Si對Ti-Al-Si-N涂層微觀結構及性能影響

在直徑300mmsi片制備中,利用雙面磨削技術能為后續(xù)加工提供高精度的表面,但si片損傷層厚度較大。通過掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡對si片表面及截面進行觀察,得到了經(jīng)不同粒徑的砂輪磨削后的si片的表面及截面形貌、si片的表面及亞表面損傷層的厚度并進行了分析比較。結果表明,用粒度更小的3000#砂輪磨削,能夠有效地降低si片表面及亞表面損傷層的厚度,為優(yōu)化300mm單晶si片雙面磨削工藝、提高si片表面磨削質量提供了清晰、量化的實驗理論依據(jù)。

以工業(yè)si粉為原料,α-si3n4粉為稀釋劑,聚乙烯醇為粘結劑,采用反應燒結工藝制備了si3n4陶瓷。研究了稀釋劑量對反應燒結si3n4陶瓷的體積密度、開氣孔率、相組成、微結構、彎曲強度和抗熱震性的影響。結果表明,隨稀釋劑量的增加,si3n4陶瓷的體積密度從2.27g/cm3降至2.04g/cm3,開氣孔率從23%升至33.8%。si3n4陶瓷由α-si3n4、β-si3n4和少量單質si組成。si3n4主要以針狀晶形式存在,殘留si呈不規(guī)則塊體。隨著稀釋劑量的增加,4組si3n4陶瓷的三點抗彎強度分別為119mpa、112mpa、146mpa和113mpa;經(jīng)50次800℃至室溫空冷熱震后,其強度保持率分別為81.5%、90.2%、87%和88.5%,表現(xiàn)出較好的抗熱震性。

利用動態(tài)剪切流變儀、熒光顯微鏡等手段研究不同結構pe改性瀝青的黏彈性能、微觀結構、黏溫特性等,從聚合物分子結構的角度闡述改性瀝青性能的差別及原因。結果表明：改性瀝青在相同溫度下的儲存模量g＇和損失模量g〞由大到小順序為hdpe、ldpe、vpe,儲存模量g＇隨溫度降低幅度大小順序為vpe、ldpe、hdpe；相同溫度下瀝青質含量較低的zh瀝青的儲存模量g＇小于qhd瀝青的；pe以不規(guī)則顆粒分散在瀝青相中,ldpe分散最均勻,粒子為球狀且直徑約為20μm；hdpe的粒子形狀不規(guī)則且粒徑多數(shù)大于100μm；pe改性瀝青微觀結構及黏彈力學性能的差別是由于pe分子間距、分子柔順性及結晶度的差異造成的；hdpe對瀝青的黏彈力學性能和高溫性能的提高效果最明顯,hdpe合適的摻加量為4%~5%。

研究了不同溫度下淬火對40ti-40v-10cr-10mn合金微觀結構和儲氫特性的影響。結果表明,未經(jīng)淬火的樣品為體心立方v基固溶體,具有兩個位置相近的特征衍射峰,分別對應于bcc-1相和bcc-2相;經(jīng)1473k淬火的樣品僅由bcc-1相構成;經(jīng)1573k和1673k淬火的樣品均由bcc-1相、bcc-2相和c14型laves相(密排六方結構)構成。動力學機制研究表明,各樣品吸氫反應均受化學反應控制,但動力學方程存在明顯差異,故吸氫速度不同。隨著淬火溫度的升高,樣品在室溫下的吸氫量先減小后增大(1573k淬火樣品最小,1673k淬火樣品接近于未淬火樣品),在室溫下的放氫量、遲滯效應都得到逐步改善,在373k下的放氫量也是先減小后增大(1573k淬火樣品最小,1673k淬火樣品明顯大于未淬火樣品)。

為開辟建筑垃圾廢磚再生利用新途徑,將建筑垃圾廢磚磨細成粉,即建筑垃圾磚粉(cwbp),與其他工業(yè)廢渣復合形成建筑垃圾復合粉體材料(cwcpm).借助xrd,dsc-tg,sem及mip微觀測試手段,研究了cwbp與cwcpm對水泥基材料水化產(chǎn)物數(shù)量、微觀形貌及其孔結構的影響.研究結果表明:cwbp顆粒級配及形貌較差,活性較低;cwcpm可充分發(fā)揮各組成材料間的疊加效應,粒徑較小的顆?？商畛溆谒囝w粒間,有利于膠凝體系形成緊密堆積結構;cwcpm的二次水化反應降低了取向性較強、穩(wěn)定性較差的ca(oh)2含量,改善了水泥基材料內部微觀形貌,細化了混凝土孔結構,可有效改善混凝土孔徑分布.

以茂名石化動力廠循環(huán)硫化床脫硫灰渣為研究對象,考察了不同摻量的改性脫硫灰渣對水泥物理性能及微觀結構的影響.結果表明:水泥摻入質量分數(shù)為30％的改性脫硫灰渣后,水灰質量比從原來的0.3045降至0.2850,初凝、終凝時間明顯加快,蒸壓膨脹值由0.5248下降至0.2789;水泥膠砂的強度后期發(fā)展明顯;水泥凈漿試塊水化3d和28d的sem圖表明加入改性劑改性后的灰渣使得水泥水化進程加快,水化產(chǎn)物鈣礬石的形成提前,水化28d后大塊氫氧化鈣消失,水化硅酸鈣凝膠與鈣礬石的結合更加緊密,水泥水化的密實度明顯增加.

對al-12si-0.5in新型建筑儲能材料進行了不同溫度的熱處理,并進行了力學性能和耐久性能的測試與分析。結果表明,隨熱處理溫度從300℃提高至430℃,材料的力學性能和耐久性能均先提高后下降。與未經(jīng)熱處理的材料相比,380℃熱處理的材料抗拉強度增加53mpa,屈服強度增加67mpa,斷后伸長率增加8.1%,抗壓強度增加140mpa在耐久試驗后的質量變化率減小13.6%。al-12si-0.5in新型建筑儲能材料的熱處理溫度優(yōu)選為380℃。

采用掃描電鏡(sem)研究了稀釋劑(礦物油)粘度對熱誘導相分離高密度聚乙烯(hdpe)微孔膜微孔結構的影響。結果表明,隨著礦物油粘度的增加,在hdpe／礦物油體系冷卻誘導相分離過程中,大量礦物油滯留在晶體內部,采用有機溶劑萃取后晶體問孔減小、減少。相比自然冷卻,采用冰水混合物冷卻得到的晶體間孔更小。最后從微孔膜加工性及微孔大小出發(fā),認為具有中等粘度的稀釋劑比較好。

為了研究煤的微觀結構對自燃特性影響規(guī)律,利用鏡質組反射率實驗、紅外光譜分析和低溫液氮吸附實驗對煤樣進行實驗研究。研究表明:雖然金川礦業(yè)長焰煤比東歡坨礦氣煤變質程度要低,但是由于金川礦業(yè)長焰煤擁有更小比表面積以及煤分子活性基團數(shù)量均小于東歡坨氣煤,導致金川礦業(yè)長焰煤自燃傾向性更低。由此可見,自燃特性判定不應該簡單由變質程度決定,而更應該綜合考慮煤的微觀結構特性。

采用dsc和光學顯微鏡繪制了hdpe/礦物油共混體系的相圖,采用帶熱臺的偏光顯微鏡和掃描電鏡研究了hdpe含量、冷卻速率和冷卻溫度對微孔膜微觀結構的影響。研究發(fā)現(xiàn):隨著共混體系中hdpe含量的減少,體系晶間孔和晶體內孔增多增大;隨著冷卻速率的增加,體系晶體內孔增多增大,晶間孔尺寸降低;冷卻溫度對微孔結構的影響較低。

采用溶膠-凝膠法(sol-gel)制備了bi-si-b-zn-al-o系玻璃粉,采用xrd、emax、sem、ir、dsc/tg及粒度分布儀等對粉體進行了表征,并初步探討了在200～800℃溫度范圍內該玻璃粉微觀結構的變化.結果表明,凝膠經(jīng)干燥去除非玻璃組分后,可獲得符合設計組分的玻璃粗粉,該粗粉經(jīng)600℃熱處理及球磨后,可得到粒徑在0.1～1μm范圍的超細近球形粉體;熱處理溫度在200～800℃范圍內時,粉體均呈現(xiàn)玻璃態(tài)結構;經(jīng)200℃干燥后玻璃粉主要以[sio4]四面體及部分[bo4]四面體形成主體網(wǎng)絡空間,[bio3]三角體和剩余的[bo4]四面體以網(wǎng)絡修飾體的形式分布在網(wǎng)絡間隙,隨著溫度升高,修飾體中部分bi原子和b原子會加入到主體網(wǎng)絡中,成為網(wǎng)絡形成體.

采用點陣壓入技術在不同壓入荷載和保載時間下測試硬化水泥凈漿的彈性模量、壓痕硬度和微觀徐變,用掃描電子顯微鏡分析壓痕影響區(qū)域的微觀結構組成,并分析微觀結構組成對微觀徐變及力學性質的影響。結果表明:對于0.5n和1.5n的壓入荷載,壓痕影響區(qū)域包含孔隙相、水化產(chǎn)物相和未水化水泥顆粒相,可反映硬化水泥凈漿混合相的微觀結構組成和微觀徐變及力學性能;保載時間和最大荷載會影響硬化水泥凈漿力學性能的測試,保載時間越長,則彈性模量和壓痕硬度越小,其原因與硬化水泥凈漿的徐變性質有關,但是減小幅度不大;當最大荷載由0.5n增大至1.5n,力學性能略微增大;采用1.5n、180s包含5×5壓入點陣的試驗制度可得到成熟硬化水泥凈漿的微觀徐變性質;接觸徐變函數(shù)具有對數(shù)型函數(shù)的特征,保載時間越長,接觸徐變函數(shù)越大,這與接觸壓痕半徑隨保載時間增長而增大有關,但最大荷載對接觸徐變函數(shù)幾乎無影響。對于0.3水灰比的硬化水泥凈漿,徐變模量和特征時間分別為158~201gpa和0.43~0.59s。

研究了ti3al基合金真空釬焊及接頭組織性能;分析了不同釬料對接頭界面組織和剪切強度的影響,初步優(yōu)選了釬料,優(yōu)化了釬焊連接規(guī)范參數(shù);利用電子探針、掃描電鏡和x射線衍射等方法對接頭進行了定性和定量分析。結果表明:采用nicrsib釬料連接時,在界面處有金屬間化合物tial3、alni2ti和ni基固溶體生成,tial3和alni2ti的生成降低了接頭的剪切強度;采用tizrnicu釬料連接時,在界面處有金屬間化合物ti2ni、ti(cu,al)2和ti基固溶體生成,ti2ni和ti(cu,al)2的形成降低了接頭的剪切強度;采用agcuzn釬料連接時,在界面處生成ticu、ti(cu,al)2和ag基固溶體,ticu和ti(cu,al)2的生成是降低接頭剪切強度的主要原因;采用cup釬料連接時,在界面處生成了cu3p、ticu和cu基固溶體,cu3p和ticu使接頭的剪切強度降低;對于nicrsib釬料,當連接溫度為1373k,連接時間為5min時,接頭的剪切強度最高為2196mpa;對于tizrnicu釬料,當連接溫度為1323k,連接時間為5min時,接頭的最高剪切強度為2596mpa;對于agcuzn釬料,當連接溫度為1173k,連接時間為5min時,接頭的最高剪切強度為1254mpa;對于cup釬料,當連接溫度為1223k,連接時間為5min時,接頭的最高剪切強度為986mpa;采用tizrnicu

試驗采取了染色顯微照相、sem和nmr方法研究壓延工藝對面團微觀結構和水分分布的影響。結果表明：切片染色顯微照相和sem觀察到,壓延25次,面團內面筋充分延展交疊成穩(wěn)定網(wǎng)絡結構;壓延次數(shù)過多或過少不利于面筋網(wǎng)格結構形成;單向壓延,面筋成股平行延展,45°及90°壓延面筋網(wǎng)絡各方向均一排布;戧面不利于面筋結構的形成。nmr試驗得到,壓延15次,面團自由水、弱結合水較多,強結合水少;壓延25次,面團強結合水增多,自由水、弱結合水減少;壓延35次,強結合水更多,結合更強,自由水又重新釋放增多。

考察了不同冷軋工藝生產(chǎn)的1050h19電站用空調箔的性能,并結合x射線織構分析和透射電鏡微觀結構分析結果,討論了織構及微觀結構對深沖性能的影響。結果表明:4種工藝中試樣的變形織構均屬于典型的cu型織構,不存在再結晶的r織構和立方織構組分,主要織構組分仍為cu織構,但取向密度不同,易開裂者cu織構的取向密度值達160,織構較強,并含有較難變形的織構組分p織構和戈斯織構。經(jīng)分析可知,由于減少道次壓下率和實施中間停留,使得鋁箔消除了較難變形的織構組分,減小了cu取向織構的取向密度,宏觀上表現(xiàn)為深沖開裂傾向的減小,從而改善了鋁箔的深沖性能。

Si對雙相不銹鋼大型鑄鋼件性能的影響

通過填加4種不同的焊絲,在焊縫中加入不同含量的si,cu元素,進行了5a02鋁合金和鍍鋅鋼板之間異種金屬的鎢極氬弧焊(gtaw)搭接試驗.試驗發(fā)現(xiàn)cu元素含量高于一定值時,金屬間化合物層厚度大于10μm,而當cu元素含量較低時,隨著si元素加入量的增加,金屬間化合物層的厚度減小,最小約為2μm.當si元素含量大于5%時,抗拉強度接近136mpa.但此時,制約焊縫性能的主要因素是焊縫根部出現(xiàn)的氣孔聚集缺陷.另外,si元素的加入還可以改善焊縫與鋁合金母材連接處柱狀晶區(qū)的組織.

制備了sr及ti變質的al-si-zn釬料，并將其應用于6061鋁合金的釬焊，研究sr及ti對al-si-zn釬料6061鋁合金釬焊性能的影響。結果表明：鋅的加入使得釬料熔點由鋁硅共晶溫度下降至520℃左右。添加少量改性元素sr及細化晶粒元素ti，極大優(yōu)化了釬料中al—si共晶的形態(tài)與分布，同時也細化了釬料中的α-al固溶體。向釬料中添加0．08％ti元素，使得原來al-si-zn-sr-0．04ti釬料釬縫中大塊團簇狀的鋁硅共晶均勻分布于α-al固溶體之間。在6061鋁合金釬的焊界面處可以發(fā)現(xiàn)較為明顯的過渡層，由于釬焊過程中母材元素發(fā)生了向釬料中擴散，母材中的錳元素與釬料中的鐵雜質生成塊狀錳鐵相避免了針狀廖fe的生成。

研究了波浪型傾斜板振動參數(shù)對al-6si-2mg合金凝固組織的影響,結果表明:傾斜板的傾角和長度影響合金在斜板表面的流動剪切強度和剪切時間,從而影響合金的組織.當澆注溫度為660-690℃時,隨著澆注溫度的降低,合金晶粒細化和球化,平均晶粒直徑為40μm,晶粒平均圓度值為2.5;澆注溫度低于660℃時,晶粒有粗化和枝晶化的趨勢.傾斜板的振動作用使表面形成的晶核離開表面進入熔體中,有效地減少了晶粒之間的粘連,解決了結殼問題,提高了形核率,細化了組織;隨著傾斜板振動頻率的提高,晶粒的平均圓度先降低后提高,振動頻率為50-60hz出現(xiàn)最小值.傾斜板的波浪形表面對流動的金屬具有攪拌作用,增大了熔體內部的剪切作用,使晶粒更加細小圓整.

就硅含量對可鍛鑄鐵的顯微組織和硬度的影響進行了研究。實驗中設計熔煉了三種不同硅含量可鍛鑄鐵試樣,在三個不同溫度點,對各鑄鐵試樣分別進行空冷、爐冷、水淬、油淬處理,進而分析得出硅含量對可鍛鑄鐵的顯微組織和硬度影響的規(guī)律。在空冷和水淬后,可鍛鑄鐵的硬度隨硅含量的增加而降低;在爐冷和油淬后,可鍛鑄鐵的硬度隨硅含量的增加而升高。

采用金相顯微鏡和電鏡研究了鋁鋅合金鍍層鋼板在不同溫度條件下使用的鍍層微觀結構。結果表明:在300~450℃的溫度范圍內長時間使用,鍍層表面顏色雖沒有變化,但隨溫度的提高枝晶裂紋逐漸擴展,擴散生成的al-si-fe合金層逐漸由斷續(xù)分布到連續(xù)分布,厚度增加,以致鍍層與鋼板基體開裂、剝落,耐蝕性能降低。500℃時,鍍層很快全部合金化和氧化變色,鍍層鼓泡,完全喪失耐蝕性能。

在噴射混凝土中適量加入hcsa膨脹劑配制成噴射補償收縮混凝土,通過x射線衍射(xrd)、掃描電子顯微鏡(sem)和水泥稠凝測定儀等對噴射補償收縮混凝土中主要膠凝材料的微觀形貌、晶體結構及初凝時間等進行了測試。研究結果表明,8%hcsa膨脹劑與5%速凝劑、硅酸鹽水泥形成的三元膠凝材料,具有初凝時間短、抗壓強度高的特性;摻加適量hcsa膨脹劑明顯促進了水化產(chǎn)物鈣礬石和caco3晶體的生長,鈣礬石晶體的生長填充了膠凝材料的微孔洞和縫隙,形成相互交錯的網(wǎng)狀結構,有利于提高混凝土的密實度和抗壓強度。