再生混凝土氯离子扩散多相细观数值模拟

通过引入正态分布随机数，构建了随机厚度的附着老砂浆层与新老界面过渡区；在此基础上，建立了包括粗骨料、新老砂浆以及新老界面过渡区的五相再生粗骨料细观结构；基于Cl^-扩散理论获得各组分的扩散系数，建立了Cl^-在再生混凝土中扩散的细观数值模型。通过与现有第三方实验数据对比，验证了再生混凝土Cl^-扩散模型的可靠性。进一步研究了再生粗骨料、新老界面过渡区厚度、相对老界面过渡区扩散系数、相对老砂浆扩散系数以及老砂浆附着率对Cl^-扩散行为的影响。研究表明：与天然骨料相比，附着老砂浆削弱了再生粗骨料对Cl^-侵蚀的阻碍作用；尽管界面过渡区所占区域很小，但再生混凝土抗Cl^-侵蚀性能随着界面过渡区厚度与扩散系数的增加而明显降低；此外，再生混凝土Cl^-扩散性能随着老砂浆的附着率和扩散系数的增大而增强，且增长趋势随着再生骨料体积分数增加更为显著。因此，提高界面过渡区与老砂浆抗Cl^-侵蚀性能、减少老砂浆附着率对提高再生混凝土耐久性具有重要的...     

纳米金属界面动力学的数学模拟

建立了纳米金属的界面动力学的数学模型,并对其进行了计算机模拟。结果表明,在有限元模拟、实验和理论条件下,纳米金属界面的最优孪晶宽度和最高强度随晶粒尺寸的变化规律基本吻合。     

表面科学与工程在纳米技术发展与应用中的直接作用

表面科学与工程在纳米技术的发展与应用中发挥着特殊的作用，尤其在纳米尺度材料的制备和纳米制造等领域。在纳米材料领域，纳米晶块材料的界面问题和纳米尺度的分子自组装的表面与界面问题是极富挑战性的前沿工作。在纳米制造领域，微机械部件的微纳米尺度的操作手设计和运动副表面的微观失效、摩擦磨损和润滑等问题也将开辟表面科学与工程新的研究领域。     

纳米金刚石在摩擦副界面的减摩耐磨机理探讨

本文根据纳米金刚石在摩擦学领域的一些应用结果,初步探讨了纳米金刚石在摩擦副界面的减摩耐磨机理,指出了该应用领域有待深入研究的问题。纳米金刚石加入润滑油中,可以在摩擦副界面起到显著的耐磨减摩作用。纳米金刚石颗粒在摩擦副之间的作用包括纳米金刚石对摩擦界面表面抛光,形成一层摩擦系数极低的金刚石固体边界润滑膜以及在黑色金属摩擦副中纳米金刚石表面石墨化等。     

金属纳米复合材料的界面和尺度效应

在宏观尺度上制造出具有纳米结构和纳米效应的高性能金属材料,并揭示这些材料的组织演化特征以实现功能调控,是金属材料学科面临的重大科学问题和需要解决的核心关键技术。阐述金属纳米材料界面、尺度与材料塑变、强化关系的主要研究进展,重点介绍宏观尺寸制备金属纳米复合材料、纳米尺度下经典Hall-Petch关系和复合材料混合定律的适用性、界面特征和尺度效应对材料微观结构、力学性能以及物理特性等的影响,指出面向应用的高性能金属纳米复合材料的发展趋势。     

纳米碳管增强镁基复合材料应力传递有限元分析

结合有限元的分析方法,建立了一个简化模型来模拟纳米碳管增强镁基复合材料在拉伸试验过程中的变形,研究了基体、增强体的应变和应力分布,以及界面对复合材料力学行为的影响,探讨了纳米碳管增强体与基体间的应力传递机制和断裂机理。模拟结果表明,纳米碳管整体上受力比较均匀,在轴向上的界面处出现应力集中;基体与纳米碳管在两端面的接触部位出现明显的应力集中,应力分布呈火焰状,中心大,逐渐向外围减小,在基体的其余部位应力大小则是相对均匀的,这说明复合材料的破坏是从界面处开始的,其破坏机制是界面脱开。     

Cu/Ni和Cu/Nb纳米多层膜的应变率敏感性

为研究调制周期和界面结构对纳米多层膜应变率敏感性的影响,采用电子束蒸发镀膜技术在Si基片上制备了不同周期(Λ=4 nm,12 nm,20 nm)的Cu/Ni纳米多层膜,采用磁控溅射技术在Si基片上制备了不同周期(Λ=5 nm,10 nm,20 nm)的Cu/Nb纳米多层膜。在真空条件下,对Cu/Ni纳米多层膜进行了温度分别为200和400℃、时间4 h的退火处理,对Cu/Nb纳米多层膜进行了温度分别为200、400和600℃,时间为4 h的退火处理。采用XRD和TEM表征了Cu/Ni和Cu/Nb纳米多层膜的结构,采用纳米压痕仪获取了不同加载应变率(0.005、0.01、0.05和0.2 s~(-1))下纳米多层膜的硬度。结果表明,应变率敏感性受到界面结构和晶粒尺寸的影响,非共格界面密度提高以及晶粒尺寸变大均可导致应变率敏感性下降。当周期变大时,Cu/Ni纳米多层膜的非共格界面密度提高,晶粒尺寸变大,应变率敏感性指数m减小;当周期变大时,Cu/Nb纳米多层膜的非共格界面密度下降,晶粒尺寸变大,m基本不变。随退火温度上升,Cu/Ni和Cu/Nb纳米多层膜应变率敏感性大体上呈现下降趋势,这是由退火过程中非共格界面密度上升和晶粒长大共同引起的。     

爆炸焊接的TA1/16MnR板中界面层微观结构

采用透射电镜研究了TA1/16MnR板爆炸焊接界面的显微组织。结果表明,爆炸焊接界面的宽度约200 nm,界面存在非常细小的纳米晶及非晶,宽约1.5 nm,长约10 nm,这种细密的组织可能会阻碍Fe和Ti互扩散。在16MnR钢侧,自界面向基体依次为异常长大的晶粒、回复组织、纳米晶和形变的等轴晶,而TA1侧存在少量形变孪晶。     

纳米碳酸钙颗粒对水泥水化性能和界面性质的影响

研究了平均粒径为60 nm的纳米碳酸钙颗粒,在不同的掺量下对普通水泥水化性能和界面性质的影响.研究结果表明,掺入2%的纳米碳酸钙颗粒可以明显改善水泥的早期水化强度,但是当掺量超过5%时,由于水泥含量的相对减少,其强度仍会逐渐下降.X射线衍射分析试验结果显示水化7 d后内掺2%纳米碳酸钙颗粒的样品水泥矿物衍射峰强度略高于其他样品,表明纳米碳酸钙颗粒对早期水泥水化有一定的促进作用.掺入少量的纳米碳酸钙颗粒后,可以明显降低氢氧化钙在界面处的密集分布和定向排列,有助于改善界面的综合性能.扫描电子显微镜的试验结果也验证了纳米碳酸钙颗粒对界面的改善作用.     

抗辐照损伤金属基纳米结构材料界面设计及其响应行为的研究进展

在高能粒子辐照条件下,金属基结构材料内部会出现不同类型的缺陷,这些辐照诱导缺陷的大规模聚集会造成损伤,降低材料的结构稳定性,从而严重影响结构材料的力学和物理性能。通过材料设计的手段引入界面充当缺陷陷阱,可通过对辐照诱导缺陷的分离、吸收和湮灭,有效减轻材料的辐照损伤。纳米结构材料由于含有高密度界面,其辐照损伤行为的研究于近20年快速发展,且界面能被证实是影响界面调控辐照损伤的重要因素。本文聚焦金属基纳米结构材料,围绕界面设计,详细阐述了低能和高能界面设计下,不同结构类型的界面对辐照损伤的影响及界面响应行为的研究进展,为进一步实现界面结构优化,平衡界面能、界面结构稳定性及良好辐照抗性之间的关系提供理论基础和科学依据。最后,基于前述界面设计的思想,总结了近年来发展的碳/金属界面设计及抗辐照损伤的研究进展,展望了未来先进抗辐照金属基纳米结构材料的设计和发展。     

原位自生纳米Al3Ti/LY12复合材料的组织及性能

利用 Ti O2 颗粒与铝合金液原位反应制备了 Al3Ti/ L Y12复合材料 ,采用透射电子显微镜对其微观组织特征进行了研究 ,测试了材料的室温拉伸强度、塑性与冲击韧度 ,并与 L Y12合金进行比较。发现 Ti O2 与 L Y12合金液反应后生成约 4 0 nm的 Al3Ti颗粒 ,弥散分布在 L Y12基体合金中 ,Al3Ti/ L Y12界面良好结合 ,使复合材料的强度、塑性、冲击韧度均比 L Y12铝合金有显著地提高     

纳米氧化物改性水玻璃的作用机理研究

采用Al2O3、ZnO、TiO2和SiO2四种纳米氧化物粉末对水玻璃进行了改性研究,通过透射电镜和X射线光电子能谱等测试方法,对经过改性后的水玻璃及水玻璃砂样结构、成分等进行了分析。研究发现纳米粉末并没有以颗粒状分散在水玻璃中,而是与水玻璃发生了化学反应;因此,对水玻璃的强度及溃散性改善都不明显。     

液相烧结对微-纳复合ZTA陶瓷组织性能的影响

在微-纳复合ZTA材料中加入少量复合助剂，材料在较低温度下实现液相烧结，促进了材料的致密化过程，提高了材料的相对密度。ZTA陶瓷发生液相烧结后，ZrO2在晶界处所形成的熔与未熔共存的独特微观结构使之在基体晶界上分布更加均匀，晶界结合较为紧密，钉扎作用增强，材料得到了强韧化。由于ZrO2与Al2O3的弹性模量不匹配，在粒子周围形成的切应力使扩展裂纹遇到未溶粒子易发生偏折，造成部分的穿晶断裂，使材料的断裂模式发生改变。并且这种结构更加有利于应力诱导相变。能够有效地提高材料的力学性能。     

Microstructure of Al_2O_3/SiO_2 ceramic core nano-composites

1　INTRODUCTIONThedevelopmentofnewgenerationofhighper formanceaeroengineneedstoimprovethecombustiblegastemperaturegreatly[15] ,andtheadoptionofhol lowgascoolingbladeisanimportantmethod[6 8] .Butthekeyofproducinggascoolingbladewithhighcoolingefficiencyisthepreparationofceramiccorewithhighproperties .Withtheincreaseofthecoolingefficiencyofthegasblade ,thepropertydemandoftheceramiccoresbecomeshigherstepbystep .The propertiesoftheceramiccorearedeter minedbyitsmaterials.Ceramiccoresmainlyinclu…     

结晶器铜板表面耐磨纳米复合镀层的制备及性能

目的提高连铸坯质量,延长结晶器的服役时间,节约铜资源。方法采用纳米复合镀技术在结晶器铜板表面制备了Ni/Al_2O_3纳米复合镀层,并通过扫描电镜(SEM)观察了复合镀层表面形貌。采用单因素变量法研究了镀液中纳米Al_2O_3添加量、阴极电流密度及镀液温度等对纳米复合镀层显微硬度的影响。对结晶器铜板表面的纯Ni镀层和纳米复合镀层进行了摩擦磨损实验。结果在结晶器铜板表面制备出了高硬度、耐磨损的纳米复合镀层。随着镀液中纳米颗粒添加量的增加,镀层的硬度先升高后降低,且当纳米颗粒添加量为40 g/L时,复合镀层的显微硬度达到最大值384HV。因镀液中纳米颗粒的存在,随着电流密度和镀液温度的变化,纳米复合镀层的硬度变化不大。在相同的摩擦磨损条件下,纳米复合镀层和纯Ni镀层的摩擦系数分别约为0.41和0.7,纳米复合镀层的磨损量约为纯Ni镀层的1/2。结论在Ni基镀层中加入纳米Al_2O_3材料,能显著地提高复合镀层的硬度、耐磨损性能。     

钕铁硼磁体表面电沉积纳米氧化硅复合镀锌层的研究

目的增强钕铁硼材料的耐腐蚀性能。方法在钕铁硼磁体材料表面电沉积含有氧化硅、氧化钛纳米粒子的复合锌层。结果在氯化物镀锌溶液中加入10 g/L的氧化硅纳米粒子,可以获得氧化硅质量分数在3%以上的氧化硅纳米粒子复合镀锌层,而加入10 g/L的氧化钛纳米粒子的镀液所获得的复合镀层中,氧化钛的质量分数只有0.3%。结论中性盐雾腐蚀和盐水浸泡腐蚀试验结果表明,含有氧化硅纳米颗粒的复合镀锌层的耐腐蚀性能得到了提高,而含有氧化钛纳米颗粒的复合镀锌层的耐腐蚀性能则没有提高。含有纳米粒子的复合镀液经过1年的放置和间断使用,仍然保持着纳米颗粒均匀分散的稳定性和在镀层中稳定析出氧化硅纳米粒子的特征。     

纳米Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层的制备及性能研究

目的制备纳米Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层并对比分析结合强度、显微硬度、孔隙率,为利用热喷涂技术治理易损部件提供有效手段。方法运用自主研发的造粒系统,成功对高活性的纳米Fe-Al/Cr_3C_2复合喷涂粉体实施团聚造粒。使用高速火焰喷涂方法,在结构材料表面制备出了纳米Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层。测试了纳米Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层的基本性能,包括结合强度、显微硬度、孔隙率。结果纳米Fe-Al/Cr_3C_2复合喷涂材料的粒径由原始的50 nm团聚到最终的114~178μm,团聚后的纳米颗粒呈圆形或椭圆形,各成分比例保持原始比例,团聚颗粒内部仍然保持纳米粉体状态。纳米Fe-Al/Cr_3C_2表面及截面元素分布均匀、致密,纳米涂层的孔隙率、硬度和结合强度分别是微米涂层的0.25倍、1.39倍和2.43倍。结论团聚后的纳米Fe-Al/Cr_3C_2颗粒满足热喷涂材料的相关要求,纳米Fe-Al/Cr_3C_2比微米涂层具有更精细的涂层结构和更优异的基本性能。     

Al2O3/Ni纳米复合电刷镀技术应用于失效凸轮轴再制造的实验研究

目的将Al_2O_3/Ni纳米复合电刷镀技术应用到失效凸轮轴修复,使失效凸轮轴得以再制造利用。方法在快速镍镀液中加入Al_2O_3纳米颗粒和分散剂柠檬酸三铵、十六烷基三甲基溴化铵形成复合镀液,将复合镀液放在恒温磁力搅拌器上加热并搅拌,使复合镀液温度达到50℃且纳米Al_2O_3悬浮稳定。利用电刷镀技术将复合镀液镀于与凸轮轴材质相同的45#钢板表面,通过硬度测试,分别评价纳米Al_2O_3质量浓度、刷镀电压对复合镀层硬度的影响。结果复合镀层的硬度大于45#钢,且硬度随刷镀电压、纳米Al_2O_3质量浓度的增加而增加。当刷镀电压大于10 V后,硬度随纳米Al_2O_3质量浓度的增加而减小。复合镀层表面裂纹随纳米Al_2O_3质量浓度、刷镀电压的增加而增多,纳米Al_2O_3的质量浓度越低,电压变化对复合镀层表面硬度的影响越大。相对纳米Al_2O_3质量浓度,电压对复合镀层表面硬度的影响更大。结论用Al_2O_3/Ni纳米复合电刷镀技术修复失效凸轮轴可提高凸轮轴表面硬度,使其得以再制造利用。为提高凸轮轴表面质量,避免出现表面疏松、焦糊等缺陷影响表面硬度,应开发自动化纳米复合电刷镀设备及采用不同镀层交替叠加方式刷镀。     

Microstructure and Behaviors of Nano Composite Coating

ELECTRO BRUSH PLATING is a traditionaltechnology in the field of surface engineering.Thisprocess has been widely used due to its advantagessuch as simplicity of equipment,various type ofcoatings,excellent adhesion between coating andmatrix,and so on.It is significantly used as mechanicalrepairing without departing or rushing to repair in openregion.Nano particles result to surface effect,smallsize effect,and other effects since its size of is less than100nm.So they are used in surface …