强流脉冲电子束作用下金属材料的微观结构状态

论文题目: 强流脉冲电子束作用下金属材料的微观结构状态

论文类型: 博士论文

论文专业: 凝聚态物理

作者: 关庆丰

导师: 邹广田

关键词: 强流脉冲电子束,微观结构,变形机制,应力波,缺陷簇,熔坑

文献来源: 吉林大学

发表年度: 2005

论文摘要: 强流脉冲电子束(HCPEB)是近年来出现的一种新型材料载能束表面改性技术,并受到材料科学工作者的广泛关注,在脉冲电子束轰击材料的瞬时过程中,较高的能量(108-109 W/cm2)在非常短的时间内(几纳秒到几微秒)作用在材料的表层,造成材料表面极为快速的加热和冷却,甚至使材料表层熔化、蒸发并快速凝固,在此过程中诱发的应力场能够引起材料表面快速而强烈的变形,从而造成特殊的改性效果;另外,由于脉冲时间极短,因而有可能观察到材料遭受辐照后结构缺陷的不同阶段的形态,进而观察由点缺陷聚集形成的缺陷簇结构生长过程中不同阶段的形态,揭示各种缺陷结构的性质及演化规律,从而更加深刻地理解材料的表面改性机制和辐照损伤特性。本文利用Nadezhda-2 强流脉冲电子束装置,对低能、强流脉冲电子束作用下部分体系金属材料的微观结构状态进行研究。进而对HCPEB 表面改性后表面熔坑的形成机制、碳钢表面纳米化与非晶化即亚稳相的形成机制、应力波的产生与传播以及对表面改性机制的影响、由强流脉冲电子束诱发的超快速加热和冷却引起的变形行为和机制以及面心立方金属中的空位簇缺陷的产生和演化机制等诸多方面进行了深入的研究,获取了大量新颖有趣的实验结果,在实验结果的基础上进行了比较深入的理论分析,得到了一些有价值的结论。

论文目录:

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 强流脉冲电子束表面改性概述

1.3 强脉冲束流产生的辐照损伤

1.4 电子束与材料表面相互作用机理

1.4.1 电子与固体的相互作用

1.4.2 电子束能量在作用区的分配

1.5 辐照诱发的缺陷簇

1.5.1 位错圈

1.5.2 堆垛层错四面体

1.5.2.1 结构与能量条件

1.5.2.2 填隙型SFT

1.5.2.3 高温淬火

1.5.2.4 电子束辐照

1.5.2.5 载能束辐照

1.5.2.6 塑性变形

1.5.3 孔洞缺陷

1.5.4 计算机模拟

1.6 本文研究目标和研究内容

1.6.1 研究目标

1.6.2 研究内容

参考文献

第二章 强流脉冲电子束设备

2.1 装置组成

2.2 工作原理

2.2.1 强流脉冲电子束的运行机制

2.2.2 基于真空等离子体的电子枪

2.2.3 装置的工作过程

2.3 工艺参数及测试

2.3.1 工艺参数

2.3.2 实验测试

2.4 本章小结

本章参考文献

第三章 结构缺陷对强流脉冲电子束诱发的表面熔坑的影响

3.1 引言

3.2 实验材料及方法

3.3 结果与讨论

3.3.1 晶界与位错对表面熔坑密度的影响

3.3.2 晶界与位错对表面熔坑形成机制的影响

3.3.3 晶界与位错对表面熔坑形成机制的影响

3.4 本章小结

本章参考文献

第四章强流脉冲电子束作用下低碳钢表面的微观结构

4.1 引言

4.2 实验材料及方法

4.3 实验结果与分析

4.3.1 温度场的数值模拟

4.3.2 HCPEB 改性后的组织与性能

4.3.3 HCPEB 改性后的微观结构

4.4 本章小结

本章参考文献

第五章强流脉冲电子束诱发面心立方金属中的变形结构

5.1 引言

5.2 实验材料及方法

5.3 结果与分析

5.3.1 不锈钢

5.3.2 单晶铝

5.3.3 多晶纯铝

5.4 讨论

5.4.1 应力波

5.4.2 纯铝中的孪生变形机制

5.5 本章小结

本章参考文献

第六章强流脉冲电子束诱发面心立方金属中的空位簇缺陷

6.1 引言

6.2 实验材料及方法

6.3 实验结果及分析

6.3.1 奥氏体不锈钢中的空位簇缺陷

6.3.2 单晶铝中的空位簇缺陷

6.4 讨论

6.4.1 空位簇的演化过程

6.4.2 单晶铝中SFT 的形成机制

6.4.3 SFT 缺陷与形变孪生的关系

6.4.4 填隙原子与孔洞缺陷和位错的关系

6.5 本章小结

本章参考文献

第七章 结论与展望

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致谢

摘要

Abstract

发布时间: 2006-01-17

参考文献

• [1].强流脉冲离子束辐照材料表面烧蚀作用研究[D]. 苗收谋.大连理工大学2006
• [2].纯Al材强流脉冲电子束表面改性的研究[D]. 郝胜智.大连理工大学2000
• [3].DD3单晶高温合金强流脉冲电子束表面改性研究[D]. 邹慧.天津大学2011
• [4].碳纤维强流脉冲电子束源传输与辐照特性研究[D]. 姜巍.哈尔滨工业大学2017
• [5].强流脉冲离子束辐照的冲击加工与强化作用研究[D]. 刘臣.大连理工大学2009
• [6].强流脉冲电子束钛基和镍基合金表面改性[D]. 张向东.大连理工大学2011
• [7].镁合金ZK60及过共晶铝硅合金强流脉冲电子束表面改性研究[D]. 赵铁钧.东北大学2009
• [8].加热、球磨和强流脉冲电子束诱发块体非晶合金的结构转变[D]. 吴江.大连理工大学2011
• [9].强流脉冲电子束AZ91镁合金表面改性组织及性能研究[D]. 李旻才.大连理工大学2016

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• [3].强流脉冲电子束辐照M50钢表层组织与性能研究[D]. 徐芳君.哈尔滨工业大学2012
• [4].强流脉冲电子束钛基和镍基合金表面改性[D]. 张向东.大连理工大学2011
• [5].医用金属材料的强流脉冲电子束表面改性研究[D]. 张可敏.大连理工大学2006

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