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一种用于选择性激光熔化的高强度Al–Zn–Si–Mg–Cu合金的开发
摘要: 尽管增材制造工艺已在多个工业领域广泛应用,但目前专为这些技术设计和优化的材料仍很有限。当前市场上仅少数铝合金可用于结构件的3D打印,其中含硅镁元素的铸造铝合金是最常见的增材制造用铝合金,虽具有优异的加工性能但力学性能一般。本研究通过混合Al-Er-Zn-Mg-Cu与Al-Si-Mg粉末并分析其选区激光熔化后的组织与性能,探究了硅元素对高强度Al-Er-Zn-Mg-Cu合金热裂敏感性的影响。最终设计出新型Al-Er-Zn-Si-Mg-Cu合金,采用气体雾化法制备成粉末合金并进行测试。通过同步辐射X射线衍射、差示扫描量热法和显微分析研究了该合金的组织与相变。经选区激光熔化处理的Al-Er-Zn-Si-Mg-Cu合金相对密度达99.8%,检测组织内未发现热裂纹。同时评估了该合金从铸态和固溶退火状态进行时效处理的能力,结果表明其具有良好的直接时效响应(直接从铸态开始),在165°C优化时效2小时后,屈服强度和抗拉强度分别达到402MPa和449MPa,硬度为174HV。
关键词: 差示扫描量热法、金属增材制造、力学性能、同步辐射X射线衍射、高强度铝合金
更新于2025-11-21 11:18:25
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锗基SrZr<sub>x</sub>Ti<sub>1?x</sub>O<sub>3</sub>薄膜的界面结构
摘要: 通过同步辐射X射线衍射和第一性原理密度泛函理论,研究了生长在半导体Ge衬底上的SrZrxTi1?xO3薄膜的界面结构。通过系统调节Zr含量x,可以区分界面键合和外延应变对薄膜物理结构的影响。研究发现,由于阳离子-阴离子沿垂直于钙钛矿/半导体界面的方向发生离子位移,界面钙钛矿层呈现极化现象。我们观察到SrZrxTi1?xO3/Ge界面的起伏与价带偏移存在关联。理论计算中极性结构的价带偏移随Zr含量的变化趋势与已报道的X射线光电子能谱测量结果一致。这些发现对于功能氧化物材料与成熟半导体技术的集成具有重要指导意义。
关键词: 同步辐射X射线衍射、密度泛函理论、价带偏移、SrZrxTi1?xO3薄膜、锗衬底、界面结构
更新于2025-09-23 15:21:01
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高压高温下粉末GeTe中R3m相的持久性
摘要: 作为相变材料,菱面体晶系GeTe(空间群R3m)被认为会在3-4 GPa压力下转变为立方岩盐相(B1),同时伴随派-纳尔斯畸变的消失。然而,通过同步辐射X射线衍射与理论计算相结合的方法,我们发现R3m相从常压一直稳定保持至约15.8 GPa压力,这与先前报道相矛盾。在加热X射线粉末衍射实验中同样未观测到B1相。这种从R3m到B1的虚假相变源于高压/高温条件下R3m相晶格参数压缩比的变化。这些发现为相变材料的转变机制提供了新见解,对其他在高压/高温下发生位移型转变的材料也具有参考价值。
关键词: 结构相变、密度泛函理论、高压、相变材料、高温、锗碲、同步辐射X射线衍射
更新于2025-09-23 15:21:01
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空气中激光辐照下氧气和氮气向钛的扩散
摘要: 本文研究了纯钛在瞬态激光加工条件下与周围空气的动态相互作用。报告了钛样品表面及内部反应产物的微观结构和成分分布,据此估算出氮和氧向钛基体高温扩散的系数。通过原位同步辐射X射线衍射测试揭示了钛与空气的高温反应步骤,并探讨了氮化钛和氧化钛的形成机制。
关键词: 钛的氧化、钛的氮化、同步辐射X射线衍射、原位相变、激光辐照
更新于2025-09-12 10:27:22
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探究激光粉末床熔融Ti-6Al-4V中次表面残余应力与制造参数的相关性
摘要: 通过X射线同步辐射衍射研究了Ti-6Al-4V长方体试样的亚表面残余应力(RS)。这些试样采用激光粉末床熔融(LPBF)工艺制造,使用了开放文献中不常见的不同加工参数,以评估其对残余应力状态的影响。在研究用于计算体积能量密度(如激光速度、激光功率和扫描间距)的工艺参数影响时,我们观察到能量密度的增加会导致残余应力降低,但不同参数变化导致的降幅程度并不相同。此外,还研究了支撑结构、试样粗糙度以及可能源自氩气流的LPBF设备效应的影响。我们发现支撑结构对亚表面残余应力无影响,而相对于氩气流的取向则显示出对残余应力的影响。结论建议监测这些参数以提高零件的可靠性和再现性。
关键词: 增材制造、Ti-6Al-4V、残余应力、同步辐射X射线衍射
更新于2025-09-11 14:15:04
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激光增材制造条件下钛与氮的相互作用
摘要: 为了解如何制备具有所需氮化钛含量的块体钛部件或涂层,本文研究了典型激光增材制造(AM)条件下钛与氮的动态相互作用。在一组含不同氮浓度的气体环境中,分析了典型选区激光熔化(SLM)和激光工程化净成形(LENS)AM扫描条件下形成的钛氮反应产物的成分、相组成及微观结构。通过原位同步辐射X射线衍射(SXRD)测试揭示了钛与氮的高温反应过程。
关键词: 同步辐射X射线衍射,原位相变,氮化钛,激光熔化
更新于2025-09-11 14:15:04
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撞击钻石的拉曼散射
摘要: 我们利用紫外显微拉曼光谱和高分辨率同步辐射X射线衍射技术,报道了西伯利亚波皮盖陨石坑金刚石-六方金刚石多晶粉末的研究结果。通过扣除两种金刚石与六方金刚石含量相近的样品实验拉曼光谱,我们得以识别撞击钻石的多型体组成(该方法有别于X射线衍射法)。首次成功获取了"纯"六方金刚石的光谱,其解卷积分析确定了全部三个拉曼活性振动模式E2g、A1g和E1g,其位置与从头算计算结果高度吻合。
关键词: 拉曼散射、多型成分、冲击钻石、同步辐射X射线衍射、六方金刚石、紫外显微拉曼光谱
更新于2025-09-10 09:29:36
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摘要: 通过同步辐射X射线衍射、第一性原理计算、电子衍射图谱模拟以及原子级分辨率透射电镜和低温扫描隧道显微镜研究,确定了单斜相NbS3-II多型体的基础结构与电荷密度波(CDW)结构。证实其基础结构属于P 21/m空间群,由四对对称相关的三角柱(TP)柱列构成晶胞[a0=0.96509(8)nm,b0=0.33459(2)nm,c0=1.9850(1)nm,β0=110.695(4)°]。两个CDW的非公度分量(q1=(0,0.298,0)和q2=(0,0.352,0))满足q1b+2q2b≈1的关系。两者各自形成调制图案,晶胞参数为(am=2a0,bm=b0/qjb,cm=c0,βm=β0),并沿相邻等腰TP柱列以成对方式或仅由q1/q2 CDW单独调制两柱列的方式有序排列。CDW按照Cm或C2/m两种可能的调制图案空间群之一进行有序化。若视为长周期公度结构,包含双CDW的整个调制体系在实验误差范围内可用扩大晶胞(a=2a0,b=37b0,c=c0,β=β0)描述,且所有原子均按指定调制图案偏离其平均位置。
关键词: 同步辐射X射线衍射、第一性原理计算、电荷密度波、扫描隧道显微镜、透射电子显微镜、NbS3-II相
更新于2025-09-09 09:28:46