含过渡层TiAlN和CrAlN硬质膜的制备及其抗氧化性能研究

采用磁控溅射技术制备TiAlN、CrAlN及含Ti、Cr过渡层的TiAlN、CrAlN四种薄膜,并对其进行850℃大气热处理实验,通过激光共聚焦显微镜、纳米压痕仪对热处理后的试样进行测试。表征结果显示:热处理后的TiAlN薄膜及含有Ti过渡层的TiAlN薄膜硬度及弹性模量都大幅降低,前者比后者的表面粗糙度小、抗氧化性能更优;热处理后CrAlN薄膜的硬度和弹性模量大幅下降,而含Cr过渡层的CrAlN薄膜热处理后的硬度、模量相对较高,表面粗糙度也相对较小。     

单晶硅表层机械力学特性的各向异性分析

为探究挠性筋结构单晶硅材料的各向异性特性以及KOH腐蚀工艺对其力学性能的影响规律,进行纳米压痕实验,并结合原子力显微镜观察单晶硅表层3个主晶面上压痕裂纹形貌随晶向的变化规律,分析单晶硅材料表层弹性模量、硬度、断裂韧性等机械力学特性参数在(001)、(110)及(111)3个主要晶面上沿各个晶向的变化规律;分析挠性筋结构单晶硅材料(001)晶面的KOH腐蚀工艺对其材料表面机械特性的影响规律.结果表明:挠性筋单晶硅在(001)晶面上弹性模量的各向异性变化幅度明显,硬度及断裂韧性各向异性的变化幅度不大;挠性筋单晶硅在(110)晶面弹性模量和断裂韧性的各向异性变化幅度明显,硬度各向异性变化幅度不大;挠性筋单晶硅在(111)晶面硬度值、弹性模量及断裂韧性参数的变化幅度幅值均较小;确定了单晶硅表层3个晶面裂纹最易扩展的晶向方向,KOH腐蚀工艺使得单晶硅表面质量降低,腐蚀后暴露的表面微裂纹、缺陷等会使得单晶硅(001)晶面表层硬度、断裂韧性降低,从而降低了挠性筋结构的实际断裂强度.     

基于纳米压痕技术的电子玻璃微观力学性能研究

为了研究不同电子玻璃的微观力学性能,采用先进的纳米压痕技术记录钠钙硅、无碱硼铝硅和碱铝硅等典型电子玻璃的载荷-位移曲线,利用Oliver-Pharr方法和经典的弹塑性变形理论,计算玻璃的硬度和弹性模量. 玻璃的硬度主要与结构的键合度相关,平均非桥氧数越高,外力作用下越容易致密化,硬度越小;弹性模量主要取决于质点间的化学键强度,化学键力越强,变形越小,弹性模量越大;九点法测得的弹性模量与硬度的变化趋势不完全相同,借助硬度-弹性模量-能量耗散之间的本征关系,评价玻璃样品的微观均匀性,其中无碱硼铝硅玻璃的恢复阻力大,局部能量耗散大,不容易引起整体破坏,力学性能最好;与浮法工艺相比,溢流下拉法制备样品的局部力学性能波动较小,微观均匀性较好.     

TiN薄膜的制备及其纳米力学性能研究

采用磁控溅射工艺制备了TiN薄膜,借助X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)和纳米压痕仪(nano-indentation)等,研究了薄膜的相结构、表面微观形貌、纳米硬度、弹性模量等,讨论了薄膜制备工艺参数,如基体温度、溅射功率、基体负偏压等的影响.结果表明,Ti N薄膜为多晶态,溅射功率、基体负偏压和基体温度等条件对薄膜的形貌、结构及纳米硬度、弹性模量等的影响比较复杂.     

颗粒表面粗糙度对纳米压痕特性影响研究

对复合涂层的颗粒进行纳米压痕过程中,从最大压入深度计算出的接触面积受到颗粒表面的最高处以及最低处的影响.建立颗粒与基体的纳米压痕有限元模型,计算分析颗粒表面形貌对压痕结果的影响.结果显示:利用颗粒压痕载荷深度曲线计算出的弹性模量与硬度误差随着颗粒曲率的增大而加大.采用一种简单的模型对接触深度的公式进行了相应的修正,最后与有限元分析得到的结果进行比较,所得弹性模量和硬度的误差相对降低,验证了该模型的可行性.     

鲍鱼生殖腺多糖脱硫酸化及光谱鉴定

以鲍鱼生殖腺多糖为原料,通过对稀酸水解法、一步脱硫法和二步脱硫法进行比较,确定了鲍鱼生殖腺多糖硫酸基脱除的最适方法。经过二步脱硫法制备得到的鲍鱼生殖腺脱硫多糖,在红外光谱的1 253cm-1处(SO24-特征吸收峰)基本消失,硫酸取代基脱除率为87.64%,多糖回收率为50%,并且多糖分子的母体结构未被破坏。二步脱硫法为鲍鱼生殖腺多糖脱除硫酸基的最适方法。     

调制比对多层DLC薄膜性能的影响

针对DLC薄膜内应力大,膜基结合强度较差的问题。本文通过磁过滤真空阴极电弧设备,沉积不同偏压下的单层DLC薄膜,并以此为基础控制沉积多层DLC薄膜时各个阶段的偏压,镀制不同调制比下三层结构的DLC薄膜,最终使用纳米压痕划痕仪测试薄膜硬度、弹性模量和膜基结合强度,探讨了不同调制比对DLC薄膜机械性能的影响。实验结果表明:多层DLC薄膜硬度、弹性模量和膜基结合强度明显优于单层DLC薄膜。当多层DLC薄膜的调制比为1∶1∶8时薄膜硬度达到最大值70.14 GPa,薄膜弹性模量达到最大值794.8 GPa;当多层DLC薄膜的调制比为2∶2∶6时薄膜膜基结合强度较好,在最大划痕载荷25 mN的条件下,划痕的位移深度仅为57.3 nm,且薄膜硬度平均可达66.7 GPa,具有较好的综合性能。     

利用努氏硬度表征金属的弹性模量和屈服强度

为利用努氏硬度表征金属材料弹性模量和屈服强度,提出了Marshall和Conway的修正模型表征弹性模量,以及Lockett、Yu、Marsh、Johnson和Vandeperre的修正模型表征屈服强度,开拓了努氏硬度表征金属材料力学性能的新应用。选取35种金属进行努氏硬度试验,利用Meyer定律、弹塑性变形模型、Hays-Kendall模型和比例试样模型对努氏硬度的正压痕尺寸效应(硬度随载荷的减小而增大)进行了分析,可以用大载荷下趋于稳定的硬度值代表材料的真硬度。首次考虑金属材料在努氏压痕短对角线处材料堆积的影响,Marshall模型和Conway模型进行了修正：Marshall模型中原有的常参数α修正为b/d(努氏压痕短对角线与长对角线的比值)的二次函数;Conway模型引入了与b/d的平方呈线性关系修正系数β。通过比较文献中与原模型计算的屈服强度,引入修正系数k,首次获得了基于努氏硬度利用Lockett、Yu、Marsh、Johnson和Vandeperre模型计算金属屈服强度的修正模型。结果表明：除Ti6Al4V和Sn外,修正模型与仪器化压入得到的弹性模量一致,置信度不低于0....     

牛角外壳静态及动态纳米力学特性

对干牛角外部的角质蛋白在横切及纵切方向上进行准静态及动态纳米力学测试,揭示了横切及纵切方向上其载荷效应以及牛角角质蛋白的硬度和弹性模量的梯度变化趋势,并讨论横切及纵切方向上在不同频率和载荷下的动态存储模量和损失模量的变化规律。本文研究结果对进一步研究牛角的特定生物学功能具有重要意义。     

盐渍对鲍鱼微波真空干燥过程和品质的影响

盐渍是鲍鱼微波真空干燥过程前处理的关键因素.以不同浓度盐溶液（0,5％,7.5％,10％,15％和饱和盐溶液）盐渍鲍鱼,在微波功率2 000 W、真空度-80 kPa条件下进行微波真空干燥.以其微波真空干燥特性、干燥后色泽、复水性及复水后质构特性为指标,考察盐渍对鲍鱼干燥过程和品质的影响.结果表明：蒸馏水浸泡和盐浓度大于15％的盐溶液盐渍都不利于鲍鱼微波真空干燥的进行和干制后的品质.当食盐浓度为7.5％ ～ 10％时,鲍鱼的微波真空干燥速率明显加快,复水率和复水比均较好,复水后呈现较佳咀嚼性,且色泽为均匀的淡黄色.综合考虑,经过7.5％盐溶液浸渍24 h后,沸水煮2 min的鲍鱼进行微波真空干燥效果较佳.     

曲线连续箱梁桥活载作用下结构空间效应分析

针对大曲率扁平连续箱梁桥在活载作用下的结构空间效应问题,使用板壳有限元模型建立影响面,计入了截面畸变的影响,避免了杆系模型平截面假定带来的误差.影响面加载时,首先利用影响面的横断面确定车辆荷载的横向最不利位置,再进行纵向动态加载,得出最大的活载效应.通过与杆系模型结果进行比较认为:对于小曲率箱形连续梁桥,可以展开成直梁用影响线加载计算活载效应;对于大曲率窄桥,使用基于杆系理论的鱼骨梁模型建立影响面已足够精确;对于大曲率宽桥,箱梁畸变的影响比较显著,必须使用基于板壳模型建立的影响面进行加载,才能满足设计对精度的要求.     

Two dimensional deformation characteristics of bloom CC with liquid core reduction

A two-dimensional model was applied to simulate the liquid core reduction(LCR) technology of bloom CC using ANSYS software.The deformation characteristics of bloom under different liquid fraction and reducing amount are obtained.The results indicate that the main deformation condition of bloom shell is compressive strain,mainly undertaken by the liquid core,which increases with the enhancement of reducing amount.Solidified shell takes minor deformation.The longitudinal section of bloom appears sunken and the narrow side bulges,which grow serious when the liquid fractionincreases.     

开口断面斜拉桥主梁动力特性的有限元简化计算

以1座5X索面开口断面大跨径斜拉桥为例,探讨了采用3种主梁简化模型计算开口断面动力特性的差别。结果表明：对于纵飘、侧弯及竖弯各阶固有动力特性,采用单主梁模型、主梁壳单元模型、三主梁模型计算的结果基本一致,将3种模型的动力特性计算用于抗震分析时,结果相差不大;而采用单主梁模型会低估抗扭刚度,对桥梁结构扭转频率产生较大的误差;三主梁模型和主梁壳单元模型结果相近,桥梁抗风分析时不宜采用单主梁模型。     

温成形弹体组织性能研究

研究了弹体温成形后的组织性能,对某弹体进行了温挤压-引伸实验,并对所得弹体毛坯的金属流线、晶粒度和硬度进行了测定.结果表明:采用温挤压-引伸工艺成形的弹体毛坯金属流线完整,硬度及晶粒细化等方面都较原材料有大幅度提高.     

简支式U形槽身壳体理论计算法

本文视U形壳槽为一薄壁空间连续体,将其简化为有限条折板的棱柱形壳来进行内力与应力分析,故又称折扳分析法。本文根据静力平衡条件、变形相容条件及广义虎克定律,推导出带拉杆U形壳槽纵、横向内力与应力的计算式。并编写了电算程片。计算成果表明,本法比常用的梁法合理,特别用本法计算中长壳槽的横向应力比梁法显著减小,可节省工程量与与造价,具有一定的经济效益。本法计算成果还得到结构应力试验的验证,说明计算方法是合理的,可以推广应用。     

管壳式换热器中旋流片强化管外传热的数值模拟

提出并分析了一种新型的传热强化元件——旋流片作为管壳式换热器管隙间支撑物的传热强化机理.在实验基础上,采用周期性单元流道模型数值模拟了旋流片产生的衰减性自旋流的流动和传热特性,并采用分段综合因子分析了传热强化的机理.结果显示,旋流片能起到扰流作用,并使流体强烈地冲刷传热管壁面强化传热.有旋流片段的综合因子最小,尾流段的综合因子接近于1,在自旋流段的综合因子最佳,应当充分利用自旋流段低阻高效的特点对换热器进行优化.     

氢腐蚀分层对换热器筒体承载能力的影响

为了解换热器筒体发生氢腐蚀分层后,其简体局部材料的性能发生的变化及对换热器运行中的承载能力带来的影响,采用化学成分分析、硬度测试、拉伸试验、夏比V口冲击韧性试验等方法对换热器简体材料的性能进行了分析;运用有限元分析方法计算了筒体分层处的应力分布,并探讨了裂纹尖端应力强度冈子的变化情况．研究结果表明：材料化学成分中除Mn元素的含量偏低外,其它元素含量符合国家标准;材料的硬度符合要求,材料的强度极限降低。屈强比上升．韧性明显降低．氢腐蚀分层使换热器简体材料局部劣化,破坏了材料的均匀性和连续性,破坏了简体的薄膜应力状态,产生了较大的局部应力．使换热器简体承载能力下降．     

变扩散系数离子渗氮模型的建立与验证

在离子渗氮过程中，扩散系数D是随氮质量分数而变化的。结合这一情况，利用Crank-Nicolsion差分方程，并假定工件的硬度值与其含氮量是成正比关系，建立基于变扩散系数的离子渗氮的新模型，并利用Matlab工具对其进行计算机模拟及实验验证。结果表明，20CrMnTi渗氮8和10h后，实测的横截面显微硬度曲线与通过本模型计算而得的硬度曲线较好地相符；本模型成功地模拟了离子渗氮过程的氮质量分数变化。同时，随着时间的延长，迭代法对误差进一步放大。本模型只需通过简单易行的硬度测量，即可对离子渗氮过程的氮质量分数分布进行定量地预测，获得较为满意的结果，对指导生产具有很大的意义。     

提高低铬白口铸铁耐磨性的研究

低铬白口铸铁中 M_3C 型碳化物的硬度具有方向性,在碳化物纤维横截面上硬度为 HV1425,纵截面上硬度为 HV935.利用较简易的方法制得含2.5%C,3.7%Cr低铬铸铁定向凝固的三体磨损和冲击疲劳试样。试验结果表明,M_3C 型碳化物定向排列以后,不论在硬磨料(石英砂)还是在软磨料(玻璃砂)条件下,相对于砂型铸造试样耐磨性均有提高。碳化物定向排列后,对试样冲击疲劳性能没有影响。