占空比对5005铝合金赤泥等离子体电解氧化复合陶瓷层结构和性能的影响探究

目的 探究正负脉冲占空比对5005铝合金表面赤泥（RM）等离子体电解氧化（PEO）复合陶瓷层的生长机制、组织结构和抗腐蚀性能的影响。方法 以赤泥为电解液添加剂,采用PEO技术,以不同正负占空比配比在5005铝合金表面制备陶瓷层,利用X射线衍射仪（XRD）、附带能谱仪（EDS）的扫描电镜（SEM）和电化学工作站,测试和表征陶瓷层的物相组成、微观形貌和成分以及抗腐蚀性能。结果 单独升高正、负占空比,电流均增大,击穿放电作用加强,赤泥颗粒扩散速率和参与成膜的浓度增加,陶瓷层生长速度加快,厚度增大,颜色变深,受负占空比的影响比较明显,反应时间为20 min时,厚度最大分别可达27.70 μm 和35.82 μm。陶瓷层主要由γ-Al2O3组成,并含有少量的无定形相、α-Al2O3以及赤泥矿物相Fe2O3、CaCO3和SiO2,其中α-Al2O3和Fe2O3含量随负占空比的升高而快速增加,最多可分别达到6.40%和2.86%。陶瓷层的致密性和抗腐蚀性能随正负占空比的升高,均先增加后降低,但负占空比的影响较正占空比的大,当正占空比为28%~42%和负占空比为12%~18%时,陶瓷层的结构致密,腐蚀电流密度和腐蚀速率小,阻抗大,抗腐蚀性能好。结论 PEO陶瓷层的组织结构和性能受正占空比的影响较负占空比的小,适当的正负占空比配比可获得结构致密、抗腐蚀性能好的赤泥PEO复合陶瓷层。     

SiC_f/Ti-6Al-4V复合材料叶环应力及超转失效的有限元分析(英文)

建立钛基复合材料叶环三维循环对称有限元模型,分析其应力分布和超转失效。重点研究纤维体积分数、增强面积、热残余应力及2种不同温度对叶环应力分布的影响。通过分析在一系列转速下叶环的环向应力得到其极限转速。结果表明:在2种不同温度下,纤维体积分数和增强面积对叶环应力的分布和大小影响不同。研究结果为叶环的结构设计提供了一定的建议。当考虑热残余应力时,在较高的温度下,较大的增强面积对叶环的设计是有利的。     

多组元合金的凝固热力学原理

以发展多元多相合金的凝固理论为目标，探讨了多组元合金自由能描述方法及其凝固过程的热力学平衡条件。多组元合金的自由能是由各组成元素的自由能、原子的组合排列引起熵的变化决定的理想混合自由能和由原子间交互作用引起的附加自由能三部分决定的。其中附加自由能的描述是难点，通常通过实验结果的拟合获得。固相的析出条件可通过自由能最低的热力学原理预测，而固相和液相成分的相关性则可通过化学位相等的热力学原理计算。在实际应用中，可以借鉴相图计算方法进行凝固过程的热力学分析，进而获得相图精细结构的数值计算结果。以Al Mg Si合金为算例，进行了三元合金热力学平衡条件的分析。以该热力学平衡条件计算结果为基础，引入对固相和液相中扩散过程的分析，则可实现多组元合金凝固路径的预测。     

紫外压印长波红外亚波长结构的涂胶工艺研究

采用旋涂法进行了Si表面紫外固化胶涂布研究,并压印出了长波红外亚波长结构图形。用激光共聚焦显微镜观察了旋转涂布胶层的表面形貌,测量了表面粗糙度(Ra);用椭圆偏振仪测试了胶层厚度,扫描电子显微镜观察了压印图形的表面形貌,并用扫描探针显微镜测量了压印图形的结构高度。结果显示:当匀胶转速较小(如300r/min)时,胶层中不会产生气泡及针孔等缺陷,胶层的Ra小,但胶层均匀性差;提高转速可以改善胶层均匀性,但同时胶层中会产生大量气泡和针孔等缺陷,且它们不会随匀胶时间的延长而消除。文中提出用四转速匀胶法来同时解决胶层均匀性和膜层气泡等问题,获得的胶层无气泡,Ra为317nm时与Si衬底表面相当(324nm),均匀性(最小厚度值与最大厚度值之比)为89.17%,胶层平均厚度为626nm。结果表明:四转速涂胶法获得的胶层满足紫外压印长波红外亚波长结构的要求,压印的图形均匀、完整、保真性好。     

碳纤维表面协同改性对纸基摩擦材料力学和摩擦学性能的影响

本研究分别采用多巴胺-端环氧基硅油与硝酸-端环氧基硅油体系改性碳纤维,对比了纤维表面形貌和化学官能团的变化,探究了化学协同改性机理。进一步表征了纸基摩擦材料的表面形貌、粗糙度及孔隙结构,研究了协同改性对纸基摩擦材料力学和摩擦学性能的影响规律。结果表明,硝酸-端环氧基硅油改性体系更有利于提升纸基摩擦材料力学强度和耐磨性,改性后纸基摩擦材料的拉伸强度和层间剪切强度分别较改性前提高了25.8%和23.6%,磨损率降至0.620×10^-8 cm³/J;相比于多巴胺预处理,硝酸刻蚀过程不仅可以增加后续端环氧基硅油接枝改性的活性位点,同时提高了碳纤维与树脂间的化学交联密度。     

退火时间对Cu-Al-O薄膜性能影响的研究

通过制备Cu-Al-O薄膜并对其进行退火处理,研究了退火时间对薄膜形貌、结构以及紫外-可见透过率、带隙、中红外透过率的影响。研究结果表明:随着退火时间的增加,薄膜开始晶化,5.0 h时薄膜中出现裂纹,同时出现AlCu合金相;紫外-可见透过率随退火时间的增加而降低;中红外透过率随退火时间的增加先增加后降低;Cu-Al-O薄膜的直接带隙随退火时间的增加而降低。     

真空热压烧结SiC_p/Al复合材料的界面元素扩散及增强断裂机理

采用真空热压粉末冶金烧结工艺制备了含SiC颗粒体积分数分别为 5 %、15 %和 2 5 %的SiC颗粒增强铝基复合材料 ,结合其力学性能、扫描电镜和界面微区能谱分析结果 ,分析了SiC/Al复合材料的真空烧结过程中的界面现象 ,以及材料增强和断裂机理。结果表明 ,真空烧结过程中出现了界面反应 ,改善了界面结合强度 ,断裂破坏主要在基体上进行。随着SiC粒子体积分数的增加 ,SiCp/Al复合材料的抗拉强度增加 ,弹性模量显著增加 ,延伸率降低 ,材料脆性增加。     

蔗糖调控下采用冰冻铸造法制备多孔陶瓷的微观组织与力学性能

基于冰冻铸造法,采用自主设计的定向凝固装置制备了孔隙率为66.79%的多孔Al_2O_3陶瓷,探究了不同蔗糖含量对多孔陶瓷微观组织形态的调控规律,发现蔗糖能将小面生长的冰晶改变成非小面生长,从而将层状多孔结构改变为蜂窝状结构,基于这一微观组织的改变和SEM表征,探究了蔗糖含量对多孔陶瓷力学性能的影响规律。结果表明:随着蔗糖含量的增加,多孔陶瓷的微观组织逐渐由层片状向蜂窝状转变,试样的抗压强度呈先升高后降低的趋势,蔗糖浓度由0%(质量分数)增加到1%时,抗压强度由18.90 MPa提高到22.24 MPa,并在蔗糖为含量时达到最大,为25.87 MPa,继续增大蔗糖浓度,抗压强度在蔗糖含量为7.5%和10.0%时分别下降到22.42和21.32 MPa。力学性能变化的原因在于:随着蔗糖含量的增加(0~5%),层状多孔结构中陶瓷桥的数量增加,使其抗压强度升高;试样中,蜂窝状多孔区和层片状多孔区存在区域边界,边界能有效地限制裂纹在不同区域的扩展。     

MICROSCOPIC PHASE-FIELD SIMULATION COUPLED WITH ELASTIC STRAIN ENERGY FOR γ′(Ni3Al) PRICIPITATION IN Ni-Al ALLOY

基于微观相场动力学模型和微观弹性能理论,对Ni-Al合金中沉淀相Ni3Al(γ′)形貌演化、早期沉淀机制和后期粗化过程进行了原子层面的计算机模拟.结果表明:沉淀过程中γ′相形貌由早期随机分布的圆形或不规则状逐渐向方形转变,其排列的取向性也越来越明显,最后形成周边圆滑的长方块状颗粒,沿[10]和[01]弹性"软"方向规则排列.弹性应变能作用下的粗化过程遵循优先选择的原则,位于弹性"软"方向上的颗粒不断长大和粗化,位于弹性"软"方向外的颗粒逐渐消失,沉淀后期在基体中形成高度择优取向的微观组织.低浓度Ni-Al合金中γ′相的早期沉淀机制为非经典形核长大机制,其演化序列为:过饱和固溶体→非化学计量比有序相→化学计量比平衡γ′相→长大.