超疏水高/低黏附表面的冷凝传热特性

目的 获得超疏水高、低黏附表面传热性能的差异及其规律。方法 以紫铜为基底,制备了亲水、超疏水高黏附与超疏水低黏附3类表面,研究了表面黏附性、蒸汽体积流量和冷却水流量等参数对冷凝传热的影响。结果 蒸汽体积流量较小时,3类表面中,超疏水低黏附表面因液滴受到的黏附力较小而具有最大的冷凝传热系数。当蒸汽体积流量等于4.5 L/min时,超疏水高黏附和超疏水低黏附表面的传热系数分别为14.5 kW/(m².K)和19.8 kW/(m².K),相比亲水表面分别强化了3.6和4.9倍。随蒸汽流量的增加,3类表面的冷凝传热系数均逐渐增大。但高黏附表面上的液滴因受到的气–液界面剪切作用较强,其传热系数的增幅在3类表面中最为显著。当蒸汽体积流量增大到6.0 L/min时,超疏水高黏附表面的冷凝传热系数可达105 kW/(m².K),此时略大于超疏水低黏附表面的冷凝传热系数。结论 液滴所受黏附力大小和气–液界面剪切作用程度共同决定了液滴脱落直径和冷凝传热系数的大小。因此,两类超疏水表面的冷凝传热系数随蒸汽体积流量变化的曲线存在交叉点,且交叉点所对应的蒸汽体积流量随着冷却水流量的增大而增加。     

粗糙度和金属间化合物粒子对A6111铝合金表面腐蚀的影响

钎焊铝蜂窝夹层结构板常用于高速列车的地板和船舶的甲板。其中四层铝复合板（4343/3003/6111/3003）作为该蜂窝结构的面板常暴露于腐蚀性环境中。经过成分优化的6111铝合金作为四层铝复合板的主要支撑层材料,其组织结构和表面状态对腐蚀 性能有很大影响。采用不同粒度的砂纸磨削6111铝合金,研究了不同程度磨削后6111铝合金的微观组织和表面腐蚀行为。结果表明：6111合金中的AlFeSi(Mn, Cu)相的电位高于基体电位,这种相作为阴极与相邻基体形成多级体系,加剧了表面腐蚀。同时,较光滑的表面具有更好的耐腐蚀性。当表面粗糙度从18.03 μm降至0.92 μm时,表面几何体积由0.629 mm³减少至0.029 mm³,金属间化合物AlFeSi(Mn,Cu)粒子的平均数量由1631 mm^-2减少至917 mm^-2,其面积分数由3.93%降至0.92%。相应地,平均腐蚀深度由237 μm降至95 μm。     

氨基化氟化石墨烯增强热塑性聚氨酯的制备与性能研究

目的 制备氨基化氟化石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料,进一步提升热塑性聚氨酯(TPU)的综合性能。方法 通过亲核取代反应将尿素分子修饰在氟化石墨烯(FG)表面,得到氨基化氟化石墨烯(AFG)。将AFG作为填料与TPU复合,得到不同质量浓度的氨基化氟化石墨烯/热塑性聚氨酯(AFG/TPU)复合薄膜。通过SEM、TEM、AFM、XPS、XRD、Raman对FG、AFG粉末和AFG/TPU复合薄膜进行表征,使用万能材料试验机、多功能摩擦磨损试验机对AFG/TPU复合薄膜进行力学、摩擦学性能测试。结果 经过尿素分子与FG表面的C—F亲核取代反应,得到表面氨基化的AFG,使AFG片层表面不仅有大量的氟元素,而且有能与TPU分子链形成氢键作用力的氨基官能团,从而保证了AFG可均匀分散于TPU基体中。3.25-AFG/TPU复合材料的拉伸强度为5.97 MPa,较3.25-FG/TPU复合薄膜的拉伸强度(4.37 MPa)增加了36.6%,较纯TPU的拉伸强度(2.51 MPa)增加了137.8%。纯TPU磨损体积为0.56 mm³,3.25-FG/TPU复合材料的磨损体积为0.42 mm³,较纯TPU减小了25%;3.25-AFG/TPU复合材料的磨损体积为0.18 mm³,较纯TPU减小了67.8%。3.25-AFG/TPU复合薄膜的磨损率为1.67×10^–2 mm³/(N.m),较TPU的磨损率(5.18×10^–2 mm³.N^–1.m^–1)降低了67.8%。结论 当FG和AFG分别作为纳米填料时,发现3.25-AFG/TPU力学性能和摩擦学性能均优于3.25-FG/TPU,这是因为AFG不仅保持了FG良好的分散性,使得其可以均匀分散在TPU基体中,而且表面氨基更赋予了AFG与TPU分子链形成氢键作用力的能力,使得拉伸应力和摩擦剪切力可以通过TPU分子链传递到AFG纳米材料表面,最终有效增强了TPU的抗拉伸强度和耐磨损性能。复合材料拉伸断面的微观形貌分析表明,应力可以从TPU分子链传递到AFG表面,AFG起到了分散应力的作用。磨损表面分析表明,TPU和AFG/TPU复合薄膜的磨损机制主要为疲劳磨损。因此,AFG增强AFG与TPU界面的相互作用,最终增强了TPU的力学性能和摩擦学性能。     

织构化涂层表面的黏附接触力学行为研究

目的 建立刚性微球与织构化涂层表面黏附接触数值分析模型,探究织构化涂层属性对微观接触副黏附力学性能的影响。方法 基于Hamaker求和法以及Lennard–Jones势能定律,考虑织构高度对接触体间距离分布的影响以及涂层、织构材料属性对接触体间黏附力的影响,建立织构化涂层表面黏附接触力学模型并验证所提模型。基于所提模型,研究不同Tabor数下织构形貌、密度、高度以及涂层厚度对接触系统黏附力学性能的影响。结果 在相同参数下,圆柱型织构黏附力最大,半椭球型织构次之,四棱锥型织构最小。织构密度从200μm^-2增加到4 000μm^-2时,最大黏附力随着织构密度的增加而增加,圆柱型织构增加约5～6倍,四棱锥型织构增加约1.5倍。随着织构高度从1ε_bs增加至30εbs,最大黏附力减小,四棱锥型织构减小最多,约为原来的1%,圆柱形织构减小最少,约为原来的90%。涂层厚度能够影响黏附力的大小,但影响规律与织构化涂层的Tabor数及织构高度相关。随着涂层厚度从1ε_bs增加至16ε_bs,大Tabo...     

纳米调制周期对CrWN/MoN纳米多层涂层结构和性能的影响

目的 研究纳米调制周期对CrWN/MoN纳米多层涂层结构及性能的影响。方法 采用电磁永磁共控的阴极电弧离子镀技术,使用纯N2和合金CrW靶及纯金属Mo靶,制备不同调制周期厚度的CrWN/MoN纳米多层涂层,对CrWN/MoN纳米多层涂层的物相结构、微观形貌、硬度、摩擦系数和磨损率等进行分析。结果 CrWN/MoN纳米多层涂层由面心立方CrWN与六方d-MoN两相组成。随着调制周期减小,CrWN/MoN纳米多层涂层衍射峰强度逐渐减弱,d-MoN(202)衍射峰消失,涂层表面的大颗粒数量减少,表面质量得到改善。随着调制周期由45 nm减小到13 nm,涂层的硬度由29.4 GPa逐渐减小到25.5 GPa,当调制周期为8 nm时,CrWN/MoN纳米多层涂层硬度与弹性模量均达到最大值,分别为30.2 GPa和354.6 GPa。随着调制周期的减小,CrWN/MoN纳米多层涂层平均摩擦系数由0.45逐渐减小到0.29,磨损速率由4.2×10^?7 mm³/(N.m)逐渐减小到3.3×10^?7 mm³/(N.m)。结论 调制周期对CrWN/MoN纳米多层涂层性能影响较大,调制周期厚度为8 nm时,CrWN/MoN纳米多层涂层的硬度最大,耐磨性能最好。     

低碳钢液相等离子体电解B+C+N共渗层的摩擦电化学行为

目的 研究液相等离子电解硼碳氮三元共渗处理(PEB/C/N)对Q235低碳钢摩擦电化学行为的影响。方法 采用PEB/C/N方法在Q235低碳钢表面制备共渗层,通过电化学的开路电位测试和摩擦磨损实验评估Q235钢基体和PEB/C/N试样在NaCl(质量分数3.5%)腐蚀介质中与Si3N4球对磨的摩擦电化学行为。结果 在电压为280 V的PEB/C/N共渗中,试样周围等离子体区的电子温度稳定在3 500 K左右。经过PEB/C/N处理30 min后,生成的共渗层包括15 μm主要由Fe2B相组成的表面渗层和40 μm的过渡层。在摩擦过程中,PEB/C/N试样的开路电位保持在−200~−300 mV之间,且波动较小,明显高于Q235钢基体。同时,PEB/C/N试样的磨损率为3.88×10⁴ μm³/(N×m),只是钢基体磨损率的1/3。在NaCl腐蚀介质中,由于腐蚀和磨损的交互作用,使Q235钢基体产生了塑性应变位错和局部的微裂纹,因此磨损进一步增加,磨损机制主要为疲劳磨损和磨粒磨损。PEB/C/N试样的共渗层有效阻挡了Cl⁻对基体的腐蚀,磨损机制主要为磨粒磨损。结论 PEB/C/N试样在NaCl腐蚀介质中的耐腐蚀和耐磨性能得到明显提升。     

超声作用下Fe/Sn体系的润湿行为

采用润湿平衡法研究了超声波作用下熔融纯锡钎料在铁基板上的反应润湿性能. 通过测试锡铁体系的润湿力曲线,结合超声波的传播特性以及润湿后母材的微观形貌,对超声波作用下纯Sn钎料在母材铁片上润湿过程进行了详细描述,分析了超声波在润湿过程中起到的作用. 结果表明,在Sn/石英片润湿过程中附加超声波使得其润湿力增加. 在反应体系润湿力测试过程中附加超声波,能够减少钎料润湿母材的时间,增大钎料对母材的润湿力. 随着超声时间和超声功率的增加钎料润湿母材的时间减小,润湿力增大,固/液界面反应加剧,界面上生成了越来越厚、越来越致密的金属间化合物,使得母材表面相对于原始表面变得粗糙,从而润湿过程更容易进行,并且母材的表面张力的减小,使得润湿力增加.     

铜包石墨对酚醛树脂基复合材料摩擦学性能的影响

目的 提高石墨与酚醛树脂的界面结合强度,改善酚醛树脂基复合材料的摩擦学性能。方法 用高温浸渗法制备铜包石墨,并制备铜包石墨-酚醛树脂基复合材料。通过摩擦磨损实验,研究铜包石墨对酚醛树脂基复合材料摩擦学性能的影响,并对比相同成分铜/石墨混合填充酚醛树脂基复合材料的摩擦学性能。通过扫描电子显微镜、能谱仪和光学显微镜对摩擦磨损表面进行分析,研究材料摩擦磨损机理。结果 石墨表面经过金属铜处理后,金属铜由分散的聚集态转变为附着态,制备的铜包石墨颗粒整体分散度高、形状好。铜包石墨-酚醛树脂基复合材料中石墨与基体界面结合紧密,保持了酚醛树脂的连续相结构,摩擦磨损表面相对平整,复合材料平均比磨损率为3.98×10^?6 mm³/(N.m),瞬时摩擦系数波动幅度小,摩擦磨损机理以粘着磨损为主。相同成分制备的铜/石墨混合填充酚醛树脂基复合材料的界面结合度较差,摩擦磨损表面有较多裂痕,复合材料平均比磨损率为7.80×10^?6 mm³/(N.m),瞬时摩擦系数波动幅度大,摩擦磨损机理以磨粒磨损和粘着磨损为主。结论 石墨通过表面金属铜处理,不仅能提高与基体界面结合强度,还能同时有效提高酚醛树脂基复合材料的耐磨性能和摩擦稳定性。     

十二烷基硫酸钠水溶液液滴在微凹槽阵列PDMS表面上的电润湿行为实验研究

目的 研究十二烷基硫酸钠(Sodium dodecyl sulfate, SDS)水溶液液滴在微凹槽阵列聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)表面的电润湿行为特征。方法 采用注入析出法，测量含KCl的SDS水溶液液滴在微凹槽阵列非浸润表面的接触角滞后。通过施加直流电压，研究SDS浓度和表面粗糙度对含KCl的SDS水溶液液滴的电润湿行为的影响。结果 微凹槽阵列非浸润表面表现出较强的润湿各向异性，与平行于微凹槽方向上的表观接触角(110°≤θ_e≤141°)、前进角(116°≤θ_a≤144°)和后退角(99°≤θ_r≤137°)相比，垂直于微凹槽方向上的表观接触角(142°≤θ_e≤165°)、前进角(159°≤θ_a≤177°)和后退角(118°≤θ_r≤140°)普遍更大。当表面固定时，水溶液液滴电润湿的启动电压和饱和电压，以及发生润湿状态转变所需的电压均随着SDS浓度的增加而减小。当水溶液中SDS的浓度固定时，沿垂直于凹槽方向的启动...     

超硬TiSiCN纳米复合涂层在多环境下的摩擦学性能

TiSiCN 硬质纳米复合涂层因其优异的力学性能和摩擦学性能而被广泛应用于各类机械零部件表面的防护涂层,但是超硬耐磨 TiSiCN 纳米复合涂层的可控制备技术仍然有待进一步研究。 采用高功率脉冲磁控溅射技术,微脉冲振荡开启时间 ＜i＞τ＜/i＞_on = 50 μs,平均靶功率 4~ 8 kW,在 AISI 316L 不锈钢和 Si(100)单晶硅表面沉积了一系列不同成分的 TiSiCN 纳米复合涂层。 通过 XRD、FESEM、TEM、Raman 表征了涂层的结构和成分,采用纳米压痕仪和显微硬度计表征涂层的硬度和断裂韧性 K_IC 。 通过摩擦磨损试验机表征了涂层在不同介质环境下的摩擦学性能,利用表面轮廓仪和光学显微镜对磨痕形貌进行进一步分析。 分析结果表明 TiSiCN 涂层由非晶包覆晶粒尺寸为 4 ~ 11 nm 的 TiCN 纳米晶构成。 随着靶功率的增加,涂层的硬度从 32. 6 GPa 增至 41. 3 GPa,膜-基结合力等级均为 HF2~ HF1。 8 kW 制备的 TiSiCN 涂层在干摩擦、酸、碱、油溶液环境下的磨损率分别为 5. 9×10 ^-6 mm ³N ^-1m ^-1 、4. 3×10 ^-5 mm ³N ^-1m ^-1 、9. 1×10 ^-5 mm ³N ^-1m ^-1 和 1. 28×10 ^-9 mm ³N ^-1m ^-1 。 研究成果表明采用高功率脉冲磁控溅射技术制备的 TiSiCN 纳米复合涂层在酸、碱、油溶液环境下均具有优异的耐摩擦学性能,在各类腐蚀环境中具有优异的应用前景。     

Structural, mechanical and corrosion properties of TiOxNy/ZrOxNy multilayer coatings

Results on the deposition and characterization of TiO_xN_y/ZrO_xN_y multilayers, with bilayer periods of 20 and 400 nm, are presented. The coatings were deposited on TiNiNb alloy substrates by the pulsed magnetron sputtering method. The elemental composition, hardness, adhesion and corrosion resistance of the coatings were analyzed.As resulted from the XPS analysis, the individual layers consisted of a mixture of titanium or zirconium oxynitrides and corresponding oxides. X-ray analysis revealed that the coatings were amorphous. Only slight differences between the microhardness and adhesion values of the coatings with small and large bilayer period Λ were found. The experiments also showed that the multilayered coatings improved the corrosion resistance of the uncoated alloy and reduced the amount of ion release in artificial body fluids.     

Ag/LaNixCo1-xO3触点材料的制备及电接触性能研究

本文运用溶胶-凝胶燃烧法合成了双钙钛矿型LaNixCo1-xO3(LNCO)纳米材料,利用粉末冶金和热挤压技术制备了相应的Ag/LNCO触点材料及元件样品。重点考察了不同Ni、Co含量对Ag/LNCO触点材料微观结构、物相组成、物理性能、力学性能及电寿命服役能力的影响,对其电弧侵蚀失效行为进行了研究,并与SnO2粉体增强Ag基触点材料进行对比。结果表明:溶胶凝胶法合成的LNCO纳米颗粒粒径为20-30 nm,经粉末冶金工艺制备的Ag/LaNi0.5Co0.5O3触点材料电学性能和电寿命都优于Ag/SnO2触点材料,其电阻率低至2.10 μΩ?cm,电寿命性能达到51287次。表明Ag/LaNi0.5Co0.5O3触点材料性能较佳,是一种可以取代Ag/CdO的新型触点材料。     

MOCVD growth and characterizations of BxAl1−xAs and BxAl1−x−yInyAs alloys

Zinc-blende B_xAl_1−xAs and B_xAl_1−x−yIn_yAs alloys have been grown on exactly oriented (0 0 1)GaAs substrates by low pressure metalorganic chemical vapor deposition (LP-MOCVD). The influence of susceptor coating, growth temperature and gas-phase boron mole fraction on boron incorporation into AlAs has been comprehensively investigated. It has been found that boron incorporation into AlAs could be enhanced and the optimal growth temperature range of B_xAl_1−xAs alloys changed from 580 °C to 610 °C when SiC-coated graphite susceptors were replaced by the non-coated ones. In this study, the maximum boron composition x of 2.8% was achieved for the pseudomorphically strained B_xAl_1−xAs alloys. AFM measurements show that RMS roughness of B_xAl_1−xAs alloys increased sharply with the increase of gas-phase boron mole fraction. Raman spectra of B_xAl_1−xAs alloys show a linear increase of the BAs shift with boron composition x. Based on BAlAs deposition, bulk B_xAl_1−x−yIn_yAs (x = 1.9%) quaternary alloy was grown lattice-matched to GaAs successfully. Moreover, 10-period BAlAs/GaAs and BAlInAs/GaAs MQW heterostructures were also demonstrated.     

High strength and good ductility of casting Al-Cu alloy modified by PrxOy and LaxOy

A modified Al-Cu alloy with high tensile strength and ductility of about 574.0 MPa and 10.4%, respectively, was obtained by adding multiple rare earth oxides (Pr_xO_y and La_xO_y) as modifier. Compared with the unmodified Al-Cu alloy, the tensile strength and ductility of the modified sample were increased by 24.3% and 42.5%, respectively. The improvement both in the strength and ductility may attribute to the finer crystal grains and dendrites, more homogeneously distributed θ′ phase precipitates and the intermetallic compounds formed at the crystal grain boundaries as well as in the space of the dendrites.     

生物医用NiTi形状记忆合金腐蚀研究进展

镍钛形状记忆合金(NiTi-SMA)具有较好的耐腐蚀和机械性能,在口腔和临床医学中有着大量而广泛的应用。NiTi-SMA腐蚀后释放Ni²⁺会引发细胞毒性和过敏反应,进一步提高NiTi-SMA的耐蚀性是目前生物医学材料领域发展的核心之一。本文对近年来国内外有关口腔医学和临床医学中常用NiTi-SMA的腐蚀研究现状进行了总结,同时也对NiTi-SMA增材制造及表面改性技术进行了评述,以期为开发高性能抗腐蚀生物医用NiTi-SMA提供一定的指导意义。     

Hydrothermal synthesis of superconductors Ba1−xKxBiO3 and double perovskites Ba1−xKxBi1−yNayO3

Superconductors Ba_1−xK_xBiO₃ and body-centered double perovskites Ba_1−xK_xBi_1−yNa_yO₃ have been selectively synthesized by a facile hydrothermal route. The appropriate ratio and adding sequence of initial reagents, alkalinity, reaction temperature and time are the critical factors that influence the crystal growth of the compounds. The purity and homogeneity of the crystals were detected by the ICP, SEM, EDX and TEM studies. Magnetic measurements show that the superconducting transition temperatures T_C of Ba_1−xK_xBiO₃ decrease from 22 K (for x = 0.35) to 8 K (for x = 0.55) with increasing the K doping level.     

Li掺杂Ba(Ti1/7Sn1/7Zr1/7Hf1/7Nb1/7Ga1/7Li(1/7-x))O3高熵陶瓷的制备及介电性能研究

近年来,在高熵合金基础上发展起来的高熵陶瓷逐渐引起了研究者的广泛关注,其出现为开发高性能的无机非金属材料提供了新的设计思路。本文采用固相法制备了BaMO3基钙钛矿型高熵陶瓷Ba(Ti1/7Sn1/7Zr1/7Hf1/7Nb1/7Ga1/7Li(1/7-x))O3 (x = 0, 2.3%, 5.3%, 8.3%, 11.3%),并研究了Li含量对高熵陶瓷物相结构、微观形貌及介电性能的影响。结果表明,Li含量对陶瓷结构的影响不大,陶瓷均保持立方钙钛矿结构,且无杂相产生;陶瓷的晶粒尺寸相对较均匀。当x = 0时,即B位七元等摩尔比Ba(Ti1/7Sn1/7Zr1/7Hf1/7Nb1/7Ga1/7Li1/7)O3高熵陶瓷,其介电常数达到了最大值2920 (@100 Hz),相较于已报道的不掺Li的六元高熵钙钛矿陶瓷Ba(Ti1/6Sn1/6Zr1/6Hf1/6Nb1/6Ga1/6)O3提升了近50倍。     

铸造CAD／CAE／ES／PDM／ERP一体化及集成技术研究

详细阐述了支持铸造工艺设计、工艺优化、工艺信息管理、企业管理的系统研究与应用特点,在此基础上提出了基于PDM平台的铸造CAD／CAE／ES／PDM／ERP一体化框架体系,在华铸实验室现有软件体系（华铸CAE／CAD／PDM／ERP）及应用的基础上,设计与实现了一体化系统关键点及其集成技术。最后,以若干实际案例来证明本研究一体化系统的实用性。     

Thermoelectric properties of Sn1−x−yTiySbxO2 ceramics

Thermoelectric properties of Sn_1−x−yTi_y Sb_xO₂ ceramics were investigated in detail. The addition of Sb into SnO₂ matrix increased the electric conductivity, σ. The increase in the σ value should be caused by the increase in the carrier concentration. The Seebeck coefficients of all the samples were negative, which means that these samples have n-type conduction. The samples of this study have porous structure. The maximum Z value of all the samples measured in this study was 2.4 × 10⁻⁵ K⁻¹.     

CAD／CAE／CAM／PDM应用分析

分析了CAD／CAE／CAMP／PDM的作用和关系,介绍了常用CAD／CAE／CAMPDM软件及选型方法,为企业建立和应用CAD／CAE／CAM／PDM提供了依据。