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喷丸对30CrMnSiNi2A合金钢表层组织性能的影响及其微观机理

李占明 , 朱有利 , 谢俊峰 , 杜晓坤 , 陈海峰 , 潘洪海

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2013.3.006

使用气动式喷丸设备制备了30CrMnSiNi2A合金钢喷丸强化处理试样,并对试样表层的组织性能进行了综合分析.采用扫描电镜和透射电镜观察了试样表层的显微组织结构,利用纳米压痕仪和X射线应力仪测试了喷丸处理和未处理试样表层纳米显微硬度和残余应力沿厚度方向的分布.结果表明:未处理试样的组织主要为板条马氏体、少量的下贝氏体、孪晶及残余奥氏体,喷丸处理在试样表面形成了厚度约为30 μm的致密塑性变形层,该层内晶粒平均直径约为46 nm,纳米显微硬度值达到6.8 GPa,加工硬化量提高了4.9％；同时,喷丸处理在试样表面引入了深度约为280μm的残余压应力层,最大值为-1050 MPa.最后,分析了喷丸处理晶粒细化机制及其对材料加工硬化和残余应力的影响.

关键词: 喷丸 , 30CrMnSiNi2A , 组织性能 , 微观机理

复合材料热膨胀性能预报的随机扰动模型与实验验证

冉治国 , 燕瑛 , 李剑峰 , 从强 , 陈海峰 , 闫亮

复合材料学报

为了探究连续纤维增强的复合材料的热膨胀性能,综合考虑了单向复合材料横截面上纤维的分布情况以及随机模型的真实周期性边界条件等,发展了一种随机扰动模型;并针对高纤维体积分数的随机模型,提出了随机扰动法(RDM),此方法可以处理的最大纤维体积分数不小于65％.利用本随机模型对M40J/TDE-85的热膨胀性能进行了预测,同时对该复合材料的热膨胀系数进行了高精度测试.结果表明,预测结果与试验结果吻合良好,同时也证明本随机模型能较好地预测复合材料的热膨胀系数.利用本随机扰动模型可迅速准确地预测出复合材料的热膨胀性能,便于材料研究和工程应用.

关键词: 热膨胀性能 , 随机模型 , 周期性边界条件 , 复合材料 , 高纤维体积分数

国内外磁控溅射靶材的研究进展

陈海峰 , 薛莹洁

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.10.009

磁控溅射以溅射温度低、沉积速率高的特点而被广泛应用于各种薄膜制造中,如单层或复合薄膜、磁性或超导薄膜以及有一定用途的功能性薄膜等,在科学领域以及工业生产中发挥着不可替代的作用.在介绍磁控溅射原理的基础上,阐述了靶材刻蚀机理,针对传统磁控溅射系统中靶材利用率低、刻蚀形貌不均匀等现状,从改善靶面磁场分布和模拟靶材刻蚀形貌两方面对国内外最新的研究进展进行总结与分析.研究表明,通过改变磁体的空间布置或增加导磁片能有效改善靶面磁场分布,采用适当的运动部件实现磁场和靶材的相对运动能有效扩展靶材的溅射面积,提高靶材利用率.在靶材刻蚀模拟中,通过改变溅射过程中的工艺条件(磁场强度、工作电压等)来研究靶面等离子特性,结果显示靶材刻蚀形貌会随着磁场强度的增加而变窄,靶材刻蚀速率会随工作电压的增大而增大等,这些研究成果对磁控溅射工艺参数的优化具有指导意义.最后,对靶材冷却系统的设计、靶材表面处理等对溅射过程的影响进行了简要展望.

关键词: 磁控溅射 , 靶材刻蚀 , 结构优化 , 计算机模拟 , 等离子体特性 , 靶材冷却

小靶大基片镀膜的膜厚均匀性分析

陈海峰 , 薛莹洁

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.02.017

目的 通过改变传统基片与靶材的相对运动方式,来实现小靶材在大面积基片上的均匀镀膜.方法 采用基片绕中心轴做匀速旋转运动,靶材沿着基片半径做直线间歇运动,并建立了相应的理论模型,通过数值分析软件MATLAB对膜厚进行分析拟合,研究靶基距、偏心距、靶材运动方式对膜层均匀度的影响.结果 在靶基距H=30 mm时,膜厚均匀性主要受到两个重要参数的影响:靶材在各径向运动等距点的停顿时间T和移动步长d.与靶材在各径向运动等距点的停顿时间T=C(C为常数)的情况相比,当靶材的停顿时间T与其在基片上的覆盖面积A成正比增加时,膜厚的均匀性得到极大的改善.同时,膜厚的均匀性很大程度上取决于靶材的移动步长,膜层之间的差异性随着移动步长的减小而减小,结果 显示当移动步长d=5 mm时的膜厚均匀性最佳.改善基片中心附近的膜厚分布可以通过增加靶基距来实现,结果 显示在偏心距e=0 mm、靶基距H≥70 mm时,膜厚相对偏差δ均小于0.1.结论 该方法改变了传统靶材固定不动的方式,在薄膜沉积过程中,通过调节靶材的移动步长和停顿时间,能有效减小膜层之间的差异,从而获得均匀度较高的薄膜,对实际生产具有指导意义.

关键词: 磁控溅射 , 沉积速率 , 理论模型 , 膜厚均匀性 , 停顿时间 , 移动步长

基于Comsol的双环磁控溅射靶的磁场模拟分析

薛莹洁 , 陈海峰

人工晶体学报

影响靶材刻蚀特性的主要因素来自平行靶面的磁场分布,为了得到更优的磁控靶结构参数以实现靶面水平磁感应强度的均匀分布,本文利用Comsol软件对双环磁控溅射靶的靶面水平磁感应强度分布进行模拟分析,得出了当内磁环高度h=10 mm,外磁环与靶材间距d=7 mm时的靶面水平磁感应强度分布较为理想.除此之外,还探讨了加装导磁片对靶面水平磁感应强度的影响,结果表明采用适当的导磁片长度、厚度以及导磁片与磁环之间的间距,对靶材的水平磁场强度分布具有调节作用.在工程应用中,技术人员可以事先对靶材结构进行模拟优化以节省生产周期和成本,对实际生产具有指导意义.

关键词: 双环磁控溅射靶 , Comsol模拟 , 水平磁感应强度 , 结构参数

磁控溅射镀膜中钛靶冷却系统的仿真与优化

薛莹洁 , 陈海峰

钛工业进展

在磁控溅射镀膜过程中,纯钛靶材会在辉光放电中受到离子轰击而迅速升温,可能会导致靶材或永磁体等关键部件毁坏,为保证钛靶的正常工作温度以及溅射过程的稳定性,需要通过水冷等方式来降温.为了研究水冷过程中不同冷却结构对钛靶换热效率的影响,从增大换热面积和增加水流的湍流效果出发设计冷却通道结构,通过改变水流入口速度以及进出口的方向来获得最优的冷却系统结构.结果表明:平面冷却通道的换热效果优于蛇形冷却通道,且钛靶表面凸起结构能有效增加水流湍流效果;对于任意冷却结构来说,随着入口水流速度的增加,钛靶表面最高温度明显降低;水流进出口沿着冷却内腔切向方向且呈相对平行时,冷却系统的换热效果最优,钛靶表面温度分布也更为均匀.

关键词: 钛靶 , 磁控溅射 , 水冷系统 , FLUENT模拟 , 优化设计

显微组织对TA15合金高温拉伸性能的影响

贺飞 , 陈海峰 , 王玉会

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2012.02.004

研究了显微组织变化对TA15合金500℃高温拉伸性能的影响.结果表明:初生α相含量增加、α相方向性增强、次生α片变厚及β晶粒尺寸变粗大等显微组织的变化,可使TA15合金500℃高温抗拉强度降低,最大降幅达90MPa以上.研究表明,随初生α相含量增加,增多了晶界数量,而随温度升高晶界强度比晶粒强度下降快,导致高温抗拉强度随初生α相含量增加而降低.

关键词: TA15钛合金 , 高温拉伸性能 , 显微组织 , α相含量及形貌 , β晶粒尺寸

电子束辐照浓香型白酒催陈效果的研究

张苗苗 , 陆栋 , 曹国珍 , 刘敬 , 金文杰 , 王菊芳 , 李文建

原子核物理评论 doi:10.11804/NuclPhysRev.31.02.218

以能量为1.5 MeV/u，剂量分别为500，750，1000，1250，1500 Gy的电子束对1，2，4，6，8年等5种年份浓香型白酒进行辐照处理；扫描各酒样200～400 nm波段的紫外光谱，根据紫外光谱图的差异，计算了280～300 nm波段的光谱曲线相似度，分析光谱曲线变化规律。结果表明，对于前4种白酒，对照样与辐照样光谱曲线相似度值越小，催陈效果越好；白酒存放时间越久，酒体风格转向老熟所需剂量越小，越容易达到最佳催陈效果；对于8年白酒，辐照剂量超过750 Gy后，白酒体系动态平衡被打破，各单体物质增加，出现返生现象。因此，电子束辐照技术对低年份浓香型白酒催陈效果显著，是一种先进、高效的催陈方法。

关键词: 白酒 , 电子束 , 紫外可见光谱 , 光谱曲线相似度 , 催陈效果

内蒙古赤峰陈家杖子金矿床矿物学特征及成因

霍亮 , 李碧乐 , 黄勇 , 王力

黄金 doi:10.3969/j.issn.1001-1277.2007.10.002

通过光片鉴定和电子探针分析,总结了内蒙古赤峰陈家杖子金矿床的矿石矿物组成,结构构造,划分了成矿期次.研究表明:矿床中矿石成分较复杂,硫化物种类多,有少量硫盐矿物出现;富硫贫砷毒砂、贫砷富硫黄铁矿、贫锌富铁的闪锌矿(与标准分子式相比),含杂质多的银锑黝铜矿和方铅矿与金关系密切;多金属硫化物阶段是该矿床的主要成矿阶段,其中第二世代富硫贫砷毒砂是陈家杖子金矿的最主要载金矿物,其次是方铅矿.结合流体包裹体测试和研究,确定该矿床为受大型角砾岩筒构造控制的低硫化型浅成低温热液矿床,该矿床深部有很大的找矿潜力.

关键词: 矿石矿物特征 , 矿床成因 , 陈家杖子金矿床

沉痛悼念陈南平教授

机械工程材料

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