开题报告强流脉冲电子束
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强流脉冲电子束作用下钽金属靶膨胀的轴向约束
２ Ｖ 的强 流脉 冲 电子束 经 过加 速 聚焦 后 ， 在 轫 致 辐射 转 换 靶 上 ， 生 光子 平 均 能 量数 Ｍｅ 的硬 Ｘ ０Ｍｅ 打 产 Ｖ 射线 。以美 国的 ＤＡＲＨＴＩ装 置为 例 ， 装 置计 划在 １ ７ ｓ内有 ４个束 脉 冲依 次打 到轫 致 辐 射转 换靶 上 。电 Ｉ 该 ．
材 的迅 速膨胀 使 束靶 作用 区靶 物 质 的减 少 ， 导 致 后 续 脉 冲 没 有 足 够 的靶 材 与 之 作 用 产 生 足 够 剂 量 的 ｘ射 将
线， 而在 数百 Ｆ ｔ Ｓ的脉 冲间 隔 内显然 无法 更换 靶 材 。高速 喷 射 的气 化 电离靶 材 还 将 带 来 另一 个 问题 ， 后续 电 当 子束 脉 冲与其 前 面 的脉 冲产 生 的气化 电离 靶材 作 用 时 ， 能造 成后 续 脉 冲的不 稳定 和焦 斑 的扩 大Ｌ ］ 可 ３ 。因此 如 何 约 束靶 材 的轴 向膨 胀将 是提 高转 换 靶耐 轰击 能 力 的一个 关键 问题 。
子 束 在 金 属 钛 和钽 内的 能 量 沉 积 存 在 差 异 ， 完 全 气 化 的 钛 箔 对 气 化 膨 胀 的 钽 材 能 够 起 到 约 束 作 用 ， 且 可 以 未 并
通 过 吸 收 钽 的 能 量 来 降 低 钽 的膨 胀 速 度 。通 过 分 析 比较 电 子 束 在 靶 上 形 成 孔 洞 的形 貌 以及 高 速 相 机 拍 摄 得 到 的 不 同时 刻 靶 材 喷 射 的 图 像 ， 实 了 钛 箔 能 够 对 钽 金 属 靶 的 轴 向膨 胀 起 到 一 定 的约 束 作 用 。尤 其 是 电子 束 打 证 靶 过 后 １ ｓ内的 初 始 阶段 ， 束 效 果 比较 明 显 。 约
子束 在 极短 时 间 内的能 量沉 积导 致靶 材 温度 急剧 升 高 ， 到数 万 Ｋ。 由于 入射 电子束 的面 密 度分 布 为 高 斯分 达
CSNS RCS环BPM读出电子学研制的开题报告
CSNS RCS环BPM读出电子学研制的开题报告开题报告：CSNS RCS环BPM读出电子学研制研究背景：CSNS RCS环是中国散裂中子源的重要组成部分，它是实现强流束流分析、束流反馈控制及高能粒子物理实验的重要设备。
其中，BPM （Beam Position Monitor，束流位置监控器）是对束流位置进行测量的重要组件，CSNS RCS环需要安装大量的BPM对束流进行实时监控和反馈控制。
然而，现有的BPM电子学探头无法满足高速、高灵敏度应用的需求。
研究目的：为了满足CSNS RCS环的高性能要求，本研究立足于BPM读出电子学探头的改进，设计开发一种高速、高精度的BPM读出电子学探头，以替代现有技术并提高技术水平。
研究内容：1. 分析BPM电子学系统的工作原理与现有电子学探头的局限性；2. 开发新型BPM读出电子学探头并设计相关电路；3. 进行电子学探头的实验测试，验证其性能指标；4. 与CSNS RCS环实际应用相结合进行BPM探头的系统优化与集成。
研究方法：1. 学习理论基础及前沿技术，分析BPM电子学系统的工作原理；2. 进行整体方案设计，充分考虑探头的基本性能指标、接口标准等因素；3. 利用模拟电路与电磁仿真软件进行电路设计与性能分析；4. 制造电子学探头原型，并进行实验测试；5. 结合实际应用要求进行优化和集成。
预期成果：1. 开发出满足高速、高精度要求的BPM读出电子学探头，提高粒子加速器探测技术水平；2. 验证新型探头的性能指标，推广应用；3. 实现对CSNS RCS环的高速、高精度控制，提升其研究能力。
研究意义：1. 增强我国粒子物理学的研究能力，促进国家重大科学工程的发展；2. 推动国内相关产业的发展和应用，提高整个产业的核心技术水平；3. 培养新型粒子探测技术的专业人才，推进我国粒子探测领域核心竞争力的提升。
毕业设计开题报告——脉冲功率电源设计
毕业设计开题报告——脉冲功率电源设计各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢压敏电阻器是1种电阻值对外加电压敏感的电子元件，随着电压的增高阻值下降，因此i-v特性不是1条直线。
所以压敏电阻器也称为非线性电阻器。
zno 非线性电阻器由于其优异的非线性特性和良好的保护性能，已经逐步取代碳化硅非线性电阻器，在电力系统、电子电路和1般家用电气设备中都得到了广泛应用，尤其在过电压、高能浪涌的吸收以及高压稳压等方面的应用更为突出，成为决定电力系统绝缘配合水平的新1代保护装置。
过压保护又分为大气过压保护和操作过压保护。
1979年日本研制出第1个标称电压值为4。
2～280kv的无间隙避雷器;标称500kv的无间隙避雷器也已通过了各种试验。
在我国，zno 避雷器带串连间隙4星接法(tbp)的提出，成功的解决了我国3～66kv中性点非有效接地系统的保护问题。
在zno非线性电阻的生产过程中，必须测试zno非线性电阻的i-v特性并进行能量冲击试验。
通过所测定的对所测定的特性曲线的计算，分析其电参数是否满足保护要求，从而检测出zno非线性电阻是否合格。
这些电参数主要是非线性系数α、材料c值、通流容量、漏电流和电压温度系数。
课题要设计脉冲功率电源即为测试电源，将模拟实际过压保护时可能出现的高功率脉冲大电流，对非线性电阻进行能量冲击试验，同时测试出非线性电阻的i-v特性和电参数。
毕业设计主要完成的工作内容包括脉冲测试电源的主电路设计、参数选择、储能电抗器参数计算及工程设计等。
该脉冲电源由储能电感、换流开关和控制测量等部分组成。
需要通过整流桥先将3相交流电整流成直流电对储能电抗器进行充电，然后通过控制开关使电抗器与整流桥断开并对zno放电。
电感储能是以磁场方式储能，储能密度高、传输功率大，装置体积小、成本低，电感储能在脉冲功率技术中有着极大的应用潜力。
电抗器设计是整个电源设计的核心，其参数计算的正确性是电源性能工作可靠性的保证。
强流高亮度重离子束在直线感应加速器中输运模拟研究的开题报告
强流高亮度重离子束在直线感应加速器中输运模拟研究的
开题报告
1. 研究背景和意义
随着现代科学技术的发展，高能物理研究已成为科技领域的热点和前沿之一。
其中，重离子束技术是现代物理和核科学的一个重要研究方向，具有广泛的应用领域。
由于重离子束的带电粒子束流中的离子质量大、电荷量大、能量密度高，因此在物质
研究、核物理学、生物医学、能源加速器等领域应用广泛。
直线感应加速器是传输天然或人造粒子束的基本条件之一，通过在加速器管路中产生电磁场来提高粒子的能量，从而达到加速粒子的目的。
因此，研究重离子束在直
线感应加速器中的输运过程对于提高重离子加速器的效率和精度具有重要意义。
2. 研究内容和方法
本研究将通过建立数值模型和数值仿真技术，研究重离子束在直线感应加速器中的输运过程。
具体内容和方法如下：
（1）根据输入的重离子束参数，建立数值模型，并求解它们在加速器管路中的
动力学方程；
（2）基于得到的动力学方程，利用数值仿真方法，对重离子束在加速器管路中
的输运过程进行模拟；
（3）通过数据分析和对结果的比较、修正，优化重离子束在直线感应加速器中
的输运过程，从而达到提高加速器效率和精度的目的。
3. 预期结果和意义
通过本研究，可以得出重离子束在直线感应加速器中的粒子输运特性和输运效率，进而为优化加速器设计和提高加速效率和精度提供理论和实践基础。
同时，本研究还
将为重离子束技术的发展和加速器应用的推广提供有益的支持。
时间分辨的强流脉冲电子束参数的光学测量诊断系统研制
到 ２ ｎ ｓ 的水 平 ， 物 面空 间采 样率 则可 以达到 １ ２ ～２ Ｏ点／ ｍｍ； 系统具 有 很 好 的宽 动 态 范 围数 据 的获 取 能力 ， 所
获取 的数 据 动态 范 围大 ， 为获 取 电子 束 中存在 的细微数 据信 号 提供 了 良好 的保 障条 件 ； 研 制 的基于 功率 系统 开 关 的光纤 同步触 发 系统及 分 幅相 机快 门开 启 的 同步监 测系 统 ， 实 时地 为判 断获 取数 据 的准确 时刻 提供 了依 据 ， 大量 实 验数 据表 明其 同步精 度可 以达 到 １ ｎ ｓ ， 这种 方式 对 于精密 研究 具有 重要 意义 ； 极具 灵活性 的快 门控 制方
＊综 述 ＊
时 间分 辨 的 强 流 脉 冲 电子束 参数 的 光 学 测 量 诊 断 系统 研 制
江孝 国， 王 远， 杨 国君 ， 夏连胜， 李 洪， 张 卓， 廖树清， 石金水
（ 中 国工 程 物 理 研 究 院 流 体 物 理 研 究 所 ，四川 绵 阳 ６ ２ １ ９ ０ ０ ）
射 度测 量 系统 、 基 于光 学渡 越辐 射原 理 的具 有时 间分 辨能 力 的发射度 测 量系统 ， 在 此基础 上 还发展 了其 他 的一
些 测量 系统 ， 由于这 些 测量 系统 的控 制功 能具 有极 为 灵 活 的组合 方 式 ， 可 以满 足各 种 测量 目的的要 求 ， 因此 为
有 高 的时 间分 辨测 量能 力 ； 在 １ ０ Ｍｅ Ｖ Ｌ Ｉ Ａ及 神龙 一 号 的研制 过 程 中 ， 针 对 发射 度 的测 量 工作 ， 研 制 了基 于 磁
分 析器 原理 的能散 测量 装 置 以及 胡 椒 孑 Ｌ 板 原 理 的测 量 装 置 ］ ， 掌 握 了基 本 束 参 数 的 测 量 原 理 ； 而 在 后 继 的
获取 的数 据 动态 范 围大 ， 为获 取 电子 束 中存在 的细微数 据信 号 提供 了 良好 的保 障条 件 ； 研 制 的基于 功率 系统 开 关 的光纤 同步触 发 系统及 分 幅相 机快 门开 启 的 同步监 测系 统 ， 实 时地 为判 断获 取数 据 的准确 时刻 提供 了依 据 ， 大量 实 验数 据表 明其 同步精 度可 以达 到 １ ｎ ｓ ， 这种 方式 对 于精密 研究 具有 重要 意义 ； 极具 灵活性 的快 门控 制方
＊综 述 ＊
时 间分 辨 的 强 流 脉 冲 电子束 参数 的 光 学 测 量 诊 断 系统 研 制
江孝 国， 王 远， 杨 国君 ， 夏连胜， 李 洪， 张 卓， 廖树清， 石金水
（ 中 国工 程 物 理 研 究 院 流 体 物 理 研 究 所 ，四川 绵 阳 ６ ２ １ ９ ０ ０ ）
射 度测 量 系统 、 基 于光 学渡 越辐 射原 理 的具 有时 间分 辨能 力 的发射度 测 量系统 ， 在 此基础 上 还发展 了其 他 的一
些 测量 系统 ， 由于这 些 测量 系统 的控 制功 能具 有极 为 灵 活 的组合 方 式 ， 可 以满 足各 种 测量 目的的要 求 ， 因此 为
有 高 的时 间分 辨测 量能 力 ； 在 １ ０ Ｍｅ Ｖ Ｌ Ｉ Ａ及 神龙 一 号 的研制 过 程 中 ， 针 对 发射 度 的测 量 工作 ， 研 制 了基 于 磁
分 析器 原理 的能散 测量 装 置 以及 胡 椒 孑 Ｌ 板 原 理 的测 量 装 置 ］ ， 掌 握 了基 本 束 参 数 的 测 量 原 理 ； 而 在 后 继 的
强流脉冲电子束轰击作用下的扩散模型及其数值计算_邹建新
第27卷 第9期 核 技 术 V ol. 27, No.9 2004年9月 NUCLEAR TECHNIQUES September 2004——————————————第一作者：邹建新，男，1978年出生，2003年于大连理工大学获硕士学位，现为该校材料系在读博士研究生，主要从事强流脉冲电子束表面改性方面的研究，E_mail: zoujx@ 收稿日期：2003-03-24，修回日期：2003-06-17强流脉冲电子束轰击作用下的扩散模型及其数值计算邹建新 吴爱民 秦 颖 郝胜智 宋丽丽 王晓钢 董 闯（大连理工大学三束材料表面改性国家重点实验室 大连 116024）摘要 在温度场和应力场计算的基础上建立了强流脉冲电子束轰击作用下的扩散模型，并给出了数值方法及其数值解。
该模型与方法同样适用于其它高能束流作用下的扩散过程。
计算表明，浓度扩散流仍然是影响扩散的主要因素；而轰击超过一定次数后，扩散的作用将减弱；当边界条件为表面扩散时，扩散进行较快，这是表面涂覆加脉冲电子束后处理快速表面合金化工艺的理论基础。
对实验结果和理论结果的对比分析表明，在脉冲轰击下，扩散激活能随空位浓度的增加而下降，从而加速扩散过程；在表面有熔化的情况下，则液态时的对流混合作用是主导因素。
关键词 强流脉冲电子束，扩散，数值模拟 中图分类号 O343.6，O482.2在过去的十多年中，脉冲的高能束流如离子束、电子束、激光束等对材料表面的改性作用得到了广泛的研究[1—11]。
它已经成为表面改性技术中非常重要的手段。
脉冲束流具有很高的能量密度，可以在很短时间内在材料表面沉积很高的能量，形成熔化、汽化、应力波、冲击波等物理现象，从而对材料表面造成特殊的改性作用，获得用常规方法难以实现的物理化学性能，例如硬度的提高，抗摩擦、抗疲劳、耐腐蚀性能的提高等。
目前，高能束已广泛应用于材料的表面强化、合金化、清洗及表面熔覆、快速淬火等方面，应用前景十分广阔。
强流脉冲电子束处理CuCr50(Cr)合金的组织及性能
强流脉冲电子束处理CuCr50（Cr ）合金的组织及性能袁嵩 1 谭云飞 2* 张永伟 3 方略 3 李晓燚 3 周来 3 陈曦 3 朱春明 3 杜彬 3(1.海装驻西安地区第二军事代表室 陕西西安 710025；2.重庆理工大学重庆 400054；3.重庆长安工业(集团)有限公司 重庆 401120)摘要： 对强流脉冲电子束 （HCPEB ）处理表面镀Cr 膜的CuCr50合金的显微组织、物相组成、导电性及耐腐蚀性能进行了研究。
研究结果表明：CuCr50（Cr ）合金经不同次数的强流脉冲电子束表面处理化后，在Cr 相上产生了一些微裂纹；随着照射次数的增加，Cr 相裂纹增加；当照射30次以后，在合金的表面出现了大小和形状不同的熔坑；强流脉冲电子束处理后合金的电导率几乎不变；当照射1次和10次，耐腐蚀性提高3倍以上，当照射30次以上，耐腐蚀性能显著降低。
关键词： 强流脉冲电子束 CuCr50（Cr ）合金 耐蚀性 显微组织中图分类号： TG178;TG661文献标识码： A文章编号： 1672-3791(2023)24-0086-05Microstructure and Properties of CuCr50(Cr) Alloys Treated byHigh-Current Pulsed Electron BeamsYUAN Song 1 TAN Yunfei 2* ZHANG Yongwei 3 FANG Lue 3 LI Xiaoyi 3 ZHOU Lai 3 CHEN Xi 3ZHU Chunming 3 DU Bin 3(1.The Naval Equipment's Second Bureau of Military Representative office in Xi'an, Xi'an, Shaanxi Province, 710025China; 2.Chongqing University of Technology, Chongqing, 400054 China; 3.Chongqing Changan IndustryCo., Ltd., Chongqing, 401120 China)Abstract: This paper studies the microstructure, phase composition, conductivity and corrosionresistance of CuCr50 alloys coated with Cr film treated by high-current pulsed electron beams (HCPEB). The results show that there are some microcracks on the Cr phase of CuCr50 (Cr) alloys after surface treatment with different times of high-current pulsed electron beams. Cr phase cracks increase with the increase of the times of irradiations, and after 30 times of irradiations, there are craters with different sizes and shapes on the surface of alloys. The electrical conductivity of alloys is almost un‐changed after the treatment of high-current pulsed electron beams. Corrosion resistance is increased by more than three times with 1 and 10 times of irradiations. and corrosion resistance is decreased significantly after more than 30 times of ir‐radiations.Key Words: High-current pulsed electron beam; CuCr50(Cr) alloy; Corrosion resistance; MicrostructureDOI： 10.16661/ki.1672-3791.2306-5042-8717基金项目： 重庆市技术创新与应用发展专项重点项目（项目编号：CSTB2022TIAD-DEX0019）。
40Cr强流脉冲电子束的表面改性数值模拟及实验研究
40Cr强流脉冲电子束的表面改性数值模拟及实验研究本文采用有限元模拟结合实验的方法对强流脉冲电子束辐射试样的过程进行研究,利用40Cr为研究材料,建立了温度场、应力场、熔坑喷发的有限元模型。
使用ABAQUS的standard/CAE对模型进行求解,利用扫描电镜,金相显微镜等设备对电子束处理后的试样进行表面和截面的组织和形貌观察。
通过模拟和实验对比,分析解释了熔化层、熔坑、残余应力等现象。
(1)温度场模拟分析用heat transfer分析步求解,模型设置考虑导热系数,比热等热学参数随温度的变化,以及热辐射、相变潜热等条件。
然后对调质态和正火态两种状态的40Cr进行模拟,得到不同加速电压和辐射次数下的温度场分布,通过结果对比分析,以调质态40Cr为研究对象,照射次数(25次)为定量时,熔化层深度(0~4μm)在加速电压(21kV~30kV)内呈线性上升。
加速电压(27kV)为定量时,熔化层深度在首次照射时上升明显,当照射次数达到一定次数(5~10次),熔化层深不再受照射次数影响。
以正火态40Cr为研究对象,结果揭示了珠光体区域的温度分布相比渗碳体更加“收敛”,表层温度更高,熔化层更厚。
(2)应力场模拟分析以直接热力耦合的Temp-Disp分析步求解,设置弹性模量、杨氏模量和温度相关参数。
应力分布表明,在升温过程中次表层的应力大于表面和心部,出现应力集中。
主应力揭示了材料表层升温膨胀受到约束产生压应力,心部产生拉应力。
通过对残余应力的测试和模拟,得到表层产生拉应力,次表层产生压应力。
应力引起的位错、晶格畸变以及细晶组织等会提高材料表面硬度,表面受到强化硬度高于基体,但表层的残余拉应力会降低硬度,次表层残余压应力会提高硬度,导致沿深度方向的硬度分布为先下降后上升,最后趋于平稳。
(3)熔坑模拟分析根据实际情况建立含有碳化物颗粒的40Cr有限元模型,实验结果显示,熔坑的喷发会使材料表面粗糙度上升。
模拟结果显示,熔坑产生的主要是原因是碳化物颗粒和基体的热物性参数的差异导致材料内部温度分布不均,导热系数小于基体导致热量的聚集,加上自身熔点低使表层的碳化物熔化喷发。
强流短脉冲电子束束剖面测量技术
强流短脉冲电子束束剖面测量技术
强流短脉冲电子束束剖面测量技术
束流剖面信息的获得对于加速器的研究有着重要的意义.对强流短脉冲电子加速器束剖面测量技术作了评述.目前,发展时间分辨的快响应的光学测量技术及实时在线测量为主要发展趋势.
作者：陈思富夏连胜章林文丁伯南作者单位：中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900 刊名：强激光与粒子束ISTIC EI PKU英文刊名：HIGH POWER LASER AND PARTICLE BEAMS 年，卷(期)：2003 15(3) 分类号：O463.1 关键词：强流短脉冲电子束束剖面直线感应加速器注入器。
大连理工大学科技成果——强流脉冲电子束材料表面改性技术
强流脉冲电子束材料表面改性技术
High Current Pulsed Electron Beam (HCPEB) Technology for Material Surface Modification
技术简介
强流脉冲电子束材料表面改性技术利用脉冲电子束瞬间高密度能量沉积，在材料表层（几微米范围内） 形成超快速加热冷却循环（温度变化速率达108～9 K/s），同时高温度梯度诱发应力作用（强度达～GPa）。 上述热力耦合过程在工件表层引发选择喷发（祛除第二相）、选择蒸发（祛除表面污染物，改变合金元素 分布）、超细晶（纳米结构）、匀相组织（过饱和固溶）和形变强化等物化效应，形成均匀、致密的表面 改性层。根据不同材料的具体要求，可实现强流脉冲电子束表面强化、精整加工、快速合金化等多种处理 工艺，用于提高材料表面耐腐蚀、耐磨损、抗氧化及疲劳等性能。
成果应用Βιβλιοθήκη 国内首台完全自主知识产权（2009）
HOPE-I型（鞍山，2019）
某新型武器 关键部件 除锈抗蚀
某火箭发动机 燃料密封环
防腐密封
模具复杂型腔 抛光强化
图A：强流脉冲电子束改性镁合金表面耐腐蚀 性能提高3个数量级
图B：强流脉冲电子束改性模具钢表面耐磨损性 能提高5倍
技术内容及特色
课题组开展强流脉冲电子束工艺装备的自主研发工作，已完成国家863计划项目、国家自然科学基金项 目、航空预研基金项目、军工预研基金项目等多项课题研究；于2009年完成国内首台完全自主知识产权（专 利号：ZL200910303238.0）的强流脉冲电子束装备，与东北大学、江苏大学等多家科研院所合作，完成了近 10台强流电子束装备的制作；并在军工、航空、机械加工等的关键部件改性中得到应用，效果显著。
High Current Pulsed Electron Beam (HCPEB) Technology for Material Surface Modification
技术简介
强流脉冲电子束材料表面改性技术利用脉冲电子束瞬间高密度能量沉积，在材料表层（几微米范围内） 形成超快速加热冷却循环（温度变化速率达108～9 K/s），同时高温度梯度诱发应力作用（强度达～GPa）。 上述热力耦合过程在工件表层引发选择喷发（祛除第二相）、选择蒸发（祛除表面污染物，改变合金元素 分布）、超细晶（纳米结构）、匀相组织（过饱和固溶）和形变强化等物化效应，形成均匀、致密的表面 改性层。根据不同材料的具体要求，可实现强流脉冲电子束表面强化、精整加工、快速合金化等多种处理 工艺，用于提高材料表面耐腐蚀、耐磨损、抗氧化及疲劳等性能。
成果应用Βιβλιοθήκη 国内首台完全自主知识产权（2009）
HOPE-I型（鞍山，2019）
某新型武器 关键部件 除锈抗蚀
某火箭发动机 燃料密封环
防腐密封
模具复杂型腔 抛光强化
图A：强流脉冲电子束改性镁合金表面耐腐蚀 性能提高3个数量级
图B：强流脉冲电子束改性模具钢表面耐磨损性 能提高5倍
技术内容及特色
课题组开展强流脉冲电子束工艺装备的自主研发工作，已完成国家863计划项目、国家自然科学基金项 目、航空预研基金项目、军工预研基金项目等多项课题研究；于2009年完成国内首台完全自主知识产权（专 利号：ZL200910303238.0）的强流脉冲电子束装备，与东北大学、江苏大学等多家科研院所合作，完成了近 10台强流电子束装备的制作；并在军工、航空、机械加工等的关键部件改性中得到应用，效果显著。
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本课题研究的主要内容及方法：
本课题研究的主要内容是利用强流脉冲电子束(HCPEB)辐照预涂覆Cr粉的块体Al材料，详细考察HCPEB作用下Al-Cr表面合金化层微观组织结构的演化行为及表面性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品表面形貌进行观察；辐照后样品在透射电子显微镜（TEM）下进行微观结构观察。利用HCPEB诱发表层微观缺陷结构促进互不固溶体系元素间的扩散，探讨HCPEB诱发材料表层微观结构、元素之间扩散及性能之间的关系。
郝胜志等以纯铝材为基础研究材料，深入研究了不同参数的脉冲电子束轰击处理对试样显微结构和力学性能的影响规律，进而获得了强流脉冲电子束表面改性的一些微观物理机制书了。郝胜志等通过载能电子与固体表面的相互作用过程，建立了较为合理的实际加工中的物理模型，利用二维模型数值计算方法模拟计算了试样中的动态温度场及应力场分布，并选用1Cr18Ni9Ti和GCr15进行了初步的改性应用尝试性工作。他的研究表明表层快速升降温与熔凝、入射束的瞬时热冲击作用是导致表层材料改性的直接原因，表面改性层的抗腐蚀、硬度、抗磨损性能均有明显提高。尤其值得重视的是，在对离子Ti注入后的轴承钢表面进行脉冲电子束微熔轰击处理时发现，在实现表面强化效果的同时，注入离子的分布范围得到大幅度提高，显示出明显的增强扩散效应。
损伤等方面的研究工作。Markov等首先建立了强流脉冲电子束轰击在金属材料内引发温度场的物理模型，并且得到了与实验符合较好的数值计算结果。Proskurovsky等在纯铁、膜层体系、钢和合金等材料的表面改性方面作了大量的工作。主要包括对碳钢与合金钢进行表面强化以提高材料表面的耐磨性和耐腐蚀性等，他们发现在材料熔化的外表面层内，原始组织中的第二相被部分或完全溶解，从而形成了过饱和的固溶体以及残余的纳米级第二相颗粒，这些微结构的变化提高了材料表层的强度和电化学性能。为了更好地理解这些现象，他们进一步发展了Markov等的模型，对温度场和应力场同时进行了数值模拟，给出了材料表层升温、熔化、凝固及冷却的大致过程。
材料表面改性技术可实现材料表面相结构、组织形态或表面成分的改变，从而达到性能优化，尤其对于耐磨抗蚀等表面性能的提升具有重要意义。近年来发展起来的强流脉冲电子束表面合金化，采用脉冲电子束能量注入方式，具有能量利用率高、基体不易变形等特点，整个表面合金化过程在真空室内进行，基体清洁度好，可以对基体任意部位实施合金化手段，处理方式灵活便捷。通过表面预涂覆或沉积合金化所需要的物质，再经电子束轰击后，基体表面合金化层发生形态、组织结构、化学成分等改变，大大改善基体表面性能。已经有316L不锈钢基体上的脉冲电子束表面合金化改性的实验研究报导。
强流脉冲电子束(HCPEB)是近年来出现的一种新型载能束表面改性技术，能够在极短的时间内在材料表面沉积极高的能量，可使材料表层快速加热熔化甚至蒸发，然后快速冷却，是一种极具潜力的亚稳态加工技术。强流脉冲电子束源于原子核聚变的实验研究，60年代开始相继有学者在材料表面改性方面进行试探性研究，主要是进行半导体退火及辐照
预期结果及其意义：
Al材表面硬度、耐磨性有所提高，耐腐蚀性能上升，解决Al-Cr之间相容性问题。使铝合金在工程应用上有更多的发展。
完成课题的各阶段工作具体安排
起止日期
本阶段的工作安排
2.20-3.20
课题调研、英文资料翻译、读书报告撰写
3.20-3.31
设计实验方案、熟悉实验原理及过程
4.01-5.20
江苏大学本科生毕业论文（设计）开题报告
学院：材料科学与工程学院专业：金属材料工程
学号：3130702063年级：2013
学生姓名
钱振
指导教师
关庆丰
论文（设计）题目
强流脉冲电子束辐照纯铝表面Cr合金化的研究
与本课题有关的国内外研究情况：
铝及铝合金由于轻质、高导电导热、无毒以及良好的再循环性能而广泛运用于航空、建筑、汽车、船舶和日用品等领域。但其表离子的腐蚀环境下容易发生点腐蚀，从而限制了其运用范围。大量研究表明铝的表面性能可以通过添加Cr、Ta、W、Nb及V等元素加以改善，便可制备得到铝合金二元或多元合金。添加的一些合金元素能有限地与铝形成铝基固溶体（α相）；也有一些不溶或微溶的金属元素，以金属间化合物的形式存在铝基体中。因为这些过渡金属元素在Al中的固溶度极小(<at.1%)，很难通过传统铸造的方法来实现合金化，因此需要利用某些特殊的非平衡亚稳态加工技术(如快速凝固(RS)、机械合金化(MA)等)来提高这些元素在Al中的固溶度，从而改善其表面性能。
本课题所需要解决的问题：
（1）研究HCPEB辐照后样品表面形貌、纳米晶及碳颗粒分布规律，重点研究电子束辐照工艺与表面形貌变化的规律。
（2）系统表征脉冲电子束轰击后在表面诱发缺陷结构，分析互不固溶元素之间的扩散与晶体缺陷之间的内在关系，并探讨互不固溶体系元素扩散的机制。
（3）系统表征HCPEB辐照后机械性能和腐蚀性能的变化规律，并探讨微观结构和性能之间的关系。
波兰、乌克兰等的研究学者也相继加入到该技术的研究讨论中。乌克兰Pogrebnjak等人则着重研究了HCPEB对材料结构的影响，以及表面合金化对不同材料表面性能的提高作用书。他们采用电子束蒸镀金属薄膜与后处理结合的方法在纯铁表面实现了钮、铝、铬、铝等元素的合金化，同时提高了纯铁的耐磨性和耐腐蚀性。并且使用Nadezhda-2强流脉冲电子束源，利用RBS、SPB和正电子寿命的测量以及TEM和SEM等技术，对电子束轰击后的纯铁表面层进行研究，发现了大量的非平衡空位向表面移动，空位的密度达到10-3，因此在缺陷区域材料的局部密度降低，并且认为这些局部的低密度区域是熔坑在材料表面形成的根源。在国内，大连理工大学三束材料国家重点实验室率先引进了俄罗斯Nadezhda-2型强流脉冲电子束装置，随后董闯教授领导的研究小组开展了一系列强流脉冲电子束材料表面改性方面的工作。
Cr/Al体系合金化样品实验结果的分析
5.20-6.05
毕业论文撰写
6.05-6.08
毕业论文审阅、答辩
指导教师意见：
同意开题
签名：
2017年3月13日
系审批意见：
签名：
年月日
关庆丰在博士论文中以纯Al，20#，45#和304不锈钢为研究材料，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。
本课题研究的主要内容是利用强流脉冲电子束(HCPEB)辐照预涂覆Cr粉的块体Al材料，详细考察HCPEB作用下Al-Cr表面合金化层微观组织结构的演化行为及表面性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品表面形貌进行观察；辐照后样品在透射电子显微镜（TEM）下进行微观结构观察。利用HCPEB诱发表层微观缺陷结构促进互不固溶体系元素间的扩散，探讨HCPEB诱发材料表层微观结构、元素之间扩散及性能之间的关系。
郝胜志等以纯铝材为基础研究材料，深入研究了不同参数的脉冲电子束轰击处理对试样显微结构和力学性能的影响规律，进而获得了强流脉冲电子束表面改性的一些微观物理机制书了。郝胜志等通过载能电子与固体表面的相互作用过程，建立了较为合理的实际加工中的物理模型，利用二维模型数值计算方法模拟计算了试样中的动态温度场及应力场分布，并选用1Cr18Ni9Ti和GCr15进行了初步的改性应用尝试性工作。他的研究表明表层快速升降温与熔凝、入射束的瞬时热冲击作用是导致表层材料改性的直接原因，表面改性层的抗腐蚀、硬度、抗磨损性能均有明显提高。尤其值得重视的是，在对离子Ti注入后的轴承钢表面进行脉冲电子束微熔轰击处理时发现，在实现表面强化效果的同时，注入离子的分布范围得到大幅度提高，显示出明显的增强扩散效应。
损伤等方面的研究工作。Markov等首先建立了强流脉冲电子束轰击在金属材料内引发温度场的物理模型，并且得到了与实验符合较好的数值计算结果。Proskurovsky等在纯铁、膜层体系、钢和合金等材料的表面改性方面作了大量的工作。主要包括对碳钢与合金钢进行表面强化以提高材料表面的耐磨性和耐腐蚀性等，他们发现在材料熔化的外表面层内，原始组织中的第二相被部分或完全溶解，从而形成了过饱和的固溶体以及残余的纳米级第二相颗粒，这些微结构的变化提高了材料表层的强度和电化学性能。为了更好地理解这些现象，他们进一步发展了Markov等的模型，对温度场和应力场同时进行了数值模拟，给出了材料表层升温、熔化、凝固及冷却的大致过程。
材料表面改性技术可实现材料表面相结构、组织形态或表面成分的改变，从而达到性能优化，尤其对于耐磨抗蚀等表面性能的提升具有重要意义。近年来发展起来的强流脉冲电子束表面合金化，采用脉冲电子束能量注入方式，具有能量利用率高、基体不易变形等特点，整个表面合金化过程在真空室内进行，基体清洁度好，可以对基体任意部位实施合金化手段，处理方式灵活便捷。通过表面预涂覆或沉积合金化所需要的物质，再经电子束轰击后，基体表面合金化层发生形态、组织结构、化学成分等改变，大大改善基体表面性能。已经有316L不锈钢基体上的脉冲电子束表面合金化改性的实验研究报导。
强流脉冲电子束(HCPEB)是近年来出现的一种新型载能束表面改性技术，能够在极短的时间内在材料表面沉积极高的能量，可使材料表层快速加热熔化甚至蒸发，然后快速冷却，是一种极具潜力的亚稳态加工技术。强流脉冲电子束源于原子核聚变的实验研究，60年代开始相继有学者在材料表面改性方面进行试探性研究，主要是进行半导体退火及辐照
预期结果及其意义：
Al材表面硬度、耐磨性有所提高，耐腐蚀性能上升，解决Al-Cr之间相容性问题。使铝合金在工程应用上有更多的发展。
完成课题的各阶段工作具体安排
起止日期
本阶段的工作安排
2.20-3.20
课题调研、英文资料翻译、读书报告撰写
3.20-3.31
设计实验方案、熟悉实验原理及过程
4.01-5.20
江苏大学本科生毕业论文（设计）开题报告
学院：材料科学与工程学院专业：金属材料工程
学号：3130702063年级：2013
学生姓名
钱振
指导教师
关庆丰
论文（设计）题目
强流脉冲电子束辐照纯铝表面Cr合金化的研究
与本课题有关的国内外研究情况：
铝及铝合金由于轻质、高导电导热、无毒以及良好的再循环性能而广泛运用于航空、建筑、汽车、船舶和日用品等领域。但其表离子的腐蚀环境下容易发生点腐蚀，从而限制了其运用范围。大量研究表明铝的表面性能可以通过添加Cr、Ta、W、Nb及V等元素加以改善，便可制备得到铝合金二元或多元合金。添加的一些合金元素能有限地与铝形成铝基固溶体（α相）；也有一些不溶或微溶的金属元素，以金属间化合物的形式存在铝基体中。因为这些过渡金属元素在Al中的固溶度极小(<at.1%)，很难通过传统铸造的方法来实现合金化，因此需要利用某些特殊的非平衡亚稳态加工技术(如快速凝固(RS)、机械合金化(MA)等)来提高这些元素在Al中的固溶度，从而改善其表面性能。
本课题所需要解决的问题：
（1）研究HCPEB辐照后样品表面形貌、纳米晶及碳颗粒分布规律，重点研究电子束辐照工艺与表面形貌变化的规律。
（2）系统表征脉冲电子束轰击后在表面诱发缺陷结构，分析互不固溶元素之间的扩散与晶体缺陷之间的内在关系，并探讨互不固溶体系元素扩散的机制。
（3）系统表征HCPEB辐照后机械性能和腐蚀性能的变化规律，并探讨微观结构和性能之间的关系。
波兰、乌克兰等的研究学者也相继加入到该技术的研究讨论中。乌克兰Pogrebnjak等人则着重研究了HCPEB对材料结构的影响，以及表面合金化对不同材料表面性能的提高作用书。他们采用电子束蒸镀金属薄膜与后处理结合的方法在纯铁表面实现了钮、铝、铬、铝等元素的合金化，同时提高了纯铁的耐磨性和耐腐蚀性。并且使用Nadezhda-2强流脉冲电子束源，利用RBS、SPB和正电子寿命的测量以及TEM和SEM等技术，对电子束轰击后的纯铁表面层进行研究，发现了大量的非平衡空位向表面移动，空位的密度达到10-3，因此在缺陷区域材料的局部密度降低，并且认为这些局部的低密度区域是熔坑在材料表面形成的根源。在国内，大连理工大学三束材料国家重点实验室率先引进了俄罗斯Nadezhda-2型强流脉冲电子束装置，随后董闯教授领导的研究小组开展了一系列强流脉冲电子束材料表面改性方面的工作。
Cr/Al体系合金化样品实验结果的分析
5.20-6.05
毕业论文撰写
6.05-6.08
毕业论文审阅、答辩
指导教师意见：
同意开题
签名：
2017年3月13日
系审批意见：
签名：
年月日
关庆丰在博士论文中以纯Al，20#，45#和304不锈钢为研究材料，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。