环氧树脂胶粘剂微波固化研究

利用自主研制的腔外加热式微波设备固化环氧树脂胶粘剂,采用差示扫描量热分析(DSC)、红外光谱(FT-IR)及扫描电子显微镜(SEM)分析方法,考察了微波与加热两种固化方式下环氧树脂胶粘剂的固化行为.结果表明:微波固化不能改变固化的最终产物,但能显著提高胶粘剂的固化速度,在固化转化率相同的情况下,微波固化时间是加热固化的1/24;微波能有效改善纳米粉体与树脂基体之间的相容性,提高界面结合性能.     

涂层寿命预测的智能传感研究进展

综述了光纤传感技术在智能材料损伤定位评估中的应用,介绍了传感器在数据融合、结构损伤检测和识别技术等方面的最新研究进展,重点阐述了埋入式光纤传感器的工作原理和匹配机制,展望了基于多学科交叉的在线监测智能传感技术在表面涂层寿命预测中的应用前景.     

高速电弧喷涂FeAlNbB非晶纳米晶涂层的组织与性能

为了提高钢铁材料的耐磨性和硬度,利用高速电弧喷涂技术在45钢基体上制备了FeAlNbB非晶纳米晶涂层.采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDAX),透射电镜(TEM)和X射线衍射仪等设备对涂层的组织结构和相组成进行了分析,研究了非晶纳米晶的形成机制.实验结果表明:FeAlNbB非晶纳米晶涂层是非晶相、α-Fe、FeAl纳米晶和Fe3Al微晶共存的多相组织,涂层中非晶相含量约36.2%,纳米晶尺寸约14.1 nm;涂层组织均匀,结构致密,平均孔隙率约2.3%;非晶纳米晶涂层具有较高的硬度,其耐磨性是相同实验条件下制备的3Cr13涂层的2.2倍.     

微缺陷对热喷涂涂层接触疲劳性能的影响

采用超音速等离子喷涂设备在45号钢基体上制备了三种含有不同微缺陷的NiCrBSi合金涂层。使用球盘式接触疲劳实验机对涂层的接触疲劳性能进行了测试,建立了Weibull失效概率图;使用扫描电子显微镜对涂层的微观结构和失效形貌进行了表征;比较了三种涂层的接触疲劳寿命及涂层的主要疲劳失效模式。结果表明,涂层内的微缺陷主要由微孔隙和微裂纹构成,涂层接触疲劳寿命的长短与这些微缺陷含量的多少成反比,涂层的孔隙率为2.5%,1.3%和2.1%,对应的接触疲劳寿命分别为7.77×105,8.99×105,7.81×105周次。同时,涂层微缺陷含量较少时涂层的失效模式主要以剥落失效为主;涂层微缺陷含量较多、结合强度较差时主要以分层失效为主;涂层内存在较大的孔隙可致使涂层的提早失效,同时涂层表面磨损失效的概率增加。     

结构对钙钛矿压电薄膜电学性能影响的研究进展

钙钛矿结构的压电陶瓷具有压电系数高、机电耦合性能良好、性能稳定可靠等优点,其应用环境广泛,是当前重要的商用传感器及半导体元件制造材料之一.其中薄膜结构的钙钛矿压电材料的尺寸小,有利于集成复杂电路结构,在精密电子元件的制造上具有不可替代的优势.然而,宏观上的尺寸降低、界面间的晶格失配以及成型过程中产生的气孔缺陷限制了畴壁的运动,致使薄膜材料表现出较低的铁电、压电、介电特性.近年来,研究者不断调整基体的种类并探索压电薄膜成型工艺的改进方法,试图优化压电薄膜因受结构特点限制而降低的电学性能.研究认为,(100)、(110)、(111)是能够有效促进薄膜电学特性提升的晶粒取向,同时柱状的晶粒形状和大的晶粒尺寸能够进一步保证薄膜获得良好的电学性能.晶粒形状和晶粒尺寸强烈依赖于薄膜的厚度,而薄膜厚度的增加有利于各项电学性能的提升.另外,晶粒尺寸与薄膜厚度类似,二者均存在一临界值,在该值以下,电学响应几乎消失.界面处的失配应变导致的失配位错限制了电畴的运动,低介电常数层降低了薄膜的静电存储能力,是导致薄膜的电特性下降的重要因素.薄膜中孔隙的钉扎效应提高了新畴形核长大的能量势垒,同时也将抑制压电薄膜中四方相向菱形相的转变,这使得孔隙在降低压电薄膜压电系数(d33)的同时,也有可能增强薄膜的热稳定性.此外,近年来的研究发现,薄膜的机械耦合性能与孔隙率存在正相关关系.文中针对压电陶瓷薄膜结构及结构特征产生的应力对其性能的影响进行论述,阐述了薄膜晶体结构、几何结构及缺陷分别对材料电学性能的影响,分析了薄膜内部微区结构对畴壁运动的作用机制.随着智能制造行业的快速发展,压电陶瓷薄膜势必向着尺寸更小、结构设计更复杂、使用范围更广泛、功能更全面、集成度更高的方向发展.     

纳米颗粒分散方法对电刷镀复合镀层组织及性能的影响

为了解决镀液中纳米颗粒的团聚问题,采用高能机械化学法对纳米颗粒进行了分散,在扫描电镜、显微硬度计、球-盘式磨损试验机上对比考察了机械搅拌法和高能机械化学分散法对电刷镀液中纳米颗粒分布和复合镀层组织、显微硬度及含磨料油润滑条件下磨损性能的影响.结果表明,高能机械化学分散法较好地解决了纳米颗粒分散的难题,与机械搅拌法相比,高能机械化学分散法制备的电刷镀液中纳米颗粒分散均匀、团聚少、稳定悬浮时间长,复合镀层中纳米颗粒含量高,镀层组织细小、致密,显微硬度高,含磨料油润滑条件下的耐磨性能好.     

FV520(B)钢叶片激光再制造动态形变规律及试验优化

针对体积损伤压缩机叶片的激光再制造成形形变控制难题,采用有限单元"生死"控制方法,模拟脉冲激光优化工艺下成形过程,获取成形形变动态历程及规律,优化了脉冲激光成形工艺并采用IPG光纤激光再制造系统开展了叶轮激光再制造成形试验.采用Power Scan II型蓝光三维反求测量仪精确测量了再制造成形形变尺寸,验证了有限元分析结论的正确性.试验结果表明:增加首末两成形层之间时间间隔,可控制整体形变在1 mm以内,热影响区形变控制在0.280.50 mm以内,经机械加工后尺寸误差精度不超过0.02 mm,角度误差精度不超过0.03°,验证了脉冲激光工艺的优化性,为叶片类部件再制造成形提供工艺参考.     

高质量立方氮化硼薄膜的射频磁控溅射制备及其性能表征

运用射频磁控溅射法在硅片上制备了立方氮化硼薄膜,并对射频功率、气体分压比及衬底偏压等参数对膜中立方氮化硼(c-BN)含量的影响进行了研究.采用傅立叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)对c-BN薄膜进行了表征和分析.结果表明:300 W的射频功率是制备c-BN薄膜的最佳条件;当气体分压比Ar/N2=5:1时,制备的薄膜中c-BN含量相对最高;立方氮化硼的形成存在偏压阈值(约80 V),低于此偏压c-BN很难形成.拉曼光谱分析进一步确认了BN薄膜的晶相结构.AFM和XPS分析结果表明c-BN薄膜结晶良好,晶粒尺寸细小,具有很好的化学配比,B原子与N原子的含量比为1:l.     

纳米复合镀Al2O3层激光强化

在H13钢表面通过纳米复合镀(NCP)的办法预置纳米Al2O3镀层,然后通过高功率连续CO2激光处理预置表面,采用扫描电子显微镜(SEM)观察了镀层处理前后表面及截面形貌,利用X射线能谱(EDS)仪、X射线衍射(XRD)仪对处理前后的镀层进行了元素分析和物相分析,测试了处理前后镀层显微硬度及磨擦系数的变化。结果表明,激光处理后,强化层表面平整光滑,与基体形成冶金结合,成分均匀,组织细密。纳米Al2O3颗粒均匀分布在强化层表面,强化层显微硬度为原镀层的1.5~1.8倍,强化层摩擦系数约为镀层的1/2,基体的1/3。强化层和基体的表面主要以磨粒磨损为主,而纳米复合镀层则是磨粒磨损和黏着磨损综合作用的结果。     

基于原位摩擦化学处理技术改善金属材料的摩擦学性能

针对摩擦磨损引起的材料失效和机械设备损坏状况,基于原位摩擦化学处理技术研制了一种抗磨、减摩和润滑性能优异的摩擦处理剂.采用四球式摩擦磨损试验机和球-盘式高温摩擦磨损试验机设计了摩擦化学处理试验,通过改变加载负荷、温度、摩擦副材质和摩擦副之间的接触形式等试验参数考察了摩擦处理剂的抗磨减摩性能,采用SEM、EDS和XPS分析了摩擦处理剂的摩擦化学作用机理.结果表明在摩擦过程中,摩擦处理剂在金属表面原位形成了含MoS2、FeS和FePO4等减摩润滑效果良好的摩擦化学反应膜,从而显著的改善了金属材料的摩擦学性能,其抗磨性能和减摩性能分别较普通油提高了38%和46%.