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材料研究学报 2008年第5期22卷 495-499页

作者：朱生发徐莉李贵才石志峰孙鸿黄楠西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室

用磁过滤阴极真空弧源法在单晶硅基片上制备纯铁薄膜,分析了薄膜表面的组成、元素价态和薄膜的物相结构,研究了薄膜的腐蚀降解行为和抗凝血性能.结果表明:具有纳米晶粒的纯铁薄膜其腐蚀速率低于普通晶粒的纯铁,在纯铁薄膜表面粘附的血... 详细信息

用磁过滤阴极真空弧源法在单晶硅基片上制备纯铁薄膜,分析了薄膜表面的组成、元素价态和薄膜的物相结构,研究了薄膜的腐蚀降解行为和抗凝血性能.结果表明:具有纳米晶粒的纯铁薄膜其腐蚀速率低于普通晶粒的纯铁,在纯铁薄膜表面粘附的血小板数量少于316L不锈钢,且激活和团聚比较轻微,增生的伪足数量比较少;纯铁薄膜表面对血浆中的凝血因子激活比较轻微,具有较好的抗腐蚀性和血液相容性.

关键词：金属材料纯铁薄膜磁过滤阴极弧源血液相容性可降解

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孪晶对于纳米体系中α(?)γ铁相变影响的分子动力学模拟

孪晶对于纳米体系中α(?)γ铁相变影响的分子动力学模拟

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作者：江运强上海应用技术大学

学位级别：硕士

金属材料中的相变现象,特别是钢铁材料的相变,一直以来,得到了非常深入的研究。研究相变的主要目的,在于厘清在不同环境条件下材料内部结构的变化对于其宏观性能,特别是机械性能的影响,从而设计合理的热处理工艺。其中,缺陷作为材料内... 详细信息

金属材料中的相变现象,特别是钢铁材料的相变,一直以来,得到了非常深入的研究。研究相变的主要目的,在于厘清在不同环境条件下材料内部结构的变化对于其宏观性能,特别是机械性能的影响,从而设计合理的热处理工艺。其中,缺陷作为材料内部能量、结构的位置,一方面对于金属材料的性能的调控起着决定性的作用,另一方面作为新相的形核位置对于相变也有着深刻的影响。近年来,纳米材料由于其独特的性能成为了研究的热点。大量研究表明,宏观体系中的相变理论在纳米尺度下并不完全适用。因此,有必要对纳米体系下的相变机制进行深入的研究。本文采用分子动力学模拟方法,以纯铁薄膜为研究对象,选取孪晶这一有代表性的微观缺陷,研究孪晶的微观结构特征,例如孪晶层片厚度、孪晶界取向等,在不同外界温度、应力变化下对于不同厚度、表面取向的纯铁纳米薄膜中相变机制的影响。主要取得了如下的进展:(1)对纯铁薄膜中由温度诱发的奥氏体相变(α→γ)及马氏体相变(γ→α)进行了研究。讨论了薄膜厚度与孪晶份数对于奥氏体/马氏体相变的影响。结果表明,在奥氏体相变中,当表面原子不参与形核过程时,薄膜厚度与奥氏体相变温度之间存在弱关联性,其原因在于在每个孪晶面上相同的形核机率以及后续的快速长大。而当表面参与形核时,奥氏体相变温度随厚度的减小显著下降。孪晶份数对于奥氏体相变温度没有显著的影响。在奥氏体相变中所观测到的体心立方(bcc)相到密排六方(hcp)相的转变遵循Burger位相关系。马氏体相变中,马氏体相变温度随着薄膜厚度的减小而升高。与奥氏体相变类似,孪晶份数对于马氏体相变温度没有影响。在于除了孪晶面作为形核位置以外,表面也作为形核位置帮助相变。在马氏体相变中,同时也观察到了Kurdjumov–Sachs(K-S)关系和Nishiyama-Wassermann(N-W)共存的现象。(2)对于包含有不同份数和取向孪晶面的纯铁薄膜中由应变诱发的相变进行了研究。模拟结果显示在双向拉伸过程中的反Hall-Petch效应。在具有平行孪晶-表面取向的薄膜组中,新相的形核主要来自于三个位置,孪晶与表面的交界位置、表面和孪晶,即表面和孪晶面同时作为形核位置帮助相变。当孪晶份数增加时,新相更倾向于在孪晶界形核而非表面。发生相变的临界应力,随着孪晶层份数的增加而降低。相较于具有平行孪晶-表面取向的薄膜组,在具有垂直孪晶-表面取向的薄膜组中,孪晶份数直接影响形核机制,随着孪晶份数的增加,表面的形核作用消失。而在具有平行孪晶-表面取向的薄膜组中,孪晶份数对于形核机制的影响并没有被发现。此外,进行了在平行和垂直两个体系中的相变动力的探讨。本论文的结果对于在纳米体系下材料固有缺陷对相变影响机制的理解具有一定的作用,可以作为现有相变理论的补充,同时也为纯铁薄膜的设计提供了一些理论基础和新的思路。

关键词：固固相变分子动力学孪晶界纯铁薄膜自由表面

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电沉积工艺对铁及其合金薄膜组织的影响研究

电沉积工艺对铁及其合金薄膜组织的影响研究

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作者：王振宇内蒙古科技大学

学位级别：硕士

人类文明不断向前推进,现代医学也随之不断地发展。到今天为止,生物医用金属材料已经发展到了第三代,每一代都使人类不断受益,对于材料本身的研究,也将持续推进。本文聚焦生物医用金属材料当中的铁及其合金,利用简单、方便、快捷的电沉... 详细信息

人类文明不断向前推进,现代医学也随之不断地发展。到今天为止,生物医用金属材料已经发展到了第三代,每一代都使人类不断受益,对于材料本身的研究,也将持续推进。本文聚焦生物医用金属材料当中的铁及其合金,利用简单、方便、快捷的电沉积方法进行制备,并研究了电沉积工艺对纯铁薄膜和Fe-La-P合金薄膜的影响。利用XRD、SEM和EBSD对不同工艺产生的影响进行探究。最后,对铁合金薄膜进行了生理盐水的腐蚀试验,利用SEM观察其形貌特征。对于电沉积铁薄膜实验,主要采用的工艺变量为电极的排列方式和电沉积的时间。当电极采用平行排列方式时,随着时间的增加,纯铁晶粒开始逐渐长大,且取向逐渐变的明显,薄膜前期生长较快,后期生长速率逐渐变缓。当电极采用垂直排列方式时,由于阴阳极面积比的改变,导致阴极附近电场分布的变化,结果表现为薄膜晶粒形核速率大于生长速率,整体晶粒较小,随着电沉积时间的增加,取向一直较弱,但是时间变量相同内薄膜的生长速率是平行排列方式下的1.3倍。对于电沉积Fe-La-P合金薄膜实验,主要采用的工艺变量为电流密度,诱导剂,溶液的pH和电沉积时间。当电流密度不断增加时,阴极过电位提高,极化作用增强,Fe-La-P化合物增加,La含量增加;电流密度过大时,析氢加剧,负面效果出现,Fe-La-P化合物减少,La含量减小。HPO在实验中充当诱导剂,促进Fe-La-P化合物诱导共沉积的完成。pH改变溶液H活度,影响柠檬酸根配体的存在形式,pH=2时H活度高,HCit配体的络合效果最好,可以有效增强极化作用,Fe-La-P化合物形貌最佳,不发生团聚。电沉积时间的过度延长不能有效增加合金薄膜中Fe-La-P化合物的含量,由于电沉积时间过长会导致电极面积增加,间接影响电流密度,最终呈现出Fe-La-P化合物先增加后减小的趋势。本实验条件下电沉积Fe-La-P合金薄膜的最佳工艺为I=4A·dm,添加诱导剂HPO,pH=2,t=5min。将最佳工艺下得到的Fe-La-P合金薄膜放置于生理盐水中进行腐蚀试验,对不同腐蚀时间的合金薄膜进行形貌观察。Fe-La-P化合物被腐蚀后形貌为絮状,并且可以均匀的铺在薄膜表面,薄膜没有检测到点蚀现象的出现。

关键词：电沉积工艺纯铁薄膜 Fe-La-P合金薄膜组织

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