Microstructure and properties of Nb/Ta multilayer films irradiated by a high current pulse electron beam

Nb/Ta multilayer films deposited on Ti6Al4V substrate with Nb and Ta monolayer thicknesses of 30 nm, 120 nm, and 240 nm were irradiated by a high current pulse electron beam (HCPEB) to prepare Nb-Ta alloyed layers. The microstructure and the composition of the outmost surface of melted alloyed layers were investigated using a transmission electron microscope (TEM) equipped with an X-ray energy dispersive spectrometer (EDS) attachment. The Ta content of the alloyed surface layer prepared from the monolayer of thickness 30 nm, 120 nm, and 240 nm was ～ 27.7 at.%, 6.37 at.%, and 0 at.%, respectively. It was found that the Ta content in the alloyed layer plays a dominant role in the microstructure of the films. The hardness and the wear rate of the alloyed layers decrease with the increasing content of Ta in the surface layer.     

成份对BCN薄膜结构和纳米力学性能的影响

利用直流磁控溅射技术制备了三元BCN薄膜,通过在100~500 mA之间调节励磁线圈电流,获得了不同成分的BCN薄膜。分析结果表明随着励磁线圈电流的增加,薄膜中B含量由43 at%上升至53 at%,C含量由25 at%下降至15 at%,而N原子百分含量基本不随励磁线圈电流的改变而变化。随着B含量不断增加,C含量不断减少,薄膜中B-C键含量逐渐减少,而B-N键含量相应增加,并且薄膜中类BC3.4的B-C键逐渐向类B4C的B-C键转化。薄膜中B和C含量的变化对薄膜的力学性能影响不明显,薄膜纳米硬度位于17.0~20.4 GPa之间,弹性模量位于161.0~197.3 GPa之间。     

基于非局部理论的黏弹性纳米杆轴向振动与波传播研究

根据非局部理论和Kelvin黏弹性理论，针对黏弹性纳米杆自由振动和波传播的轴向动力学问题进行研究.首先，推导了黏弹性纳米杆的轴向动力学微分控制方程.然后，通过无量纲化讨论了3种典型边界纳米杆的前三阶振动特性.最后，研究黏弹性纳米杆波的传播问题，导出了圆频率、波速与波数之间的关系.数值结果表明，非局部效应使第一、二阶固有频率持续减小，第三阶频率先增大再减小，出现结构刚度削弱和增强两种趋势.特别地，对于自由端存在集中质量的情形，第二阶频率随着黏性系数增大出现了多值情况，易导致杆件失稳.数值算例还说明了非局部效应的增强可有效降低黏性材料的阻尼效应，产生逃逸频率，使得纵波能够在高波数段传播.另外，黏性系数在低波数段对阻尼比影响可忽略不计，而在高波数段下，黏性系数越大则阻尼比越大.     

M50钢强流脉冲电子束Cr合金化的高温摩擦性能

结合磁控溅射与强流脉冲电子束辐照技术在M50钢表面制备了Cr合金化层。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对合金化层的组织结构进行表征分析,研究了Cr合金化层的高温摩擦行为及磨损机制.结果表明:Cr合金化层由表向内依次为Cr含量较高的体心立方(BCC)Fe-Cr固溶体、奥氏体和马氏体. M50钢与Cr合金化层的高温磨损机制均为氧化磨损。Cr合金化层高温摩擦系数在0.2～0.4之间,低于M50钢0.5～0.8,具有一定的自润滑效果. SEM和能谱分析表明:Cr合金化层在高温摩擦过程中优先生成与基体结合良好的低摩擦系数的氧化铬膜是其摩擦系数降低的主要因素.