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成型压力与热处理温度对合成镁铝尖晶石材料的影响

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2014.03.010

以特级铝矾土和轻质氧化镁为主要原料，按m（Al2 O3）m（MgO）＝2．54配料，采用一步烧结法制备尖晶石材料，研究了成型压力（分别为25、50、75、100、125、150 MPa）和热处理温度（分别为1250、1300、1350、1400、1450、1500、1550℃）对合成材料的物相组成、显微结构、体积密度、显气孔率、荷重软化温度的影响。结果表明：1）以50 MPa压力成型的试样在1450℃保温4 h热处理后显气孔率最小，以100、125和150 MPa成型的试样在1450℃保温4 h热处理后存在开裂或扭曲现象；2）1250～1550℃热处理后试样的主晶相均为MgAl2 O4，MgAl2 O4晶粒随热处理温度的升高逐渐发育完整并长大；3）随着热处理温度的升高，试样的致密度逐渐升高，但以1400℃为转折点，致密度升高速率前高后低；4）随着热处理温度的升高，试样的荷重软化温度逐渐升高。

关键词: 镁铝尖晶石 , 成型压力 , 热处理温度 , 显微结构

Mg-8Al-Sr-xCa(x=0.5,1.0,1.5)合金的显微组织和力学性能

张代东 , 张晓茹 , 郝晓伟 , 金亚旭 , 王宇 , 柴跃生 , 房大庆

稀有金属材料与工程

研究了Mg-8Al-Sr-xCa合金的显微组织和力学性能.铸态合金组织主要由α-Mg相和β-Mg17Al12相组成.在Ca添加至1.5％(质量分数,下同)后,形成少量Al2Ca颗粒.挤压过程中合金发生了动态再结晶,晶粒明显细化,同时第二相碎化,时效后组织中的β相趋于球形.拉伸结果显示,在Ca含量由0.5％增至1.5％时,铸态和挤压时效态合金的拉伸性能逐渐提高.挤压时效态AJ80+1.5％Ca的屈服强度和抗拉强度分别为274 MPa和327 MPa,该合金优异的拉伸强度主要是细晶强化和Al2Ca颗粒与含Ca的β-Mg17Al12相析出强化的结果.

关键词: AJ80合金 , Ca , 混合焓 , 第二相形态 , 热挤压

AZ31镁合金在热压缩过程中的变形行为

孙述利 , 张敏刚 , 周俊琪 , 何文武 , 刘晓峰 , 孙刚 , 柴跃生

机械工程材料

用Gleeble-1500D型热模拟试验机对AZ31镁合金在变形温度200～400℃、应变速率0.01～1 s-1条件下进行热模拟压缩试验,研究了该合金的热变形行为,并获得了其变形的主要特征参数,建立了高温流变数学模型和功率耗散图.结果表明:热压缩时,AZ31镁合金流变应力受温度和应变速率影响显著,应力-应变曲线呈现出明显的动态再结晶特征,温度越高、应变速率越小,动态再结晶越容易发生;热变形过程受变形激活能控制,得到流变应力的关系式Ihε=35.74+9.96In[sinh(0.01σ)]-1.96×105/RT,耗散系数随温度升高和应变速率降低而逐渐增大.

关键词: AZ31镁合金 , 热变形 , 功率耗散图

9Cr-2W耐热合金高温变形机制研究

孙述利 , 何文武 , 张敏刚 , 柴跃生

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.04.008

对9Cr-2W耐热合金进行了热变形温度900～1300℃和应变速率0.005 ～5.000s-1条件下热压缩模拟实验,分析该合金热变形应力应变曲线、热变形组织演变,并测试1150和1300℃下的热变形织构.结果表明,9Cr-2W耐热合金热变形软化方式主要与温度有关,在应变速率0.500 s-1时,900～1050℃出现明显加工硬化,为动态回复型；1100 ～ 1200℃动态再结晶新晶粒沿原晶界分布,为不连续动态再结晶型；1250～1300℃沿原晶界出现锯齿形,为几何动态再结晶型.同时,应变速率对热变形软化方式也有一定的影响,随着应变速率的提高,发生不连续动态再结晶温度范围变宽,细化晶粒效果明显.结合9Cr-2W耐热合金变形织构特征,1150℃热变形组织以动态回复为主,织构相对集中,晶粒择优取向强一些；而1300℃℃热变形组织基本为等轴晶粒,发生了完全动态再结晶,相对应织构漫散,择优取向相对弱一些.

关键词: 9Cr-2W耐热合金 , 动态回复 , 几何动态再结晶 , 变形织构

化合物半导体/SiO2纳米复合薄膜的研究现状

马志华 , 柴跃生 , 孙钢 , 张敏刚

兵器材料科学与工程 doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2005.02.022

半导体/介质镶嵌纳米复合薄膜具备准零维量子点的特征,这类材料具有三阶光学非线性系数大,响应快,功耗低等特点,在光开关、光存储及全光逻辑运算等领域有着广阔的应用前景.对半导体/介质镶嵌纳米复合薄膜的主要制备方法-射频磁控共溅射法的基本原理及技术特点作了概要介绍.从镶嵌于介质中半导体纳米颗粒非线性光学性质的研究动态入手,分类评述了化合物半导体/SiO2纳米复合薄膜近年来的研究状况,指出了这类复合薄膜的研究重点和发展方向.

关键词: 化合物半导体 , 镶嵌纳米薄膜 , 射频磁控溅射 , 非线性光学性质

SiO_2中包埋纳米晶Si光电性质的计算

柴跃生 , 罗春云 , 张敏刚 , 伍静

人工晶体学报

采用第一性原理平面波赝势方法计算了SiO_2基质包埋不同尺寸纳米晶粒Si_3和Si_5的电子结构及光学性质.结果表明,随着包埋纳米晶粒尺寸的减小,包埋Si_3结构的带隙比包埋Si_5结构宽,但包埋Si_5结构对可见光区的吸收优于包埋Si_3结构.Si_3结构的第一个吸收峰在约3.9 eV处,Si_5结构的第一个吸收峰在约4.6 eV处.计算表明,Si纳米颗粒中Si原子数与包埋基质的分子数之比为45.46%是一种较好的结构参数,对可见光区吸收效果好.

关键词: 第一性原理 , 密度泛函理论 , 价键畸变 , 态密度

La,Ce共掺锐钛矿相TiO2的电子结构及光学性质的第一性原理研究

付现凯 , 宫长伟 , 王家恒 , 焦俊荣 , 柴跃生

人工晶体学报

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理对La和Ce单掺杂及La-Ce共掺杂锐钛矿TiO2前后的晶格参数、能带结构、态密度以及光吸收特性进行了计算.结果表明:掺杂后导致锐钛矿TiO2晶胞膨胀,晶格发生明显畸变并减小了锐钛矿相TiO2的禁带宽度;La-Ce共掺杂后引入新的杂质能级,导带下移,TiO2的光吸收带边发生明显红移,在紫外区和可见光区的吸收系数增大,有效提高了TiO2的光催化效率.

关键词: 第一性原理 , 锐钛矿TiO2 , La,Ce共掺杂 , 态密度

不同价态稀土元素Eu掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构及光学性质

宫长伟 , 付现凯 , 王家恒 , 李晓飞 , 柴跃生

人工晶体学报

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理的平面波超软赝势法对锐钛矿TiO2晶体和Eu3+,Eu2分别掺杂的锐钛矿TiO2晶体的晶格参数、能带结构、态密度、差分电荷密度以及吸收光谱进行了计算.结果表明:不同价态Eu掺杂后锐钛矿TiO2晶胞膨胀,晶格都发生畸变;同时引入了杂质能级,减小了锐钛矿相TiO2的禁带宽度,TiO2的光吸收带边发生明显红移,在紫外区和可见光区的吸收系数增大.

关键词: 第一性原理 , 锐钛矿TiO2 , Eu掺杂 , 电子结构 , 光学性质