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通过双晶结构和纳米孪生实现超强且高柔韧性的 TiAl 金属间化合物
TiAl金属间化合物可通过形变诱导相变显著提高材料性能，但对TiAl金属间化合物塑性变形机制尚缺乏足够的认识。本文以双晶结构TiAl合金中的γ − TiAl和α 2 − Ti 3 Al为对象，在纳米尺度上研究了TiAl金属间化合物的位错滑移和孪生变形机制。利用应用扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射对变形内部组织进行表征和分析，采用Schmidt因子µ分析技术计算滑移能垒，研究了临界剪应力下γ − TiAl和α 2 − Ti 3 Al相的孪生变形机制以及γ − TiAl和α 2 − Ti 3 Al相的位错滑移动力学。两种双晶结构 γ − TiAl 和 α 2 − Ti 3 Al 的 TiAl 金属间化合物所需的临界剪应力分别为 92 和 108 MPa，孪生萌生时锥形 < a > 和基底 < a > 滑移所需的临界剪应力次之。孪生萌生时锥形 < c + a > 滑移所需的临界剪应力最高，且两者在数值上相等
感应加热原位合金化NiAl-Ta-Cr的微观组织...
开发用于涂层和结构部件的新型高温材料是提高燃气涡轮发动机等设备的效率和可持续性的重要课题。NiAl 基合金是一种很有前途的新型高温材料。在本研究中，研究了具有不同 Cr 和 Ta 含量的 NiAl-Ta-Cr 合金的微观结构和显微硬度。通过基于激光的定向能量沉积利用原位合金化方法通过混合元素 Ta 和 Cr 以及预合金 NiAl 粉末制造了分级样品。进行了热力学计算以预先设计合金成分。采用基材的感应预热来应对因高脆性而导致的开裂问题。结果表明，开裂随预热温度的升高而减少。然而，即使在 700 ◦ C 时，开裂也无法完全消除。扫描电子显微镜、X 射线衍射和电子背散射衍射表明，在 NiAl-Ta 和 NiAl-Cr 合金中形成了 B2-NiAl、A2-Cr 和 C14-NiAlTa 相。对于 NiAl-Ta-Cr 成分，观察到计算和实验之间相形成的偏差。在 NiAl-Ta 和 NiAl-Ta-Cr 系统中，共晶成分在 14 at.-% Ta 时可获得最大硬度值，最大值高于 900 HV0.1。
MAUD Rietveld 细化软件用于单相和双相材料的中子衍射纹理研究
摘要 本文详细介绍了如何使用 Rietveld 细化软件 MAUD 评估单相和双相材料的晶体学织构，并将其应用于洛斯阿拉莫斯国家实验室 (LANL) 获得的高压择优取向 (HIPPO) 中子衍射数据和增材制造生产的 Ti-6Al-4V 的电子背散射衍射 (EBSD) 极图。本文解决了 Rietveld 细化和软件操作中固有的许多隐藏挑战，以改善用户使用 MAUD 时的体验。本文对 MAUD 细化过程中的每个步骤进行了系统评估，重点是为任何版本的 MAUD 和任何材料系统设计一致的细化过程，同时也指出了以前开发的流程所需的更新。本文记录并解释了用户可能遇到的许多问题，并进行了多层次评估，以验证任何数据集的 MAUD 细化过程何时完成。还简要讨论了适当的样本对称性，以强调从 MAUD 中提取的纹理数据可能过于简单。本研究的附录中包含了两个应用所述过程的系统演练。这些演练的文件可在以下数据存储库中找到：https://doi.org/10.18434/mds2-2400。
超声辅助激光直接能量沉积 316L 材料晶粒尺寸控制
粗晶粒和柱状晶粒结构沿增材制造金属的构建方向外延生长是一种常见现象。因此，成品部件通常表现出明显的各向异性机械性能、延展性降低，因此开裂敏感性高。为了提高增材制造部件的机械性能和可加工性，等轴和细晶粒结构的形成被认为是最有益的。在本研究中，研究了激光丝增材制造过程中通过超声波激发熔池来细化晶粒的潜力。开发了一种超声波系统并将其集成到激光丝沉积机中。AISI 316L 钢用作基材和原料。通过光学显微镜、扫描电子显微镜和电子背散射衍射分析，证实了粗柱状晶粒 (d m- = 284.5 μ m) 转变为细等轴晶粒 (dm = 130.4 μ m)，并且典型的 <100> 纤维织构随着振幅的增加而减弱。结果表明，晶粒细化的程度可以通过调节超声振幅来控制。没有观察到树枝状结构的显著变化。超声焊极/熔池直接耦合与激光丝沉积工艺的结合代表了一种开创性的方法和有前途的策略，可用于研究超声对晶粒细化和微观结构调整的影响。
MBE 生长的 SixGe1 − x − ySny 合金的拉曼位移......
尽管可以用卢瑟福背散射光谱法 (RBS) 和 X 射线衍射 (XRD) 高精度地测量材料成分和应变，但这些技术非常耗时，并且提供的信息是样品相对较大区域的平均信息，远大于典型的设备尺寸。这使得它们不适合表征亚微米级的成分和应变变化，这种变化发生在例如选择性半导体生长过程中或结构化之后。透射电子显微镜 (TEM) 结合能量色散 X 射线光谱法 (EDXS) 或电子纳米衍射可以提供具有纳米级分辨率的成分和晶格信息，但是这些技术需要破坏被分析的样品。相反，微拉曼光谱可以提供亚微米分辨率和高速，并且是非破坏性的。因此，微拉曼光谱可以成为研究 Si x Ge 1 − x − y Sn y 层中材料成分和应变的有效工具。为了通过拉曼光谱测量成分和应变，必须推导出拉曼光谱峰位置与材料成分以及应变之间的经验关系。之前对 Si x Ge 1 − x − y Sn y 合金拉曼位移的研究
数字图像相关法用于增材制造 316L 薄壁变形模式的微观结构分析
在增材制造中，工艺参数直接影响材料的微观结构，从而影响所制造部件的机械性能。本文旨在通过在扫描电子显微镜 (SEM) 下结合高分辨率数字图像相关 (HR-DIC) 和电子背散射衍射 (EBSD) 图进行原位拉伸试验来表征局部微观结构响应，从而探索这种关系。所研究的样本是从通过定向能量沉积构建的双向打印单道厚度 316L 不锈钢壁中提取的。通过统计分析表征了晶粒的形态和晶体学纹理，并将其与该工艺的特定热流模式相关联。根据晶粒大小将其分为位于打印层内的大柱状晶粒和位于连续层之间界面的小等轴晶粒。原位拉伸实验的加载方向垂直于或沿打印方向进行，并展示不同的变形机制。对每个晶粒的平均变形的统计分析表明，对于沿构建方向的拉伸载荷，小晶粒的变形小于大晶粒。此外，HR-DIC 与 EBSD 图相结合显示，在没有单个或成簇的小晶粒的情况下，应变局部化位于层间界面处。对于沿打印方向的拉伸载荷，应变局部化存在
喷墨和激光粉末床熔合制备氧化物弥散强化304L不锈钢
Brian K. Paul ac 、Kijoon Lee ac 、Yujuan He b 、Milad Ghayoor ac 、Chih-hung Chang b 和 Somayeh Pasebani ac a 俄勒冈州立大学机械、工业与制造工程学院，俄勒冈州科瓦利斯，97330 b 俄勒冈州立大学化学、生物与环境工程学院，俄勒冈州科瓦利斯，97330 c 俄勒冈州立大学先进技术与制造研究所 (ATAMI)，俄勒冈州科瓦利斯，97330 提交人 Neil Duffie (1)，麦迪逊，美国 本文讨论了一种新型混合方法的基本原理，该方法使用改进的激光粉末床熔合 (LPBF) 机器合成氧化物弥散强化 (ODS) 304L 不锈钢 (SS) 合金。此前，ODS 金属基复合材料是通过球磨由 LPBF 生产出来的，但这种方法的规模化成本很高。在这里，我们通过在激光转化和固结之前将前体化学物质喷射到 SS 基材上，选择性地将氧化钇纳米颗粒掺杂到 SS 基材中。这种新合金表现出良好的室温机械性能。使用电子显微镜、能量色散光谱和电子背散射衍射研究微观结构。关键词：增材制造、金属基复合材料、不锈钢
材料表征
变体选择是钛合金中一种常见而复杂的现象，不仅受影响变体形核过程的微观组织特征（如晶粒取向、晶界、残余α相等）的支配，而且受冷却速率、残余应力等动力学因素的显著影响，尤其对于增材制造的钛合金。为研究冷却速率对激光立体成形(LSF) Ti-6Al-4V合金变体选择的影响，系统研究了激光立体成形样品(具有不同的冷却速率)不同区域但属于同一个β晶粒的α变体的选择。利用电子背散射衍射(EBSD)数据显示，虽然12种α变体均出现在不同的冷却速率下，但一些变体的面积百分比明显偏离不同冷却速率下相应的理论值。为定量表征变体选择的变化，进一步对按角度/轴类型区分的α / α边界长度分数进行统计分析。结果表明，由于残余应力较大，当冷却速度较高时（底部区域），IV 型 α / α 边界的长度分数（63.26 ◦ /[ − 10 5 5 – 3]）大于其他类型的 α / α 边界的长度分数；而当冷却速度较低时（中间区域），II 型 α / α 边界（60 ◦ /[11 – 20]）占主导地位，这可归因于 β → α 相变过程中的自调节机制。了解冷却速度对 α 变体选择的影响有助于理解 LSFed Ti 合金中的微观组织演变。
核微探针的质子束微机械分辨率标准
追求更小的光斑尺寸一直是全球许多核微探针小组的目标，因此需要高质量的分辨率标准。此类标准必须与最先进的核微束光斑尺寸的精确测量相一致，即对于卢瑟福背散射光谱和质子诱导 X 射线发射等大电流应用，光斑尺寸为 400 nm，对于扫描透射离子显微镜或离子束诱导电荷等低电流应用，光斑尺寸为 100 nm。因此，构建高质量核微探针分辨率标准的标准非常严格：该标准必须是三维的且表面光滑，边缘清晰度优于最先进的束斑分辨率，并且侧壁垂直。质子束微加工 (PBM) 是一种具有巨大潜力的制造精确 3D 微结构的新技术。最近的发展表明，可以从这些微形状中形成金属微结构（镍和铜）。新加坡国立大学核显微镜研究中心已经制造了镍 PBM 分辨率标准原型，这些新标准在表面光滑度、垂直壁和边缘清晰度方面远远优于许多团体目前使用的 2000 目金网格。使用 OM2000 微探针终端站/HVEE Singletron 系统使用新 PBM 标准进行的光束分辨率测试结果显示，对于 50 pA 2 MeV 质子束，光斑尺寸为 290 nm 450 nm。2002 年由 Elsevier Science BV 出版
氢气生产、储存和运输
Christopher B. Mtshali 博士是 iThemba 加速器科学实验室 (iThemba LABS) 材料研究部离子束分析 (IBA) 部门的研究科学家。作为一名研究科学家，他专门使用离子束技术对各种材料进行定量和定性分析，例如粒子诱导 X 射线发射 (PIXE)、卢瑟福背散射光谱 (RBS)（实时和正常）、弹性反冲检测分析 (ERDA) 等等。他参与了大学学生的强化培训，指导他们完成荣誉、硕士和博士研究项目。学生的培训包括实验设置技术培训和在监督下运行实验。他从事与氢存储系统相关的研究，特别关注基于 Pd、Ti、Ni 和 Mg 的多层系统。他还在进行测量离子 - 物质相互作用基本参数的实验。他撰写和合作撰写了大量同行评审的科学论文，并在多个本地和国际会议以及夏季和冬季学校展示了他的工作成果。他目前指导和共同指导硕士和博士研究生。他目前还参与了国际原子能机构的协调研究项目，例如国际原子能机构协调研究项目 (CRP) – 聚变技术相关材料辐照和特性离子束技术的开发和应用，以及题为“iThemba LABS 材料研究部离子束加速器跨国访问”的研究项目，该项目是国际原子能机构协调研究项目 – “促进离子束加速器实验”的一部分（以下简称“CRP”）。