LiIO3晶体相变的研究

本文用差热分析、恒温热处理、室温及高温X射线衍射等方法,对LiIO₃晶体的相变问题进行了研究。弄清了升温过程中γ相的本质,它是并没有稳定存在的温度区间,只能在一定温度范围,一定时间内存在的,从α相转变为β相的过渡相。熔态LiIO₃的冷凝过程不同于固态升温过程;这里存在着另一些新相——δ相。由于冷凝条件不同,因而结构也不尽相同,这些δ相在继续冷却时大部分转变为α相,但在未转变为α相之前,再度升温时,则转变为β相。从高温X射线衍射发现:差热分析曲线上所示的α←→γ和δ→α的相变温度是出现新相的温度,这时还伴随着大量的原有相的衍射线,随着时间的延长和温度的改变,原来的相才逐渐消失。同时也证实了γ→β的相变过程需要保温时间和β相的下种自催化作用。