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β钛中合金原子与间隙氧的相互作用及氧在β钛合金中扩散的第一性原理研究

祝令刚 , 胡青苗 , 杨锐

中国有色金属学报

利用第一原理平面波赝势方法研究β钛间隙原子氧与合金原子(Nb,Zr,Sn)相互作用以及氧在β钛中的扩散.氧在纯β钛中的扩散研究表明:在0 K下,由于β钛在低温下的结构不稳定性,氧在β钛中的稳定位置偏离高对称的八面体间隙位置,其扩散势能曲线为"W"型;随着电子温度的升高,β钛结构稳定性增加,扩散势能曲线趋于抛物线型.合金原子与氧的相互作用能计算结果表明,合金原子与其最近邻八面体中的氧相互排斥,与次近邻氧吸引.从合金原子与氧的化学作用及弹性作用两个角度对相互作用能进行分析.在TiNb中氧倾向于占据周围Ti原子较多且最近邻位置有Ti的八面体间隙.

关键词: β钛合金 , 第一性原理 , 间隙扩散 , 电子温度

磁场闭合度对等离子体空间分布状态及CrNx镀层沉积效率的影响

蒋百灵 , 曹政 , 鲁媛媛 , 栾亚

材料热处理学报

采用Langmuir探针测定了不同磁场闭合状态下辉光放电环境中的电子温度(Te)、电子密度(ne)及离子密度(ne)空间分布状态,探讨了磁场闭合度对CrNx镀层沉积效率的影响机理.结果表明:三种磁场闭合状态下,电子温度都在靶面处最高,相邻靶间对称面最低,真空腔内部出现一个直径约240 mm的均匀中心区域;电子密度和离子密度在三种条件下均于真卒腔中心处最高,边缘处最低,而随磁场闭合度的整体变化规律表现为这两个参数值在不闭合状态时小于半闭合和完全闭合状态时;完全闭合状态下镀层的厚度明显大于半闭合和不闭合状态下的镀层厚度.

关键词: 磁场闭合状态 , 电子温度 , 电子密度 , 离子密度 , CrNx镀层

T8钢液相等离子体电解渗碳的扩散过程和光谱学分析

吴杰 , 张亦凡 , 金小越 , 杨璇 , 陈琳 , 薛文斌

材料研究学报 doi:10.11901/1005.3093.2015.349

采用阴极液相等离子体电解渗技术实现了T8碳钢表面的快速渗碳.测量了样品内部温度与外加电压的关系,并评估了在不同电压下碳在钢中的扩散过程和等离子体放电的光谱特征.结果表明,T8碳钢在甘油水溶液中经Imin渗碳处理后可得到20-30μm厚的硬化层.在外加电压为360V电压、样品表面温度约为650℃的条件下,碳的扩散系数为6.7× 10-8 cm2·s-1;在外加电压为380 V、样品表面温度约800℃的条件下,碳的扩散系数为1.5×10-7 cm2·s-1.气膜放电击穿产生的等离子体处于局部热平衡状态,电子温度为5000-12000 K.等离子体区的瞬时高温为有机物的分解和碳的快速扩散提供了有利条件,碳的扩散系数比同温度下传统固体渗碳提高了一个数量级,扩散激活能也明显降低.

关键词: 等离子体电解渗碳 , 扩散系数 , 发射光谱 , 电子温度

电压对Q235钢等离子体电解硼碳共渗中光谱特性的影响

刘润 , 周颖 , 李伟 , 施新辉 , 吴杰

材料热处理学报

采用液相等离子体电解渗方法,在280 V和300 V电压下对Q235低碳钢进行硼碳共渗处理,分析了渗层的显微组织和相成分.研究不同电压下硼碳共渗过程的光发射谱(OES),并评估了等离子体放电区的电子温度、电子浓度特征参数.结果表明,等离子体电解硼碳共渗中放电区的电子浓度大于8×1022m-3,达到局部热平衡状态.电子温度为3000~ 12000 K,等离子体放电为活性碳原子和硼原子在钢基体中快速扩散创造了高温环境.随着电压的升高,等离子体放电变得剧烈,电子温度明显增加,Q235低碳钢表面岛状硼化物颗粒逐渐增大相连接,形成较厚的渗硼层.

关键词: 等离子体电解硼碳共渗 , 光发射谱 , 等离子体参数 , 电子温度 , 低碳钢

飞秒激光烧蚀血管支架材料的数值模拟

王雷雷 , 郑洋洋 , 霍扬 , 刘建英 , 李春霞 , 卢洋

中国材料进展 doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2017.03.10

为了研究飞秒脉冲激光烧蚀血管支架材料的特性,利用考虑了电子之间热传导项的双温模型,采用有限差分法,对飞秒激光烧蚀NiTi合金的温度场分布进行数值模拟,计算得到了电子温度和晶格温度随时间和烧蚀深度的变化规律,进一步讨论了不同激光能量密度、不同激光脉宽、不同延迟时间对电子和晶格的温度场影响.发现血管支架材料在飞秒激光的作用下,先是电子吸收能量温度快速升高,再通过电声耦合作用将能量传递给晶格,最后两者的温度达到一个平衡状态;激光能量密度主要影响电子的峰值温度和电子与晶格的平衡温度;脉冲宽度主要影响电子的峰值温度和达到峰值温度所用的时间;电子温度随着延迟时间的增加先升高后降低,晶格温度随着延迟时间的增加不断上升.这些理论分析对实际飞秒激光加工血管支架有重要的指导意义.

关键词: 飞秒激光 , 镍钛合金 , 血管支架 , 双温方程 , 电子温度 , 晶格温度

激光诱导Al等离子体温度随激光能量变化特性研究

张树东 , 陈冠英 , 陈辉 , 刘亚楠 , 董晨钟 , 周士康

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2001.01.010

利用YAG激光(波长1.06μm,脉宽为10 ns)烧蚀Al靶产生的三条Al Ⅲ等离子体谱线(452.92 nm,451.25 nm,415.01 nm),在局部热力学平衡近似下,利用玻尔兹曼图,测定了等离子体电子温度在不同激光能量下的变化特性。随着激光能量的增加,电子温度从14800 K近似单调的上升到20000 K,随后反而有所下降。在电子温度达最高时,连续辐射谱强度并未达最大值。同时还观测到,Al的原子谱线和离子谱线强度随激光能量有不同的变化特点。利用玻尔兹曼图的最小二乘方拟合,测得Al Ⅲ谱线447.99 nm(4f2F7/2-5g2G9/2)跃迁的几率约为(10.4士0.8)×108s-1。

关键词: Al激光等离子体 , 局部热力学平衡 , 电子温度

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