微米尺度铜键合丝疲劳性能研究

目前,铜键合丝广泛用于集成电路、电子封装等领域,但是铜丝在制造和键合的过程中受到的局部应力和摆动,会不可避免地产生疲劳问题。通过一套以自激振动为原理组装的微结构疲劳试验装置,对不同直径的微米级铜键合丝进行对称弯曲疲劳性能测试。试验结果表明:该试验装置能够成功地对微米级铜丝进行对称弯曲疲劳性能试验;无论是屈服强度、抗拉强度还是弹性模量,直径20μm的铜丝均高于直径30μm、40μm的铜丝,表现出明显的尺寸效应;所有铜丝的疲劳寿命集中在4.5×104~1×107;在相同应力条件下,铜丝的疲劳寿命随着铜丝直径的增加而减小;直径20μm、30μm、40μm的铜丝对应的疲劳强度(N=106)分别为147 MPa、97 MPa、70 MPa。从扫描电子显微镜的断口分析结果可以看出拉伸断口为凿峰状,断口周围表面出现许多相间的条状拉拔痕迹;疲劳断口为平齐正断,两条裂纹起源于试样表面,瞬断区为窄条状。     

预制表面梯度应变层增强高铁制动盘的耐磨性能EI北大核心CSCD

随着客运铁路高速化,列车制动盘的磨损日益加剧,严重威胁列车服役的安全性。为了提高低碳马氏体钢制动盘的耐磨性,采用表面机械研磨处理(SMAT)技术在材料表面制备梯度组织,进而延长材料的服役寿命。结果表明:经SMAT处理后,样品表面形成厚约180μm的梯度应变层,切应变沿深度呈梯度分布。板条马氏体被挤压成塑性流线,在最表层形成亚微米晶和条状结构。微米划痕试验发现,样品表层材料的硬化率和摩擦性能随着深度呈梯度变化,耐磨性相比基体增强了1.2倍。在循环应力作用下,靠近样品表面的马氏体晶粒被细化,最表层材料的位错密度比基体提高了14.6倍,从而提高了制动盘钢的表面硬度和耐磨性。此外,与其他铁路耐磨材料相比,样品表现出较高的应变硬化速率。研究成果可为制动盘梯度应变层的工程应用提供参考。     

基于高岭土多孔基板的In2O3微米梳制备及其气敏性能

采用模压-烧结法制备高岭土多孔基板，考察烧结温度对高岭土多孔基板表面形貌与孔隙结构的影响，通过热蒸发法在高岭土多孔基板上制备出In₂O₃微米材料，并采用XRD、SEM、FTIR、阿基米德排水法等检测手段考察多孔基板及In₂O₃微米材料的形貌与结构。结果表明，在烧结温度1 200 ℃时所获高岭土多孔基板的孔径尺寸在45 μm左右，显气孔率为32.71%，体积密度为1.48 g/cm³，抗弯强度为15.08 MPa。在该多孔基板上所制备的In₂O₃产物呈梳状结构，梳齿直径和长度分别在1~10 μm和20~80 μm范围内，梳柄长度约为1 mm，结晶良好。对In₂O₃微米梳的气敏检测结果表明：In₂O₃微米梳对NO₂气体具有良好的选择性、可逆性和重复性；其对浓度为0.001%的NO₂气体的灵敏度随着工作温度的升高呈先升高后降低的趋势，响应时间和恢复时间随之减少，且在最佳工作温度200 ℃时达到最大值，为44.4，此时的响应时间和恢复时间分别为21 s和106 s；In₂O₃微米梳对NO₂气体的灵敏度随着NO₂浓度的增加而增加，两者之间呈线性相关，响应时间随着NO₂浓度的增加而缩短，恢复时间则随之增长。     

聚氨酯掺杂铜粉涂层的电磁特征及其涂层织物的吸波性能

将掺杂了不同含量微米铜粉的聚氨酯（PU）涂料通过涂层工艺涂敷在棉织物上制成吸波涂层织物,并利用扫描电子显微镜、红外光谱和矢量网络分析仪等测试了不同铜粉含量聚氨酯涂层的介电常数、磁导率和电磁损耗等电磁性能,同时还探讨不同铜粉含量涂料对涂层织物电磁吸收性能的影响。结果表明,在 8~13 GHz 的频段范围内,随着涂层中铜粉含量增加,涂层介电常数实部与虚部均增大,铜粉具有良好的介电性能,在外加电场的作用下产生极化,对电磁波产生介电损耗;铜粉不属于磁损耗材料,对电磁波产生磁损耗较小;当铜粉的含量较低（3 %,质量分数,下同）时,涂层材料的吸波与电磁屏蔽性能较弱,当含量由5 %增加至11 %时,在9.0、10.5、12.8 GHz处反射损耗最低分别为-20.4、-28.3、-25.6 dB,有效吸收带宽分别为0.2、1.3、1.1 GHz,电磁屏蔽效能分别由12.24、16.59、21.1 dB增加至25.92 dB。     

微米级水雾准等温压缩方法的能耗分析

由于多数压缩空气系统都基于绝热压缩,大约有一半的电力被转化成了热量并耗散。由于压缩时空气的温度上升,并转化得到更多的热,使压缩效率降低。将微米级（19~38 μm）水雾喷入压缩空气与之混合,吸收空气热量,降低压缩空气温度。在不同喷嘴有效直径产生的微米级水雾冷却压缩的条件下,仿真分析了空气温度、压力、压缩功及压缩效率的变化特性。计算并优化设计了水雾冷却准等温压缩的水雾临界能耗线和极值能耗线,为水雾冷却准等温压缩系统的设计提供了有效的判断标准。     

一种高效过滤亚微米级细颗粒的新液固过滤技术——表层过滤

论述一种新的可高效过滤液体中亚微米级细颗粒的表层过滤技术,分析了表层过滤技术的特点、过滤模式、表层过滤基本条件和设计计算中所必需的数学模型。介绍了表层过滤技术在我国工业生产上推广应用的概况。     

孔隙可调控多孔铜粉的气相去合金制备及性能研究

多孔铜粉具有独特的孔隙结构和大比表面积,是适合于催化生长和化学负载的基元功能材料。但受限于粉末尺寸小、活性高,目前鲜有关于多孔铜粉制备工艺的研究。以球磨后的铜锌合金粉末为前驱体,采用气相去合金的方法成功制备了多孔铜粉。应用SEM、EDS、XRD、TEM等表征手段研究了去合金温度、时间、原始合金成分和球磨变形对粉末性能的影响。实验结果表明,孔隙结构变化是Zn原子去合金驱动力,Cu原子表面扩散和Cu原子体扩散三者互相竞争的结果。表面孔隙粗化过程受Cu原子表面扩散主导,而Cu原子体扩散会引起孔隙结构的收缩。球磨引入的位错通过提供快速扩散通道的方式降低了孔隙粗化过程的扩散激活能,加快了去合金过程的进行。制备的多孔粉末最大表面孔隙率为17%,平均孔隙尺寸为0.6～1.1μm。通过调整工艺参数,可以调控多孔铜粉的表面孔隙。     

微米级颗粒在气液界面的沉积特性研究

为了提高含尘气体湿洗分离净化中颗粒在气液界面的沉积效率,以玻璃微珠、空气和超纯水为介质,研究了颗粒与气液界面的平均撞击速度、颗粒质量浓度、液相表面张力、颗粒表面可溶性组分、气液界面液相流速等对微米级颗粒在气液界面沉积效率的影响。研究结果表明,对小于4.2μm的颗粒,随着颗粒平均撞击速度、颗粒质量浓度、液相表面张力、气液界面液相流速的增大以及颗粒表面被可溶性组分修饰,颗粒在气液界面的沉积效率显著增加,最高可达73%;而对大于4.2μm的颗粒,其在气液界面的沉积效率均在60%以上,且受上述条件变化的影响较小。     

纳米TiO2/微米Cu复合粒子的制备及可见光活性

利用钛酸丁酯为原料,通过室温强迫水解的方法制备了具有可见光活性的纳米TiO2/微米Cu复合粒子.XPS分析表明复合粒子的表面存在Cu2 、Ti4 、Sn2 元素.场发射扫描电镜观察表明,4nm左右的TiO2颗粒覆盖在铜粉表面形成纳米/微米复合结构,利用空载实验获得表面包覆的TiO2颗粒样品,XRD结果显示TiO2颗粒呈现锐钛矿型,粒径约3.5nm.TG-DTA结果表明复合粒子与原始铜粉具有不同的高温氧化过程,表明TiO2与铜粉之间存在较强的相互作用,而不仅是简单的物理吸附.以甲基橙为模型化合物的降解实验显示出纳米TiO2/微米Cu复合粒子的可见光活性和可重复使用性,8h时照射后甲基橙的降解率达到97%,重复3次实验的降解率保持不变.     

锂离子电池微米级三维多孔硅负极材料合成及性能研究

三维硅已被证明为极具前景的锂离子电池负极材料,然而现有的三维硅负极在循环性能和初始库伦效率等方面存在挑战。采用盐酸刻蚀、镁热还原和表面组装的策略,从天然蒙脱矿土直接制备出微米级的三维多孔硅/二氧化钛(3D pSi@TiO₂)复合材料。结果表明:复合材料具有的三维多孔结构能够提供足够的空隙,缓解了脱-嵌锂过程中发生的体积膨胀,缩短了电子传输和锂离子扩散的路径,有利于锂离子的快速嵌入和脱出并减少极化;与二氧化钛的有效复合,进一步提高了复合材料的导电率及结构的稳定性;3D pSi@TiO₂负极在0.5A·g^-1电流密度下循环200次后,可逆容量高达1 261.19 mAh·g^-1及90.79%的优异容量保持率,同时初始库伦效率可达到80.6%。