基于XRD的镀锌钝化膜残余应力试验研究

利用XRD技术测试了镀锌钝化膜结合界面的残余应力，同时通过电解抛光法检测了其厚度方向残余应力的分布规律，分析了残余应力对镀锌钝化膜结合强度的影响. 试验结果表明，镀锌钝化膜的残余应力均表现为压应力，并随着基体表面残余应力的增大而减小；钝化膜在2—10μm厚度方向的残应力为-274.5—-428.3MPa，其应力为梯度分布；镀锌钝化膜与基体的界面结合强度与其残余应力成反比，减小薄膜残余应力，有利于提高镀锌钝化膜与基体的结合强度. 关键词： X射线衍射法(XRD) 镀锌钝化膜 结合强度 残余应力     

涂层界面结合强度检测研究(Ⅰ):涂层结合界面应力的理论分析

利用激光划痕测试法和弯曲应力理论，建立了涂层结合界面应力的理论模型，推导出结合界面剪应力、正应力和剥离应力分布公式，分析了结合界面应力产生的机理.理论分析结果表明，界面正应力主要集中在界面中心区域内，而在界面边缘附近，正应力迅速下降，在界面边缘处其值降为0；剪应力和剥离应力主要集中在界面边缘区域内，在远离界面边缘区域，剪应力和剥离应力则迅速下降；涂层中正应力和涂层厚度、基体厚度以及杨氏模量无关，界面间剪应力以及剥离应力随涂层厚度增加而增加，并且由涂层与基体厚度以及杨氏模量所共同决定.     

涂层界面结合强度检测研究（I）：涂层结合界面应力的理论分析

利用激光划痕测试法和弯曲应力理论，建立了涂层结合界面应力的理论模型，推导出结合界面剪应力、正应力和剥离应力分布公式，分析了结合界面应力产生的机理．理论分析结果表明，界面正应力主要集中在界面中心区域内，而在界面边缘附近，正应力迅速下降，在界面边缘处其值降为0；剪应力和剥离应力主要集中在界面边缘区域内，在远离界面边缘区域，剪应力和剥离应力则迅速下降；涂层中正应力和涂层厚度、基体厚度以及杨氏模量无关，界面间剪应力以及剥离应力随涂层厚度增加而增加，并且由涂层与基体厚度以及杨氏模量所共同决定．     

激光熔敷镍石墨烯立方氮化硼涂层的耐磨性能

在AISI 4140基体上采用预置材料激光熔敷的方法制备了镍石墨烯立方氮化硼(Ni-Graphene-CBN)复合材料涂层。X射线衍射(XRD)和Raman测试证明了石墨烯和CBN存在于所制备的涂层材料中。扫描电镜(SEM)图片给出了所制备的复合材料涂层的表面和断面形貌。进行了复合材料涂层的纳米机械性能和耐磨性的测试。测试结果表明:随着CBN含量的增加,复合涂层的硬度及弹性模量相应提高,分别由4.3 GPa提高到6.2 GPa和101 GPa提高到140 GPa; 同时其耐磨性也有明显改善,6% CBN含量的涂层摩擦系数由基体材料的0.2降低到0.15,最大磨损量降到基体磨损量的一半。     

SiC纤维增强Ti17合金复合材料轴向残余应力的拉曼光谱和X射线衍射法对比研究

准确测量和分析SiC纤维增强Ti合金复合材料(SiC_f/Ti)中残余应力状态对优化复合材料的成型工艺和理解其失效模式具有重要意义,但其残余应力的实验测量和分析仍是一个挑战.石墨C涂层作为SiC纤维与Ti17基体合金之间必需的扩散障涂层,承载了由纤维与基体之间热不匹配引入的残余应力.本文采用显微拉曼光谱法对比测量纤维表面C涂层在复合材料中和去掉基体无应力态下G峰的峰位,通过石墨C涂层应力态下峰位移动计算出SiCf/C/Ti17复合材料中SiC纤维受到～705.0 MPa的残余压应力.采用X射线衍射方法测量了不同方向上该复合材料中基体钛合金的晶面间距以获取其空间应变,根据三轴应力模型分析了复合材料中基体钛合金沿轴向方向的残余应力为～701.3 MPa的张应力,并通过线性弹性理论转化为SiC纤维的残余压应力为～759.4 MPa.两种测试方法都确定了SiC纤维在成型过程中受到残余压应力,且获得的应力值较为接近,都可以用于对SiC_f/Ti复合材料的残余应力测量.     

非金属基体表面涂层质量检测方法研究

为研发新型的涂层检测方法,本文在分析和研究现阶段涂层质量检测技术的基础上,通过对输电线路绝缘子RTV涂层施涂质量的抽检实验,提出一种新型且适用于非金属基体表面涂层质量的检测方法——敲击测声法,用于基体为陶瓷、玻璃等高硬度材料,涂层为橡胶等低硬度材料的质量检测,可以保证在不损伤被测涂层的情况下检测涂层厚度、均匀度等质量指标。当基体与涂层有较明显硬度差别时,通过相同力度敲击被测涂层表面,检测返回的声强峰值(即分贝数值),判断非金属基体表面涂层质量的差异,并在检测软件Wensn Sound Link界面实时显示检测数据的变化,直观地反映检测结果。此方法对航天、电力、机械制造等多个领域的涂层检测具有良好的推广应用价值。     

短波长X射线衍射检测晶体材料内部缺陷的边界阈值法

在普通X射线源上进行X射线衍射断层扫描成像检测晶体材料内部缺陷的研究极少,短波长X射线衍射仪(short wavelcngth X-ray diffractometer,SWXRD)相比同步辐射装置,体积小巧、实用和维护费用低.在SWXRI)上进行X射线衍射断层扫描时,缺陷边界的确定直接影响成像的质量和缺陷的辨别.采用衍射强度阈值法对测试数据进行处理,使得缺陷边界清晰可辨.运用Gauss函数拟合测试数据探索各种因素对阈值大小的影响,解决阈值设定的难题.通过研究置于铝粉中的不同直径像质计对阈值大小的影响,发现阈值为基体强度的91%较合适.然后测试铝板上的细缝进一步验证了阈值法对缺陷边界的改善和阈值选择的准确性.     

合金元素对TiC/奥氏体界面稳定性影响的第一性原理计算

界面结合强度与材料的强度、硬度、耐磨损、耐腐蚀等性能息息相关,TiC是钢中常见的析出相,研究它与铁基体的界面结合状态,探寻合理的界面强度提升方案,对提升钢的性能具有十分重要的理论意义和应用价值.本文以TiC/奥氏体基体界面为研究对象,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法从原子尺度上研究TiC/奥氏体基体界面的结合状态.首先本文对界面结合强度以及电子结构进行了计算分析,之后进行高通量计算,研究过渡族金属元素(Mn、Tc、Re、Ru、Os、Co、Rh和Ir)在TiC/奥氏体基体界面的偏析行为及其对界面结合强度的影响,最后通过差分电荷密度分析并解释过渡族金属元素的作用机理.计算研究表明,掺杂Re元素可显著提升界面的强度,为实验上设计高性能钢铁材料提供了新的思路.     

基于分形理论的超音速等离子喷涂层界面结合行为研究

为研究结合界面形貌与涂层体系结合强度之间的关系,采用超音速等离子喷涂设备制备Fe基合金涂层,选用(Ni,Al)涂层作为黏接底层.通过改变Ar气流量,获得不同粗糙表面的黏接底层.采用对偶件拉伸法测量复合合金涂层体系的结合强度,同时引入分形理论对结合界面形貌进行定量表征,结果表明:黏接底层能显著提高涂层的结合强度,随着Ar气流量的升高,黏接底层表面分形维数不断降低,涂层体系的结合强度则呈现出先增大后减小的趋势.     

Be薄膜应力的X射线掠入射侧倾法分析

由于铍薄膜极易被X射线穿透, 传统的几何模式下很难获得有效的X射线衍射应力分析结果. 本文采用掠入射侧倾法分析SiO₂基底上Be薄膜残余应力, 相比其他衍射几何方法, 提高了衍射的信噪比, 获得的薄膜应力拟合曲线线形较好. 对Be薄膜的不同晶面分析, 残余应力结果相同, 表明其力学性质各向同性; 利用不同掠入射角下X射线的穿透深度不同, 获得应力在深度方向上的分布; 由薄膜面内不同方向的残余应力相同, 确定薄膜处于等双轴应力状态. 关键词： Be薄膜 X射线衍射 应力     

快冷熔覆法原位合成大厚度铁基非晶复合涂层的研究

通过水冷提高凝固速率及降低基体金属对熔覆层的稀释,采用改进的钨极惰性气体氩弧熔覆的方法,原位制备了大厚度(1—5 mm)Fe基非晶/纳米晶复合涂层.利用X射线衍射,光学显微镜和透射电子显微镜对涂层成分和组织进行分析,并测试了涂层的显微硬度.结果表明,采用快冷熔覆的方法可以制备出含有50%以上非晶含量的非晶/纳米晶复合涂层,涂层内纳米晶颗粒表面被非晶过渡层包覆.较厚涂层的显微硬度达到1600HV_0.3,与基体为冶金连接,有良好的结合强度及耐磨性.非晶/纳米晶复合结构使得涂层与基体之间的过渡区具备较强的弹塑性,提高了涂层的抗冲击性. 最后重点讨论了微观结构和性能之间的内在联系,涂层内非晶相与纳米晶相的协同作用是造成涂层高硬度的主要原因. 关键词： 非晶 涂层 熔覆 显微硬度     

一种软X射线多层膜界面粗糙度的计算方法

提出一个利用多层膜小角X射线衍射谱衍射峰积分强度计算多层膜界面粗糙度的公式。用磁控溅射技术制备Mo／Si多层膜，用波长为0．154nm的硬X射线测量样品在小掠入射角区的衍射曲线，分别用本文公式和反射率曲线拟合方法计算了样品的界面粗糙度。实验结果表明：由本文公式获得的界面粗糙度近似于拟合方法获得的界面粗糙度，它们略等于多层膜界面实际粗糙度。     

利用X射线衍射研究聚晶金刚石复合片的残余应力(英文)

通过x射线衍射方法研究了聚晶金刚石复合片中金刚石层内的宏观残余应力以及微观残余应力.宏观残余应力通过测量x射线衍射的峰值移动可以计算出来,微观残余应力由x射线衍射的峰形宽化决定.本文研究结果表明:我们研究的三种型号聚晶金刚石复合片中存在着宏观残余压应力和微观残余张应力,并且发现宏观残余压应力和微观残余张应力的大小随着金刚石平均粒径的增大而减小,根据x射线衍射研究表明这可能是由于随着金刚石粒径的增大,聚晶金刚石复合片中金刚石相的减少而非金刚石相的增加造成的.x射线衍射技术可以非破坏性的测量宏观和微观残余应力的大小,因此,这是一种很好的检测聚晶金刚石复合片中残余应力的方法,并可以通过应力的大小来优化聚晶金刚石复合片的最佳组分和工艺,同时也可以给出聚晶金刚石复合片的最佳工作条件.     

Al/Cu薄膜真空扩散连接技术

 针对惯性约束聚变（ICF）物理实验要求，提出并采用真空扩散连接技术，在高温环境下对Al/Cu薄膜进行连接研究。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）仪以及台阶仪等方法对连接样品基体组织和表面质量进行分析。结果表明：铝铜薄膜通过界面原子间的范德华力、冶金结合以及界面反应实现无胶连接。     

光束合金化合成Fe-AI系金属间化合物涂层的微观特征

TG174.445 2004064499 光束合金化合成Fe-Al系金属间化合物涂层的微观特征=Microstructure characteristics of Fe-Al intermetallic compound coating synthesized by light beam alloying[刊,中]/单际国(清华大学机械工程系.北京(100084)),任家烈…∥清华大学学报(自然科学版).—2004,44(5).—585-588 为了改善钢铁材料的耐高温腐蚀性能,用光束合金化方法在45钢表面合成了Fe-Al金属间化合物涂层。采用扫描电子显微镜、能量弥散X射线分析和X射线衍射研究了光束合金化工艺参数(粉末预置量m和热输入量q)对合金化层的化学成分、显微组织及其物相组成的影响。实验结果表明,减小比能量(E=q/m)将导致合金化层的熔宽和熔深减小,从而使合金化层含Fe量减少,含     

脉冲磁控溅射法制备单斜相氧化铒涂层

用中频脉冲反应磁控溅射法,在溅射功率为78 W,93 W和124 W以及衬底温度分别为室温,500 ℃及677 ℃下制备了氧化铒涂层.采用原子力显微镜、纳米压痕、X射线衍射和掠入射X射线衍射法研究了涂层的形貌、力学性能及物相结构.测量了涂层的电学性能.结果显示,脉冲磁控溅射沉积氧化铒涂层具有较高的沉积速率.实验制备得到了单斜相结构的氧化铒涂层.提高溅射功率时,沉积速率从28 nm/min增大至68 nm/min,涂层的结晶质量显著下降.提高衬底温度至500 ℃和677 ℃时,单斜相衍射峰强度下降.分析认为 关键词： 氧化铒 脉冲磁控溅射 单斜晶相     

分光晶体LiF质量的X射线检测

氟化锂晶体具有较好的机械性能,容易加工,解理面具有高的X射线衍射强度和良好的色散本领,所以是电子探针微区x射线谱仪和荧光X射线谱仪的主要分光晶体之一.分光晶体质量的好坏直接影响仪器的性能.因此对分光晶体的质量进行检测是十分必要的. 氟化锂作为一种典型的晶体许多人进行过研究.很早 Gilman和Johston[1]等曾用化学浸蚀法.Yoshimatsu Newkirk等[2,5]曾用X射线形貌术研究过位错和亚晶界.Birks和 Seal[6]曾用X射线方法研究过研磨、淬火和弯曲等工艺对LiF分光晶体衍射峰值强度和半高宽的影响. 本文提出用X射线衍射形貌技术和X射线…     

ZnO/Zn界面对纳米ZnO薄膜光学性质的影响

采用氧等离子体辅助电子束蒸发金属Zn后低温退火的方法制备纳米ZnO薄膜。利用X射线衍射(XRD)谱、拉曼(Raman)谱、X射线光电子能谱(XPS)以及光致发光(PL)谱等手段,分析了退火温度及ZnO/Zn界面对样品的结构和发光性质的影响。Raman结果表明随着退火温度的升高,界面模式(Es)振动减弱并向低波数方向移动。当退火温度为400℃时,界面振动消失,Zn全部转化成具有六方纤锌矿结构的ZnO,得到化学配比的纳米ZnO薄膜。PL谱表明,经400℃退火处理的样品紫外发射最强,发光性质最好。     

激光辐照热障涂层中平面应变问题的热弹性变分分析

 针对激光辐照热障涂层材料的平面应变问题，提出热障涂层热弹性分析的基本方程，对定常温度场给出级数形式解析解，并用最小余能原理和变分法分析了结构的热弹性应力场，研究了最大应力和界面应力的分布特征，并就一些物理参数的影响进行了讨论。结果表明，热障涂层的主要破坏因素为表面拉伸应力，界面应力相对较小，但在自由边界有集中现象，剥落应力大于剪切应力，是导致涂层破坏的重要原因。涂层厚度增加会改变厚度方向上的应力分布，界面应力向中心集中。     

Co元素对硬质合金基底金刚石涂层膜基界面结合强度的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法, 研究了硬质合金刀具基底黏结相Co元素对金刚石涂层膜基界面结合强度的影响机理. 借助Materials Studio软件建立了WC/Diamond膜基界面模型和WC-Co/Diamond膜基界面模型, 采用CASTEP仿真软件计算了WC/Diamond膜基界面模型和WC-Co/Diamond膜基界面模型的最优稳定结构. 通过仿真计算, 获得了WC/Diamond膜基界面模型和WC-Co/Diamond膜基界面模型的界面结合能、电荷密度图及Mulliken重叠布居数. 经对比分析后发现, 硬质合金基底中磁性元素Co的存在能转移金刚石涂层膜基界面处W元素及C元素的电荷, 从而使膜基界面处的原子因失电荷而相斥, 这直接导致了金刚石涂层膜基界面间距变大, 使得金刚石涂层膜基界面结合能降低.