基于Ansys模拟的钛合金筒形工件离子渗氮温度场分析

针对钛合金离子渗氮过程中无法实时获取筒形工件温度分布的问题,通过基于Ansys的稳态温度场数值模拟,对多种渗氮工况、不同尺寸的钛合金筒形工件温度场进行模拟,获得一系列筒体工件温度场分布特性。结果表明,钛合金筒形工件在理想离子渗氮过程中,工件表面最大温差达到7.8℃,温度场为对称分布,在轴向呈现出中心高两端低的特点;增加两端辅助加热后,相同筒形工件表面最大温差缩小至5.6℃,工件两端温度显著提高,温度场均匀性得到改善,但温度场均匀性会随着筒体壁厚的增加而变差;通过调整辅助功率,可以改善筒体轴向温度均匀性。在径向,筒体内壁温度要高于外壁,且内外壁温度差会随着壁厚的增加而增加。该数值模拟结果,可为钛合金筒形工件的离子渗氮工艺优化提供参考。     

高比表面积环状阵列TiO2的制备及光催化性能研究

采用胶体晶体模板技术,配合溶胶-凝胶和磁控溅射工艺,制备了高比表面积环状阵列结构锐钛矿TiO_2薄膜。通过扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD),紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等分析测试手段对样品的结构和光催化性能进行了表征。实验结果表明:TiO_2环状阵列薄膜1h催化降解亚甲基蓝的降解率为80.2%,明显优于TiO_2薄膜。环状阵列结构具有大比表面积特征,可显著提高反应物与活性位点的接触几率,因此使光催化活性显著提高。     

基于物理参数和响应面法的S280超高强度不锈钢本构模型

采用Thermecmaster-Z型热模拟试验机在变形温度为800～1000℃、应变速率为0.001～10 s^-1条件下对S280超高强度不锈钢进行了等温恒应变速率压缩实验，分析了S280超高强度不锈钢的热变形行为，计算了热变形激活能。考虑变形温度对自扩散系数和杨氏模量的影响，建立了S280超高强度不锈钢基于应变补偿的物理本构模型。以变形温度、应变速率和应变为输入变量，流动应力为响应目标，建立了S280超高强度不锈钢的响应面本构模型。结果表明，S280超高强度不锈钢为正应变速率负温度敏感型材料，其流动应力随应变速率的增加和变形温度的降低而增大。热变形激活能对变形条件敏感，其随变形温度、应变速率和应变的增加而减小。基于应变补偿的物理本构模型具有一定的物理意义和良好的预测精度，其相关系数R和平均相对误差e_AARE分别为0.971和7.8%。响应面本构模型的响应曲面和等高线图能反映变形条件之间的相互作用对流动应力的影响。建立的两个本构模型都能够用于表征S280超高强度不锈钢在热变形过程中的流动应力行为。     

Au反点阵列孔径对Au/TiO_2复合薄膜光催化性能的影响

通过对胶体晶体模板的反向复制,制备了反点阵列孔径各异的Au/TiO2复合薄膜.采用SEM,AFM,XRD,UV-Vis和四探针测试仪等手段对复合薄膜的结构和光催化性能进行了表征.通过对胶体晶体模板和反点阵列几何模型的计算,讨论了Au反点阵列在TiO2薄膜表面的覆盖面积与模板中微球粒径的关系.结果表明:反点阵列孔径对复合薄膜的光催化性能有显著影响.孔径增大,使反点阵列的导电性能提高,载流子的输运效率增强,促使光催化性能的提高;同时,孔径增大又造成光生电子向反点阵列迁徙过程中的复合几率加大,反而使光催化性能降低.2种作用共同导致了Au/TiO2复合薄膜的光催化性能随Au反点阵列孔径的增大出现先提高后降低的变化规律,并在孔径为3.3μm时达到最高.     

MSM结构TiO2基紫外探测器的制备及光电特性研究

采用RF磁控溅射技术在石英衬底上生长了厚度可调的锐钛矿相TiO₂薄膜,继而采用光刻技术在薄膜上生长了Ag叉指电极,获得了MSM结构TiO₂基紫外探测器。I-V特性测试结果表明Ag与TiO₂之间表现出优良的欧姆接触特性,所制备探测器为欧姆接触。此外,TiO₂薄膜厚度对探测器的光电性能影响显著,当薄膜厚度达到197 nm时,光电性能达到最高。此时,光电流高出暗电流近2.5个数量级,紫外光区的响应度高出可见光区近2个数量级。所制备Ag/TiO₂MSM紫外探测器表现出高灵敏度和可见盲特性。     

A100超高强度钢的动态再结晶行为及组织演变研究

借助Gleeble-3500热模拟试验机研究了A100超高强度钢在变形温度为850~1200℃、应变速率为0.001~10 s~(-1)和变形程度为60%条件下的热变形行为。基于实验数据计算了动态再结晶激活能,通过引入无量纲Z参数表征了动态再结晶的临界应变/应力、峰值应变/应力和稳态应变/应力模型,并绘制了动态再结晶状态图,同时对该钢的组织演变进行了分析。结果表明:该钢的动态再结晶激活能为380.177 k J·mol~(-1);随着变形温度的升高或应变速率的下降,Z参数逐渐减小,更容易发生动态再结晶行为,但其晶粒尺寸随之增大,其中在950~1050℃、0.01~0.1 s~(-1)和1050~1150℃、1~10 s~(-1)范围内进行热加工可获得细小、均匀的晶粒组织。根据实验结果建立了动态再结晶晶粒尺寸预测模型,其预测值与实验值具有较高的吻合度。     

Au/TiO_2阵列材料的制备及其光催化性能研究

利用纳米自组装技术,结合溶胶凝胶工艺,制备了反蛋白石结构Au/TiO_2阵列材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等手段对考察了复合薄膜的结构和光催化性能。结果表明,Au/TiO_2阵列材料具有大比表面积特性和相互贯通的孔道结构,更有利于金纳米粒子的均匀分布和反应物质的传输,因此取得了优异的光催化性能。     

原料尺寸对氧化石墨与石墨烯性能的影响

采用改进的Hummers法对不同尺寸的天然石墨进行氧化处理,水合肼还原获得石墨烯。利用红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)等对天然石墨、氧化石墨和石墨烯的化学结构、光谱学及结晶性进行表征。结果表明:天然石墨被充分氧化为氧化石墨,氧化石墨被还原为完美的石墨烯;天然石墨尺寸越小,氧化程度越大,氧化石墨的层间距越大;氧化石墨的D峰和G峰的强度比ID/IG与天然石墨尺寸大小成正比;与同尺寸的氧化石墨相比,石墨烯的ID/IG值比氧化石墨的大,说明石墨烯中sp2杂化碳层平面的平均尺寸小于氧化石墨的平均尺寸,新生成的石墨化区域被一些缺陷分割成尺寸更小的sp2杂化区域。     

准静态断裂韧度标准GB/T 21143—2014中几处改动的讨论

最新版本的准静态断裂韧度标准GB/T 21143—2014与上一版本GB/T 21143—2007相比进行了较大改动。通过试验对两个版本的标准进行了比较和讨论,对比了阻力曲线中J与δ的计算公式。发现新标准将系数g2(a0/W)改为g2(a/W),造成阻力曲线与J0.2BL的结果较旧标准偏大,但是特征值J0.2BL与美标相比依然较为保守。同时发现,新标准在δ0与δ的计算公式中增加了旋转修正,这一改动会使二者的结果更加准确。本次标准修订还增加了被测试样的形状和新的测量方法,这为小尺寸试样的测试带来了极大的便利。新标准对测量裂纹长度方法的示意图进行了修改,但在测量高韧度材料试样时仍然存在无法观测到裂纹的问题,建议参照BS 7448的裂纹测量方法进行修改。