周期性多层膜合金化制取的TiNi形状记忆薄膜的室温微结构特征

用掠入射X射线衍射及X射线反射对磁控溅射制取的等原子比Ni／Ti周期性多层膜晶化热处理 后的TiNi形状记忆薄膜室温微结构进行了研究.TiNi形状记忆薄膜在深度方向的相分布和元 素分布是不均匀的，都是一种多层结构.室温下其微结构特征为最外层是Ti氧化膜，再下层 是Ti₃Ni₄,B19’马氏体相和少量的B2奥氏体相的三相混合物，靠近 基体为主要相成分马氏体，最后是Ni和Si界面反应层.X射线反射率的拟和结果显示薄膜微结 构的分析是合理的.薄膜中相深度分布的不均匀性主要是动力学因素决定的. 关键词： 相深度分布 形状记忆 TiNi 多层膜     

位置灵敏原子探针在材料研究中的新应用

一、马氏体时效钢的时效初期反应 马氏体时效钢是一类特殊的超高强度钢.我们对一种C-300马氏体时效钢(Fe-18.5 % ,Ni-9.0 %,Co-4.8%,Mo-0.6%,Ti-0.1%,A1-0.1%max,Si-0.03%max;C()的时效初期反应进行了研究.实验发现,相变初始于Ti偏析.这种偏聚现象说明在C-300钢时效过程中是Ni3Ti相先形成(C-300 钢时效析出产物为 Ni3 Ti和 Fe7Mo6 ).因为这些偏析团很小,并且在场离子像中不显示,由常规原子探针分析的成分经常是偏析团与其周围基体的混合,其结果是系统地给出低于真实值的偏析浓度.然而,采用位置灵敏原子探针分析就没有这个缺陷,因为…     

NiTi合金势能面的第一性原理研究

采用模守恒赝势(Lin方案)和平面波超软赝势对两种NiTi异构体超晶胞势能面进行了理论研究，结果表明：由于在绝对零度下B19′相总能量低于B2相总能量，B19′相更为稳定.对于B2相，合金化元素Au和Fe在Ni原子位处于势能面平衡点而Ni(Ni位)及位于Ti原子位的Ti，Zr 和Al并非处于平衡位置.在B19′相，Ni，Au，Fe，Ti，Zr，Al均处于势能面平衡点.NiTi合金的马氏体相变应该主要是来自Ni、Ti原子位于势能面非平衡位置所致. 关键词： 密度泛函 势能面 NiTi 合金     

Ni4Ti3沉淀相对NiTi形状记忆合金相变行为的影响

采用第二近邻修正型嵌入原子势的分子动力学方法,建立了共格沉淀相与半共格沉淀相块状/柱状模型,模拟了温度诱发相变和应力诱发相变,分析了Ni₄Ti₃沉淀相对Ni Ti形状记忆合金相变行为的影响．结果表明,Ni₄Ti₃沉淀相本征应变诱发的弹性应力场对相变中马氏体变体类型、形核位置、分布等有重要影响.在温度诱发相变时,共格沉淀相促进部分马氏体变体的形核生长,能显著提高Ni Ti超弹性形状记忆合金的马氏体相变开始温度;在应力诱发相变时,Ni₄Ti₃沉淀相使马氏体早于无沉淀相区域形核,导致了相变应力降低、抑制了马氏体解孪,减小了应力-应变曲线的滞回环.     

氚钛薄膜靶中氚深度分布的反演

金属氚化物中体相氚的总量和深度分布测定是体相中氚行为研究的难点,利用氚衰变诱发X射线谱的氚分析技术分析了金属薄膜靶中体相氚的深度分布情况,建立了薄膜靶中氚深度分布计算模型,利用Tikhonov正则化方法反演了薄膜靶中体相氚的深度分布。反演结果表明,正则化数值算法能够有效提高对薄膜靶法向非均匀性的分辨。     

Pd掺杂对NiTi合金马氏体相变和热滞影响的第一性原理研究

一定浓度的Pd掺杂能够有效地提高Ni Ti合金的相变温度,并且降低热滞.为了解其作用机理,采用第一性原理计算方法,对不同Pd掺杂浓度下Ni Ti合金(Ni24-n Pd n Ti24,n=2,3,4,5,6,9,12;掺杂浓度分别为4.2 at.%,6.3 at.%,8.4 at.%,10.4 at.%,12.5 at.%,18.8 at.%,25 at.%)的相稳定性和结构特性进行计算讨论.马氏体相变温度可以通过奥氏体与马氏体两相能量差值进行分析,且能量差越大相变温度越高;相变过程中两相晶格常数之比越接近于1则热滞越接近于0.计算结果表明:当掺杂浓度小于10.4 at.%时,B19′是最稳定的马氏体相,体心四方(BCT)结构与B19′相的能量差随掺杂浓度的增加略有下降;当掺杂浓度大于等于10.4 at.%时,B19相是最稳定的马氏体相,BCT与B19的能量差随着掺杂浓度增加显著升高.这意味着在掺杂浓度大于等于10.4 at.%时相变温度随掺杂浓度的增加而显著增加.用几何模型分析了马氏体相变的热滞,结果表明掺杂浓度为10.4 at.%时B2到B19相的相变过程热滞最小,与实验结果一致.     

掠出射X射线荧光分析方法

报道了由中国科学院高能物理研究所自行研制的掠出射X射线荧光分析(GEXRF)装置.掠出射X射线荧光分析不仅可以测量薄膜的成分, 而且可确定薄膜的厚度, 密度和化学成分随深度的变化.利用该装置, 在X射线发生器和北京同步辐射装置上, 对硅基体上的金属薄膜(Ni, Ni/Ti)和砷化镓晶体进行了掠出射X射线荧光分析. 所得结果表明, 掠出射X射线荧光分析是一种分析薄膜厚度, 密度等特性的有力工具.     

马氏体时效钢的时效结构

本文利用透射电子显微相和电子衍射相对18Ni马氏体时效钢中沉淀强化相和时效结构的结晶学性质进行了研究。利用数个不同晶带的衍射相,一致地鉴别出同时存在Ni₃Mo,Ni₃Ti沉淀相和弥散的逆转变奥氏体,并且确定了它们相对马氏体基体的取向关系。证明了沉淀相、逆转变奥氏体与基体之间,密排面和密排方向都相互平行。指出在透射电子显微相中看到的魏氏型沉淀结构,实际上是由棒状沉淀相构成的三维空间格条结构,其中棒状沉淀相的长度方向平行于基体的四个〈111〉型方向。所观察到的扩张位错和位错塞积的真实性需要更多的实验证实。从结构观点,讨论了沿位错线的沉淀过程,并提出了钴钼交互作用的可能机制。     

单晶Ni2MnGa中取向内应力对变体分布规律的研究

对单晶Ni2MnGa的马氏体相微观结构进行了分析，发现可能是由于在单晶生长过程中在生长方向存在取向的内应力，导致该单晶样品发生马氏体相变时马氏体变体会沿生长方向择优排列.通过对单晶磁化曲线的测量，讨论了变体的择优排列对磁畴分布的影响. 关键词： 马氏体相变 Ni2MnGa     

纳米晶Ti薄膜的结构研究

用高密度、高电离度的电子迴旋共振等离子体溅射方法在室温基片上沉积出纳米晶Ti薄膜,基体为玻璃、NaCl单晶、纯Al等。对Ti薄膜的结构、形貌和成分进行X射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析,表明所沉积的Ti薄膜是平均粒径d<10nm,晶粒大小均匀且具有比较稳定的fcc反常结构的纳米晶粒膜。我们还较系统地研究了各工作参数对Ti薄膜的晶体结构、晶粒尺寸、成膜速率以及对基体粘附力的影响,分析了成膜机理。 关键词：     

铁磁形状记忆合金Ni52.5Mn23.5Ga24马氏体相变热滞后的研究

用相界面摩擦原理计算了Ni525Mn235Ga24单晶样品在马氏体相变过程中由于相界面摩擦所消耗的能量.计算结果表明,克服相界面摩擦所需要的能量为1314Jmol,仅占相变潜热的一小部分.另外,精细的交流磁化率测量样品的转变循环回线结果表明,相变热滞后的大小和马氏体的转变百分数成正比,从而进一步证明了热弹性马氏体相变的热滞后来源于相界面推移过程中的摩擦 关键词： 马氏体相变 Ni2MnGa     

添加Ti对Al-Bi难混溶合金组织和性能的影响

难混溶合金在凝固过程中极易发生液-液相分离,造成第二相的宏观偏析,失去了合金的应用价值.本文将第三组元Ti添加到Al-Bi难混溶合金中,研究了Ti的添加对合金的凝固组织和性能的影响,探索了原位生成的金属间化合物的存在形式,分析了第二相Bi颗粒的分布.研究结果表明,凝固过程中原位生成的长针状Al_3Ti化合物,均匀分布在Al基体中,穿插在Bi相颗粒之间,阻碍了Bi相颗粒的沉降及凝并,防止了Bi相颗粒的碰撞及长大,制备了Bi相弥散分布在Al基体中的难混溶合金;同时弥散分布在基体中的硬质相Al_3Ti还增强了基体的强度,提高了合金的硬度,使合金表现出优异的耐磨性能.     

内应力对铁磁性形状记忆合金Ni-Mn-Ga马氏体相变路径的影响

在单晶样品Ni52Mn245Ga235中观察到了单纯由温度诱发的完全的热弹性中间马氏体相变,测定了母相和中间马氏体相的晶体结构和晶格参数.通过对研磨成不同晶粒度大小的单晶样品的研究,发现晶粒度小于50μm时,由于机械研磨引入的内应力可以使中间马氏体相变消失.但这种引入的内应力并不引起马氏体相变温度的明显改变.计算了不同晶粒度大小的样品由于机械研磨引起的微观应变和引入的微观内应力.分析指出,马氏体相变路径的选取与机械研磨引入的内应力大小密切相关. 关键词： Ni52Mn245Ga235 中间马氏体相变     

TiN和Ti1-xSixNy薄膜的微观结构分析

使用x射线衍射(XRD)、x射线光电子谱(XPS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和原子力显微镜(AFM)多种观测手段分析了TiN薄膜和Ti1-xSixNy纳米复合薄膜的微观结构.实验分析证明Ti1-xSixNy薄膜是由直径为3-5nm的纳米晶TiN和非晶Si3N4相构成,并且Ti1-xSixNy薄膜的表面粗糙度小于相同条件下制备的TiN薄膜,在Ti1-xSixNy薄膜体系的自由能中引入界面能的概念,在此基础上分析了体系中TiN晶粒的取向问题.     

基于X射线光谱测定法分析氚深度的模拟研究

氚是一种重要的聚变材料,在军事和民用方面都有广泛的用途,氚在薄膜靶中的浓度和深度研究是一项重要的课题.文章建立了氚β射线诱发X射线光谱的模拟方法,分析了氚β射线诱发X射线光谱与氚的浓度和深度分布的关系,研究表明氚在薄膜靶中浓度和深度分布与测定光谱存在对应关系,这为利用X光谱反解氚含最和深度分布奠定了基础.     

掺杂对Ni51.5 Mn25 Ga23.5相变行为和磁性的影响

通过往母合金Ni51.5Mn25Ga23.5掺入7种ⅣA,ⅤA和ⅥA过渡族元素得到系列掺杂合金Ni51.5Mn23M2Ga23.5.M为掺杂元素.实验结果表明,掺杂效应一般引起马氏体相变温度的下降,其中,W的掺杂是7种元素中唯一使相变温度升高的特例,且出现了中间马氏体相变.同时,在价电子浓度不变的情况下,相变更敏感于原子的尺度效应.实验发现,Ti,Zr,Hf,V四种非磁性元素的掺杂使Mn原子磁矩减小,而Nb,Ta,W三种非磁性元素的掺杂却可以明显地增大Mn原子的磁矩.在考察掺杂效应时,不能忽略马氏体相变引起的晶格变化对材料磁性的影响.     

SrTiO3薄膜氧缺陷的第一性原理研究

在广义梯度近似(GGA)下,利用超软赝势对真空条件下SrTiO3超晶胞的体系能量、原子间电子云重叠布局数和电子态密度等进行了自恰计算.结果显示,对有氧缺陷的超晶胞优化后,晶格参数的几何平均值增大了2.711%,这表明在高温条件下外延生长STO薄膜时,产生了氧缺陷,并且氧空位易处于薄膜表层;另外,表层氧缺陷使表层Ti原子明显的发生偏心位移,两个Ti原子的核间距由0.3905 nm增大至0.4234 nm,b轴上的氧原子则向中心靠近了0.0108 nm、并沿c轴方向上突了0.0027 nm,使STO晶体产生自发极化,氧缺陷还使STO的电子态密度的能隙增宽了1.75 eV,达到2.48 eV,从而使STO晶体由顺电相转向铁电相.     

Ni2MnGa单晶马氏体相变过程摩擦耗能的热动力学计算

根据相界面摩擦原理 ,在推导出计算Ni2 MnGa系统热动力学参量的一般表示式的基础上 ,结合马氏体相变温度分别在室温以下、室温附近、室温以上三种非正配分比Ni2 MnGa单晶自发相变应变和交流磁化率随温度变化的测量结果 ,计算了三种样品马氏体相变过程中界面摩擦所消耗的能量 .结果进一步表明正是相变过程中的界面摩擦导致了相变的热滞后 ,而三种样品马氏体相变过程的摩擦耗能和相变热滞后存在较大差别的原因在于三种样品马氏体相变生成物具有不同的结构     

哈斯勒合金Ni45Co5Mn37In13的磁场诱导马氏体相变和反磁热效应研究

通过结构和磁性测量,对Ni45Co5Mn37In13多晶样品的马氏体相变性质进行了系统研究,发现Co原子的间隙掺杂能够提高三元合金奥氏体相与马氏体相之间的磁化强度差异(ΔM).以此为基础,结合基本热力学理论,总结了计算驱动完整马氏体相变所对应临界磁场在热力学上的一般表达式,并结合Ni45Co5Mn37In13的实验结果对该表达式进行了基本讨论,充分证明了磁场诱导马氏体相变不仅与该类合金两相之间的ΔM有关,而且还依赖于合金在相变过程的温度跨度与热滞后.此外,计算了Ni45Co5Mn37In13合金在磁场诱导马氏体相变过程中的反磁热效应.结果表明,该合金的饱和等温熵变约为27J/kg K.而且保持在一个非常宽的温度跨度内,以至于样品在50kOe磁场改变下的磁制冷量已经达到了约340J/kg.     

Ni-Mn杂化对Mn_(50)Ni_(41-x)Sn_9Cu_x合金中马氏体相变温度和马氏体相磁性的影响

研究了Ni-Mn杂化对Mn_(50)Ni_(41-x)Sn_9Cu_x合金马氏体相变温度和马氏体相磁性的影响.研究表明:在Mn_(50)Ni_(41-x)Sn_9Cu_x(x=0,1,3,5)合金中,随着Cu含量增加,马氏体相变温度和居里温度均降低;自发交换偏置场也随着Cu含量的增加从1182 Oe(1 Oe=79.5775 A/m)降低到0 Oe.马氏体相变温度和马氏体相磁性的变化归因于掺杂Cu削弱了体系中Ni 3d eg与Mn 3d之间的杂化.