TiNi形状记忆合金薄膜的表面形貌及影响

研究了ＴｉＮｉ形状记忆合金薄膜的表面形貌及其影响因素、试验结果证明：该薄膜的形成过程遵循形核、长大、迷津结构和连续膜４个阶段,镀时氩分压、基板温度、基板类型、基板的表面粗糙度以及膜的成分、镀后热处理等对薄膜的形貌有重大的影响。     

TiNi和TiNiCu记忆合金薄膜的温度记忆效应研究

在形状记忆合金的相变过程中,如果温度升至TS后停止升温,并降温至马氏体相变结束温度Mf以下,则在下一次完全相变循环中出现动力学停顿,而这一动力学停止温度点与上次的停止温度密切相关,这一现象被称为温度记忆效应。该文通过示差扫描量热法对TiNi和TiNiCu合金薄膜进行一次或连续几次不完全相变,系统地研究了温度记忆效应。结果表明,不仅温度记忆效应是形状记忆合金固有现象,而且温度记忆效应与马氏体变体间的弹性能及母相和马氏体相之间的共格应变密切相关。     

基于有限元计算的形状记忆合金-金属玻璃复合材料变形行为

利用有限元模拟方法,研究了拉伸-卸载预应变对形状记忆合金-金属玻璃复合材料力学行为的影响及其内在机理.结果表明:预处理应变增加,形状记忆合金-金属玻璃复合材料的屈服强度及弹性应变极限均提高,但拉伸延展性急剧下降.预应变增加导致形状记忆合金颗粒第二次加载时的变形行为由典型的马氏体相变过渡为连续的马氏体相变,甚至表现为纯马氏体相的弹性变形.这一"相变效应"的减弱甚至消失,是形状记忆合金-金属玻璃复合材料经拉伸-卸载预处理后拉伸性能退化的直接原因.     

人工复合铁电薄膜的相变性质研究

建立3层铁电复合薄膜的理论模型,在G inzburg-Landau-Devonsh ire（GLD）唯象理论的框架下,引入局域分布函数描述不同材料间过渡层的性质,重点研究具有不同相变温度的铁电材料复合而成的铁电薄膜的相变性质.通过改变3种不同铁电材料的相变温度,计算复合铁电薄膜内部的极化强度分布和相变温度.研究表明：3种铁电材料相变温度的梯度变化导致了复合薄膜内部极化分布的梯度变化;在未达到薄膜的相变温度前,薄膜的平均极化强度的一阶导数出现了一个突降,造成了平均极化强度的极大降低;不同材料间过渡层厚度对薄     

形状记忆合金弹簧力学性能分析

利用直杆的扭转理论对形状记忆合金密圈螺旋弹簧的力学性能进行了理论分析,给出了弹簧加载力和变形量的全程非线形力与变形关系,特别是形状记忆合金相变过程对弹簧刚度的影响.虽然形状记忆合金材料的相变本构为简单的三线性平台型模型,在加卸载过程中,相变区和相变体积分数随载     

BaTiO3薄膜的Sol-Gel制备工艺及性能

利用溶胶－凝胶法（Sol-Gel)在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备了BaTiO3薄膜，研究了不同退火条件下BaTiO3薄膜的晶相结构及表面形貌，测试了BaTiO3薄膜的电学性能。发现经900℃、120min退火处理的BaTiO3薄膜的介电－温度（εr-T)关系具有明显的弥散相变特性。     

形状记忆合金薄膜单轴拉伸行为的数值模拟

基于文献中报道的实验研究结果,利用Liang-Rogers模型对NiTi记忆合金薄膜等温单轴拉伸时的应力-应变曲线进行了模拟,并讨论了薄膜材料组分含量及温度对其拉伸性能的影响。通过模拟结果与实验测试结果的比较发现,除模拟得到的相变区间稍宽外,模拟曲线与实验测试曲线基本一致,表明Liang-Rogers模型可用于粗略地预测记忆合金薄膜的单轴拉伸行为。     

用掺杂方法改变VO2多晶薄膜相变温度研究

用离子束增强沉积方法对二氧化钒多晶薄膜作Ar和W掺杂,明显改变了二氧化钒薄膜的相变温度.研究表明,成膜时注入的氩在二氧化钒结构形成前就很快外释,掺杂Ar对相变温度降低的贡献主要来自间隙Ar.W原子的掺杂可有效地将二氧化钒多晶薄膜的相变温度降低到室温附近,为大幅提高薄膜的室温电阻-温度系数提供了可能.     

挠曲电效应对超薄铁电薄膜物理性能的调控

具有量子隧穿及阻变存储效应的超薄铁电薄膜引起了广泛的关注.在超薄铁电薄膜中,应变及应变梯度效应十分明显,因此由应变梯度所产生的挠曲电效应不可忽视.挠曲电效应是指应变梯度或非均匀应变场能局部地破坏反演对称,从而导致晶体产生电极化的效应.基于朗道热力学理论,建立了考虑挠曲电效应的超薄铁电薄膜相变的理论模型.通过该模型研究了挠曲电效应对纳米尺度超薄BaTiO3薄膜相变温度、铁电性能以及热释电系数的影响.研究结果表明:挠曲电效应提高铁电薄膜的电极化值和临界厚度,降低薄膜的相变温度.利用挠曲电效应可有效调控超薄铁电薄膜的相变温度及热释电系数.     

多元氧化物电子薄膜材料的单胞生长模式与界面应力诱导效应的研究

多元氧化物薄膜,特别是ABO_3钙钛矿结构的薄膜由于有铁电、压电、热释电和超导等特性和在多功能电子器件上的广泛应用而成为电子功能材料研究的热点．该文利用激光分子束外延和磁控溅射等薄膜制备技术,采用反射式高能电子衍射(RHEED)对薄膜的生长进行原位实时的检测分析,确定了在不同的工艺条件下氧化物薄膜的层状、层岛混合和岛状生长模式。优化了薄膜的生长条件,实现了对薄膜生长模式的有效控制,绘制出SrTiO_3、BaTiO_3等薄膜的生长模式图谱。测量计算了薄膜的表面活化能和沉积粒子在表面的有效扩散率,发现氧化物薄膜表面的生长运动单元具有活化能小、迁移时间长等重要特点,采用原子力显微镜(AFM)和掠入射XRD对层状生长薄膜的层厚结构进行了精细测量,提出了氧化物薄膜单胞生长动力学模型,即薄膜生长的主要单元是以B-O八面体为主体的单原胞基团．在此基础上,系统地研究了薄膜生长异质界面应力释放行为和对结构性能的影响,在小失配度、中等失配度和大失配度下体现出的不同生长规律,出现了在临界厚度下的相干外延、应变岛、双晶外延和近重位点阵等现象．最后,通过薄膜和衬底的失配度的选择来调整界面应力的影响,并通过工艺条件来诱导薄膜结构取向,如...     

水在短梗霉多糖膜中的作用

梗霉多糖膜在环境条件下含有一定量的自由水,薄膜中的水起到增塑剂的作用,赋予多糖膜一定的力学性能,完全脱水的多糖膜,即使添加了甘油也失去柔韧性而易于脆断。多糖膜在低于90％的相对湿度下保存,不变形,膜面不发粘。5％～15％的含水量赋予薄膜良好的热合性能,多糖膜热合制成小包装袋,袋装食用油,食用油的酸价和过氧化值12个月无变化。     

极端工况静压支承润滑状态的微间隙油膜形貌表征

极端工况条件下静压支承运行过程中的极易发生摩擦学失效且润滑状态极难获得,为解决此技术难题,设计一种新型油垫可倾式静压支承结构,形成静动压混合推力轴承,提出利用微间隙油膜形貌来表征静压支承润滑状态的想法。针对新型双矩形腔油垫可倾式静压支承,建立温升和功耗、热固耦合变形、流固耦合变形及油膜形状等数学模型。分析极端工况下微间隙油膜温度场和油膜压力场分布特征,求得摩擦副热力耦合变形,获取三维油膜形貌,判断静压支承润滑状态。搭建油膜厚度测量装置,获得油膜厚度状态,验证理论分析和数值模拟所获得的油膜形貌的正确性。结果表明：极端工况下该结构润滑效果大大改善,轻载高速时热变形起主导作用,油膜厚度差异较大。低速重载时力变形占主导地位,油膜较平滑。油腔外侧封油边交角处变形最大,此处油膜最薄,易发生摩擦学失效。     

轴向柱塞机械配流盘油膜计算方法

本文对轴向柱塞泵或马达缸体与配流盘之间的稳态油膜流动做了数值计算。求解油膜雷诺方程时采用了网格生成和坐标变换技术用以处理油膜计算区域的复杂几何形状。计算还考虑了缸体与配流盘相互位置变化对油膜形状的影响。这些措施保证了能对任意缸体转动位置下的准确油膜形状进行数值计算。计算工作还包括较为完整的前、后处理部分,使计算程序成为一个容易操作的工程化软件包,可直接用于“剩余压紧力”概念下的工程设计计算。     

不同孔型平板气膜冷却特性的数值模拟

为研究不同射流孔型对气膜冷却效率的影响,基于SIMPLEC算法,采用RNGκ-ε湍流模型,对射流倾斜角为35°的圆柱孔、扩散孔和横向扩散孔的平板气膜冷却模型进行了数值模拟。得到了不同吹风比M下的3种孔型的绝热气膜冷却效率曲线、速度矢量图和壁面温度分布。结果表明：横向扩散孔的气膜冷却效果优于圆柱孔和扩散孔,其产生的反向涡旋对的尺度最小,孔间的气膜冷却效果也较好。     

棘轮型超紧凑燃烧室全覆盖气膜冷却性能

针对新一代棘轮型超紧凑燃烧室壁面的高温问题,对全覆盖气膜冷却的方式进行了研究。在对KJ-66微型涡喷发动机实验与模拟的基础上,将原燃烧室替换为缩放优化后的棘轮型超紧凑燃烧室。在实际燃烧工况下,对突扩段斜坡和二次补燃区内环上的高温壁面进行全覆盖冷却研究,比较了不同排布方式、孔倾角和扩张型气膜孔对气膜冷却效果的影响。结果表明:突扩段斜坡上圆柱型气膜孔的气膜覆盖性不理想,综合气膜冷却效果欠佳,并且不同排布方式与孔倾角对气膜冷却效果的影响不大;扩张型气膜孔对斜坡的气膜贴壁性和冷却效果都有很大的改善,在45°孔倾角,出口直径0.6 mm的扩张孔模型中,由吹离高温火焰面与气膜叠加覆盖产生的综合冷却效果达到最优;在主流高离心力场的影响下,吹风比较大时二次补燃区下游也能获得较好的气膜贴壁效果;排布方式对二次补燃区气膜冷却效果的影响比孔倾角更明显。在实际燃烧工况下全覆盖气膜冷却对棘轮型超紧凑燃烧室壁面有很好的冷却作用,扩张型气膜孔能有效改善气膜冷却效果。     

薄膜生成过程的计算机模拟研究

根据多种制膜方法的共同点建立模型，用微机模拟源物质粒子在靶衬底上沉积成膜的全过程，研究了影响薄膜质量的工艺条件，如沉积速率、衬底温度等因素在微观成膜过程中所表现出来的物理细节及其规律。     

微型涡喷发动机燃烧室全覆盖气膜冷却

为了延长微型涡喷发动机燃烧室的使用寿命,针对燃烧室壁面高温区进行全覆盖气膜冷却研究. 在KJ-66微型涡喷发动机试车实验的基础上,比较实际燃烧工况下,排布方式和燃烧室外环的扩张孔对气膜冷却效果及燃烧室整体性能的影响. 结果表明,在实际微型涡喷发动机模型中,顺排的平均综合冷却效率低于叉排,但对壁面的综合降温效果优于叉排. 随着扩张孔出口直径的增大,气膜冷却效果逐渐改善,但会影响燃烧室出口温度分布的均匀性. 由于燃烧室后排冷却孔的影响,二次流射入主流会发生偏转,提升了气膜的冷却效果. 整体而言,全覆盖气膜冷却在实际燃烧工况下对燃烧室壁面有着很好的冷却作用,扩张型气膜孔能够有效改善燃烧室外环的气膜冷却效果.     

4D printed shape memory polymers and their structures for biomedical applications

Shape memory polymers are smart materials that produce shape changes under external stimulus conditions. Four-dimensional (4D) printing is a comprehensive technology originate from deformable materials and three-dimensional (3D) printing technology. At present, 4D printed shape memory polymers and shape-changing structures have been applied in various fields, especially in the field of biomedical science. 4D printing technology has made a breakthrough of personalized customization in the traditional medical field, providing a new direction for the further development of the biomedical field. In this review, the recent research and development of shape memory polymer, 3D printing technology, 4D printed shape memory polymers and shape-changing structures in biomedical area are present. The examples and applications of 4D printed shape memory polymers and their structures in the area of biomedical are also introduced. Based on 4D printing, stimulated by different conditions, 3D printed objects can be fabricated into various biomedical applications such as cell scaffolds, vascular stents, bone scaffolds, tracheal stents and cardiac stents by different 3D printing techniques. Finally, the application prospects, existing technical restriction and future development directions of 4D printed shape memory polymers and their structures in the biomedical field are summarized.     

Damping performance of Cu-Zn-Al shape memory alloys in engineering structures

The stress strain curves of two CuZnAI shape memory alloys which have the martensltic transformation temperatures of 50℃ and-10℃ respectively, were measured by using electronic material tester after treated by different heat-treatment conditions. The results show that the area enclosed by hysteresis loop of the CuZnAI shape memory alloy in martensltic state is much larger than that of the alloy in austenltic state with super-elasticity at room temperature. Therefore, the former has better vibration attenuation effect. After being oil-quenched, waterquenched, and step-quenched, the CuZnAI alloy takes on more stable shape memory effect, better super-plasticlty and superelasticity (pseudoelasticity). A CuZnAI shape memory alloy damper was designed, produced and installedto a 2-layer frame structure. In addition, the vibration experiments were made by dynamic data collecting analysis meter. The velocity of vibration attenuation of frame structure with CuZnAI shape memory alloy damper is much faster than that without it. And with the help of CuZnAI shape memory alloy damper, the attenuation period reduces to 1/10 of the original.