微结构低重叠度大范围三维拼接方法

针对微结构大范围无损测试问题,提出了一种低 重叠度的三维结构拼接方法。首先基于实验参数将结构特征提 取区域限制在测量过程中的重叠区域,以减少误匹配出现的可能性并提高计算效率;在上述 区域内,通过SIFT(scale-invariant feature transform)算法进行特征 点提取;在特征点匹配阶段,根据测量系统参数进一步提出缩小匹配点对搜索范围的方法以 提高特征点匹配可靠性;最后以 重叠区域的局部连续性为依据,计算校正矩阵以校正测量过程中环境扰动带来的拼接结构错 动。实验中,将本方法与目前商业设 备的拼接测量功能进行了对比。实验表明,本文方法不但适用于特征丰富的结构,也适用于 相似度高的阵列性结构,可在重叠度为6%时实现有效拼接。     

基于拉曼光谱的微结构光纤丙酮传感检测研究

结合拉曼光谱特异性和微结构光纤所需样品体积 小(纳升量级)等优点,基于拉曼光谱法,利用三孔MOF作为传 感头,搭建了丙酮浓度传感系统。 丙酮溶液在毛细管吸附作用下进入到MOF的空气孔内, 在倏逝波激发下丙酮溶液产生拉曼信号,通过探测耦合回微结构光纤纤芯的拉曼 信号强度探测丙酮浓度。实验利用丙酮C-H键(2843cm－1)伸缩振动峰作为其特 征谱线,同时以水的H-O键(3371cm－1 )伸缩振动峰作为内标物组成相对强度,对 溶液中的丙酮含量进行测定。实验结果表明,当丙酮浓度从5%增加到50%时,丙 酮浓度与丙酮C-H键伸缩振动峰和水H-O键伸缩振动峰强度比值呈线性关系,二 者相关系数为0.98。本文系统也可以用于其它挥发性有机化合物的定 性和定量分析。     

Zn_(0.7)Co_(0.3)(Ti_(1-x)Sn_x)Nb_2O_8陶瓷微波介电性能研究

采用传统固相法制备Zn0.7Co0.3(Ti1-xSnx)Nb2O8(x=0.1,0.15,0.2,0.25,0.3,0.35)微波陶瓷。研究了Sn取代Ti对Zn0.7Co0.3(Ti1-xSnx)Nb2O8微波介质陶瓷的物相结构与介电性能的影响。XRD研究表明,Zn0.7Co0.3(Ti1-xSnx)Nb2O8陶瓷主晶相为ZnTiNb2O8,有极少杂相Zn0.17Ti0.5Nb0.33O2存在;随着Sn含量的增加,陶瓷晶格常数增大,晶胞体积变大,陶瓷密度增大;电子扫描显微镜(SEM)显示随着Sn含量增加陶瓷结构致密;相对介电常数εr逐渐变小,温度系数τf逐渐变小,Q×f值逐渐增大;当Sn含量为0.35时,烧结温度为1 080℃,εr=30.5,Q×f=46 973GHz,τf=-45.4×10-6/℃。     

贝壳珍珠母增韧机理研究进展

基于国内外对贝壳材料微结构研究的实验照片与力学性能的研究成果,描述了贝壳珍珠母独特的微观结构,包括无机层与有机基质层"砖-泥"式交错层叠结构、文石层波纹表面和文石表面纳米凸起与矿物桥结构等,同时也揭示了贝壳珍珠母微结构对其韧性的增强机理。对国内力学家近年来提出的微观结构"缺陷不敏感"增韧理论进行了理论阐述。     

低噪声双波长数字全息及在超精密加工表面检测中的应用

通过两个不同波长的数字全息包裹相位差产生数字拍频,得到一个等效波长相位图以消除相位包裹,然后用该等效波长相位光程与任一记录波长做比较,确定单波长包裹相位中相位跳变的位置和跳变倍率,进而实现了单波长包裹相位展开,使相位噪声不随等效波长相位展开而放大,结果表明该方法可使相位噪声引入的误差减小2Λ/λm倍。用650 nm和632.8 nm两个波长的激光对用快刀伺服加工的微结构光学元件表面进行了数字全息测量,得到了等效波长为0.024 mm的加工纹理相位展开图,并用频谱滤波得到了元件微观形貌的低频和高频三维数据,各频段表面的粗糙度分别为33.2 nm,19.3 nm,23.4 nm,分析了各种微观结构产生的原因,并对快刀加工的切削参数进行了分析。     

剪切载荷条件下镍基单晶合金裂纹扩展与微观结构演化行为研究

目前拉伸载荷下的镍基单晶合金的力学性能研究较为广泛,而剪切载荷对镍基单晶合金的力学性能也十分重要但缺乏研究。本文利用分子动力学方法研究了镍基单晶合金在剪切载荷下的裂纹扩展和微观结构演化,分析了应力-应变、势能和裂纹生长速率的变化。同时,揭示了温度和剪切应变率对裂纹扩展和微观结构演化的影响。结果表明,临界分切应力随温度的降低和应变速率的增大而增大;随着温度的升高以及剪切载荷下发生剧烈的热运动,裂缝表现为加速扩展的趋势;而在较高的应变率影响下,会形成位错塞积和孪晶,出现加工硬化现象。     

Ti-Al-Si-N涂层界面微结构研究

采用多元等离子体浸没离子注入与沉积装置制备Ti-Al-Si-N涂层,借助X射线衍射仪、X射线光电子能谱、透射电子显微镜、纳米探针和原子力显微镜等系统研究涂层界面微结构与力学性能。研究结果表明:Ti-Al-Si-N涂层具有Si3N4界面相包裹TiAlN纳米晶复合结构,Si元素掺杂诱发涂层发生明显晶粒细化效应。随涂层Si含量增加,TiAlN晶粒尺寸显著降低,界面Si3N4层厚度增加。当Si3N4界面层厚度小于1nm并与TiAlN晶粒共格外延生长时,Ti-Al-Si-N涂层表现超高硬度约40GPa,当Si3N4界面相厚度增至2nm并呈非晶态存在时,涂层硬度降至约29GPa。     

基于相场模拟对镍基高温合金制备工艺优化及设计

材料制备过程中微结构演变的定量描述是材料设计的核心。近年来基于精准热力学和扩散动力学数据库的相场模拟是对微结构演变进行定量描述一种行之有效的方法。作为航空发动机和燃气涡轮叶片等高温零部件的主要用材,高性能镍基高温合金制备工艺的优化及设计一直是各国材料学者研究的热点和难点。首先概述了相场方法及其最新研究进展,以及相场法与CALPHAD(CALculation of PHAse Diagram)数据库耦合技术的发展,随后详细介绍了国内外有关镍基高温合金凝固、固溶及时效过程微结构演变定量相场模拟的报道,以及当前用于建立镍基高温合金微结构与力学性能关系的可行方法。之后给出了两个基于定量相场模拟对镍基高温合金固溶及时效热处理机制进行优化及设计的实例,进一步证明了相场模拟在高性能镍基高温合金设计中的重要作用。最后,指出了对镍基高温合金制备过程微结构演变进行定量相场模拟以及后续工艺优化和设计中存在的主要问题及发展趋势。     

直流磁控溅射铝纳米颗粒膜的微结构及电学特性

采用直流磁控溅射法,以高纯铝(99.99%)为靶材,高纯氩气(99.999%)为起辉气体,在经机械抛光的单晶Si衬底上制备铝纳米颗粒薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、光学薄膜测厚仪、扫描电子显微镜(SEM)和四探针测试仪分别测试了铝纳米颗粒薄膜的晶相结构、薄膜厚度、表面形貌及电阻率。XRD衍射图谱表明此薄膜为面心立方的多晶结构,择优取向为Al(111)晶面。随溅射功率由30 W增至300 W,铝纳米颗粒薄膜的沉积速率由3.03 nm/min增加至20.03 nm/min;而随溅射压强由1 Pa增加至3 Pa,沉积速率由2.95 nm/min降低到1.66 nm/min。在溅射功率为150 W,溅射压强为1.0 Pa条件下制备的样品具有良好的晶粒分布。随溅射功率从80 W增大到160 W,样品电阻率由4.0×10-7Ω·m逐渐减小到1.9×10-7Ω·m;而随溅射压强从1 Pa增至3 Pa,样品电阻率由1.9×10-7Ω·m增加到7.1×10-7Ω·m。     

盐冻环境下混凝土的微结构和氯离子渗透性

研究了水灰比、含气量等因素对混凝土在冻融和盐冻环境下劣化的影响,进行了混凝土微观形貌分析和冻融条件下氯离子在混凝土中的传输性试验,分析了盐冻条件下混凝土孔结构变化及氯离子传输规律.结果表明:当冻融循环25次时,盐冻条件下混凝土的质量损失率约是水冻条件下混凝土质量损失率的10倍;在冻融早期,盐冻条件下的混凝土动弹性模量损失比水冻条件下的混凝土动弹性模量损失缓慢;引气混凝土中50"m以上孔径的气泡较多,未引气混凝土的平均气泡间距为引气混凝土的2.5倍;引气能够降低冻融下混凝土的氯离子渗透性,但盐冻后引气混凝土表层有氯离子富集现象,考虑到钢筋混凝土构件的保护层厚度范围,这有可能不利于钢筋的保护.