改性罗丹明-6G分子结构复杂,保存不当易分解,为了降低拉曼光谱的荧光背底,提高拉曼光谱信号稳定性,本文对激光波长、增强剂比例、稳定时间、光谱采集等参数的影响进行了优化分析,确定了最优的测试条件激光波长(785 nm)、增强剂比例(V样品∶V增强剂=2∶1)、增强剂和样品混合后放置时间(0.5 h)、采谱条件(采谱时间10 s,积分次数3次).在该条件下测试了(100～250 mg/L)浓度标准溶液,平行试样三个,以F2峰(2062.5 cm-1)峰面积为响应值,建立响应值-浓度曲线,得到了浓度线性方程.此方法线性相关系数为0.968,标准偏差3.85％,检出限为25 mg/L,说明该方法可用于改性罗丹明-6G染料浓度的测定.对光照分解的染料定期取样测试其浓度和特征峰变化情况,结果表明随着光照时间的增加,染料浓度迅速下降,同时HF1∶F2峰高比下降,其中F1峰(935.2 cm-1)与取代基中C-F键相关振动峰,F2峰为氧杂蒽键的振动峰,说明罗丹明-6G染料日照分解过程中,主链和支链均发生断裂,其中C-F键更易断裂.

以热压烧结碳化钨(WC)和气体渗碳WC涂层为研究对象,利用原位扫描电镜、X射线能谱仪、电子背散射衍射仪、X射线衍射仪和拉曼光谱仪表征材料的显微形貌、元素组成、晶体取向、物相结构及分布.分析结果表明,涂层截面含有WC、W2C和非晶相.WC主相晶粒尺寸约3 μm,厚度约15 μm,呈六方多晶状,其拉曼光谱主峰位与WC特征峰位(A1 110 cm-1、A2 166 cm-1)相吻合,峰形和峰位与热压烧结WC一致;WC晶粒沿(101)晶面生长,出现择优取向,在拉曼光谱中表现为75 cm-1峰强度变大,与XRD结果相吻合.W2C晶体结构为六方相,在涂层中存在两种形貌,靠近表层为细小晶粒均匀分布区,靠近基体为单晶异常生长区;W2C区拉曼光谱的主峰位与W2C拉曼特征峰位(Eg 128.5 cm-1、A1g 220 cm-1)吻合,并与WC主峰无干扰.非晶带位于W2C细晶区与基体之间,宽度约2 μm,含有摩尔分数约2％的Fe杂质元素,其拉曼光谱表现为无峰的鼓包,与其他相较好地区分开.涂层的拉曼光谱分析验证了电子背散射衍射获得的物相分布结果,丰富了涂层材料截面的物相结构信息.由于电子背散射衍射制样复杂,拉曼光谱在快速鉴定WC、W2C和非晶相中具有不可替代的优势.

TU1无氧铜性能优异,成本低廉,是广泛应用的导热材料,在使用过程中发生氧化会严重影响其性能,因而其氧化行为被广泛研究.本文针对TU1无氧铜开展了室温至600℃空气氧化试验,用场发射扫描电镜(SEM)观测了TU1无氧铜氧化过程中的微观形貌变化,并利用X射线衍射仪(XRD)和俄歇电子能谱仪(AES)分析了氧化产物及其深度分布.结果表明,随着氧化温度的升高,在TU1无氧铜表面先后生成Cu2O和CuO;其重量随着温度升高表现为先升高后降低的趋势;温度为200℃时,氧化层深度约为200nm.

本文主要使用了电子束物理气相沉积、扫描电子显微术、X射线衍射和有限元模拟等技术手段研究了微米级微裂纹对水冷无氧铜坩埚失效的影响.有限元模拟显示在使用过程中水冷铜坩埚的温度分布范围是33℃～183℃,温度最高的区域对应于出水口附近的水道过盈配合处.在薄的坩埚内壁上侧截面温差大、热应力大.导致水冷无氧铜坩埚失效原因是在热应力作用下产生的宏观裂纹,而不是熔融金属铈腐蚀和杂质有害相的形成.宏观裂纹起源于在制备铜坩埚时水道过盈配合过程中引入的几十微米的微裂纹.在热应力的作用下,这些微米级裂纹会逐渐扩展,形成由延伸方向近似平行的裂纹组成的裂纹带,之后该裂纹带演化成贯穿内壁连通水道的宏观裂纹,最后导致水冷铜坩埚失效.坩埚内壁正面区域的裂纹扩展情况并不严重,在坩埚内壁外的其它区域几乎没有明显的变化.

本文使用了电子束物理气相沉积、扫描电子显微术和X射线光电子能谱等技术手段研究了高温金属蒸气环境对金属钽的力学性能和显微组织的影响.结论是金属铈蒸气不会扩散进入金属钽内部,没有对钽片的显微组织产生直接影响.高温金属蒸气引起的热应力是导致钽片的力学性能和显微组织发生改变的原因.在热应力作用下金属钽内部产生大量的位错缺陷、甚至微裂纹,引起金属钽片强度升高和脆性断裂.

采用热压烧结工艺制备TaC陶瓷材料,研究了烧结温度对材料的组织结构和力学性能的影响规律.采用包覆法进行TaC陶瓷材料的抗熔融铈腐蚀试验,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对腐蚀后的性能进行表征,揭示材料的腐蚀机理.结果 表明:随烧结温度的升高,TaC陶瓷材料的致密度和力学性能都有不同程度的提升,当烧结温度达到2 100 C时,致密度达到了98.29％,力学性能也达到最佳.TaC 陶瓷材料在1400 C下抗熔融铈腐蚀试验中,随腐蚀时间的延长,腐蚀速率逐渐下降,在腐蚀时间为10 h时速率降至0.65 μm /h.TaC陶瓷材料腐蚀后,物相没有变化,腐蚀机理由初始阶段的晶界腐蚀逐渐转变为晶粒腐蚀.

本文采用热压烧结制备TiC陶瓷烧结体,通过改变工艺条件达到控制晶粒尺寸的目的.利用液态金属铈对陶瓷进行腐蚀,通过对腐蚀形貌的观察、能谱的分析以及腐蚀速率的测定对TiC的腐蚀行为进行深入研究,结果表明TiC与液态铈两者之间没有发生化学反应,从腐蚀形貌确定腐蚀类型属于晶间腐蚀,TiC的晶粒尺寸是影响TiC腐蚀速率的关键因素,晶粒尺寸影响液态金属的渗透速率和晶粒的脱落几率,从而导致晶粒尺寸越小,渗透速率越高,晶粒越容易脱离基体,使腐蚀速率增加;反之渗透速率越低,晶粒越不易脱落,并在腐蚀表面形成一层防护层,阻碍液态金属的渗入,使腐蚀速率变成液态金属的扩散控制,大大降低了腐蚀速率.

在氧化锆基复合材料基材上等离子喷涂氧化钇涂层,采用脉冲CO2激光对表面氧化钇涂层进行激光重熔处理.利用扫描电镜进行显微形貌观察,压痕法测试材料表面硬度,拉伸法测量涂层结合力,并用液态金属进行腐蚀实验.结果表明,等离子喷涂氧化钇涂层表面存在许多气孔和未融化颗粒,经过激光重熔后,气孔消失,并且表面变得致密、平整,形成了约60微米厚的柱状晶.经激光重熔后,材料表面维氏硬度由385.2MPa升至1237.5MPa,涂层结合力由4.6kN升至13.4kN.经过液态金属腐蚀,等离子喷涂氧化钇涂层发生了脱落,而经激光重熔后的涂层仍保持完好,这是因为致密的涂层表面降低了液态金属的浸润.