鲍鱼壳的结构和力学性能

以皱纹盘鲍鱼壳为对象,研究了其结构与力学性能之间的关系.研究表明,鲍鱼壳主要由方解石和文石构成,且外层为方解石,内层为文石.鲍鱼壳的力学性能随其加热温度的升高而明显降低,密度也呈现同样的变化,说明鲍鱼壳中所含有的少量有机质随着加热温度的升高而减少,致使鲍鱼的力学性能明显下降.     

高压烧结AlN陶瓷的微观结构和残余应力

在5.0 GPa、1300-1800℃条件下不使用烧结助剂高压烧结制备了AlN陶瓷,研究了烧结温度和烧结时间对AlN高压烧结体微观结构和残余应力的影响.结果表明:高压烧结制备AlN陶瓷能有效地降低烧结温度和缩短烧结时间,在5.0 GPa/1400℃/50 min条件下AlN烧结体表现出穿晶断裂模式;将烧结温度提高到1800℃在AlN陶瓷中形成了单相多晶等轴晶粒组织;在5.0 GPa/1700℃/125 min条件下AlN陶瓷内部存在2.0GPa的残余压应力,其原因是在高压烧结AlN陶瓷出现了晶格畸变.     

高压烧结AIN陶瓷的微观结构和残余应力

在5.0 GPa、1300-1800℃条件下不使用烧结助剂高压烧结制备了AIN陶瓷,研究了烧结温度和烧结时间对AIN高压烧结体微观结构和残余应力的影响.结果表明：高压烧结制备AIN陶瓷能有效地降低烧结温度和缩短烧结时间,在5.0 GPa /1400℃/50 min条件下AIN烧结体表现出穿晶断裂模式;将烧结温度提高到1800℃在AIN陶瓷中形成了单相多晶等轴晶粒组织;在5.0 GPa/1700℃/125 min条件下AIN陶瓷内部存在2.0GPa的残余压应力,其原因是在高压烧结AIN陶瓷出现了晶格畸变.     

香螺壳的结构特征和晶体学取向分析

用光学显微镜和扫描电镜分别观察了香螺壳组织结构和断口形貌,用X射线对各个层面的晶体学取向进行了分析.实验结果表明香螺贝壳由一层柱状方解石和两层交错文片状的文石构成.两层文石层沿横、纵截面方向晶体排列方向相反,其中的文石小板片的排列方向则是互相交替的,且由多级超微结构构成.香螺壳的各个层面的晶体排列存在着明显的择优取向,方解石层择优取向为(104)晶面平行于层面,两层文石层的择优取向为(012)晶面平行于层面,其c轴并不垂直于层面,而是斜交于层面.     

贝壳中交错纹状的结构对力学性能的影响

软体动物贝壳作为最简单的生物矿化材料利用坚硬的外壳保护了柔弱的软体组织.以腹足纲香螺为对象,研究其内层交错纹状的结构及有机蛋白质对纳米压痕等力学性能的影响.实验结果表明,加热前后贝壳的力学性能发生改变,加热后各项力学性能随之降低.加热前后贝壳交错纹状结构中有机蛋白质分子和文石晶体界面处模型的变化,表明力学性能不仅仅与贝壳独特的微观结构相关,同时也与其中的有机质以及有机质和无机相之间的健合等因素有关.     

水热处理和尿素改性对三水铝石微观结构的影响

以尿素为改性剂,用水热处理方法对三水铝石进行了改性处理。结果表明,尿素的加入量和水热处理时间对产物微观结构有显著的影响,当尿素与三水铝石的摩尔比小于6∶1时,水热处理24 h的产物为片状薄水铝石;当摩尔比超过8∶1时,产物为板条组装的球形碱式碳酸铝铵.纯相碱式碳酸铝铵的形成与水热处理的时间有关,随处理时间的延长,氢氧化铝经历了由三水铝石到薄水铝石与碱式碳酸铝铵混相结构再到纯相碱式碳酸铝铵的演变过程,期间发生由块体到片状再到片组装块体的微观形貌变化,最后演变为板条组装球形结构。     

粒度对纳米掺杂BaTiO3陶瓷结构和性能的影响

制备了纳米掺杂BaTiO3陶瓷,研究了纳米掺杂剂和BaTiO3的粒度对BaTiO3陶瓷的微观结构和介电性能的影响．结果表明,小粒度、高分散的纳米掺杂剂更易对BaTiO3颗粒实现均匀包裹,有效地抑制晶粒生长并形成更多的壳-芯晶粒,大比表面积使更多高活性的表面原子与BaTiO3发生原子输运形成传质,导致晶粒壳／芯比增大,从而提高其介电性能．纳米掺杂陶瓷的平均晶粒尺寸和四方率与BaTiO3粒度几乎成正比．随着BaTiO3粒度的减小,立方晶粒壳增大而四方晶粒芯减小,陶瓷由四方晶相向赝立方晶相转变,居里峰被显著压制,从而改善介电温度特性．同时,晶粒的壳与芯之间失配产生的内应力随之增加,使居里点向高温方向移动．     

聚乙烯/凹凸棒石纳米复合材料的微观结构与力学性能

对原位配位聚合法制备的聚乙烯/凹凸棒石纳米复合材料的亚微形态与力学性能进行了研究。建立了二者之间的联系，并与相同原料，相同组分的熔体共混纳米复合材料进行了比较；认为这种新型材料中无机纤维与有机大分子间的“梳型结构”导致了大量凝胶的出现，而纳米纤维在聚合物基体中的均匀分布以及组分间很强的相互作用是材料高性能表现的根本原因。     

烧结成型的UO2陶瓷燃料微观力学性能研究进展

作为反应堆的核心,UO2陶瓷燃料的力学性能与其安全可靠性、经济性紧密相关,一直是国内外的研究热点。当前学者已针对未辐照UO2燃料开展了大量研究,结果表明,UO2燃料的力学性能受晶粒尺寸、晶体取向、气孔率、O/U比、应变量、掺杂相类型及掺杂量等多种因素影响,并且还与测试温度密切相关,但这些影响因素对其力学性能的耦合作用尚不清楚。近年来国外研究者还通过先进的纳米力学测试技术,对辐照后的UO2陶瓷燃料进行了研究,为其设计制备和寿期内性能预测提供了关键数据支撑。首先介绍了UO2微观力学性能研究手段,并对未辐照以及辐照后UO2陶瓷燃料微观力学性能研究进展进行了综述,总结了现有的不足并提出了后续研究的建议:在服役温度以及事故温度下对不同燃耗的UO2燃料开展研究,获得实际工况和事故工况下UO2燃料微观力学性能随燃耗的演变规律及机制,为燃料元件持续优化改进提供支撑。     

烧结温度对PNW-PMN-PZT陶瓷结构和力学性能的影响

CeO2掺杂Pb0.94Sr0.06(Ni1/2W1/2)0.02(Mn1/3Nb2/3)0.07(Zr0.51Ti0.49)O3(PNW-PMN-PZT)陶瓷采用传统固相烧结法制备.借助X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能谱分析(EDAX)及密度、硬度和弯曲强度研究了烧结温度对陶瓷结构和机械性能的影响.研究发现,烧结温度的提高可使三方-四方相变、晶体四方度和晶粒尺寸增大,而使晶粒表面的残余应变减小.EDAX结果表明,材料组成和结构的不均匀性随烧结温度的提高而加剧,过高的烧结温度可导致Ni、Ce元素在晶界严重偏析积聚.1000℃烧结的陶瓷具有最佳的力学性能,这与合适烧结温度对材料晶粒尺寸、残余应变、组成和结构的均匀性以及气孔率的影响有关.     

碳包纳米氧化锆粉体的烧结行为与力学性能

采用粉体表面包碳技术和两步烧结方法制备出具有良好力学性能的细晶3Y-TZP材料,研究了在无压烧结和两步烧结条件下,碳含量对碳包3Y-TZP材料烧结行为及力学性能的影响.结果表明:对于包裹少量碳的3Y-TZP,与未包碳的试样相比,采用两步烧结不但能提高材料的密度还能细化晶粒;结构致密和ZrO2相变增韧使材料具有较高的维氏硬度和断裂韧性.在碳含量为1.5%时,3Y-TZP材料的维氏硬度和断裂韧性达最大值,碳含量进一步提高使材料中的气孔和缺陷增多,导致材料的性能下降.     

Fe2O3对锌铁氧体隧道结构和磁性能的影响

利用X射线衍射和高分辨透射电镜(HRTEM)分析和观测了ZnFe2O4/Fe2O3纳米复相铁氧体的结构,研究了Fe2O3对ZnFe2O4/Fe2O3纳米复相铁氧体的结构和磁性能的影响.结果表明:过最的Fe2O3是在复相锌铁氧体内形成隧道结构和隧道磁电阻(TMR)的必要条件;在复相锌铁氧体中α-Fe2O3位于晶界处,形成隧道结构的绝缘层;复相锌铁氧体具有非线性的伏安曲线和TMR效应;单相锌铁氧体具有线性伏安曲线和一般铁氧体磁电阻效应;复相锌铁氧体的相变动力学表明α-Fe2O3是由晶界或表面控制的析晶.     

衬底负偏压对线性离子束DLC膜微结构和物性的影响

采用一种新型线性离子束PVD技术制备出大面积类金刚石薄膜(DLC膜),研究了衬底负偏压对薄膜微结构和物性的影响.结果表明:制备出的类金刚石薄膜在300 mm×100 mm范围内纵向厚度均方差约10-12 nm,横向薄膜厚度均方差约2-4 nm.随着衬底偏压的提高,薄膜中sp~3键的含量先增加后减小,在衬底偏压为-100 V时sp~3键的含量最大;DLC膜的残余应力、硬度和弹性模量与sp~3键的含量呈近似线性的关系,在衬底偏压为-100 V时其最大值分别为3.1 GPa、26 GPa和230 GPa.DLC薄膜的摩擦学性能与薄膜中sp~3碳杂化键的含量密切相关,但是受衬底偏压的影响不大,其摩擦系数大多小于0.25.偏压对磨损的影响很大,在偏压比较低(0～-200 V)时,薄膜的磨损率约为10~(-8)mm~3/N·m,偏压升高到300 V磨损率急剧提高到10~(-7)mm~3/N·m.     

原位表面修饰纳米CdS粒子的表面结构和光学性能

采用微乳液法合成了纳米尺度硫化镉粒子,并用硫醇和咪唑对粒子进行了原位表面修饰.对纳米硫化镉粒子的形貌与表面结构进行了表征,证实了表面修饰剂与粒子间的键合.电镜观察和紫外-可见吸收光谱的测定发现,表面修饰明显地提高了纳米粒子在溶剂中的分散性,改变了纳米粒子的表面结构,消除了粒子表面导致无辐射弛豫的缺陷,因而提高了纳米粒子分散于溶剂体系的荧光性能.修饰剂与溶剂间的相互作用决定了表面修饰粒子在溶剂中的分散性,对纳米粒子的光学性能也有一定的影响.     

冻融作用后超高性能混凝土中钢纤维的拔出行为研究

将超高性能混凝土冻融0～1500次后进行钢纤维的拔出实验和纳米压痕实验,研究了倾斜角度和埋置深度对钢纤维拔出行为的影响.结果表明,不同倾角和埋深的钢纤维其拔出荷载峰值都随着冻融次数的增加而逐渐降低,倾角为50°时拔出荷载峰值达到最大值;钢纤维-水泥浆体界面过渡区中的微孔洞逐渐增多和汇聚,过渡区的厚度由20 μm增加到6...     

Si基外延GaN的结构和力学性能

采用MOCVD技术在Si衬底(111)面上生长了GaN外延膜,分析了薄膜表面形貌和Si基GaN的临界载荷,研究了表面发光性能和GaN晶体质量随深度的变化.结果表明,外延层的表面比较平整,多组超晶格插入层可以进一步降低位错密度,提高晶体质量.膜的表面有许多颗粒状的发光中心,除了强的带边峰外,还有弱的黄光带和红光带,这可能是ON与VGa所产生的深能级跃迁产生的.GaN的晶体质量具有梯度变化,GaN外延层的上层晶体质量比较好,界面附近比较差,但是外延层与衬底的结合强度较高,临界载荷达到2.05 N.     

混晶结构纳米TiO2粉的光催化活性

以钛酸四丁酯为钛源制备混晶结构纳米TiO2粉,研究了纳米TiO2的光催化活性与颗粒晶相结构之间的关系．结果表明,当金红石相的质量分数少于18．53％,光催化活性随着金红石相的增多而降低;当金红石相的质量分数为18．53％-28．2％时,随着金红石相的增多,光催化活性逐渐增强,在28．2％附近具有最高的光催化活性,与纯锐钛矿结构纳米TiO2粉的光催化活性相当;金红石相含量继续增加,则光催化活性逐渐降低．适量金红石相的存在有利于锐钛矿相中的电荷分离,使光催化活性提高．     

Cr3+掺杂对Li1.05V3O8结构和电化学性能的影响

以LiOH、V2O5和Cr(NO3)3·9H2O为原料,制备出锂离子电池正极材料Li1.05Crxv3-xO8(x=0,0.005,0.01,0.02,0.04,0.1),研究了Cr3+掺杂对Li1.05V3O8材料的结构、电导率和电化学性能的影响.结果表明:Li1.05CrxV3-xO8具有良好的层状晶体结构,Cr3+掺杂使(100)晶面的层间距增大;少量掺杂Cr3+不改变锂离子嵌入/脱出过程,随着掺杂量的增加,锂离子脱出过程由一步转化为两步;随着Cr3+掺杂量的增加,电导率呈现先增大而后又减小的趋势,可能是缺陷理论和静电吸引力共同作用的结果;当掺杂量x=0.005时,首次放电比容量达到296.5 mAh-g-1,比未掺杂C,+时提高了7.35%,平均放电电压提高了约0.1 V.