原位合成纳米铜润滑油的分散及摩擦学性能

为了获得减摩性优良的纳米铜润滑油,采用自制的油幕喷淋循环电爆装置并添加不同浓度的分散剂丁二酸二异辛酯原位合成纳米铜润滑油,以提高纳米铜颗粒的分散性.采用紫外-可见分光光度计、静置沉降法、X射线衍射仪和透射电镜分析了纳米铜颗粒的分散稳定性能;采用磨损试验评价了纳米铜润滑油的减摩性能;采用扫描电镜观察了盘基体的磨痕形貌.结果表明:纳米铜颗粒的分散稳定性能随丁二酸二异辛酯浓度的增大呈先增大后减少的变化规律,当分散剂浓度为3％时,纳米铜润滑油悬浮液吸光度最大,沉降率最小,分散稳定性能较好,同时其摩擦系数最小,钢球的磨斑直径最小,减摩性能较好.     

氮掺杂石墨烯的简易制备及其超级电容性能

采用简易溶剂热法成功制备出了氮掺杂石墨烯(N-GNSs), 结构表征显示其形貌良好。X射线光电子能谱(XPS)结果表明在溶剂热过程中, 氧化石墨烯表面的大部分含氧功能团已被成功除去, 而且二甲基甲酰胺中的氮原子通过吡咯氮和石墨氮的形式成功掺杂到石墨烯结构中。作为电极活性材料, N-GNSs展现出优异的电容特性, 在2 mol/L KOH电解液中电流密度为0.5 A/g时比电容可达181.3 F/g。此外, N-GNSs还展示出良好的循环稳定性, 2000次连续循环后容量仍保持为初始数值的92.5%。因此, 氮掺杂石墨烯是一种潜在的超级电容器电极材料。     

亲油纳米铜粉制备新方法的研究

在电爆法制备纳米粉基础上,开发了一种新的电爆制备亲油纳米粉体法,它能使金属丝在爆炸的瞬间,浸润到液体油中,减少纳米粉体的团聚.研究表明,油浸润条件下所制得的纳米粉的分散性优于传统电爆法所制的纳米粉;制备的纳米铜粉平均粒径为30～50 nm,随电极电压升高,粒径有减小趋势.     

铝钢异种金属压力钎焊研究

作为汽车轻量化材料中最主要的两类材料,高强度钢板和铝合金组成的钢-铝一体化车身成为轻量化的发展技术路线.本试验用Cu作为中间层,通过压力钎焊对工业纯铝和Q235低碳钢进行了连接.试验研究了工艺参数对接头组织和性能的影响,分析了其接头的显微组织、力学性能和元素分布,确定出了合适的连接工艺参数,并对各连接界面形貌进行了分析.研究表明,室温下接头的拉伸强度和弯曲强度等于或超过基体,焊缝与母材之间没有形成脆性相.     

含氧纳米多晶α-Ti拉伸力学性能与变形机制的分子动力学模拟

纳米纯Ti对间隙O原子具有强烈的敏感性,O含量可以很大程度上改变其力学性能和变形机制。采用分子动力学方法分别研究了O含量、变形温度、应变速率对纳米多晶α-Ti拉伸性能及变形机制的影响。结果表明,纳米多晶α-Ti的屈服应力随间隙O含量增加而升高。在O含量小于0.3%(原子分数)时,观察到变形孪晶■,该孪晶通过孪晶面上的“带状位错”协调长大;O含量大于等于0.3%时,被激活的滑移系类型向多元化转变,柱面、基面和锥面滑移系被激活,位错类型转变为以刃型位错为主。在含O纳米多晶α-Ti中,位错机制和晶界机制辅助塑性变形。晶界迁移率随变形温度和应变速率的增加明显增大。新晶粒形成过程伴随着不稳定的Ti_hcp→Ti_bcc→Ti_hcp相变,这种相变由晶粒的相对旋转所致,且生成新晶粒的数量随着应变速率的增大而增多。通过探索间隙O原子强化的本质,为优化纳米尺度纯Ti力学性能,拓展纯Ti应用范围提供理论依据。     

Effects of defect states on the performance of CuInGaSe2 solar cells

Device modeling has been carried out to investigate the effects of defect states on the performance of ideal CulnGaSe2 （CIGS） thin film solar cells theoretically. The varieties of defect states （location in the band gap and densities） in absorption layer CIGS and in buffer layer CdS were examined. The performance parameters： open-circuit voltage, short-circuit current, fill factor, and photoelectric conversion efficiency for different defect states were quantitatively analyzed. We found that defect states always harm the performance of CIGS solar cells, but when defect state density is less than 10 14 cm-3 in CIGS or less than 10 18 cm-3 in CdS, defect states have little effect on the performances. When defect states are located in the middle of the band gap, they are more harmful. The effects of temperature and thickness are also considered. We found that CIGS solar cells have optimal performance at about 170 K and 2 μm of CIGS is enough for solar light absorption.     

C/SiC复合材料与抗氧化陶瓷涂层的优化匹配

目的 快速筛选与C/SiC复合材料界面热应力最低匹配的抗氧化涂层材料。方法 在原用于单层陶瓷材料热冲击计算模型的基础上改造建立了一个简易但能合理解释热冲击下抗氧化涂层失效的解析模型。采用有限元模型对解析模型得到的界面热应力加以验证，二者结果基本一致。结果 当裂纹长度小于30 μm时，裂纹对涂层-基体界面热应力的影响几乎可以忽略，然而，当涂层表面预制长度大于30 μm的微裂纹或增加涂层中的微裂纹密度均能够有效降低涂层-基体界面的热应力，提高涂层在服役条件下的断裂临界温差，改善涂层材料的抗热震性，提高涂层的使用寿命。利用该解析模型计算出各温度下涂层-基体体系具体的断裂临界温差，并预测涂层-基体体系最危险的工作温度区间。结论 解析模型可以用来方便地计算涂层材料的热应力和断裂临界温差，从而筛选出热应力最小匹配的涂层材料。C/SiC复合材料的抗氧化涂层中预制长度大于30 mm的微裂纹，可有效提高涂层抗热震性能。     

C/SiC喷管及其超高温抗氧化涂层烧蚀行为模拟研究

目的提高C/SiC材料发动机喷管的高温抗烧蚀性能。方法基于质量、能量守恒和物性方程建立发动机喷管内燃气湍流模型,应用数值模拟方法计算喷管基体和各涂层的线烧蚀速率,并验证模型的准确性。通过比较不同种类涂层的抗烧蚀性能及涂层间匹配性,建立多元复合涂层体系,分析体系烧蚀行为及烧蚀机理,对HfO_2-ZrC-SiC-C/SiC四元体系在不同温度下的线烧蚀速率进行计算。结果 Hf系、Zr系涂层抗氧化烧蚀性能优异,最大线烧蚀速率皆处于0.3～1.2μm/s之间。HfO_2具有良好的抗烧蚀性能和自身稳定性。相较其他体系,HfO_2-ZrC-SiC-C/SiC体系喷管的喉部及扩散段线烧蚀率更低。体系在7 MPa下,分别在1700、2100、2500、2900K计算了线烧蚀速率,最大线烧蚀速率区域产生了迁移现象,各温度梯度线烧蚀速率分别提高了174%、20.22%、18.04%。结论 HfO_2能够有效地降低喷管收敛段的烧蚀速率,且适合作为复合涂层体系最外层。温度升高明显加剧了化学反应烧蚀和机械剥蚀,高温度下机械剥蚀是烧蚀的主要因素。     

Effects of defect states on the performance of perovskite solar cells

We built an ideal perovskite solar cell model and investigated the effects of defect states on the solar cell''s performance. The verities of defect states with a different energy level in the band gap and those in the absorption layer CH₃NH₃PbI₃ (MAPbI₃), the interface between the buffer layer/MAPbI₃, and the interface between the hole transport material (HTM) and MAPbI₃, were studied. We have quantitatively analyzed these effects on perovskite solar cells'' performance parameters. They are open-circuit voltage, short-circuit current, fill factor, and photoelectric conversion efficiency. We found that the performances of perovskite solar cells change worse with defect state density increasing, but when defect state density is lower than 10¹⁶ cm^-3, the effects are small. Defect states in the absorption layer have much larger effects than those in the adjacent interface layers. The perovskite solar cells have better performance as its working temperature is reduced. When the thickness of MAPbI₃ is about 0.3 μm, perovskite solar cells show better comprehensive performance, while the thickness 0.05 μm for Spiro-OMeTAD is enough.     

晶粒尺寸和孪晶界间距对纳米多晶铝合金塑性变形影响的分子动力学模拟研究

采用分子动力学模拟方法,分别研究了晶粒尺寸和孪晶密度对纳米多晶铝合金塑性变形的影响。模拟结果表明,弛豫后的位错密度对纳米多晶Al的微观结构演变和逆Hall-Petch关系产生了重要影响。变形受晶粒大小限制,在细晶中可形成层错四面体和复杂层错结构,从而激活了晶界的辅助变形。当孪晶界间距（TBS）较大时,Shockley分位错在晶界处形核并增殖。然而,随着TBS的减小,孪晶界成为Shockley分位错的来源。孪晶界上大量的分位错形核会导致孪晶界迁移甚至消失。在塑性变形过程中还观察到形变纳米孪晶。研究结果为开发具有可调节力学性能的先进纳米多晶Al提供了理论基础。