磁控溅射Cr/CrN/CrAlSiN复合涂层高温氧化行为研究

采用等离子增强磁控溅射(Plasma Enhanced Magnetron Sputtering,PEMS)技术通过改变Al靶功率成功制备了不同Al含量Cr/CrN/CrAlSiN多层纳米复合涂层。本实验先将试样在900℃下保温15 h后随炉冷却至室温,分别采用X射线衍射仪(XRD)、场发射电子扫描显微镜(FESEM)以及能量散射X射线能谱仪(EDS)分析了涂层氧化前后的晶体结构,表、截面形貌及化学元素种类、分布,另外使用原子力显微镜(AFM)表征了涂层的三维形貌与粗糙度。随着Al含量的增加,涂层晶粒尺寸、膜厚度及表面粗糙度均逐渐增大,晶粒沿着CrN(200)晶面呈现出择优取向。氧化后涂层表面形成了致密的Al_2O_3、SiO_2及Cr_2O_3混合氧化物薄膜,可有效抑制氧的进一步扩散。多层涂层对基体具有良好的保护作用,且Al含量为15.18%时,纳米复合涂层的综合性能最佳。     

异步热轧高锰无磁钢的组织与力学性能

为了细化奥氏体晶粒组织,提高30Mn20Al4V高锰无磁钢的力学性能,提出了异步热轧工艺方法,研究了单道次异步热轧过程中异速比、轧制温度、压下量等工艺参数对于高锰无磁钢热轧组织和力学性能的影响。结果表明:异步轧制的剪应变作用使得钢板表面晶粒细化,细晶尺寸约为8μm;随着异速比的增大,钢板表面细晶层的厚度增加,同时心部变形奥氏体由于受到剪应力的作用而使硬度值增大,再结晶比例提高。异步热轧后实验钢的屈服强度和抗拉强度随异速比的增大而增大,伸长率略有下降。随着异步热轧温度的降低或压下量的减小,高锰无磁钢发生再结晶受到明显抑制。     

交流磁场对Mg_(97)Y_2Cu_1合金凝固组织和力学性能的影响

研究了不同电压和铸模温度对交流磁场下长周期有序结构增强Mg_(97)Y_2Cu_1合金凝固组织和力学性能的影响。结果表明:经交流磁场处理后,Mg_(97)Y_2Cu_1合金的晶粒显著细化,宏观组织由粗大的晶粒变成细小的等轴晶粒,初生相破碎成细小的枝晶,第二相分布变得均匀、连续,且体积分数增加。当电压为0~250 V时,合金的粒径先减小后增大,转折点在200 V。当温度为20~600℃时,合金的粒径随铸模温度增加而急剧增大。而合金力学性能的变化规律与粒径的变化规律正好相反,当电压为200 V时,合金的抗拉强度和伸长率较常规铸造条件分别提高了16%和47%。     

碳纤维增强碳基复合材料抗氧化涂层的微米压痕力学性能表征

为测试得到抗氧化涂层的本征力学性能,利用微米压痕技术研究了涂层的力学行为。通过低压化学气相沉积工艺在碳纤维增强碳基复合材料表面制备得到了碳化铪/碳化硅(HfC/SiC)抗氧化涂层,利用微米压痕技术在HfC/SiC抗氧化涂层表面开展了一系列不同最大压入载荷的压痕试验,提取得到了压痕载荷位移曲线。并根据Oliver-Pharr方法分析得到了试样材料的弹性模量。研究发现,试样材料弹性模量的数值和离散程度均随最大压入载荷的增大而逐渐减小。综合考虑基底效应和表面粗糙度的影响,确定最大压入载荷为5N时,对应的模量为HfC/SiC抗氧化涂层的本征模量,数值为(29.67±4.72)GPa。微米压痕技术相较于纳米压痕技术,与涂层材料的作用区域更大,可覆盖涂层表面更多的微结构,可以更加真实地表征涂层的整体力学性能,而非微结构的局部性能。     

外加剂对水泥基自流平砂浆流动性和力学性能的影响

研究了纤维素醚(HPMC),聚羧酸减水剂和可再分散性乳胶粉对水泥基自流平砂浆流动性和力学性能的影响。试验结果表明:随着纤维素醚掺量增加,水泥基自流平砂浆的流动度不断减小,自收缩率增加,力学性能呈现先升高后降低的趋势;流动度改善程度随聚羧酸减水剂掺量增加趋缓,自收缩先减小后增加后,并且对力学性能有负面影响;可再分散性乳胶粉掺量小于2.3%时对自流平砂浆的流动性有消极作用,自收缩先减小后增加后,且会使自流平砂浆的力学性能降低,但会降低砂浆的弹性模量。     

纳米氧化亚铜对环氧树脂涂料力学性能及抗海洋微生物附着的影响

为探究纳米氧化亚铜的掺杂量为0、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%时,对环氧树脂涂层的力学性能,以及对假单胞菌、弧菌、海莲藻这3种海洋微生物附着的影响。采用行星球磨法制备纳米氧化亚铜,并采用快速搅拌的方式将纳米氧化亚铜与环氧树脂涂料混合。结果表明,柔韧性和附着力与掺杂量无关,掺杂量为2%的氧化亚铜环氧树脂涂层其铅笔硬度和抗冲击性能最好;随着纳米氧化亚铜含量的增加,微生物附着率逐渐降低,掺杂量为2%时,涂层对3种微生物的抗附着效果最好;纳米氧化亚铜对涂层接触角没有明显影响,但微生物附着后涂层接触角明显减小。     

纳米碳化硅改性水玻璃对再生骨料的强化作用机制研究

为了进一步强化再生骨料、改善再生骨料混凝土的性能,研究了纳米碳化硅改性水玻璃对再生骨料的强化效果,并分析了作用机制。结果表明,纳米碳化硅改性水玻璃对再生骨料的强化作用明显,但会受水玻璃浓度和纳米碳化硅掺量的影响。水玻璃浓度增大,经水玻璃强化处理的再生骨料表观密度和堆积密度先增大后减小,吸水率逐渐降低,含水率逐渐增加,压碎指标先减小后增大;经水玻璃溶液+纳米碳化硅复合强化的再生骨料随着纳米碳化硅加入量的增加,表观密度和堆积密度先增大后减小,吸水率和含水率均先降低后增大,压碎指标先减小后增大。经浓度为30%的水玻璃溶液+0.75%纳米碳化硅浸泡强化的再生骨料,孔隙和裂缝被改性水玻璃填充,再生骨料表面均匀,综合性能较好,拌制的再生混凝土28 d抗压强度较未处理的再生骨料拌制的混凝土提高约45%,较天然骨料拌制的混凝土低约10%。     

不锈钢超薄板力学性能尺度效应对摩擦的影响研究

分别将304不锈钢的超薄板厚度、晶粒尺寸作为单一变量,先后采用单向拉伸以及摩擦磨损试验,研究流动应力-应变关系,以及所表现的尺度效应与摩擦系数之间相关性。结果表明,随着超薄板厚度尺寸减小,或者晶粒尺寸减小,其屈服强度均呈上升趋势,表现出明显的"越小越强"尺度效应现象。表面形貌观察和测量发现,不锈钢超薄板表面缺陷一般为锈蚀、麻点和结疤等,表面粗糙度基本不受试样厚度和晶粒尺寸的影响。综合分析表明,因不锈钢超薄板厚度或晶粒尺寸不同而产生的力学性能尺度效应并未在很大程度上改变摩擦系数。     

纳米新型金属陶瓷刀具

合肥工业大学材料学院承担的国家科技攻关地方重大项目——纳米TiN、AlN改性的TiC基金属陶瓷刀具制造技术已经通过鉴定,这标志着一种利用纳米材料制作的新型金属陶瓷刀具问世。这个项目研究的纳米TiN改性TiC基金属陶瓷材料,是在金属陶瓷（TiC碳化钛）中加入纳米TiN（氮化钛）可以细化晶粒。根据HALL－PETCH公式,晶粒细小有利于提高材料的强度、硬度和断裂韧性,这对开发和研制新型刀具材料具有重要意义。研究还表明,纳米AlN（氮化铝）对力学性能有优化作用,对刀具材料的发展可以起到积极的推动作用。应用这项新技术研制的纳…     

谐振式检测器指条厚度对质量型声表面波传感器灵敏度的影响

研究了谐振器指条厚度对质量型声表面波传感器灵敏度的影响.利用耦合模方程推导出耦合模参量与周期栅阵禁带边界频率的关系,结合有限元及P矩阵模型,获得了声表面波传感器灵敏度随指条厚度的变化关系。制备3种不同铝指条厚度(1600?,1900?,3100?)的声表面波谐振器,通过对其表面中心区域沉积SiO_2层验证了计算结果。结果表明:采用ST-X石英基底的声表面波谐振器对SiO_2负载检测时,传感器的灵敏度随铝指条厚度的增加先变大后减小,最优归一化指条厚度为1.9%。分析表明,指条厚度对传感器灵敏度的影响主要来自于传播速度和耦合系数的共同作用,通过优化指条厚度的方法可改善传感器的灵敏度.