用磁控溅射工艺分别在Si和Al2O3衬底上沉积两种不同织构组分的多晶柱状Cu膜, 基于动力学标度方法表征两种薄膜的表面粗化特征. 结果表明, Cu(111)取向晶粒组分多的薄膜的生长指数较大、表面粗化速率较快. 对于较低温度下沉积的多晶柱状薄膜, 基于其晶粒几何形态和弱化的晶界限制的特点, 提出了一种表面粗化机制, 认为薄膜的表面粗化主要依赖于其晶粒表面的粗化过程, 而薄膜织构决定了薄膜表面粗化速率.

以Ti-43Al-3Si为籽晶, 研究了不同抽拉速率对TiAl合金籽晶法定向凝固全片层组织的影响. 结果表明, 60 mm/h抽拉速率下, 凝固组织中的片层方向能够与生长方向保持一致. 随抽拉速率增加, 由于温度梯度降低、成分过冷增大等因素的影响, 凝固组织中出现了与生长方向成45或90夹角的片层取向. 电磁搅拌引起的强制对流使固/液界面前沿的扰动不断增强, 晶体生长形态发生变化, 破坏了片层取向的一致性.

采用真空熔炼、氩气保护下拉式连续定向凝固方法制备了Cu-12%Al(质量分数)合金线材, 研究了工艺参数对凝固成形过程的影响, 分析了连续定向凝固线材的组织性能. 结果表明: 当熔体温度1250℃、下拉速度9 mm/min、冷却水量900 L/h时, 可以连续稳定成形直径6 mm、表面较光滑、具有单晶组织的Cu-12%Al合 线材, 其延伸率达到19.7%, 弹性模量达到167.9 GPa, 电导率达到22.23% (IACS), 具有优良的综合性能.

在不同温度下对Al-Cu合金试件进行固溶处理, 以改变溶质原子在固溶体中的浓度及析出相在合金中的含量. 对所得到的Al-Cu合金试件进行常应变率拉伸实验, 观察其应力-时间关系曲线. 由拉伸实验现象分析溶质原子及析出相对位错运动的影响, 从而探究Portevin-Le Chatelier(PLC)效应产生的微观机制. 结果表明, 当固溶处理温度由500℃逐步降低, 应力-时间曲线上的锯齿幅值逐渐减小, 并在300℃时达到最小值; 继续降低固溶处理温度至100℃, 锯齿幅值又逐渐增大. 固溶处理温度高于300℃时, 溶质原子对PLC效应的影响强于析出相的影响而起主要作用; 反之, 固溶处理温度低于300℃时, 析出相对PLC效应的影响强于溶质原子的影响而起主要作用.

3种Al-Zn-Mg-Cu合金经过100℃或者120℃预时效24 h, 并在200℃分别回归一定时间后再时效, 均显示出超过该合金预时效状态的强度, 甚至高于相同温度单级时效的峰值强度, 最高达到795 MPa, 且显示出较好的延伸率. 显微组织分析及微区成分分析表明, 较短时间的回归处理所引起的晶界无析出带经过再时效后变窄甚至消失, 对应的晶内组织也非常弥散. 而峰时效状态下虽然晶内组织弥散, 但都显示出明显的晶界无析出带组织特征. 铝合金回归再时效(RRA)状态的超峰值时效强度的原因可以归结为, 再时效使回归时产生的晶界无析出带变窄或消失, 使晶界强度提高; 与此同时, 晶内仍然保持和获得更加弥散的组织状态及更高的析出强化效应.

用分形理论探讨了液态In-80%Sn结构及其变化, 证实了液体结构中存在分形结构, 发现随着温度的升高, 与液态合金其它结构参数一样, 分形维数也发生了不连续的变化, 提出分形维数是一个结构敏感参量. 分析认为液态In-Sn合金结构所出现的不连续变化是由于液体中粒子集合体线度减小而出现的线度效应所造成的, 分形维数的突变是温度诱导液态结构不连续的基本特性.

运用分子动力学方法, 对一系列简单熔体(包括Ag, Al, Au, Co, Cu, Mg, Ni, Pb, Pd, Pt, Rh和Si)的粘滞系数和过剩熵之间的标度关系进行了深入的研究. 计算结果证实了Rosenfeld的粘滞系数标度关系, 应用Dzugutov的方法定义了一个新的约化粘滞系数, 并根据大量的模拟数据拟合出了一个新的粘滞系数标度关系. 分析了在简单熔体中存在粘滞系数与过剩熵普适标度关系的物理本质, 同时明确论证了标度关系与Arrhenius关系之间的密切联系, 即过剩熵与温度的倒数存在正比关系.

陶卫健, 刘海峰//金属学报.—2006；42(12).12671273 系统研究了Mg-6Al-2Sr和Mg-6Al-(1-2)Sr-1Ca合金在水冷模铸造和压铸态下的显微组织、力学及蠕变性能. Mg-6Al-2Sr合金的铸态组织由-Mg和沿枝晶界分布呈片状的-Mg+Al4Sr共晶相组成. 在Mg-6Al-2Sr基础上加入少量的Ca, 合金中的Al4Sr被Mg2Ca取代, 且出现了Mg-Al-Sr三元中间相, 合金的抗蠕变性能显著提高. 对蠕变后试样进行的扫描电镜观察表明, Mg-6Al合金中添加Sr和Ca后形成的中间相均具有很高的热稳定性. Mg-6Al-2Sr合金蠕变后的试样中出现了-Mg17Al12相的非连续析出; 而采用Sr和Ca复合合金化的试样显微组织在蠕变后无明显变化, 也未析出相, 因而显著地提高了合金的抗蠕变性能. 与水冷模铸造试样相比, 压铸试样具有更细的显微组织和更高的室温与高温力学性能, 但抗蠕变性能略低.

金相显微镜原位观察了面内极化的BaTiO3单晶在瞬时电场作用下的畴变和裂纹形核、扩展的关系以及未极化BaTiO3单晶在恒电场下Vickers压痕裂纹扩展和电致畴变的关系. 结果表明, 畴变是裂纹形核、扩展的先决条件, 但不存在直接的关系. 在恒电场下, 未极化的BaTiO3单晶卸载压痕裂纹的滞后扩展可以导致畴变区的扩大.

利用高温高压釜进行2Cr13不锈钢的高温高压CO2腐蚀实验, 用扫描电镜(SEM)和X射线光电子谱(XPS)分析腐蚀产物膜的形貌和成分, 电化学交流阻抗谱测试腐蚀产物膜对2Cr13不锈钢电极过程影响, 失重法评价两种2Cr13不锈钢CO2均匀腐蚀速率. 结果表明: 含氮钢的腐蚀产物膜结构比较疏松, 腐蚀膜中的Cr2O3被CrN和Na3CrO4部分替代, 并且含有较多的Fe3O4和-FeOOH, 其膜的电阻值比不含氮的2Cr13钢 的小, 腐蚀速率较大.

采用密度泛函理论框架下的广义梯度近似(DFT/GGA), 对V13团簇及V12M掺杂团簇(M=Sc, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru)的电子结构和磁性进行研究. 通过对团簇的基态几何构型优化计算得到了团簇束缚能、电子结构以及磁矩的大小, 系统地分析了V13和V12M团簇磁矩的形成机理以及电子结构与磁性的变化关系. 发现掺杂团簇V12Fe和V12Ru为具有大束缚能和大能隙间隔的闭壳电子结构, V12Y团簇具有11 B的大磁矩, 而其它掺杂团簇则表现为弱磁性.

针对工程上应用广泛的AZ91D压铸镁合金, 建立了其凝固过程中微观组织演化的数学物理模型. 采用改进的三维微观元胞自动机(CA)模型, 耦合三维溶质场计算,结合压铸镁合金进行了微观组织模拟. 模拟结果再现了在多晶粒同时生长的情况下,初生晶间的溶质扩散、溶质富集直至共晶转变的全部演化过程. 应用此模型模拟了实际AZ91D压铸件不同部位的微观组织, 模拟结果与金相观察结果符合较好.

在Cu基底上制备了宽度为200 m的非润湿线, SnAgCu无铅焊膏回流过程中形成的钎料液体在非润湿线上发生去润湿. 对印刷不同厚度锡膏样品回流过程中液体形态的原位观察发现, 焊膏厚度由950 m减小时, 回流液体球冠沿非润湿线分离的长度增加, 当焊膏厚度达到350 m时, 液体被彻底分割为两部分. 通过一个简单模型并运用界面能最小化分析, 给出了非润湿线宽度与液体临界高度之间的关系, 理论分析与实验结果基本一致, 间接反映了微电子钎焊连接中发生桥接的本质.