金属疲劳微观机理的研究

金属疲劳这一概念是在上世纪中叶提出来的.工业大革命促进了钢铁和其他金属的广泛应用,尔后不久就发现金属构件在经受了交变载荷后会发生强度耗损乃至最后被破坏.例如,在当时的铁路运输中,车轴在使用了一段时间后有时会无缘无故地突然断裂,造成极大的祸害.材料在经受比引起静载荷断裂的应力值小得多的循环载荷时的失效现象称为疲劳.     

打盹的金属

<正>2011年4月1日下午,美国一架波音737客机紧急降落在亚利桑那州的一座军事基地。乘坐这次航班的布伦达·里斯回忆道,她当时听到一阵"类似枪声"的声音,随后氧气面罩落下,飞机突然下坠,一些乘客因缺氧而昏倒。飞机在5分钟内急降7600米,所幸飞机成功迫降,仅有一名空乘人员受轻伤。事故发生后,航空安全专家赶赴现场进行检查。调查结果显示,这次事故是因机身破损引起的,机身中段上方出现了一个长达1.8米的破洞。安全专家表示,机身出现破洞是由金属疲劳现象引起的。人累了就会有疲劳的感觉,金属也会产生疲劳。人过度疲劳后会引发身体的疾病甚至死亡,而金属疲劳则会造成更大的伤害,它可能导致群体的伤亡!这绝不是危言耸听。倘若这架美国飞机的破损位置在发动机或机翼等关键部     

疲劳的金属

人累了会有疲劳的感觉,那么金属会不会累?会不会疲劳呢?答案是肯定的,金属也会疲劳。人过度疲劳后会导致个体的生病或死亡,而金属疲劳会造成更大的伤害,它可能导致一个人类群体的死亡!这绝不是危言耸听,金属大桥的断裂、房屋的倒塌、车祸、飞机失事.都会造成多人的死亡,而这些惨剧的发生可能就是由金属疲劳而断裂引起的。     

Nb/si多层膜中晶态硅化物的相演化

由于在电子元件和基础领域方面的应用,硅化物的形成问题近年来一直是人们十分关注的问题之一。近几年对许多金属/硅膜系统的低温退火行为过程中的相演化问题开展了广泛的研究,但在非平衡沉积过程中动力学和热力学因素对相选择和相形成的影响问题还没有搞清楚。长期以来,金属/硅系统在退火过程中的某一时刻只有单一相形成,但在近年来在许多单晶Si和沉积在其上的金属膜之间发现了多相共存的现象,而其原因还在探讨之中。     

金属材料疲劳性能的数值模拟

金属广泛地用于生产生活中,所以金属的疲劳也渐渐被人们关注.采用有限元软件(Fatigue)对金属材料在不同轴向栽荷条件下进行疲劳性能模拟并进行了分析,分析表明,交变应力的应力幅值一定时,疲劳寿命随着平均应力的增大而减小,且拉应力更容易产生疲劳破坏;在交变载荷平均应力一定的情况下,随着应力幅值的增加,疲劳寿命逐渐减小.     

金属材料疲劳性能的数值模拟

金属广泛地用于生产生活中,所以金属的疲劳也渐渐被人们关注。采用有限元软件(Fatigue)对金属材料在不同轴向载荷条件下进行疲劳性能模拟并进行了分析,分析表明,交变应力的应力幅值一定时,疲劳寿命随着平均应力的增大而减小,且拉应力更容易产生疲劳破坏;在交变载荷平均应力一定的情况下,随着应力幅值的增加,疲劳寿命逐渐减小。     

由局外粒子吸脱附诱导的一类新的电化学振荡

自组织现象和理论研究是当今科学前沿之一.化学的基本规律是非平衡和非线性的,近年来随着非线性动力学的发展,有关金属阳极溶解和电催化等电极过程中的电流或电位振荡现象的研究成为一个热点课题[1～3].电化学振荡大都对应着电极表面的阻化、活化交替过程[4],如金属阳极溶解过程中难溶性盐膜的生成和溶解,电催化过程中中间产物的吸附和脱附,且大多与反应和产物粒子的传质过程密切相关.在金属防腐蚀、电镀和电池等实用电化学体系中有关添加剂性能和机理的研究具有重要的理论和实用意义,这些添加剂相当一部分能够吸附到电极表面上通过改变电极…     

用测定能量消耗的方法研究金属疲劳微裂缝

随着近代工业和技术越来越朝着高速的方向发展,由于交变载荷和振动所产生的疲劳失敗也就变得越为突出,因而金属疲劳的研究和解决具有重要的国民經济意义。根据生产实践上的經驗,劳动人民已經能够利用听觉和视觉来偵查和預防疲劳失敗。例如鉄路工     

含铋金属玻璃热弛豫过程的动态电阻研究

近年来,人们对金属玻璃物性与退火处理过程的关系进行了大量地研究,并且提出了一些模型理论来解释所观测到的实验现象。但是关于热驰豫过程对金属玻璃电性影响的报道较少,尤其在退火处理对其电阻温度系数影响方面研究甚少。我们研究了热弛豫过程对     

直流电对Sn-Pb/Cu润湿性的影响

在铸造法制金属基复合材料过程中,金属基体与增强相间相互润湿是一个非常重要的条件解决金属液/增强相间润湿性问题的途径主要有物理方法和化学方法两种,施加电流是一种物理方法,与化学涂层、添加合金元素等化学方法相比,它不会给金属液带来成分的变化,或在界面上产生严重的化学反应,使得界面的强度受到破坏;该法与其他物理方法如压力浸渗。搅拌铸造、超声振动相比,将避免气体或氧化膜的混入,而且所需设备简易.然而,电流对金属液/固相润湿的作用很少有报道.在金属基复合材料大家族中,金属基体多采用共晶系合金,如Al-Si,Al-Mg,Fe-C系等;增强相常用石墨、钨丝、碳纤维等导体材料.故本文选择典型二元共晶系Sn-Pb合金作为金属液,导体纯铜作为固相衬板,用座滴法来研究电流对液固两相润湿过程的影响,本文用Gouy-Chapman和Stern双电层理论来分析相关现象.     

考虑机械连接载荷和疲劳性能的装配结构拓扑优化设计方法

针对工程中常见的多钉连接装配结构,提出了一种同时考虑钉载和疲劳性能的拓扑优化设计方法.一方面,将钉载约束考虑到装配结构的拓扑优化设计中,针对结构中大量的钉载约束,采用约束凝聚技术,简化了多约束问题灵敏度求解过程,提高了优化的计算效率.另一方面,将疲劳准则作为设计约束引入到拓扑优化问题中,为了避免因多钉连接结构建模方法引起的不真实应力状态对优化问题产生影响,采用组合单元对连接结构进行建模,用被连接件壳单元上的应力衡量结构疲劳性能,采用P范数凝聚方法对疲劳约束进行凝聚,在此基础上研究了拓扑优化设计中疲劳性能对结构拓扑形式和承载性能的影响.最后通过两个数值算例验证了所提方法的有效性.     

金属纳米薄膜中稳态非傅里叶导热的实验

作为传热学理论的基本规律,傅里叶定律对于常规条件下的导热都是适用的.针对瞬态条件下的热波现象和非傅里叶导热已有不少理论和实验研究.近年来,热质理论指出在低温、极高热流密度的稳态条件下也会出现非傅里叶导热现象,其物理本质是热质惯性力作用不可忽略的体现.利用液氦制冷系统,在低温环境中对大电流加热条件下金属纳米薄膜中的导热过程进行实验研究,实验中可以产生高于1×1010Wm-2的热流密度.通过对不同金属纳米薄膜样品的重复测量,结果显示金属纳米薄膜平均温度明显高于傅里叶定律的预测值,并且温差随着热流密度的增加、环境温度的减小而逐渐增加,表明非傅里叶导热现象的存在,同热质理论的预测规律一致.     

金属玻璃动态拉伸断裂(层裂)中的损伤演化行为

金属玻璃独特的非晶结构使其具有许多优异的力学、物理性能,因而在装甲防护、卫星护罩等方面拥有广阔的应用前景.近年来,在金属玻璃层裂面上观察到一种"韧脆转变"现象,其可能会加速材料的动态损伤演化进程,影响其在国防军事、航空航天方面的实际应用.如何有效规避此类缺陷,要求研究者在机理层面进一步加深对该过程的认识.本文回顾了冲击载荷下金属玻璃动态力学性能和损伤演化机理方面的研究现状,并对层裂过程中动态孔洞扩展的相关理论展开介绍,明确了已有实验工作和理论模型中的不足,旨在吸引更多研究者参与到该领域的研究中.     

镧系金属“双峰效应”的本质

镧系金属一系列物理化学性质在Eu和Yb处出现双峰(双谷)的现象称为“双峰效应”,并通常从两个方面进行解释:Eu和Yb是二价金属以及它们的金属半径大于其邻近的三价稀土.作者根据电子精细结构定量地计算了镧系金属的原子半径、密度、     

噻吩甲酰三氟丙酮络合物分子内重排过程研究

动态核磁共振(DNMR)方法是研究分子运动现象,获得活化参数的有力工具,对金属络合物分子内和分子间重排过程的研究有十分重要的意义.Fay等曾用测量重合温度时谱线宽度等近似方法研究了一些金属络合物的二位、三位分子内交换.本文用全线型分析法研究了四位动态交换,兹将结果作一报道.     

锂枝晶的生长理论模型及其抑制方法

锂金属由于其具有极高的理论比容量、较低的密度和极低的氧化还原电位等特性,是实现下一代高比能锂电池的理想负极材料.然而,在锂金属电池实际充放电循环过程中,锂金属负极表面易产生枝晶状结构锂,这些锂枝晶不仅能够引起锂金属电池的安全隐患,而且极大地降低锂金属电池的库伦效率,缩短电池的使用寿命.这些问题严重阻碍了锂金属电池的应用发展.因此,充分认识锂枝晶的形成和生长机理,同时精确调控金属锂的电化学溶解/锂沉积过程,进而有效地抑制锂枝晶的形成生长,是实现下一代锂金属电池商业化应用的首要前提.本文综述了近年来锂枝晶生长理论与抑制方法的研究进展,在此基础上,从热力学与动力学角度加深对锂枝晶生长机理的认识,将为开发锂枝晶的抑制策略和加快锂金属电池的实用化提供科学理论借鉴.     

泡沫金属对高温熔盐熔化过程的影响

泡沫金属对高温熔盐的相变过程影响很大.本文通过Fluent软件研究了在微重力、真空条件下,泡沫金属的孔隙率,填充位置和体积对高温熔盐熔化过程的影响.结果表明,虽然泡沫金属的孔隙率的变化对高温熔盐整个熔化过程温度的分布影响不大.但是,随着孔隙率的变小,对熔化速率的影响越小.泡沫金属的填充体积对温度分布影响较小,但是填充位置对融化过程温度场影响很大.在一定范围内可以减少泡沫金属的填充体积,将泡沫金属填充到一定的位置来增加蓄热量.     

威布尔环境因子的置信估计

在金属疲劳寿命试验及电子元器件的加速寿命试验中,为进行可靠性设计及评定,有必要获得环境因子的置信估计,但至今还没有任何简单而有效的方法可采用。本文提出一种办法从威布尔分布的数据来作出环境因子的置信限。     

金属氢的六角密堆积结构与能量的全量子力学计算

金属氢不仅是一种高效核聚变燃料和高效炸药,而且是一种高温超导材料.此外,对金属氢的研究有助于解决地球物理和天体物理中的一些重要问题,如了解各行星的电性质,磁场的强弱和演变过程等.因此研究金属氢具有重大的理论意义和现实意义.1935年Wignerand Huntington通过计算后指出:氢在足够高的压力下将转变为金属氢.从那以后的近60年来,许多研究人员对超高压合成金属氢进行了大量的实验研究,其中毛河光和Hemley小组的实验工作尤为出色.理论方面,人们已经用能带论或均匀电子气微扰论和类氢原子模型     

金属切削中的蓝脆效应与热塑剪切失稳

热塑剪切失稳(绝热剪切)是广泛存在于许多动态塑性变形过程中的一种材料破坏现象。蓝脆效应是某些钢类材料特有的一种强度温度特性。认识二者之间的关系,对于动态塑性工程设计中的合理选材和过程优化十分重要。金属切削过程所具有的大应变、高应变率和热集中环境,对于许多难加工金属材料,很容易观察到热塑剪切失稳的发生,这些材料包括钛及其