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热分解工艺对溶胶-凝胶法制备Tl-2212超导薄膜特性的影响

谢清连 , 黄国华 , 张振 , 岳宏卫 , 谢秀平 , 黄自谦 , 王向红 , 张晶 , 李建映

研究了在铝酸镧(LAO)基片上TBCCO凝胶膜的热分解条件对Tl2Ba2 CaCu2O8(Tl-2212)薄膜的结晶质量、表面形貌、组分比例的影响.SEM和XRD研究表明,凝胶膜经过适当条件热分解后,可以制作出具有致密的晶体结构、高度c轴取向的外延Tl-2212超导薄膜,其薄膜具有较好的电学性能.其临界温度Tc可达106 K,临界电流密度Jc可达0.83 MA/cm2 (77 K,0T).

关键词: Tl-2212超导薄膜 , 溶胶-凝胶法 , 热分解工艺

渗碳工艺对WC-Co梯度硬质合金的梯度结构和硬度的影响

肖逸锋 , 贺跃辉 , 丰平 , 谢宏 , 马自省 , 张丽娟 , 黄自谦 , 黄伯云

中国有色金属学报

对缺碳硬质合金采用渗碳处理制备梯度硬质合金,利用显微组织分析和维氏硬度测试等方法,研究渗碳工艺对梯度硬质合金的梯度结构和硬度的影响.结果表明:渗碳处理后随着渗碳时间延长,梯度层厚度增大,长时间渗碳还会出现梯度结构消失现象;渗碳时表面层WC晶粒长大,且渗碳时间越长晶粒长大越严重;渗碳后梯度硬质合金的表面硬度明显提高;渗碳后合金的表面硬度明显高于烧结态合金的表面硬度;随着渗碳时间的延长,合金表面硬度先增大后减小;合金的硬度在截面上沿梯度方向呈连续梯度变化,合金表面层因WC含量较高、钴含量较低而具有较高的硬度,中间层因钴含量较高、WC含量较低,其硬度较低.

关键词: WC-Co硬质合金 , 梯度结构 , 渗碳 , 硬度

WC-Co梯度硬质合金的制备及渗碳对其组织的影响

肖逸锋 , 贺跃辉 , 丰平 , 谢宏 , 马自省 , 张丽娟 , 黄自谦 , 黄伯云

材料热处理学报

采用光学金相检测、扫描电镜分析、能谱分析等方法对WC-6Co硬质合金渗碳处理后的成分和梯度组织结构进行分析.结果表明:对硬质合金渗碳处理后可形成显微组织和钨、钴含量的梯度分布,其特征是合金表层和次表层的η相已经完全消失,属正常的WC+γ两相组织,合金的芯部依然是含η相的三相组织,中间形成了一个富钴层;碳原子的扩散和液相钴的流动是形成梯度的原因;在各渗碳温度下,合金的梯度结构厚度均随渗碳时间的增加而增加;在渗碳时间和渗碳温度相同的情况下,合金的梯度层厚度均随合金初始总碳含量的增加而增厚.渗碳处理后外表面的WC晶粒可能会产生一定的粗化现象.

关键词: 硬质合金 , 渗碳处理 , 梯度组织

采用溶胶-凝胶方法制备Tl-2212超导薄膜

谢清连 , 黄国华 , 黄自谦 , 王向红 , 张晶 , 方凤才

稀有金属 doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2014.04.029

研究了采用溶胶壤胶法在(001)取向的铝酸镧(LAO)单晶衬底上制备Tl2 Ba2 CaCu2O8 (Tl-2212)高温超导薄膜.该方法是以乙酸铊、乙酸钡、乙酸钙、乙酸铜为起始原料,其中,Tl,Cu的含量要略高于Tl-2212超导相中的比例,并以乳酸、α-甲基丙烯酸、二乙烯三胺、三乙烯四胺、甲酰胺、甲醇为络合剂及溶剂,制得粘度合适的溶胶.以旋转涂层方法制备凝胶膜,凝胶膜经过干燥、热分解及后退火等工艺处理后,可得到超导样品.X射线衍射(XRD)的θ-2θ和Φ扫描测试表明,该样品为纯c轴取向的Tl-2212高温超导薄膜,且ab面内织构;电子能谱分析(EDX)和扫描电子显微镜(SEM)测试表明,该薄膜的组分比为Tl∶ Ba∶ Ca∶Cu =2∶2∶1∶2,且具有平整致密的表面形貌;临界温度(瓦)测试表明,薄膜具有良好的超导特性,其瓦可达104.5 K.

关键词: Tl-2212超导薄膜 , 溶胶-凝胶法 , 高温超导薄膜

硬质合金残余热应力的理论计算与数值模拟

黄自谦 , 贺跃辉 , 武从海 , 张丽娟 , 肖逸锋 , 黄伯云

稀有金属材料与工程

采用Eshelby理论计算与数值模拟相结合的方法分析了均质硬质合金内部微观应力,得到以下结论:根据Eshelby理论模型,当夹杂为椭球状时,夹杂内得到均匀的应力.应变场,且得到的结果为三轴应力,而当夹杂非理想形状时,由数值计算得出夹杂内的应力.应变场是不一致的,且夹杂内出现大的等效应力;当不考虑温度相关的材料参数时,数值模型和理论模型的结论一致,然而,当考虑温度相关的材料参数时,数值模型的结果远小于理论计算.因此,采用数值计算方法得到的结果更为精确.

关键词: 硬质合金 , 残余应力 , Eshelby模型 , 有限元方法

TiAlN涂层的热残余应力分析

黄自谦 , 贺跃辉 , 蔡海涛 , 肖逸锋 , 黄伯云

中国有色金属学报

采用有限元方法分析氮铝钛涂层的残余热应力,研究不同的基体及过渡层对残余热应力分布的影响.结果表明:当基体为硬质合金时,涂层内以拉应力为主,而基体为不锈钢时,涂层内以压应力为主;增加过渡层可以使涂层内的残余应力减少40%以上;硬质合金基体中涂层的拉应力随基体钴含量和涂层厚度的增加而减少;无过渡层时,不锈钢基体存在明显的塑性约束区,有过渡层时,随着界面应力的减少,塑性约束区明显减小或消失.因此,通过不同的涂层和基体搭配可以改善应力场,同时增加过渡层可以缓和界面应力和增强界面结合力.

关键词: TiAlN涂层 , 有限元方法 , 残余应力 , 过渡层

WC-Co梯度硬质合金的本构关系及应用

黄自谦 , 贺跃辉

稀有金属

功能梯度硬质合金实现了高硬度与高强度的完美结合.然而,由于材料成分及物性的梯度变化使得材料内部的残余热应力影响了产品的性能.为了分析制备及服役过程中梯度硬质合金中残余应力的影响,通过定义弹性约束因子和引入塑性约束因子得到了材料的弹塑性本构关系,将此本构模型结合有限元方法得到了梯度硬质合金内部残余热应力的分布.数值计算结果表明:残余热应力主要集中在样品近表面的梯度区.在富钴区出现了拉应力,而在表明出现了压应力,表面最大压应力有380 MPa.同时,采用X射线衍射(sin2法测试了样品的表面应力,得到的结果是-379.75 MPa,实验观测与数值模型符合较好.

关键词: 梯度结构硬质合金 , 有限元方法 , 约束因子 , 本构方程