测定了一种镍基单晶高温合金[001],[011]和[111]三个取向的高温持久性能.结果表明,[001]方向塑性最好,[111]方向寿命最长,而[011]方向各性能指标都较低.组织分析显示,[111]取向启动多个滑移系,形成界面位错网,且分切应力低,因而寿命长;[001]取向等价滑移系最多,可有效钝化微裂纹,因而塑性最好;而[011]取向切应力高,滑移系少,形变孪晶易促进裂纹萌生,所以寿命短且塑性也低.三种试样在持久过程中都形成一种沿枝晶方向的藤状γ',是由各枝晶间的微小取向差引起的,这些藤状γ'可以成为一种重要的裂纹源.

利用金相组织观察、透射电子显微镜(TEM)分析和点阵参数测定方法研究了Ge含量对Fe-24Mn合金马氏体相变和显微组织结构的影响.结果表明,Fe-24Mn合金在冷却过程中产生大量的ε马氏体.在较低Ge含量合金中的后形成马氏体可以穿越或终止在另一取向的先形成马氏体片中.宽大的马氏体片是由大量相互平行的层错构成.随Ge含量的增加,马氏体片之间以交截或平行为主.这一结果表明:Ge的加入使Fe-24Mn合金中奥氏体层错能增加,合金中的ε马氏体数量减少,马氏体转变开始点Ms降低.Ge增大Fe-24Mn合金奥氏体的点阵常数,但对Fe-24Mn合金形状记忆效应的影响并不显著.

采用Zn元素部分替代易形成玻璃合金Mg65cU25Y10中的Cu元素,形成Mg65Cu20zn5Y10合金.添加Zn元素可显著提高合金的玻璃形成能力,通过熔体铜模浇铸可制备出直径为6 mm的Mg65Cu20Zn5Ylo金属玻璃圆棒.与无Zn合金相比较,Mg65Cu20Zn5Y10四元金属玻璃的晶化转变更为复杂,晶化过程由四步完成,尽管过冷液态温度区间△Tx减小,但约化玻璃转变温度Yrg值略有增加.

用射频等离子体增强化学气相沉积方法在硅片上制备了类金刚石碳膜,利用纳米压入仪的划痕附件研究了薄膜的纳米划擦行为.结果表明:在划擦过程中,随载荷增加,薄膜先后经历弹性变形、弹塑性变形、加载开裂及卸载剥离三个阶段.在连续加载直至薄膜开裂的过程中薄膜未发生剥落,卸载后薄膜与基体变形恢复不同步,发生薄膜从基体上的脆性剥落.纳米划擦实验不仅能在加载阶段获得表征薄膜内聚强度的临界载荷,而且能检测卸载过程中薄膜附着抗力有关的临界载荷,是评价类金刚石薄膜划擦抗力的有效手段之一.

用表面机械研磨对低碳钢板材进行表面处理,经X射线衍射及透射电镜分析表明,处理后的样品上已形成了纳米结构表层.用往复式摩擦实验机研究了处理后样品的摩擦磨损性.结果表明其摩擦系数较未处理样品明显降低,其磨损量在低载荷及中等载荷作用下也较未处理样品降低.磨痕形貌的扫描电镜观察表明,表面纳米化能减弱低碳钢的疲劳磨损效应,提高材料的摩擦磨损性能.

使用Gleeble 1500热力模拟实验系统研究了H62黄铜试件在不同温升率及不同预载应力下的失效温度与破坏规律,结合试件断口附近的金相显微组织观察,分析了材料的破坏机理.结果表明,温升率及预载应力对H62黄铜的失效温度及破坏有明显影响.在相同的预载应力下,温升率越高材料的失效温度越低.在相同的温升率下,预载应力越高材料的失效温度也越低.对材料微观组织及缺陷的分析表明,高温升率下材料微缺陷的形成与扩展是材料性能降低的重要原因.

考察了爆炸复合双层金属板LYl2/20g中界面两侧材料弹塑性失配对面裂纹疲劳扩展行为的影响.结果表明,当裂纹由弹性模量、屈服强度高的一侧向低的一侧扩展时,实际驱动力大于外加名义值;当裂纹由弹性模量、屈服强度低的一侧向高的一侧扩展时,实际驱动力小于外加名义值,从而造成裂纹扩展的加速或止裂,其影响离界面越近效果越显著,但弹性模量失配在裂纹开始扩展直至界面的过程中都起作用,而强度失配只在裂尖距界面一定距离范围内(Rp)才起作用.

对爆炸复合双金属板LYl2/20g中角裂纹的疲劳扩展行为进行了实验研究和理论分析.结果表明,双层金属板的界面结合强度、界面相性能和体积分数及界面两侧材料的性能都对层合板角裂纹的疲劳扩展具有重要影.对于由不同金属构成的双层板,角裂纹疲劳扩展过程中同一时刻试样两侧面的裂纹长度不再相同,其差距随裂纹扩展逐渐增加直至最大值△ac.当两侧面裂纹长度差△a △ac时,两侧裂纹扩展速率不同;当△a＜△ac时,两侧裂纹扩展速率相同.对整个裂纹的扩展过程需用△ac和△a=△ac后的任一侧裂纹扩展△K-da/dN曲线共同描述.

对用混合合金法制备的Nd7.69Dy6.62Fe64.33Co14.83B6.53/Ga烧结磁体的磁性和微观结构进行了研究.结果表明:添加0.5%(质量分数)的Ga后,磁体的iHc由1232 kA/m升高到1819 kA/m,在200℃放置0.5 h后的磁通不可逆损失由33.3%下降到5%以下.当Ga的添加量达到1.0%左右时,Ga的作用达到最大值.微观结构分析表明,不添加Ga磁体的晶粒边界、尤其是晶界角隅处多呈现弯曲和凹凸不平的形状,添加Ga磁体的晶粒边界则呈现平滑和近似直线的形状.烧结过程中Ga原子置换Nd2Fel4B相中Fe原子形成Nd2Fel4-xGaxB相,与此同时,被置换的Fe原子进入液相与富Nd相、富B相反应形成新的Nd2Fel4B(或Nd2Fel4-xGaxB)相,这是导致磁体的磁性和微观结构发生变化的主要原因.

分析了TIG碳化钨复合合金堆焊过程中,碳化钨颗粒的蚀损机理.台架实验结果表明,热绝缘剂对碳化钨硬质相的热防护作用主要发生在堆焊过程的焊条熔化阶段:一是消融隔热作用,即包裹于碳化钨颗粒周围的热绝缘剂的分解吸热作用,降低了碳化钨颗粒在电弧高温环境中的本体温度;二是热绝缘剂分解后的残余碳延缓了碳化钨硬质相在铁基熔体中的熔损速度.

封装所导致的残余应力是电子器件封装和组装重点关注的问题.本工作利用硅压阻传感器,实时原位地记录了在不同基板材料(FR4和Al2O3陶瓷)上粘接剂固化过程中的应力变化和残余应力的分布状况.研究表明,在不同基板材料上固化时,应力演化过程不同;Al2O3陶瓷基板上芯片的残余应力明显低于FR4基板.

以TiO2,Al,C,纳米ZrO2粒子为原料,利用燃烧合成-热压工艺制备了Al2O3-TiC-ZrO2纳米复合陶瓷.添加ZrO2可使Al2O3-TiC断裂方式由沿晶断裂转变为穿晶断裂.ZrO2纳米粒子弥散于基体中,其周围产生的应力集中可引发位错,起到亚晶界的作用,并可使位错钉扎、堆积,阻碍位错运动,从而使复合陶瓷的力学性能得到明显改善:抗弯强度为706 MPa,提高幅度达19.8%;断裂韧性为6.3 MPa@m1/2,提高幅度18.9%;洛氏硬度为94.4.