超声波对泡沫镍抗拉强度和延伸率的影响

针对导电胶法制造泡沫镍存在的抗拉强度、延伸率低，结果不均匀等问题，在制造泡沫镍的浸涂石墨导电胶和电沉积镍的过程中，首次采用超声波发生装置，对比研究了有无超声波的4种情况下制得泡沫镍的抗拉强度、延伸率及三维网络结构。结果表明：超声波增加了石墨导电胶在泡沫基体上浸涂的均匀性；大大提高了镍在石墨导电层上初期沉积和后期沉积的均匀性；增大了Ni的结晶过电位，使Ni的临界晶核半径变小，结晶更加致密；泡沫镍的三维网络结构更加均匀，抗拉强度、延伸率大大提高。在自行设计制造的生产线上，验证了本文的试验结果。     

BaTiO3超微粉及其在陶瓷中的晶粒尺寸效应

用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ法制备了ＢａＴｉＯ３超微粉并经烧结获得了不同粒径的陶瓷。用Ｘ射线衍射研究了室温晶体结构。在粉末压块和陶瓷上测得了介电常数的温度依赖性。介电常数－温度曲线表明，随着晶粒尺寸减小，居里温度降低，而四方－正交以及正交－三角相变温度升高。在晶粒尺寸减小过程中，三个介电峰逐步降低和宽化并按如下顺序最终消失：三角－正交，正交－四方和四方－立方。用介电测量确定了铁电性消失的临界尺寸，其值与文献中     

膨胀石墨的尺寸效应

以不同产地、不同粒度的鳞片石墨为原料, 采用硫酸、硝酸、高锰酸钾的适当配比为氧化剂制备膨胀石墨, 发现石墨膨胀倍数从粒度>420μm的750mL/g减小至95～85μm的110mL/g. 电镜及压汞法观察膨胀石墨的形貌及微孔的特征, 表明膨胀石墨的孔隙大小随粒度减小而减小, 反映出膨胀石墨存在尺寸效应.不同粒度的膨胀石墨的灰分、硫分和对机油的吸附能力不同, 与不同粒度膨胀石墨制备的柔性石墨板的抗拉强度也不同. 这种效应源自石墨的结晶程度的不同.     

骨料粒径对混凝土劈拉性能及尺寸效应影响的细观数值研究

混凝土材料宏观力学行为的非线性及尺寸效应根源于其内部组成的非均质性。考虑材料细观结构非均质性的影响,建立由骨料颗粒、砂浆基质和界面过渡区组成的混凝土细观尺度力学模型。对尺寸为150 mm、250 mm、350 mm和450 mm的混凝土立方体模型劈裂抗拉破坏行为进行细观数值模拟,探讨骨料粒径（最大粒径分别为：10 mm、20 mm、30 mm和40 mm）的影响机制,并与试验结果进行对比分析。结果表明：1） 混凝土材料的劈裂抗拉强度随着骨料粒径增大而略微降低,最大骨料粒径达到30 mm左右时,强度降低趋势变缓;2） 四种骨料粒径下混凝土立方体劈裂抗拉强度均存在尺寸效应现象,相比于大骨料试件,小骨料试件的破坏更具脆性,因而其尺寸效应更显著;3） 混凝土劈裂抗拉强度尺寸效应行为与 Ba?ant和Weibull提出的尺寸效应理论相吻合。     

辐射源尺寸效应研究

为辐射测温领域中的辐射源尺寸效应问题进行了系统的理论与实验研究，提出了背景有效源面积的背景有效辐射亮度的概念，解释了熔凝差的存在；实验验证了理论模型的准确性。     

超薄Ti膜吸收率的尺寸效应

研究了超薄Ｔi膜吸收率和直流电导率与薄膜厚度的关系,结果表明,超薄Ｔi膜的吸收率具有尺寸效应,并具有极大值,其结构特征变化是导致吸收率尺寸效应的重要原因。     

运用应变梯度塑性理论模拟颗粒增强铝合金强度及延伸率的尺寸效应

运用基于细观机制的应变梯度塑性理论模拟了不同晶粒尺度、不同第二相颗粒直径及体积分数的铝合金应力应变曲线.结果表明,在相同条件下,随着第二相颗粒直径的减小,或随着第二相体积分数的增加,合金的强度明显增强.相反,随着第二相颗粒体积分数的增加,或随着第二相颗粒直径的减小,合金的均匀延伸率均有所下低.同时对不同晶粒尺寸的铝合金应力应变相应的分析表明,第二相颗粒分布的不均匀性对其力学性能也有一定的影响.     

H80薄板拉伸性能的尺寸效应

为了研究薄板拉伸性能的尺寸效应及其产生的微观机制,对晶粒尺寸相似但厚度不同的H80薄板试样进行了拉伸试验和显微硬度试验.通过建立晶界区域强化模型和晶粒间的弱弱组合变形机制,研究了薄板的厚度尺寸、晶粒尺寸及显微硬度分布对拉伸力学性能的影响.结果显示:强度指标值和塑性指标值均随厚度尺寸的减小而降低,呈现越小越弱的尺寸效应现象,但强度指标和塑性指标的变异因子值却呈现越小越强的相反规律.薄板的横向硬度均值随厚度尺寸的增大而增大,而横向硬度值的变异因子却随厚度尺寸的增大而减小.随厚度尺寸的减少,晶界区域所占百分比的减少和单个晶粒所占百分比的增加是产生拉伸性能尺寸效应现象的根本原因.此外,显微硬度分析表明:易变形区域形成的概率随厚度尺寸的减小而增大,易变形区域的集中变形是引起薄板试样过早断裂的原因.     

纳米金属氧化物气敏薄膜的最佳晶粒尺寸和介观效应

纳米金属氧化物气敏薄膜存在灵敏度的最佳膜厚l*和最佳晶粒尺寸r0*,其值与材料和工艺有关.最佳晶粒尺寸的存在是一种新的介观效应,它来自晶粒尺寸缩小到一定程度时反映吸附氧负离子的Fermi统计失效;根据当晶粒尺寸缩小到特征长度rm时晶粒将保持电中性的Kubo理论对Fermi统计公式进行修正,从而给出了最佳晶粒尺寸r0*=2rm的结果,并用Kubo理论电子逸出功公式估算了rm与r0*的数值.     

钢筋混凝土悬臂梁剪切破坏及尺寸效应律研究

相比于混凝土材料,钢筋混凝土构件的破坏模式与机制更为复杂,采用混凝土材料层次的尺寸效应理论难以描述钢筋混凝土构件破坏的尺寸效应行为。为研究钢筋混凝土悬臂梁剪切破坏的尺寸效应行为,从细观角度出发,建立了钢筋混凝土悬臂梁三维细观尺度数值分析模型。结合现有试验数据,验证了细观模拟方法的可行性与合理性,进而拓展模拟与分析了剪跨比及配箍率对钢筋混凝土悬臂梁剪切破坏尺寸效应行为的影响规律,发现：剪跨比对悬臂梁抗剪承载力有较大影响,对尺寸效应的影响很小;配箍率的增大提高了悬臂梁抗剪承载力,同时削弱了梁的抗剪强度尺寸效应。根据剪跨比及配箍率对悬臂梁抗剪强度的影响机制与规律,基于Bažant材料层次尺寸效应律,建立了钢筋混凝土悬臂梁抗剪强度尺寸效应理论公式。对比模拟结果及试验数据,验证了所提尺寸效应理论公式的准确性与合理性。     

骨料粒径对混凝土动态拉伸强度及尺寸效应影响分析

骨料粒径是影响混凝土力学性能及破坏机理的重要因素。从细观角度出发,将混凝土看作由骨料颗粒、砂浆基质及界面过渡区组成的三相复合材料,考虑细观组分的应变率效应,建立了混凝土动态拉伸破坏行为研究的细观力学分析模型,模拟研究了不同骨料粒径下混凝土动态拉伸破坏行为,并揭示了动态拉伸强度的尺寸效应规律。研究表明:低应变率下骨料不发生破坏,骨料粒径对混凝土动态拉伸破坏模式及拉伸强度影响显著,且拉伸强度的尺寸效应随骨料粒径的减小而削弱;高应变率下裂缝将贯穿骨料,骨料粒径的大小对混凝土动态拉伸强度及尺寸效应影响可忽略。最后,结合应变率效应的影响机制,建立了混凝土拉伸强度的"静动态统一"尺寸效应理论公式,该公式可以较好描述各骨料粒径下混凝土动态拉伸强度与试件尺寸的定量关系。     

不同粒度SiCP增强铜基复合材料拉伸性能及断裂机制的研究

以不同粒度SiCP和电解铜粉为原料,采用粉末冶金工艺制备了SiCP增强Cu基复合材料.研究了SiCP和基体铜粉粒度的变化对材料拉伸性能和断裂机制的影响.结果表明,在基体铜粉粒度为44μm时,10μm的SiCP增强复合材料的抗拉强度达到最大值,为265.7MPa,其断裂机制是以Cu-SiC界面处基体撕裂为主,而当SiCP粒度为2μm时,由于分散不均匀、团聚等原因使得材料强度降低.大粒度SiCP(＞10μm)增强复合材料由于界面面积有限和增强颗粒间距过大,使得增强效果有限,其断裂机制是以Cu-SiC界面脱粘和SiCP解理开裂为主.实验证实了在SiCP增强铜基复合材料中基体和增强颗粒粒度存在着最佳配比关系可使复合材料达到最佳增强效果.     

镀钯铜线性能对键合质量的影响研究

研究了不同性能镀钯铜线对其键合质量的影响,分析了不同钯层厚度、不同延伸率和拉断力、镀钯铜线热影响区长短对铜线键合质量的作用机制.研究结果表明:镀钯铜线钯层厚度过小会造成Electronic-Flame-Off(EFO)过程中的Free Air Ball(FAB)偏球、第一焊点形状不稳定及钯层分布不均匀;延伸率过小和拉断力过大会造成焊点颈部应力集中,并产生微裂纹而造成焊点的拉力和球剪切力偏低;镀钯铜线的高强度和低延伸率降低其再结晶温度,造成长的热影响区和颈部晶粒粗大,降低其力学性能,焊接过程中产生颈部裂纹和塌丝.     

铜线性能及键合参数对键合质量的影响

为了提高铜线性能及其键合质量,采用拉力-剪切力测试仪、扫描电镜等研究了不同力学性能铜线及相应的键合参数对其键合质量的影响,分析了不同伸长率和拉断力、铜线表面缺陷、超声功率和键合压力对铜线键合质量的作用机制.结果表明:伸长率过小和拉断力过大会造成焊点颈部产生微裂纹,从而导致焊点的拉力和球剪切力偏低;表面存在缺陷的铜线其颈部经过反复塑性大变形会造成铜线表面晶粒和污染物脱落而出现短路和球颈部断裂;键合过程中键合压力过大能够引起的焊盘变形,同时较大的接触应力引起铝层溢出;过大的超声功率使键合区域变形严重产生明显的裂纹和引起键合附近区域严重的应力集中,致使器件使用过程中产生微裂纹而降低器件的使用寿命.     

Specimen size effects on fracture behaviour of SiC/SiC tubes during circumferential tensile test

SiC fiber-reinforced SiC matrix (SiC/SiC) composites are expected as a high-temperature structural material for the application of aerospace and nuclear energy system due to their high-temperature stability, reduced-activation property, and excellent irradiation resistance. It was investigated the size effects of test specimen on the fracture behaviour and apparent strength of SiC/SiC tubes in order to minimize the size of test specimen, as well as to develop circumferential tensile test method for SiC/SiC fuel cladding of nuclear reactor. The tube specimens with a narrow width (less than 5 mm) represented the stable value of apparent strength. In case of wide width (>5 mm), the apparent strength of test specimen decreased with the increase in specimen width. It was observed that the fracture of the test specimen with wide width was initiated from the sides of test specimen due to the local contact between loading pin and the test specimen. It is required to use the material with high modulus as a loading pin material in order to avoid the stress concentration caused by local contact.     

The effect of high‐temperature annealing on tensile strength and its mechanism of Hi‐Nicalon SiC fibres under inert atmosphere

Hi‐Nicalon SiC (silicon carbide) fibres were annealed in an argon flow for 10 h at 1400 °C, 1600 °C and 1800 °C. The strength of the fibres was determined by a monofilament tensile testing machine, their fracture surfaces were analysed by SEM (scanning electron microscope) and their microstructure was characterized by a TEM (transmission electron microscope) and XRD (X‐ray diffractometer). The results indicated that the strength of the fibres obeyed the Weibull distribution and the tensile strength decreased with the increase of annealing temperatures. The specimens showed brittle/flat fracture; most of the cracks initiated at the inner region of the fibres. After being annealed at 1800 °C for 10 h, the specimens showed cleavage and transcrystalline fracture. Statistical analysis revealed that the defects at the surface of the fibres had a negligible effect on their strength.     

304不锈钢箔材在不同应变速率下的拉伸性能研究

304不锈钢是一种常用的奥氏体不锈钢.在拉伸应变过程中,应变速率的变化会诱发马氏体转变量和转变速率,以及内部组织滑移线、位错、层错、形变孪晶密度的转变量和转变速率的不同,从而表现出不同的应变硬化行为.本文针对0.1 mm厚度304奥氏体不锈钢箔材,从断后伸长率,断面收缩率,屈服强度,抗拉强度及硬化指数5个方面,研究了室温条件下不同应变速率对其拉伸性能的影响.实验结果表明：马氏体转变理论同样适用于304奥氏体不锈钢箔材, 且0.1 mm厚度304不锈钢存在“越薄越脆,越小越强”的尺寸效应现象;同时,0.1 mm厚度304奥氏体不锈钢箔材拉伸力学性能随应变速率的变化主要表现在以下几方面：断后延伸率和断面收缩率均随着应变速率的增加而降低;低应变速率时,随着应变速率的增加屈服强度增大,而抗拉强度随应变速率的提高呈现减弱的相反规律;高应变速率下,304奥氏体不锈钢的强度主要由材料本身性能决定,应变速率的改变对强度的影响较小;准静态低应变速率下,硬化指数随应变速率增大而升高,较高应变速率下,硬化指数与应变速率变化无关.     

铜基受电弓滑板材料抗拉强度和冲击韧性研究

为了制备具有优良力学性能的C／Cu复合材料，采用传统的粉末冶金（PM）方法，首次将受电弓滑板中C的质量分数提高到8％（石墨粒径为295μm和495μm)，分析了压制压力、保温时间和烧结温度对其抗拉强度和冲击韧性的影响，研究了石墨粒径和镀铜石墨对受电弓滑板材料性能的影响。研究结果表明：增大压制压力，可提高铜基受电弓滑板材料最终烧结件的抗拉强度；延长烧结保温时间，则降低烧结件的抗拉强度；烧结温度过高或过低对烧结件抗拉强度和冲击韧性不利；石墨粒径对铜基受电弓滑板材料性能的影响很大；石墨表面镀铜，可改善铜基受电弓滑板材料的烧结过程，提高其抗拉强度和冲击韧性，但是不改变材料的断裂机制。