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。     

强流脉冲电子束作用下金属纯Cu的微观结构状态——变形结构

为了研究金属的超快变形机理,利用强流脉冲电子束(HCPEB)技术对多晶纯Cu进行了辐照处理,并利用透射电子显微镜对HCPEB诱发的表面微结构进行了表征.实验结果表明,HCPEB轰击多晶纯Cu后,在轰击表层诱发了幅值极大的应力和极高的应变速率.1次HCPEB轰击材料表层的变形结构以交滑移形成的位错胞和位错缠结结构为主;多次轰击后平行的位错墙和孪晶是该区域的主要变形结构特征;原子面的扩散乃至位错攀移可在晶界和孪晶界上形成台阶结构.根据各自区域的变形结构特征,对相应的变形机理进行了探讨. 关键词： 强流脉冲电子束 多晶Cu 变形结构 孪晶     

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     

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。     

赝火花脉冲电子束传输中束斑分析

通过赝火花强流脉冲电子束对酸敏变色片和单晶硅的轰击试验，结合束流自箍缩效应进行理论计算，对赝火花脉冲电子束传输中束斑的变形进行了研究与分析. 结果表明椭圆形轰击束斑是由通过旁路电容的瞬态电流产生的方位角磁场所引起的，并且提出了解决束斑变形的有效方法. 关键词： 脉冲电子束 赝火花放电 束斑 自箍缩效应     

北京慢正电子强束流运行性能测试

慢正电子强束流采用高能脉冲电子束流轰击金属钽靶, 以产生正负电子对的方式提供正电子, 作为慢正电子束流方法学研究和薄膜材料缺陷研究的束流基础. 本文是在该装置实现运行后, 对慢正电子束流的强度、能散、形貌等运行性能的测试工作的介绍, 以及慢正电子湮没多普勒测量系统的调试和标准样品的测量结果.     

Surface modification of Al-20Si alloy by high current pulsed electron beam

Hypereutectic Al-20Si (Si 20 wt.%, Al balance)alloy surface was treated with high current pulsed electron beam (HCPEB) under different pulse numbers. The results indicate that HCPEB irradiation induces the formation of metastable structures on the treated surface. The coarse primary Si particle melts, producing a “halo” microstructure with primary Si as the center on the melted surface. A supersaturated solid solution of Al is formed in the melted layer caused by Si atoms dissolving into the Al matrix. Cross-section structure analysis shows that a 4 μm remelted layer is formed underneath the top surface of the HCEPB-treated sample. Compared with the matrix, the Al and Si elements in the remelted layer are distributed uniformly. In addition, the grains of the Al-20Si alloy surface are refined after HCPEB treatment, as shown by TEM observation. Nano-silicon particles are dispersed on the surface of remelted layer. Polygonal subgrains, approximately 50-100 nm in size, are formed in the Al matrix. The hardness test results show that the microhardness of the α(Al) and eutectic structure is increased with increasing pulse number. The hardness of the “halo” microstructure presents a gradient change after 15 pulse treatment due to the diffusion of Si atoms. Furthermore, hardness tests of the cross-section at different depths show that the microhardness of the remelted layer is higher than that of the matrix. Therefore, HCPEB technology is a good surface modification method for enhancing the surface hardness of hypereutectic Al-20Si alloy.     

Surface modification of Al-12.6Si alloy by high current pulsed electron beam

The paper investigates the microstructure and property modifications of Al-12.6Si alloy induced by high current pulsed electron beam (HCPEB) treatment. The scanning electron microscope (SEM) results show a fine and equiaxed grain structure of several micrometers is obtained on the top surface of the melted layer. Underneath the top surface, a remelted layer with about 10 μm thickness is obtained and a supersaturated solid solution of Al is formed in the remelted layer. XRD analysis shows that the relative strength of diffraction peaks of Al (1 1 1) and Si (1 1 1) crystal planes is increased after HCPEB treatment. As a result, relative wear resistance of HCPEB-treated sample is significantly improved by a factor of 2.5 due to fine grain strengthening and solid solution strengthening. Therefore, the HCPEB treatment has a good application future in treating Al-Si alloys.     

Effect of cw-CO2 laser surface treatment on structure and properties of AZ91 magnesium alloy

In the study, samples of AZ91 magnesium alloy were subjected to a surface remelting treatment by means of a continuous wave (cw) CO₂ laser. The scope of the investigation included both macro- and microstructural examination, hardness measurements, and wear resistance tests. The investigation has shown that remelting treatment leads to a strong refinement of structure in the surface layer and a more even distribution of phases. Fine α-phase dendrites have been observed to dominate in the remelting zone. The dendritic arm spacing in the laser treated surface was in the range of 1–2.5 μm. The structural changes triggered by remelting have contributed to an increase in the hardness and the wear resistance of AZ91 alloy. The microhardness of the remelted zone has increased to 71–93 HV_0.05 for single-strip remelting and to 84–107 HV_0.05 for multi-strip remelting in comparison with about ~60 HV_0.05 for untreated alloy. The friction coefficient has decreased from 0.375 for material w/o treatment to 0.311 for remelted material. SEM investigations of samples after tribological tests have revealed the presence of parallel grooves proving the occurrence of microploughing and micro cutting of the material during the tribological testing. The results of the conducted investigation have indicated a beneficial influence of the cw-CO₂ laser remelting treatment on the structure and properties of AZ91 alloy.     

激光重熔对等离子喷涂ZrO_2-20%Y_2O_3热障涂层隔热性能的影响

采用大气等离子喷涂(APS)技术在铝基体表面制备氧化锆(ZrO2-20%Y2O3,质量分数)热障涂层,并用脉冲激光对其进行重熔处理,研究了激光重熔对涂层组织形貌、物相转变和隔热性能的影响。研究结果表明激光的比能量对涂层的成型及性能有重要影响,过高的比能量会使涂层表面粗糙度增加,涂层成型变差。在选用合适的低比能量激光重熔条件下,扫描电镜观察结果表明经激光重熔可消除喷涂态涂层的孔隙和层状结构。对粉末和重熔前后的涂层进行了X射线衍射分析,结果表明喷涂及重熔过程中都没有发生相变;隔热试验结果表明重熔后涂层的隔热温度有所下降。     

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.     

流脉冲离子束辐照对DZ4合金性能的影响

 用含Cⁿ⁺和H⁺、加速电压250 kV、脉冲宽度70 ns、束流密度160 A/cm²的强流脉冲离子束辐照DZ4合金，辐照次数分别为2，5，10，15。实验结果表明：辐照后样品的表面出现了熔坑，多次脉冲辐照后样品的表面熔坑边缘模糊甚至消失。近表面存在厚1~2 mm的重熔层，晶粒较细，晶界模糊；熔坑周围富集Cr和Mo等元素;强流脉冲离子束辐照处理后DZ4合金的耐腐蚀性能明显提高，腐蚀速率下降,这是由于辐照减弱了由于晶界和晶粒本体的成分差异而引起的晶界腐蚀；同时离子束辐照后的DZ4合金在高温氧化时更容易形成一层连续的保护性氧化物，其主要成分是致密的Al₂O₃，使得DZ4合金的耐高温氧化性能也有所改善。     

强流脉冲电子束作用下金属纯Cu的微观结构状态——空位簇缺陷及表面微孔结构

利用强流脉冲(HCPEB)电子束技术对多晶纯Cu进行了辐照处理,并利用透射电镜对HCPEB诱发的空位簇缺陷进行了表征.实验结果表明,HCPEP辐照金属可在纯Cu表层诱发大量的过饱和空位,并形成四方形空位胞及空位型位错圈和堆垛层错四面体(SFT),HCPEB瞬间的加热和冷却诱发的幅值极大的应力和极高的应变导致的整个原子平面的位移是空位簇缺陷形成的主要原因.此外,扫描电镜分析表明HCPEB辐照可以在纯Cu表面形成高密度、弥散分布和尺寸细小的微孔.过饱和空位或空位团簇沿晶体缺陷向表面扩散、凝聚是表面微孔形成的根     

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。     

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。