基于Zr55Cu30Al10Ni5的块体金属玻璃成分优化设计及其晶化行为

参照Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅合金的成分并应用团簇加连接原子模型,设计具有高玻璃形成能力的Zr-Cu-Al-Ni体系成分。在Zr-Cu-Al-Ni四元体系中,先定出两个与金属玻璃形成相关的晶化相CuZr₂和CuZr,其中的局域结构可分别用团簇表述为[Cu-Zr₈Cu₄]和[Cu-Zr₈Cu₆],然后应用双团簇模型将这两个团簇按照1∶1的配比构建双团簇式,连接原子个数为2或4或6,由此确定总原子个数为30或32或34,进而选择双团簇式原子总数为32设计出最接近Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅合金的四元块体金属玻璃成分Zr₁₇Cu₁₀Al₃Ni₂≈Zr_53.1Cu_31.3Al<...     

Zr55Al10Ni5Cu30非晶合金晶化相转变的价电子结构分析

基于EET理论,计算了F-Zr₂(Ni,Cu)和tI-Zr₂Cu及tI-Zr₂(Cu,Ni)相的价电子结构,用最强键键合力n₁、结构单元总成键能力F和单位成键能力F_v分析了F-Zr₂Ni亚稳相向tI-Zr₂Cu型稳定相的转变过程。研究发现:F-Zr₂Ni的n^{F-Zr₂Ni₁值比tI-Zr₂Cu的ntI-Zr₂Cu₁值大115.36%,FF-Zr₂Ni_v值比tI-Zr₂Cu的FtI-Zr₂Cu_v值大34.03%;F-Zr₂(Ni0.3,Cu0.7)的nF-Zr₂(Ni0.3,Cu0.7)₁值比tI-Zr₂Cu的ntI-Zr₂Cu₁值大0.36%,FF-Zr₂(Ni0.3,Cu0.7)_v值比tI-Zr₂Cu的FF-Zr₂Ni}_v值大1.25%; tI-Zr₂(Cu0.6,Ni0.4)的n^{tI-Zr₂(Cu0.6,Ni0.4)₁值比F-Zr₂(Ni0.3,Cu0.7)的nF-Zr₂(Ni0.3,Cu0.7)}₁值大12.95%, F^{tI-Zr₂(Cu0.6,Ni0.4)_v值比F-Zr₂(Ni0.3,Cu0.7)的FF-Zr₂(Ni0.3,Cu0.7)}_v值大14.41%; 从价电子结构角度看,F-Zr₂Ni不能直接转变为tI-Zr₂Cu,F-Zr₂(Ni,Cu)不易分解重构为tI-Zr₂Cu;F-Zr₂(Ni0.3,Cu0.7)可分解并转变为tI-Zr₂(Cu0.6,Ni0.4)。     

大块非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5及其晶态合金的氧化行为研究

采用DSC、TGA、XRD等实验手段研究了大块非晶合金Zr55Cu30Al10Ni5各种状态的氧化行为。结果表明非晶态样品的氧化速率最快,稳定晶化态样品的氧化速率最慢,这说明晶态相Zr2Cu具有良好的抗氧化性。非晶态和晶态样品的氧化动力学均遵循线性规律。     

压痕尺寸效应的理论分析

针对微纳米尺度下材料硬度测试中出现的压痕尺寸效应(ISE),指出目前用于解释压痕尺寸效应较为常用理论方法;介绍了应变梯度塑性理论的发展过程,引入了几何必需位错密度的概念,详细地描述了Nix-Gao模型及其修正模型的产生,对于预测硬度随压痕深度的变化趋势提供了很好的预测;介绍了能量平衡方法的形成过程,通过描述Meyer方程、Hays-Kendall方法和比例试样阻力模型,推导出能量平衡方程,为分析试验结果提供了理论模型;通过理论公式推导,分析两种理论分析方法对于压痕尺寸效应分析的一致性.     

SiO2二维纳米链的导热系数尺寸效应数值模拟

纳米隔热材料具有优良的隔热性能,在高超声速飞行器热防护技术中有着广泛应用前景。针对纳米隔热材料固体构架导热系数的尺寸效应,基于声子辐射传输方程建立了声子导热的二维计算模型,采用离散坐标法进行数值计算,以SiO2二维纳米链为例,对其横向及纵向导热系数尺寸效应进行了数值模拟。模拟结果表明,SiO2纳米隔热材料的二维纳米链导热具有明显尺寸效应,导热系数主要受纳米链直径影响,对直径2～4nm的纳米链,其导热系数比块材的导热系数小15%以上,研究结果对认识纳米隔热材料内固体构架热量传递机理具有一定指导作用。     

玻璃包覆Co68Fe4.5Si13.5B14非晶微丝的力学性能

以玻璃包覆Co68Fe4.5Si13.5B14非晶微丝为研究对象,对经氢氟酸溶液腐蚀不同时间的微丝和不同直径的原丝进行了力学性能评价和断口形貌分析。结果表明,玻璃包覆非晶微丝的断裂过程是弹性变形。外径为28μm、内径为8.8μm的微丝经氢氟酸溶液腐蚀,刚去掉玻璃包覆层时裸丝的抗拉强度最大,可达到3545MPa,应变量为1.96%;若微丝经酸液腐蚀仍存在玻璃层,当腐蚀时间为40s时,抗拉强度和延伸率达到该阶段的最大值,分别为724MPa和1.3%;同时玻璃包覆Co68Fe4.5Si13.5B14非晶微丝具有尺寸效应,微丝的抗拉强度随直径的减小而增大。     

退火温度对Fe35Ni30Cr20Al10Nb5高熵合金的组织结构和性能的影响

系统地研究了退火处理温度对低熔点高熵合金Fe₃₅Ni₃₀Cr₂₀Al₁₀Nb₅(摩尔比)的组织结构和性能的影响。结果表明：随着退火温度的提高,铸态Fe₃₅Ni₃₀Cr₂₀Al₁₀Nb₅合金中富Fe-Cr元素的fcc相的体积分数逐渐减少,Laves相和B2-NiAl相的体积分数逐渐增大。准静态压缩实验结果表明,铸态样品的压缩塑性变形能力良好。随着退火处理温度的提高合金的屈服强度先提高后降低,在700℃退火的样品其屈服强度最高(为1247.7 MPa),但是塑性变形量比铸态有所降低。压缩屈服强度随退火处理温度降低,可归因于基体fcc相在高温下的分解。电化学测试结果表明,这种合金的耐腐蚀能力随退火处理温度的提高而单调提高,在900℃退火的样品其腐蚀电位为-72.02 mV。     

Ti40Zr10Cu36Pd14大块金属玻璃表面HA/TiO2涂层的制备

Ti40Zr10Cu36Pd14金属玻璃具有较好的玻璃化形成能力和可靠的生物力学性能,但生物活性较差。采用溶胶凝胶法在Ti40Zr10Cu36Pd14金属玻璃表面构建TiO2涂层,并进行水热处理使其具有锐钛矿结构;随后又在模拟体液(SBF)中进行仿生生长实验。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和激光显微拉曼光谱仪(Raman)等观察和分析涂层表面形貌及物相组成。结果表明,TiO2涂层可改善Ti40Zr10Cu36Pd14金属玻璃试样表面生物活性;在模拟体液中浸泡7天后,覆盖TiO2涂层的金属玻璃可快速诱导磷灰石沉积,在金属玻璃基体表面形成HA/TiO2复合涂层。     

Ce70Ga8.5Cu18.5Ni3块体非晶合金的室温压缩塑性的显著尺寸效应

以新开发的Ce70Ga8.5Cu18.5Ni3块体非晶合金为研究对象,系统研究了试样尺寸对其室温下压缩力学性能的影响。不同直径的非晶合金采用铜模吸铸法获得,采用万能试验机测量不同尺寸样品的室温压缩力学性能,并用扫描电子显微镜观察断裂后样品的端口形貌,此外,还通过差示扫描量热法分析不同样品的热力学性质。结果显示,直径1.5mm非晶柱状样品具有1%的压缩塑性,并伴随有典型的锯齿流变现象。随着非晶柱状样品尺寸的增加,其塑性逐渐消失。断裂后的样品的端口形貌呈现出典型韧窝状形貌,并且韧窝的密度随着样品尺寸的增加而降低。热分析结果表明,不同尺寸的铸态样品的玻璃转变之前都有一个明显的焓回复过程,而且其焓回复放热量和样品尺寸有近似的反比关系。尺寸较小的非晶合金在制备过程中拥有更快的冷却速率,能够保留更多的自由体积,为剪切带形核提供更多的形核点,表现出较好的宏观塑性变形能力。     

纳米SiO2微球在PMMA凝胶聚合物电解质中的尺寸效应及其在全固态电致变色器件中的应用

本文采用St?ber法制备了不同粒径纳米SiO_2微球,将其加入到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基凝胶聚合物电解质中,研究了纳米SiO_2的尺寸效应及其对全固态电致变色器件性能的影响。研究发现,正硅酸乙酯和乙醇的体积比影响所得纳米SiO_2微球粒径大小,乙醇所占体积比例越大,制备的纳米SiO_2微球粒径越小。在PMMA基凝胶聚合物电解质中,当纳米SiO_2微球用量相同时,电解质的电化学窗口随着纳米SiO_2微球粒径的减小先增大后减小,离子电导率随纳米SiO_2微球粒径的增大而增大,在纳米SiO_2微球粒径为150 nm时电化学窗口达到最大,离子电导率的增速也变得不明显。当粒径为150 nm的纳米SiO_2微球含量为7wt%时,PMMA凝胶电解质的电化学窗口为4.8 V,电导率为1.13 mS/cm。以该电解质组装结构为:导电玻璃(ITO)‖SiO_2/碳酸丙烯脂(PC)-LiClO_4/PMMA‖金属-超分子聚合物‖ITO的透射式全固态电致变色器件,所得器件可在淡绿色和深蓝色之间变色,对比度高达60.1%,且器件的稳定性得以明显提高。     

合金V40Zr5Ti30Cr10Ni15Mox（x=0、2、4、6）的组织结构及电化学性能研究

研究了合金V40Zr5Ti30Cr10Ni15Mo x(x=0、2、4和6)的相结构及电化学性能。结果表明,所有合金均由BCC结构的V基固溶体主相和C14型Laves相组成。电化学测试结果表明,合金的放电容量随着Mo含量的增加先增大后减小。在x=2时,合金具有最大的放电容量408.3mAh/g,20次循环后容量保持率为83.2%。合金的高倍率放电性能随着Mo含量和电流密度的增加而降低,x=2时,合金的倍率放电性能最好。