集成化白云石悬浮煅烧引领镁产业变革 被引量：5

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作者 单智伟 王悦存 +2 位作者 王鹏飞 马英子 郑芮 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期46-53,共8页

白云石煅烧作为硅热法炼镁的第一步,不仅是主要的能耗和碳排放环节,其煅烧产物的质量更是直接影响原镁的产率与品质。目前主流的回转窑煅烧工艺存在热效率低、能耗高、污染大、单线产能低、产品质量不稳定等问题,整个煅烧工序亟待技术... 白云石煅烧作为硅热法炼镁的第一步,不仅是主要的能耗和碳排放环节,其煅烧产物的质量更是直接影响原镁的产率与品质。目前主流的回转窑煅烧工艺存在热效率低、能耗高、污染大、单线产能低、产品质量不稳定等问题,整个煅烧工序亟待技术革新。提出了利用悬浮态煅烧替代回转窑进行白云石煅烧,并对两种工艺进行了综合对比,悬浮煅烧呈现出显著的技术、环保及经济优势:理论上节能50%以上,CO_(2)减排超20%,生产成本较目前降低35%,而且可以有效避免“过烧”和“欠烧”,获得高质量、性能稳定性好的煅烧产物,为后续炼镁环节提供优质原料。还分析了用绿色、高效的集成化白云石悬浮煅烧技术替代目前的“分散式”煅烧的可行性及对整个镁产业可能产生的颠覆性影响。 展开更多

关键词 白云石 悬浮煅烧 集成化 绿色 低成本

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制约原镁产业发展的若干痛点问题、解决思路及科学难题

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作者 单智伟 杨博 +5 位作者 郑芮 王悦存 方华靖 刘博宇 卢思颖 杨唯一 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1053-1063,共11页

从21世纪初,中国就已成为世界第一大原镁生产国和镁锭出口国,但近年来我国的原镁产业技术进步放缓、新技术匮乏,难以满足国家日益收紧的节能环保政策要求,面临着前所未有的生存困境。为推动我国原镁工业可持续发展,亟需国家层面的政策... 从21世纪初,中国就已成为世界第一大原镁生产国和镁锭出口国,但近年来我国的原镁产业技术进步放缓、新技术匮乏,难以满足国家日益收紧的节能环保政策要求,面临着前所未有的生存困境。为推动我国原镁工业可持续发展,亟需国家层面的政策引导与支持,加大研发资金的投入,吸引一批高水平的研究队伍,发起新一轮的颠覆性技术革新。梳理了目前原镁冶炼工艺中的一系列关键痛点问题:白云石煅烧能耗高、效率低,硅热法宏量还原装备缺乏,还原剂生产成本、能耗高,精炼工序效率低、环境恶劣,以及镁锭成分检测准确性不足等。通过深入剖析上述问题的起源,进而提出了相应的创新解决思路,包括研发白云石粉体的悬浮态高效煅烧工艺、墙式宏量还原系统、光伏固废硅泥还原剂、全惰性气氛保护下的压力精炼技术及低含量纯镁标准样品等,并凝练了其背后的高价值科学难题,描绘出一幅高效节能、绿色低碳的硅热法炼镁工艺新蓝图。 展开更多

关键词 原镁 悬浮煅烧 硅热法还原 宏量制备 硅泥 标准样品

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基于熔体控速滴铸法制备分米级高纯镁单晶的工艺探索

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作者 刘博宇 黄鑫垚 +5 位作者 马欣金 郑芮 李峣峰 李玖章 肖鹏 单智伟 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期981-987,共7页

金属镁具有密排六方晶体结构,其力学性能和物理化学性能具有明显的各向异性。高纯镁单晶是研究镁沿不同晶向的力学性能、腐蚀行为及导电导热等物理化学性能的理想材料。目前,高纯镁单晶常需进口,其价格昂贵,购买手续繁琐,且所能购置的... 金属镁具有密排六方晶体结构,其力学性能和物理化学性能具有明显的各向异性。高纯镁单晶是研究镁沿不同晶向的力学性能、腐蚀行为及导电导热等物理化学性能的理想材料。目前,高纯镁单晶常需进口,其价格昂贵,购买手续繁琐,且所能购置的单晶尺寸一般为厘米级甚至更小,难以满足批量化的力学和物理性能测试需求。提出了一种基于熔体控速滴铸法的高纯镁单晶生长方法,并探索了原料纯度、结晶坩埚结构及温度设置等因素对晶体生长的影响规律。应用该方法及装置,成功制备了纯度为99.99%(质量分数)的分米级尺寸高纯镁单晶体。 展开更多

关键词 高纯镁 单晶 熔体控速滴铸法 晶体生长

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纳米金刚石表面向洋葱碳转变的原位电镜研究

4

作者 郑少川 左铃玲 +1 位作者 王悦存 单智伟 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期129-135,共7页

纳米金刚石向一种洋葱状石墨碳结构的转变对其性能改变显著,然而人们在研究这种始于表面的碳结构转变时却往往忽略了纳米金刚石表面不可避免会存在的非晶碳层的影响。本文借助原位环境球差电镜技术,利用电子束辐照和原位热氧化,获得了... 纳米金刚石向一种洋葱状石墨碳结构的转变对其性能改变显著,然而人们在研究这种始于表面的碳结构转变时却往往忽略了纳米金刚石表面不可避免会存在的非晶碳层的影响。本文借助原位环境球差电镜技术,利用电子束辐照和原位热氧化,获得了表面没有非晶碳层的纯净纳米金刚石颗粒,并证实了同样条件下表面含有非晶碳层的纳米金刚石更容易转变为洋葱碳,而表面结晶性好、不含非晶碳的纳米金刚石则更难转变为洋葱碳;此外,当电子束辐照耦合高温加热可以在更低的温度和更短的时间内将纳米金刚石全部转变为洋葱碳。本文的研究结果对抑制纳米金刚石表面石墨化转变提升其稳定性或促进纳米金刚石向洋葱碳转变并提升转变效率均具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 纳米金刚石 非晶碳 洋葱碳 表面结构转变

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环境透射电镜中电子束活化气体在材料表面改性方面的机理及应用研究

5

作者 王悦存 郑少川 +2 位作者 杨博 解德刚 单智伟 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期96-113,共18页

随着原位透射电子显微技术的不断发展与成熟,在近使役环境中对材料进行高空间与高时间分辨率下的研究得以广泛开展。而环境透射电镜(Environmental transmission electron microscope,E⁃TEM)与材料真实服役环境的一个重要区别在于所引... 随着原位透射电子显微技术的不断发展与成熟,在近使役环境中对材料进行高空间与高时间分辨率下的研究得以广泛开展。而环境透射电镜(Environmental transmission electron microscope,E⁃TEM)与材料真实服役环境的一个重要区别在于所引入的环境气氛和样品材料本身都不可避免地受到电子束辐照的影响,因此多数研究都聚焦在如何降低或消除电子束辐照对研究结果的负面干扰。但实际上E⁃TEM中高能电子束可以起到较强的“催化”作用,从而激发出一些原本只有在苛刻条件下才能出现的现象或反应,助力材料改性、新材料合成及相应的微观反应机理的原位研究。本文以近几年作者所在研究团队及合作者利用E⁃TEM中电子束活化CO_(2)和H2气体分子在提升活泼金属耐蚀性、稳定性、辅助陶瓷的室温焊接及样品表面原位清洁等方面的具体应用为例,对电子束促进气固反应、改性材料表面及相关机理进行了介绍,并结合相关实验研究提出了固体表面吸附对电子束诱导气体活化过程的关键作用,更新了之前人们对电子束是通过提高游离态气体反应活性影响气-固间相互作用的认知。 展开更多

关键词 电子束 活化气体 环境透射电镜 表面改性

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2013美国材料研究协会秋季会议

6

作者 单智伟 《中国材料进展》 CAS CSCD 2013年第12期764-765,751,共2页

2013年12月1～6日，“2013年度美国材料研究协会秋季会议”于美国马萨诸塞州波士顿市隆重举行。美国材料研究协会是全球范围内材料学领域极有影响力的重要盛会，旨在为学术界、工业界以及政府的科研工作人员提供一个跨学科的交流平台，... 2013年12月1～6日，“2013年度美国材料研究协会秋季会议”于美国马萨诸塞州波士顿市隆重举行。美国材料研究协会是全球范围内材料学领域极有影响力的重要盛会，旨在为学术界、工业界以及政府的科研工作人员提供一个跨学科的交流平台，促进材料研究的发展，以提高人类的生活品质。 展开更多

关键词 材料学 美国 协会 弹性应变 秋季 工程 马萨诸塞州 波士顿市

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FIB-SEM双束技术简介及其部分应用介绍 被引量：24

7

作者 付琴琴 单智伟 《电子显微学报》 CAS CSCD 2016年第1期81-89,共9页

聚焦离子束(FIB)与扫描电子显微镜(SEM)耦合成为FIB-SEM双束系统后,通过结合相应的气体沉积装置,纳米操纵仪,各种探测器及可控的样品台等附件成为一个集微区成像、加工、分析、操纵于一体的分析仪器。其应用范围也已经从半导体行业拓展... 聚焦离子束(FIB)与扫描电子显微镜(SEM)耦合成为FIB-SEM双束系统后,通过结合相应的气体沉积装置,纳米操纵仪,各种探测器及可控的样品台等附件成为一个集微区成像、加工、分析、操纵于一体的分析仪器。其应用范围也已经从半导体行业拓展至材料科学、生命科学和地质学等众多领域。本文介绍了双束系统中的一些关键概念及基本原理并综述了其在材料科学领域的一些典型应用,包括透射电镜(TEM)样品制备,微纳尺度力学测试样品制备以及材料三维成像及分析。 展开更多

关键词 FIB-SEM双束系统 TEM样品制备 微纳尺度力学测试样品制备 三维成像及分析

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一种基于聚焦离子束技术的环境透射电镜光阑清理方法 被引量：1

8

作者 付琴琴 张朋诚 单智伟 《电子显微学报》 CAS CSCD 2016年第6期538-543,共6页

光阑是透射电子显微镜电子光学系统的重要部件之一,其对透射电镜的成像质量有着重要的影响,然而原位环境透射电镜由于在使用中经常需要通入气氛并配合加热,因污染累积导致光阑的使用寿命大为降低。本文针对传统真空高温灼烧清理光阑方... 光阑是透射电子显微镜电子光学系统的重要部件之一,其对透射电镜的成像质量有着重要的影响,然而原位环境透射电镜由于在使用中经常需要通入气氛并配合加热,因污染累积导致光阑的使用寿命大为降低。本文针对传统真空高温灼烧清理光阑方法需要较强的经验性及成功率低的缺点,提出一种新的光阑清理方法。该方法使用聚焦离子束(FIB)可定点、高效地清理光阑孔边缘的各种污染物,在恢复光阑孔圆度的同时又不会对光阑的其他部分造成损伤而引起失效。最终测试结果表明清理后的光阑满足透射电镜的使用要求,因此这种基于FIB技术的加工手段为电镜工作者提供了一种高效、精确和无损的光阑清理方法。 展开更多

关键词 光阑 聚焦离子束 清理 透射电子显微镜

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镁合金表面改性与防护研究进展 被引量：20

9

作者 王悦存 周凡 +3 位作者 葛延峰 周根树 蒋百灵 单智伟 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期100-111,112,共13页

镁合金是最轻的金属结构材料,具有比强度高、比刚度高、导电导热性好、生物相容性好等优点,在汽车、航空航天、电子、生物医学等领域有着广阔的应用前景。然而,镁自身化学活性极高且其表面的原生氧化膜疏松多孔,无法有效保护基底,往往... 镁合金是最轻的金属结构材料,具有比强度高、比刚度高、导电导热性好、生物相容性好等优点,在汽车、航空航天、电子、生物医学等领域有着广阔的应用前景。然而,镁自身化学活性极高且其表面的原生氧化膜疏松多孔,无法有效保护基底,往往在各加工工序间就会发生表面腐蚀。严重的腐蚀问题已经成为制约镁及其合金应用与发展的主要短板,因此,对镁合金进行表面防护处理是极为重要的。现阶段,镁合金的表面处理方法虽然种类繁多,但防护效果良莠不齐。重点综述了两种常用的镁合金表面改性技术--化学转化膜技术和微弧氧化技术的新进展,并介绍了一种基于活性CO2处理提高镁合金耐蚀性的新技术,以及仿生超疏水表面在提升镁合金耐蚀性上的应用,最后,对镁合金表面改性与防护的未来发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 镁合金 腐蚀 表面改性 化学转化 微弧氧化 活性CO2 超疏水

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聚焦离子束在微纳尺度材料力学性能研究中的应用 被引量：6

10

作者 田琳 付琴琴 单智伟 《中国材料进展》 CAS CSCD 2013年第12期706-715,751,共11页

微纳尺度材料是指外观尺寸或其基本构成单元在10 nm到10μm之间(以下简称微纳尺度)的材料或器件。个案、定性的研究表明微纳尺度材料有以下特性:其性能不能通过外推基于宏观块体材料的知识体系得到,传统的力学测试工具和方法无法满足对... 微纳尺度材料是指外观尺寸或其基本构成单元在10 nm到10μm之间(以下简称微纳尺度)的材料或器件。个案、定性的研究表明微纳尺度材料有以下特性:其性能不能通过外推基于宏观块体材料的知识体系得到,传统的力学测试工具和方法无法满足对微纳尺度材料进行测试的要求,微纳尺度材料通常在多场耦合条件下服役。这些特性要求研究工作者持续不断地寻找和研发新的工具以期实现对微纳尺度材料的可控制备,高通量观测、操控和定量测量。双束聚焦离子束技术不仅因具有纳米级的空间分辨率而具备对微纳尺度材料的高质量成像和动态监测,而且具备纳米分辨率的定点刻蚀、诱导沉积等功能。因此,双束聚焦离子束成为研究微纳尺度材料力学性能的有力工具。综述了近年来聚焦离子束技术在微纳尺度材料类力学性能研究中的应用,并讨论了其局限性和发展趋势。 展开更多

关键词 聚焦离子束 纳米力学 微纳尺度 样品加工

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高纯铁的研发进展及展望 被引量：8

11

作者 黄龙超 刘南君 +4 位作者 王章洁 郑芮 刘博宇 王文斌 单智伟 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期762-771,共10页

高纯铁是指纯度超过99.9%的铁。以高纯铁为原料开发的铁基材料具有比传统铁基材料更优异的性能,如更低的韧脆转变温度和再结晶温度、更好的抗腐蚀性能、更高的最大磁导率以及优良的导电性及低温热传导率,并因此在航空航天、电子信息、... 高纯铁是指纯度超过99.9%的铁。以高纯铁为原料开发的铁基材料具有比传统铁基材料更优异的性能,如更低的韧脆转变温度和再结晶温度、更好的抗腐蚀性能、更高的最大磁导率以及优良的导电性及低温热传导率,并因此在航空航天、电子信息、电力工业、军事工业等领域具有广阔的应用前景。虽然我国是全球最大的工业铁生产国和消费国,但却缺乏经济高效的高纯铁生产技术,导致所需高纯铁严重依赖进口。回顾并总结了当前世界上最具代表性的4种高纯铁制备方法,即直接还原-熔分精炼方法、电解制备方法、火法提纯制备方法及湿法提纯+火法提纯的联合提纯制备方法,梳理并对比了我国与欧美日等发达国家的高纯铁制备技术研发历程,绘制了当前铁的纯度和市场价格之间的关系图,阐明了杂质元素对合金性能可能造成的负面影响,探讨了国内外高纯铁的未来发展趋势,并结合现状从制备技术的研发、行业标准的建立、应用市场的开拓及相关产业的发展等方面对我国高纯铁工业化制备进行了展望。 展开更多

关键词 高纯铁 原材料 湿法提纯 火法提纯 工业化制备

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浅析高纯原材料的重要性——以金属镁为例 被引量：7

12

作者 杨博 刘博宇 +1 位作者 杨灏 单智伟 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期576-584,共9页

中国是世界上最大的原材料生产国和消费国,但在许多核心科技产业的关键零部件的选材上仍然严重依赖进口原材料,面临着众多“卡脖子”问题,从根本上限制了我国高新材料产业和制造业的自主发展与快速升级。从我国原镁产业的现状出发,阐述... 中国是世界上最大的原材料生产国和消费国,但在许多核心科技产业的关键零部件的选材上仍然严重依赖进口原材料,面临着众多“卡脖子”问题,从根本上限制了我国高新材料产业和制造业的自主发展与快速升级。从我国原镁产业的现状出发,阐述了原镁中的杂质对镁合金和海绵钛等下游产品的影响,分析了现有金属镁纯化方法的局限性,并以国家自然科学基金委历年来的经费支持分布为依据,探究了造成目前镁产业现状的深层次原因。进而指出在国家层面加大对高纯镁及其他高纯原材料在基础研究上的投入,对促进我国原材料产业及相关下游产业的提质升级、提升我国材料产业战略安全系数等方面具有重要意义。 展开更多

关键词 原材料 高纯 镁 产业升级 战略安全

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弹性应变工程 被引量：4

13

作者 李巨 单智伟 马恩 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期941-948,993,共9页

弹性应变工程是指通过改变材料弹性应变的大小来调控和优化其物化性能的技术。人们早在1950年左右就发现弹性应变可以大幅提高单晶硅中载流子的迁移率,并在20世纪90年代后期将其应用在CMOS工业中,产生了数百亿美金的效益。但由于当时大... 弹性应变工程是指通过改变材料弹性应变的大小来调控和优化其物化性能的技术。人们早在1950年左右就发现弹性应变可以大幅提高单晶硅中载流子的迁移率,并在20世纪90年代后期将其应用在CMOS工业中,产生了数百亿美金的效益。但由于当时大弹性应变很难在其它材料体系内实现,弹性应变工程并没有引起人们的普遍关注。近年来,随着纳米材料制备技术的蓬勃发展,人们发现纳米材料能承受比其块体母材高达10～100倍的超大弹性变形。这重新燃起了人们对弹性应变工程的研究兴趣,并取得了很多富有应用前景的成果。例如,理论计算和初步的实验结果表明,拉应变能使锗从间接带隙半导体转变为直接带隙的半导体,从而显著改变其光学特性;应变梯度不仅能增加二硫化钼单分子层材料吸收太阳光的谱宽,而且能降低激子的束缚能,并使其沿应变增加方向定向移动;通过弹性应变调控可大幅提升光催化分解水制氢等。综述了弹性应变工程的发展历史和研究现状,并对其未来的发展方向进行了剖析和展望,期望为本领域的研究人员提供参考! 展开更多

关键词 越小越强 超强材料 应变工程 应变硅 纳米材料 带隙 激子 催化

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一种镍钴基合金的γ′相在高温下析出行为的透射电镜研究 被引量：2

14

作者 艾菲 徐玲 +1 位作者 崔传勇 单智伟 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期442-449,共8页

本文利用透射电镜原位加热技术和元素分析技术相结合的方法,对一种镍钴基高温合金在800℃保温条件下的第二相析出长大行为进行了原位观测。发现不规则的第二相颗粒在γ基体表面析出,该第二相为Cr原子替代占位的γ′-Ni_3Al结构,Cr、Ti... 本文利用透射电镜原位加热技术和元素分析技术相结合的方法,对一种镍钴基高温合金在800℃保温条件下的第二相析出长大行为进行了原位观测。发现不规则的第二相颗粒在γ基体表面析出,该第二相为Cr原子替代占位的γ′-Ni_3Al结构,Cr、Ti元素的表面偏析以及Ni、Co元素向基体内的扩散造成了该第二相富Cr、Ti而贫Ni、Co的元素分布。长大动力学分析表明,该第二相的析出尺寸与保温时间的三次方根呈线性关系,但其尺寸分布与LSW理论存在较大偏差,主要是由第二相析出密度大、颗粒与基体间非共格弹性畸变、以及颗粒之间的"碰撞"异常长大等原因造成的。扩散热力学分析表明,存在一个由表面扩散主导变为体扩散主导的临界温度,在本实验条件下,第二相的析出长大行为由表面扩散主导。 展开更多

关键词 透射电镜 原位加热 镍钴基高温合金 析出 表面扩散

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准原位透射电镜样品气体处理系统的研制及应用 被引量：2

15

作者 张丹利 吴建东 +1 位作者 李雁淮 单智伟 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期381-386,共6页

环境气氛对材料结构与性能的影响是材料领域关注的重要问题。透射电子显微镜是研究材料微观组织结构的重要仪器,目前通过高成本改造电镜腔室可引入气体,但为保证电镜正常工作和仪器的分辨率,可通入气体种类少,腔室气体压力低;原位气氛... 环境气氛对材料结构与性能的影响是材料领域关注的重要问题。透射电子显微镜是研究材料微观组织结构的重要仪器,目前通过高成本改造电镜腔室可引入气体,但为保证电镜正常工作和仪器的分辨率,可通入气体种类少,腔室气体压力低;原位气氛样品杆操作难度高、安全系数低、耗材昂贵。本文针对上述问题,研制了一种可以直接插入透射电镜样品杆的气体处理系统及其应用,实现了易于从环境气氛实验向透射电镜观察迁移的准原位功能,它采用不锈钢材质加工而成的真空腔室,可通入更高气压、更多种类的气体,实现样品处理多样化,节省透射电镜使用机时,扩宽了对材料与气体相互作用的研究范围。 展开更多

关键词 透射电子显微镜 气体处理系统 准原位

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氢与金属的微观交互作用研究进展 被引量：15

16

作者 解德刚 李蒙 单智伟 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期215-223,共9页

许多重要的金属及其合金在冶炼、服役过程中常由于吸收氢而导致其力学性能和抗腐蚀性能的下降,这些性能下降严重威胁着金属材料在机械制造业、基础设施行业和能源行业中服役的安全。氢对金属材料的影响主要体现为氢脆和氢损伤两个方面,... 许多重要的金属及其合金在冶炼、服役过程中常由于吸收氢而导致其力学性能和抗腐蚀性能的下降,这些性能下降严重威胁着金属材料在机械制造业、基础设施行业和能源行业中服役的安全。氢对金属材料的影响主要体现为氢脆和氢损伤两个方面,提高材料抗氢性能的关键及前提在于理解氢与常见材料微观缺陷的交互作用。近些年来原位透射电镜技术、定量纳米力学测试技术、原子探针技术等实验手段的快速发展极大地促进了氢脆/氢损伤微观机理的研究。简要综述了氢脆/氢损伤微观机理研究领域的研究进展,重点关注了氢对空位、位错、界面等材料微观缺陷行为的影响。 展开更多

关键词 氢脆 氢损伤 原位透射电镜 纳米力学 位错 空位

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β钛合金表面渗氧强化机理研究 被引量：3

17

作者 王秀群 韩卫忠 单智伟 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期515-519,共5页

本文通过设计一种新型充氧技术,采用显微维氏硬度测试和电子显微技术表征研究了氧原子对β钛合金硬化行为及对应显微组织的影响。结果表明,经充氧处理获得内部具有氧原子梯度分布的β钛合金,靠近表面处固溶的高浓度氧原子诱导α相在β... 本文通过设计一种新型充氧技术,采用显微维氏硬度测试和电子显微技术表征研究了氧原子对β钛合金硬化行为及对应显微组织的影响。结果表明,经充氧处理获得内部具有氧原子梯度分布的β钛合金,靠近表面处固溶的高浓度氧原子诱导α相在β基体析出。不同β钛合金显示出不同的α析出相形貌,其中Ti1300的α相呈板条状,Ti32 Mo中的α相呈片层状。固溶氧原子倾向于在α析出相内偏聚,导致α相具有较高硬度。在梯度分布的固溶氧原子与相结构协同作用下,β钛合金展现出超高硬度和优异的耐磨损性能。充氧技术具有强韧化效果显著、工艺简单、成本低廉、经济环保等优点,是一种提高生物医用钛/锆合金强韧性的新技术。 展开更多

关键词 Β钛合金 充氧技术 硬化 扫描电子显微镜

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透射电镜原位力学拉伸-压缩加载装置的制备及应用 被引量：1

18

作者 张丹利 刘博宇 +1 位作者 王悦存 单智伟 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期606-613,共8页

具有实时观察、定量测试功能的透射电子显微镜下的原位力学测试技术可将在力作用下材料的微观结构演变与力学实验数据对应起来,帮助人们直观、深入地认识和理解材料的变形与损伤行为及其内在的本征机制,为材料性能的改进提供理论指导依... 具有实时观察、定量测试功能的透射电子显微镜下的原位力学测试技术可将在力作用下材料的微观结构演变与力学实验数据对应起来,帮助人们直观、深入地认识和理解材料的变形与损伤行为及其内在的本征机制,为材料性能的改进提供理论指导依据。本文介绍一种利用聚焦离子束刻蚀技术制备原位纳米力学实验拉伸-压缩加载装置的方法和应用案例。该方法简单易行,制备的装置可有效地保障拉伸实验接近单轴拉伸状态,同时该装置还可用于压缩、弯曲实验,并能实现拉伸、压缩、弯曲加载方式的灵活切换。 展开更多

关键词 透射电子显微镜 原位纳米力学 聚焦离子束 拉伸-压缩加载装置

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单晶铝的负应变速率敏感性 被引量：1

19

作者 黄龙超 孙妮娜 +1 位作者 王章洁 单智伟 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期550-557,共8页

面心立方金属通常具有较弱的正应变速率敏感性,即流变应力随着应变速率的增加而增加。近年的研究表明,随着晶粒尺寸或单晶样品尺寸减小到微纳米尺度,其正应变速率敏感性显著增加。然而,通过位移速率控制条件下压缩测试,作者发现当单晶... 面心立方金属通常具有较弱的正应变速率敏感性,即流变应力随着应变速率的增加而增加。近年的研究表明,随着晶粒尺寸或单晶样品尺寸减小到微纳米尺度,其正应变速率敏感性显著增加。然而,通过位移速率控制条件下压缩测试,作者发现当单晶铝柱的直径<190 nm左右时,其呈现出反常的负应变率敏感性。分析表明,这一现象的产生是由于在较低应变率下,铝柱内产生的位错容易从表面逃逸,其后续塑性变形由位错表面形核机制主导,流变应力较高;而在较高应变率下,铝柱内产生的位错在从表面逃逸前已发生交互作用,其塑性变形由内部位错增殖机制主导,因而流变应力相对较低。上述发现丰富了人们关于几何尺寸降低对金属加载速率响应行为的认知。 展开更多

关键词 单晶铝 微纳尺度 应变速率敏感性 位错形核与增殖

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原位电镜力学数据可视化处理软件的开发及其应用 被引量：1

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作者 邱怡婷 范传伟 +4 位作者 黄龙超 聂志宇 杨岳清 解德刚 单智伟 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期614-620,共7页

准确的材料工程应力-应变曲线是获得精确力学性能指标如杨氏模量、强度、延伸率的前提条件。然而,在基于电子显微镜的微纳米尺度原位力学实验中,由于被测样品标距外位移、环境参量引起的压头漂移、电信号漂移、热漂移等多种干扰因素的存... 准确的材料工程应力-应变曲线是获得精确力学性能指标如杨氏模量、强度、延伸率的前提条件。然而,在基于电子显微镜的微纳米尺度原位力学实验中,由于被测样品标距外位移、环境参量引起的压头漂移、电信号漂移、热漂移等多种干扰因素的存在,难以直接从力学传感器位移数据获取真实的变形量,给工程应力-应变曲线的定量分析带来了挑战。同时,现有的数据处理过程中,加载图像和力学数据经常来自不同厂商,数据点难以同步,且不能在可视化界面下调整参数。Matv是一款针对此问题设计的数据可视化分析软件,该软件基于材料变形的原位电镜视频与力学数据,通过图像处理算法跟踪样品轮廓变化来准确提取纵向和横向应变数据,同时利用时间特征点精确对应上述应变数据和力学数据,从而帮助用户在图形用户界面下准确、高效地完成原位电镜力学实验数据处理,将数据处理时长从8~16小时缩短至几分钟。该软件的不断完善有望为原位力学的研究者提供高效的工具。 展开更多

关键词 原位电镜力学 应力-应变曲线 可视化分析

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