基于分子动力学模拟的锆辐照损伤及拉伸力学行为研究

本文采用分子动力学方法模拟了不同初级离位原子(PKA)能量下单晶α锆的辐照损伤动态过程,以及辐照后的缺陷模型在沿[0001]单轴拉伸下的力学性能及微观结构演变。结果表明,随着PKA能量的增加,α锆晶体中辐照产生的Frenkel缺陷对数目稳步增加;单轴拉伸模拟结果显示,辐照产生的Frenkel缺陷对会显著降低单晶α锆的屈服强度,且随着PKA能量的增大,辐照材料的屈服强度呈缓慢逐渐下降的趋势;结合拉伸形变过程的微观结构演化可知,辐射产生的缺陷为位错环提供了成核位置,在较低的应变下即产生了大量位错,导致辐照后α锆的屈服强度大幅降低。     

点缺陷对4H-SiC的影响

碳化硅(SiC)是一种新型的宽禁带半导体材料,但在实际生产过程中存在各种缺陷。通过第一性原理平面波法计算了4H-SiC薄膜上的碳空位缺陷(V_C)和硅空位缺陷(V_(Si))的态密度从而得出不同缺陷对4H-SiC材料的影响。并在此基础上计算了磷原子和硼原子掺杂,得出两种不同的掺杂类型对4H-SiC材料造成的影响;并计算了缺陷的形成能,通过对比形成能得出哪种缺陷更容易形成。     

量子棒中强耦合磁极化子基态能量的磁场和温度依赖性

基于Huybrechts-Lee-Low-Pines变分法,研究量子棒中强耦合磁极化子基态能量的磁场和温度依赖性.结果表明:磁极化子基态能量的绝对值随温度参数的增加而增大,随电子-声子耦合强度的增加而增大,随磁场的回旋频率的增加而减小,随量子棒受限强度的增加而减小;磁极化子的基态能量随量子棒纵横比的变化规律呈""型曲线,并受到温度的显著影响.     

质子对碲锌镉辐照损伤的SRIM模拟

模拟计算质子对CdZnTe的辐照损伤. 先计算质子在CdZnTe中的电离损伤和位移损伤, 再计算不同能量和入射角的质子辐照CdZnTe产生的空位数, 最后计算不同能量和入射角的质子辐照不同厚度CdZnTe靶的溅射产额. 结果表明: 电离损伤远大于位移损伤; CdZnTe内因质子辐照产生的空位数随质子能量的增大而增加, 当质子入射角大于60°时, 产生的空位数明显减少; CdZnTe低于半导体硅和金刚石的抗辐照性能; 溅射产额与空位数相差较大, 溅射产额随质子能量的增大先增大后减小, 随质子入射角的增大而增大, 随CdZnTe靶厚度的增大整体趋于增大.     

三轴及孔隙水作用下煤的变形和声发射特性

在MTS815.02岩石力学试验系统上进行了煤的单轴压缩、三轴压缩及孔隙水作用下全应力应变试验及声发射检测.结果表明:煤的三轴强度、残余强度随围压增高而增大,随孔隙水压增高而降低;在低围压试验范围内,煤的弹性模量不随围压变化.煤在不同试验条件下呈现的声发射特征有显著差异性:单轴试验时各个阶段均有声发射事件产生,三轴及孔隙水试验条件下煤样屈服之前声发射事件较少,而屈服之后声发射趋于活跃;单轴试验时煤的声发射能量最大,随孔隙水压增大,煤样变形过程释放的声发射能量逐渐减小.     

6H-SiC γ辐照的正电子研究

用正电子湮没寿命谱(PALS)方法对经过不同剂量γ辐照的n型6H-SiC内的缺陷进行研究.实验表明,辐照可以使样品内部产生单空位缺陷Vc.对实验中得到的寿命谱的变化进行分析发现,低剂量的γ辐照对n型6H-SiC有类似退火效应的作用.这些研究结果可以为n型6H-SiC的生产及其可能的应用提供有效的参考价值.     

电子辐照CuZnAl形状记忆合金马氏体稳定化的研究

用能量 1.7MeV不同注量的电子辐照CuZnAl形状记忆合金样品 ,通过循环水冷的方法 ,将辐照控制在马氏体相进行 .实验结果表明 ,样品被辐照处理后 ,其马氏体相变温度和相变滞后 ,以及相变特征温度T0 都随辐照注量的增大而升高 ;当辐照注量在 6 .30× 10 2 0 m- 2 ～ 1.89×10 2 1m- 2 时 ,其相变温度变化渐趋平缓 .作者认为 ,这是由于电子辐照产生的点缺陷造成了马氏体相点阵畸变 ,从而诱生了马氏体稳定化     

中子辐照的6H-SiC单晶的退火回复特性

对6H-SiC单晶进行中子辐照(中子总剂量为2.85×1020 n/cm~2)后对其进行200~1 700℃的等时退火处理,利用X线衍射技术(XRD)观察和分析中子辐照对样品造成的损伤及其回复规律.通过研究(0001)晶面衍射峰的峰形和峰位置发现,等时退火处理后,辐照缺陷逐渐消失,晶体衍射峰的半高宽在200~600℃回复明显,在600~1 400℃没有明显变化,但在1 400℃之后又开始明显减小,最后接近辐照前的数值.而晶面间距d在200~1 400℃时持续减小,之后又随退火温度的升高而变大,最后接近辐照前的数值.通过对辐照损伤回复规律的分析认为,中子辐照使样品内部出现了大量点缺陷和线缺陷,而这些缺陷大多可以通过高温退火消除.     

冷弯厚壁钢管截面不同部位材料特性分布模型

对取自30种不同截面、不同厚度、不同钢材型号、不同厂家生产的冷弯厚壁矩形和方形钢管的568个试件进行了材料性能试验研究.结果表明:焊缝部位的屈服强度和极限强度相对于邻边均有提高;角部屈服强度提高系数随型钢中心线长与弯角内径之比的增大而增大,而各参数对极限强度的影响较小;焊缝两邻边间的强度差异很小.基于研究结果,提出了冷弯矩形和方形钢管屈服强度、极限强度、强屈比和伸长率沿截面的分布模型.当相应冷弯型钢截面的梁、柱强度和稳定分析中需要考虑冷弯效应的影响时,可以应用此分布模型.     

动荷载作用下冻结黏土破坏特性试验研究

对冻结黏土进行单轴压缩试验和振动荷载试验,研究静-动荷载作用下冻结黏土的破坏强度、起始屈服强度、破坏应变、破坏时间、破坏应变比能,并进行对比分析。研究结果表明:冻结黏土破坏强度和起始屈服强度随温度降低而显著增大,振动频率的影响较小;冻结黏土破坏应变和破坏时间随温度降低呈现先增大后减小的趋势,温度的降低导致冻结黏土脆性增强;冻结黏土破坏应变比能是衡量冻结黏土抵御破坏能力的指标,随温度降低而增大,振动频率的影响规律不明显;在振动荷载作用下,破坏强度和起始屈服强度增大,破坏应变、破坏时间和破坏应变比能减小,振动荷载使得冻结黏土脆性增强,并且有利于破坏冻结黏土。     

微波照射后玄武岩损伤机理试验研究

为探究微波循环照射下玄武岩损伤机理,在不同微波照射参数下,对玄武岩试件进行微波循环照射和连续照射,通过超声波检测、巴西圆盘劈裂试验,以纵波波速、抗拉强度、损伤变量作为定量指标,衡量微波辐射对岩石损伤效应影响程度。结果表明:采用低功率微波照射时,因单次微波输入能过低不足以达到裂纹起裂能,使得循环照射的功效无法显现,此时不宜使用循环照射微波加载模式;采用高功率微波照射时,微波循环照射对岩石的损伤效应随着循环次数的增多而增强,且较之于连续照射,可实现用较少的能耗达到更好的损伤弱化效果;水是引起岩石损伤的重要因素,在循环照射间歇采用冲水冷却方式可增强岩石受损程度;可见高功率微波循环照射方式可提高破岩效果。     

基于同步辐射白光形貌术和X射线迹线法的6H-SiC单晶结构缺陷研究

[目的]SiC材料结构缺陷的检测和控制是实现材料应用的关键环节,因此本文对6H-SiC单晶中的结构缺陷进行研究。[方法]采用同步辐射白光形貌术观察6H-SiC单晶中的基本螺位错和基平面弯曲,并利用X射线迹线法模拟基本螺位错的形貌和基平面弯曲后衍射斑点的形状。[结果]6H-SiC单晶中的典型结构缺陷之一为基本螺位错,它的形貌特征为白色的圆斑;由于热弹应力的存在,6H-SiC单晶在生长过程中容易发生基平面弯曲,结果导致衍射斑点的形状发生改变。[结论]同步辐射白光形貌术和X射线迹线法可以用于检测6H-SiC单晶结构缺陷;样品的基本螺位错密度为1.56×10~4/cm~2,基平面弯曲半径近似为1m。     

Al掺杂4H-SiC第一性原理计算及二次离子质谱分析

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,使用CASTEP软件建立了4H-SiC重掺杂模型,对通过激光辐照固态Al膜制备的p型重掺杂4H-SiC薄膜的晶体结构和电子结构进行了计算分析,研究获得不同浓度Al掺杂4H-SiC的能带结构和态密度.结果表明,随着Al原子掺杂浓度的增大,辐照样品禁带宽度随之减小,费米能级进入价带,体现出p型半导体的特征.结合二次离子质谱测试分析,得到Al掺杂浓度随辐照层深度的变化规律,Al掺杂浓度在30 nm范围内较为均匀,约为1×10^20cm^-3.证明KrF准分子激光可以实现4H-SiC之Al原子重掺杂,随着深度的增加,激光能量密度逐渐降低,4H-SiC内Al原子掺杂浓度相应降低.验证了激光辐照Al膜掺杂所制备4H-SiC样品的p型半导体特征,得到了Al掺杂浓度随激光辐照深度的变化规律.     

钛合金激光熔丝增材制造的温度场与应力场模拟

激光熔丝增材成形过程中复杂热循环和残余应力分布会使沉积层产生较大的变形甚至开裂.利用ABAQUS软件建立其完全热力耦合有限元模型,采用移动热源子程序模拟激光加载,生死单元技术模拟材料的添加.综合考虑了材料的熔化潜热、对流/辐射换热边界条件、随温度变化的材料非线性等问题,研究Ti-6Al-4V 钛合金单道多层薄壁件沉积过程中的热循环特性和残余应力分布.结果表明:沉积成形经历了快速加热、快速冷却的过程,随着层数的增加,热累积效应增强;沉积层整体呈拉应力状态,易产生裂纹等缺陷.     

新型TB9钛合金屈服强度的应变率效应

TB9钛合金具有良好的力学性能,被广泛应用于航空航天领域,其材料强度随服役过程中应力作用的加载速率变化而发生改变。本文采用三次真空自耗熔炼工艺制备TB9钛合金材料,并对其开展了室温拉伸和压缩试验,研究了该材料在应变率0.0005-0.1 s-1范围内的力学性能及其变形行为,讨论了应变率对该材料压缩和拉伸屈服强度的影响。结果表明：应变率由0.0005 s-1升高至0.1 s-1时,TB9钛合金材料的平均压缩屈服强度由955.96 MPa升高至1 090.94 MPa,平均拉伸屈服强度由971.01 MPa升高至1 096.31 MPa,压缩屈服强度应变率敏感系数为0.02273,拉伸屈服强度应变率敏感系数为0.02110;随着应变率的增大,TB9钛合金拉伸试件断面韧窝尺寸及深度均会变小,这是由于应变率大时,瞬间局部能量增加,裂纹萌生和扩展速度加快所致。此外,本文采用线性函数拟合了TB9钛合金材料室温下屈服强度增强因子与自然对数应变率之间的关系,可用于预测TB9钛合金在工程应用中的力学行为。     

Effect of gradient temperature rolling process on promoting crack healing in Q500 heavy plates

To ensure the quality of heavy plate products as determined by ultrasonic inspection, it is necessary to effectively control defects such as cracks and shrinkage cavities in heavy plates. Generally, some defects such as large size cracks exist due to insufficient deformation in the center of traditionally rolled plates. Compared with the traditional rolling process, gradient temperature rolling(GTR) process can effectively increase deformation inside heavy plates. In this study, the effect of GTR on crack healing was analyzed through a comparison experiment with the uniform temperature rolling(UTR). The results show that the GTR process could increase the plastic strain inside the heavy plate and effectively promote the healing process of the preset cracks. The degrees of crack healing at the center and quarter thickness position of the steel plate via GTR were greater than twice those of the plate via UTR. The GTR process can significantly reduce the internal defects of heavy plates and improve the defect detection level of heavy plate products. Also, The GTR process results in the formation of new crystal grains in the crack region, which is crucial to crack healing.     

超声振动辅助摩擦堆焊热-流耦合数值模拟

传统摩擦堆焊能量输入形式单一，随着堆焊材料强度的提高，堆焊过程中需要施加更大的轴向压力和转矩，极大限制其推广应用.为了解决上述问题，提出一种在耗材棒前方的基板上施加超声振动的超声振动辅助摩擦堆焊新工艺.以Ti-6Al-4V为研究对象，基于超声宏观软化效应建立了一个三维热-流耦合数值模型，定量分析了不同振幅下的超声振动对摩擦堆焊过程中温度场和材料流动行为的影响.计算结果表明，超声振动的预热效应并不明显，随着振幅的增加，超声振动能够显著提高熔合区塑性材料流动速度，降低材料黏度，扩大塑性材料流动区域.     

InGaN太阳能电池材料的辐射性质

对采用分子束外延生长的In1-xGaxN薄膜与金属有机化学气相沉积生长的GaAs和Ga0.51In0.49P薄膜太阳能电池材料进行了对比研究,探讨了全太阳光谱材料系In1-xGaxN合金薄膜受到高能粒子辐射后的电学特性变化规律。实验结果显示:GaAs和Ga0.51In0.49P的光致发光信号强度受到照射的强烈压制,而受到类似剂量照射后InN的光致发光信号强度没有下降;In1-xGaxN合金薄膜材料的电学特性表现出用高能质子(2MeV)照射比当前常用的GaAs和GaInP光伏材料有更高的电阻。这表明,In1-xGaxN对高能粒子损伤没有GaAs和GaInP那么敏感,从而给空间受到强辐射的高效太阳能电池提供了巨大的应用潜力。     

空化热力学效应对相间质量传输过程的影响

为了分析空化热力学效应对相间质量传输过程的影响,应用二次开发技术在商业软件中引入修正的Merkle空化模型及液氮物性参数随流场温度的变化,并在能量方程的源项中考虑了空化的影响,对绕对称回转体液氮空化流动进行了计算.通过将计算结果与实验数据进行对比,对计算方法进行了验证.基于数值计算结果分析了空化热力学效应对质量传输过程的影响.相间质量传输过程包括蒸发和凝结过程.在蒸发过程中,低温流体空化的发展不仅与当地空化数σ有关,且依赖于流场的密度比R(T).随温度升高,液体/蒸汽的密度比梯度(dR/dT)增加,导致蒸发量减小;随温度升高,饱和蒸汽压变化梯度升高,导致蒸发量减小.凝结过程中,随温度升高,(1-φl)值减小,凝结量减小;随温度升高,max(0,Cp+σ)值增大,凝结量增加.     

WET STRENGTH PAPER REPULPING: LABORATORY EVALUATION

INTRODUCTIONIn non-wet strength paper, cellulose fibres are held together by hydrogen bonds. In the presence of water, these hydrogen bonds break and paper integrity is lost. Typically, paper treated with wet strength resin retains at least 15% of the paper’s dry strength after complete wetting with water. Paper without resin retains only 2-7% of its dry strength on wetting. The wet strength paper keeps its integrity because of its chemistry. This chemistry also defends it in the pulper…