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Ho3+/Tm3+/Yb3+掺杂含Sr3Gd(PO4)3晶相透明玻璃陶瓷的制备与上转换发光性能研究

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Ho3+/Tm3+/Yb3+掺杂含Sr3Gd(PO4)3晶相透明玻璃陶瓷的制备与上转...

作者：赵田丽长春理工大学

学位级别：硕士

上转换发光材料可在红外光激发下发射出可见光,所以在照明、生物监测、精密加工、印刷等领域有广泛的应用。本文采用熔融-晶化法制备了一系列Ho单掺、Ho/Yb共掺、Ho/Tm/Yb三掺含SrGd(PO)晶相的透明玻璃陶瓷。将测试的X射线衍射数据与标... 详细信息

上转换发光材料可在红外光激发下发射出可见光,所以在照明、生物监测、精密加工、印刷等领域有广泛的应用。本文采用熔融-晶化法制备了一系列Ho单掺、Ho/Yb共掺、Ho/Tm/Yb三掺含SrGd(PO)晶相的透明玻璃陶瓷。将测试的X射线衍射数据与标准卡片对比,确定制备的玻璃陶瓷样品中析出SrGd(PO)晶相。通过扫描电子显微镜(SEM)分析玻璃陶瓷的微观形貌、晶粒分布以及晶粒尺寸。结合差示扫描量热(DSC)曲线、X射线衍射(XRD)图谱、SEM照片和光透过率曲线,确定Ho单掺、Ho/Yb共掺、Ho/Tm/Yb三掺前驱体玻璃的最佳热处理条件分别是760℃/140 min、780℃/3 h、770℃/2.5 h。比较前驱体玻璃和玻璃陶瓷的维氏硬度、密度和化学稳定性,并分析热处理后玻璃陶瓷硬度、密度增大以及耐酸、耐碱性增强的原因。分析不同浓度Ho/Tm/Yb掺杂玻璃陶瓷的上转换发射光谱,确定稀土离子的最佳掺杂浓度,并计算临界距离分析引起浓度猝灭的原因。利用CIE色度坐标软件分析玻璃陶瓷样品的上转换发光颜色变化,并获取相应的色度坐标,发现调节稀土离子的浓度可以使试样实现由绿色→白色的可调谐上转换发射。其中0.3%HoO-0.8%YbO掺杂时,样品的绿色上转换发光强度最强。0.1%HoO-0.2%TmO-0.8%YbO掺杂时,样品产生白光发射,对应的色度坐标为(0.3384,0.3309),接近标准白光。结合泵浦功率和发光强度的关系,确定Ho、Tm的上转换发射过程都是双光子过程。根据上转换发光过程示意图分析Ho、Tm、Yb之间的能量传递机制。研究表明,制备的Ho/Tm/Yb掺杂含SrGd(PO)晶相的透明玻璃陶瓷在安全通道指示牌、固态照明、医疗等领域有广泛的应用前景。

关键词： Sr3Gd(PO4)3 Ho3+/Tm3+/Yb3+掺杂上转换发光玻璃陶瓷

ARB制备Al/Mg/Al多层结构复合材料的试验研究

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ARB制备Al/Mg/Al多层结构复合材料的试验研究

作者：赵田丽西安建筑科技大学

学位级别：硕士

适度的晶粒细化是提高材料性能的有效手段,近年来在国际上成为研究热点。研究表明当晶粒细化到lμm后,材料将表现出一系列不寻常的物理、化学性能。制备细晶材料的工艺方法众多,累积复合轧制(ARB)技术由于具有能够制备出大块、致密的板... 详细信息

适度的晶粒细化是提高材料性能的有效手段,近年来在国际上成为研究热点。研究表明当晶粒细化到lμm后,材料将表现出一系列不寻常的物理、化学性能。制备细晶材料的工艺方法众多,累积复合轧制(ARB)技术由于具有能够制备出大块、致密的板状材料且工艺简单、成本低廉等诸多优点而日益引起人们的重视,是最具工业化应用前景的技术之一。本文首先对复合轧制制备6063Al/AZ31/6063Al三层结构材料进行了轧制工艺参数的研究。此研究结果对ARB制备6063Al/MB2/6063Al细晶多层结构复合材料提供了依据。实验结果表明300℃-350℃和50%-60%轧制工艺条件满足进一步复合轧制的需要。其次对三层复合材料进行不同制度的热处理,研究热处理对复合后材料界面结构和性能的影响。结果表明:(1)热处理温度高且保温时间长对复合材料界面结构和力学性能有显著影响;(2)热处理时间小于10min时,由于时间短,材料热稳定性较好,综合性能良好,组织变化不大。再次对三层复合材料进行轧制变形规律的研究。目的一是为ARB材料厚比选择提供参考,二是分析复合材料经过重复轧制后,界面结合效果是否提高。实验结果表明(1)复合材料各层金属的厚度随轧制变形量的增加成比例减薄,且厚度差值逐渐减小。(2)重复轧制可以使原来的复合界面进一步发生塑性变形,从而使界面的结合强度提高。最后,本文基于以上探索性试验利用ARB制备6063Al/MB2/6063Al细晶多层结构复合材料,分析ARB后组织和性能变化以及热处理对ARB各道次组织和性能的影响。试验表明:(1)ARB采用350℃×10min×50%工艺可以有效进行到5道次。(2)ARB技术能够有效细化晶粒,轧制变形后MB2组织在ARB2道次最小,晶粒大小由母材16μm细化到大约2μm;Al组织在ARB5道次最小,由母材45μm细化到大约0.8μm。(3)ARB工艺后复合材料综合力学性能良好,整体抗拉强度和延伸率在ARB2道次最高,分别为192.5MPa和18.64%。(4) ARB各道次在220℃以下热处理60min,材料热稳定性较好,抗拉强度比常温态稍有提高;在220℃以上热处理60min,材料组织开始长大,抗拉强度随温度的升高逐渐下降。(5)在同一温度下热处理,加热时间随道次的不同对抗拉强度影响有所不同。道次越高,时间对强度的影响越显著,抗拉强度在不同时间下的热处理差值越大。

关键词： 6063Al MB2镁合金累积复合轧制(ARB) 多层结构复合材料试验

Ti/Ni/Ti层状复合材料热压缩流动应力预测

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稀有金属材料与工程 2022年第10期51卷 3663-3678页

作者：赵田丽张兵张志娟马艳恒党晓晗蔡军西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055 功能材料加工国家地方联合工程研究中心陕西西安710055

为了建立合理的能够描述Ti/Ni/Ti层状复合过程的本构方程,在Gleeble-3500热机械模拟机上对Ti/Ni/Ti层状复合材料在变形温度为550~850℃,应变速率为0.001~1 s^(-1),变形量为65%的复合过程中热变形行为进行研究。采用4种本构模型:改进的Jo... 详细信息

为了建立合理的能够描述Ti/Ni/Ti层状复合过程的本构方程,在Gleeble-3500热机械模拟机上对Ti/Ni/Ti层状复合材料在变形温度为550~850℃,应变速率为0.001~1 s^(-1),变形量为65%的复合过程中热变形行为进行研究。采用4种本构模型:改进的Johnson-Cook(MJC)模型、应变补偿Arrhenius(SCA)模型、多元非线性回归(DMNR)模型和改进的井上胜郎(MIS)模型对层状复合材料的高温流变行为进行预测。同时,对4种模型的实验值和预测值进行了比较。此外,比较了平均绝对相对误差(AARE)、相关系数(R)和相对误差的准确性,以确定这4种模型的合理性。结果表明,MJC、DMNR和MIS模型都不适合描述Ti/Ni/Ti层状复合材料的流变行为,而SCA模型除了在某些特定变形条件外,其预测值与实验值吻合较好。

关键词： Ti/Ni/Ti层状复合材料热压缩流动应力本构方程

W80-Cu20复合材料热变形行为及加工图

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稀有金属材料与工程 2022年第1期51卷 203-210页

作者：张兵刘鹏茹张志娟赵田丽赵芬芬马艳恒西安建筑科技大学冶金工程学院功能材料加工国家地方联合工程研究中心陕西西安710055

采用Gleeble-1500热模拟机研究了W80-Cu20(质量分数,%)复合材料在变形温度为810~970℃和应变速率为0.01~10s^(-1)条件下真应变达0.69的热变形行为,基于改进动态材料模型(MDMM)和Malas’s准则建立功率耗散图和热加工图,结合微观组织确定... 详细信息

采用Gleeble-1500热模拟机研究了W80-Cu20(质量分数,%)复合材料在变形温度为810~970℃和应变速率为0.01~10s^(-1)条件下真应变达0.69的热变形行为,基于改进动态材料模型(MDMM)和Malas’s准则建立功率耗散图和热加工图,结合微观组织确定出合理热加工参数,并对材料的损伤方式进行分析。结果表明:W80-Cu20复合材料的真应力-真应变曲线表现出典型的动态再结晶型特征,峰值应力随变形温度的降低和应变速率的增加而增加;确定出W80-Cu20复合材料的合理热加工区域为:840~885℃、0.2~1.42 s^(-1)和885~917℃、0.83~2.05 s^(-1);W80-Cu20复合材料的损伤方式主要有Cu相撕裂、W-Cu界面分离、W-W界面分离以及W颗粒破碎。

关键词： W80-Cu20复合材料热变形行为加工图损伤

热处理工艺对累积叠轧Ti/Ni多层复合材料界面结构的影响

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稀有金属材料与工程 2020年第9期49卷 3153-3162页

作者：张志娟张兵张诗林杨晓康赵田丽程健王快社西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055 西安工业大学光电工程学院陕西西安710021 西安赛特金属材料开发有限公司陕西西安710018

研究了热处理对累积叠轧6道次Ti/Ni多层复合箔材界面结构演变的影响。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及差示扫描量热分析(DSC)对热处理后复合材料的界面结构、相组成、相结构及相变温度等进行测试分... 详细信息

研究了热处理对累积叠轧6道次Ti/Ni多层复合箔材界面结构演变的影响。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及差示扫描量热分析(DSC)对热处理后复合材料的界面结构、相组成、相结构及相变温度等进行测试分析。结果表明:随保温时间的增加,Ti/Ni界面扩散形成的不稳定化合物向稳定态转变,界面Ti、Ni两元素成分曲线由交叉陡变的阶梯状逐渐转为两条近平直的平行线。富Ti的Ti/Ni复合箔材在720℃经热处理后,随时间延长,材料组织从原始的层状结构最终转变为由稳态TiNi和Ti2Ni两相组成的混合组织。保温时间小于10 h时,材料中的TiNi是由具有复杂单斜结构的B19’和CsCl型结构的B2两种物相组成,大于10 h时仅存在B19’相。在冷却/加热过程中,材料内部均发生马氏体(A→M/M→A)的可逆相变,并随保温时间的增加,其相变滞后(Ap-Mp)从1 h的22.4℃增加到30 h的31.9℃。

关键词： Ti/Ni多层复合材料热处理时间界面结构相变行为

TA1/AZ31B多层复合材料在等温压缩过程中的变形行为

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稀有金属材料与工程 2020年第6期49卷 1946-1956页

作者：张兵姚苏王秋雨李娟张东赵田丽王文蔡军王快社西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学陕西西安710055 金川集团有限公司镍钴资源综合利用国家重点实验室甘肃金昌737100 功能材料加工国家地方联合工程研究中心陕西西安710055

采用等温压缩实验研究了在变形温度为573~723 K,应变速率范围为0.01~10 s-1,压下量30%~50%的条件下TA1/AZ31B多层复合材料的塑性变形行为并利用光学显微镜观察显微组织的变化。研究表明:TA1和AZ31B在压缩复合过程中均发生塑性变形,但是... 详细信息

采用等温压缩实验研究了在变形温度为573~723 K,应变速率范围为0.01~10 s-1,压下量30%~50%的条件下TA1/AZ31B多层复合材料的塑性变形行为并利用光学显微镜观察显微组织的变化。研究表明:TA1和AZ31B在压缩复合过程中均发生塑性变形,但是钛/镁多层复合材料各层的变形不同时且不均匀,AZ31B层的变形程度大于TA1层,且在变形过程中AZ31B层发生了动态再结晶。当应变速率为10 s-1时,中间TA1层出现颈缩和断裂。计算结果证明,Arrhenius本构方程可以准确预测TA1/AZ31B多层复合材料的流动应力行为,其平均绝对相对误差为3.976%,相关系数为0.991。此外,基于动态材料模型(DMM)理论建立了TA1/AZ31B多层复合材料在真应变为0.5下的加工图,确定最佳加工条件为723 K温度下,应变速率为0.01 s-1,此时最大功率耗散值为28%。同时,TA1/AZ31B多层复合材料的加工图中存在一个不稳定区域,即变形温度范围为573~692 K时应变速率范围为0.6~10 s-1。

关键词： TA1/AZ31B多层复合材料等温压缩变形行为本构方程加工图

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活化烧结制备W-Cu复合材料及其性能

中国有色金属学报 2021年第1期31卷 64-71页

作者：任载强张兵刘鹏茹赵虎赵田丽张志娟西安建筑科技大学冶金工程学院西安710055 功能材料加工国家地方联合工程研究中心西安710055 金堆城钼业股份有限公司技术中心西安710077

研究添加元素Ni对W-Cu复合材料组织和性能的影响。利用预混粉、机械球磨和活化液相烧结法制备不同Ni含量W-Cu复合材料,采用电子扫描显微镜、X射线衍射仪、激光导热仪等对复合材料的显微组织、物相、热导率、热膨胀系数和硬度进行检测与... 详细信息

研究添加元素Ni对W-Cu复合材料组织和性能的影响。利用预混粉、机械球磨和活化液相烧结法制备不同Ni含量W-Cu复合材料,采用电子扫描显微镜、X射线衍射仪、激光导热仪等对复合材料的显微组织、物相、热导率、热膨胀系数和硬度进行检测与分析。结果表明:当W-Cu复合材料中不添加Ni元素时,W颗粒团聚形成闭合孔隙,液相Cu无法有效填充孔隙,导致W-Cu组织分布不均匀。随着Ni含量逐渐增加,钨颗粒尺寸不断增大,Cu相将W颗粒包覆;当Ni含量增至5%时,Cu相分布呈网状结构,复合材料组织的均匀分布。在性能方面,随着Ni元素含量的增加,W-Cu复合材料的致密度从83.91%提高到95.59%,硬度由229HV提升至304HV,各温度下热导率和热膨胀系数均有所下降。

关键词： W-Cu复合材料活化烧结组织结构物理性能

ARB制备6063Al/MB2/6063Al复合材料的组织和性能

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热加工工艺 2011年第8期40卷 92-95页

作者：赵田丽张兵袁守谦陈忠伟西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055 西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西西安710072

采用累积复合轧制(ARB)技术制备6063Al/MB2/6063Al多层结构复合材料,利用电子拉伸机、金相显微镜和扫描电镜研究了常温态和热处理后ARB不同变形道次复合材料的组织和性能变化。结果表明,ARB技术能够有效细化MB2层金属组织;ARB 2道次平... 详细信息

采用累积复合轧制(ARB)技术制备6063Al/MB2/6063Al多层结构复合材料,利用电子拉伸机、金相显微镜和扫描电镜研究了常温态和热处理后ARB不同变形道次复合材料的组织和性能变化。结果表明,ARB技术能够有效细化MB2层金属组织;ARB 2道次平均晶粒尺寸由16μm细化到2μm,随着轧制道次的增加,组织均匀性提高,但晶粒尺寸略有长大;抗拉强度总体呈先升后降的趋势,其中ARB 2道次最高,为192.5 MPa;复合材料伸长率在ARB 1、2道次轧制后变化不大,ARB 3～5道次轧制后复合材料的伸长率逐渐下降。

关键词： 6063Al/MB2/6063Al 累积复合轧制纵截面宏观结构

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冷轧对TiNi合金组织及力学性能的影响

稀有金属材料与工程 2022年第10期51卷 3802-3807页

作者：张兵王建平张志娟赵田丽杨晓康王海祁凯冯辉西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055 功能材料加工国家地方联合工程研究中心陕西西安710055 西安赛特思迈钛业有限公司陕西西安710200

在室温下对TiNi合金进行轧制,采用OM、XRD、DSC、TEM等分析检测技术,研究了冷轧变形量对TiNi合金显微组织演变、力学性能的影响规律,探讨了合金变形的微观机制。结果表明:TiNi合金在冷轧变形过程中,组织发生了B2奥氏体相向B19′马氏体... 详细信息

在室温下对TiNi合金进行轧制,采用OM、XRD、DSC、TEM等分析检测技术,研究了冷轧变形量对TiNi合金显微组织演变、力学性能的影响规律,探讨了合金变形的微观机制。结果表明:TiNi合金在冷轧变形过程中,组织发生了B2奥氏体相向B19′马氏体相的转变;随变形量的增加,组织的不均匀变形增加,出现了纳米晶和非晶相。冷轧后的TiNi合金在拉伸过程中仅表现出奥氏体相、马氏体相的弹性变形和塑性变形阶段,应力诱发马氏体相变阶段消失,表现为连续屈服过程。TiNi合金在不同的应变阶段具有不同的变形机制:当应变量为00.2时,合金以孪生和位错滑移相结合的变形机制进行变形。

关键词： TiNi合金冷轧马氏体相变变形机制