纳米多晶镍钨合金力学性能的分子动力学研究

为了研究钨原子分数与平均晶粒尺寸对镍钨合金纳米多晶力学性能的影响，本文运用分子动力学方法在10 K与300 K时对镍钨合金纳米多晶模型进行拉伸与剪切模拟，计算分析了不同钨原子分数(0%、5%、10%、15%、20%)的镍钨合金的抗拉强度、延伸率与抗剪切性能等力学性能，进一步研究了不同晶粒尺寸(2.4 nm、1.9 nm、1.5 nm)对镍钨合金多晶力学性能的影响。结果表明，当镍钨合金纳米多晶中钨原子分数为0%时，在10 K或者300 K时，平均晶粒尺寸小的镍钨合金纳米多晶抗拉强度大，但是抗剪切强度反而小；当镍钨合金纳米多晶中钨原子分数在0%～20%之间时，随着钨元素含量的增加，抗拉强度与抗剪强度也逐渐增大；当镍钨合金纳米多晶中钨原子分数在0%～15%之间时，温度为10 K或者300 K时，平均晶粒尺寸为1.5 nm的镍钨合金纳米多晶的延伸率大于平均晶粒尺寸为1.9 nm或者2.4 nm的镍钨合金纳米多晶的延伸率。     

双相纳米结构CuZr合金力学行为的模拟研究

采用分子动力学方法研究了在拉伸载荷作用下,晶粒尺寸对纳米多晶Cu和双相纳米结构CuZr复合材料塑性变形机制的影响.研究结果表明,小晶粒尺寸的纳米多晶Cu的变形机制以晶粒旋转以及晶界迁移为主,并伴随着少量位错的成核与滑移.晶粒尺寸较大的纳米多晶Cu的塑性变形机制则以裂纹的成核与生长为主.对于双相纳米结构Cu/CuZr复合材料,非晶相的塑性变形在复合材料的塑性变形过程中起主导作用,且这种现象与晶粒尺寸无关.此外,当晶粒尺寸增加到一定尺寸时,复合材料的晶界处也出现了晶界裂纹,但非晶相明显延缓和阻碍了裂纹的成核与扩展.研究表明非晶相的引入能有效提升纳米多晶Cu的塑性.     

初始粉体状态对氧化铝/氧化锆纳米陶瓷烧结性能的影响

通过放电等离子体烧结(SPS),分别以纳米多晶粉体和非晶粉体作为原料制备了Al2O3-ZrO2纳米陶瓷复合材料,并研究了初始粉体状态对致密化过程和微观结构的影响。将纳米多晶粉体通过SPS烧结为致密的纳米块体,所需的最低烧结温度为1 400℃,所得产品的晶粒尺寸约为320nm;非晶粉体完全致密所需的SPS温度为1 200℃,所得产品的晶粒尺寸约为150nm。相比于纳米多晶粉体,非晶粉体可以在较低的温度下烧结成为致密纳米块体,我们将这一现象归结为非晶粉体在烧结中的相转变。这一发现为纳米陶瓷块体的低温烧结提供了新的思路。     

退火温度对溅射Al膜微结构及光学常数的影响

用直流溅射镀膜工艺在室温Si基片上制备了250nm厚的Al膜,并用X射线衍射及反射式椭偏光谱技术,对薄膜的微结构和光学常数在不同退火温度下的变化进行了测试分析。结构分析表明:退火后的Al膜均呈多晶状态,晶体结构仍为面心立方;随着退火温度由室温20℃左右升高到400℃,薄膜的平均晶粒尺寸由22.8nm增加到25.1nm;平均晶格常数(4.047)略比标准值4.04960小。椭偏光谱测量结果表明:2600～8300光频范围内,退火温度对折射率n影响较小,对吸收系数k的影响较为明显。     

高压退火对FePt:Ag纳米薄膜的微结构和矫顽力的影响

采用直流磁控溅射技术在自然氧化的Si基片上生长厚度约为100nm的原始态FePt:Ag纳米复合薄膜,采用高压退火调控该薄膜的微结构和矫顽力。在873 K温度下,当退火压力从常压增加到0.6 GPa时,退火后所生成的L10-FePt薄膜的有序畴尺寸从d=19 nm减小到D=9 nm,FePt薄膜的晶粒尺寸从D=34 nm减小到D=13nm,且有序畴尺寸和晶粒尺寸分布的均匀性明显提高。随着退火压力的增加FePt:Ag薄膜的矫顽力降低,因此,高压退火可以用来调控FePt:Ag复合薄膜的矫顽力。     

金属晶粒长大动力学的蒙特卡洛模拟

基于Potts模型建立了的三维多晶模型和含有第二相颗粒的三维多晶模型,用蒙特卡洛方法模拟了两种组织晶粒长大的演化过程。通过可视化数据分析,比较了两种组织演化的不同,统计了晶粒长大动力学和晶粒尺寸分布等,为细观力学和显微组织演化研究奠定了基础。     

不同硫化温度下铜锌锡硫薄膜的微观组织结构表征

在覆盖Mo层的钠钙玻璃上采用磁控溅射沉积后续硫化处理方式制备铜锌锡硫(CZTS)薄膜.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、高角环形暗场像和X射线能谱仪等表征技术,研究不同硫化温度下CZTS薄膜形成过程中微观组织结构的变化.结果表明:硫化温度升高到400℃以上形成CZTS四元结晶相组成的薄膜,在400～550℃之间,随硫化温度的升高CZTS相增多且尺寸增大,600℃硫化时,CZTS相出现分解现象.硫化温度对薄膜影响显著,近钼层颗粒尺寸较小,表层颗粒尺寸较大.温度较低时薄膜的表层中Cu和S富集形成CuS,近钼层中Zn和Sn含量较多.随着温度升高,Cu、Zn、Sn和S不断扩散,分布更加均匀,形成的CZTS相结晶性愈好,晶粒不断长大成等轴晶,且CZTS晶粒出现孪晶.     

氩气分压与膜厚对溅射Al膜微结构及应力的影响

在不同氩气分压下,用直流溅射法在室温Si基片上制备了不同厚度的Al膜。用光学干涉相移法和X射线衍射技术,对薄膜应力和微结构进行了测试分析。微结构分析表明:制备的Al膜均呈多晶状态,晶体结构仍为面心立方;氩气分压分别为1Pa和3Pa的Al膜相比,1Pa下制备的薄膜结晶程度明显优于3Pa下制备的薄膜。1Pa下Al膜平均晶粒尺寸随膜厚的增加由17.9nm逐渐增大到26.3nm;晶格常数由0.4037nm增大到0.4047nm,均比标准值0.40496nm稍小。应力分析表明:同一工作气体压强(氩气分压)下,Al膜的平均应力随着膜厚的增加变小,应力分布趋向均匀。相同时间1Pa和3Pa的Al膜,其微结构和应力有较大差别。     

微量Mg元素添加对铜晶粒尺寸热稳定性的影响

作为重要的导电导热材料,铜在高温下的晶粒尺寸热稳定性是目前新能源、电子通信等领域的研究热点.利用电子背散射衍射、透射电子显微镜以及高角度环形暗场扫描透射进行分析,研究微量Mg元素添加对铜在高温热暴露下的晶粒长大行为及织构演变的影响规律.结果表明:0.12%(质量分数,下同)的Mg元素添加可以明显地提高铜在高温下的晶粒尺寸热稳定性.纯铜经650 ℃/10 min和950 ℃/10 min热暴露后的平均晶粒尺寸为58.2, 198.0 μm，添加0.12%的Mg元素后,铜合金经650 ℃/10 min和950 ℃/ 10 min热暴露后的平均晶粒尺寸为23.5, 82.5 μm.此外,0.12%的 Mg元素添加明显弱化了铜合金在高温热暴露后的立方织构(Cube){001}<100>,提高了合金中黄铜织构(Brass){110}<112>和铜型织构(Copper){112}<111>的体积分数. Mg元素添加使铜合金形成了10~20 nm的细小γ(Cu2Mg)相,这些γ相对晶界具有明显的钉扎作用,可以抑制晶粒的生长,使铜合金具有较好的晶粒尺寸热稳定性,并且对合金电导率的影响较小.     

镓锌氧化物半导体薄膜的晶粒生长特性及其微结构研究

采用Zn O:Ga3O2高密度陶瓷靶作为溅射源材料,利用射频磁控溅射技术在玻璃基片上制备了镓锌氧化物(Ga Zn O)半导体薄膜.基于X射线衍射仪的测试表征,研究了薄膜厚度对Ga Zn O样品晶粒生长特性和微结构性能的影响.研究结果表明:所制备的Ga Zn O样品为多晶薄膜,并且都具有六角纤锌矿型结构和(002)晶向的择优取向生长特性;其(002)取向程度、结晶性能和微结构参数等均与薄膜厚度密切相关.随着薄膜厚度的增大,Ga Zn O样品的(002)择优取向程度和晶粒尺寸表现为先增大后减小,而位错密度和晶格应变则表现为先减小后增大.当薄膜厚度为510 nm时,Ga Zn O样品具有最大的(002)晶向织构系数(2.959)、最大的晶粒尺寸(97.8 nm)、最小的位错密度(1.044×1014m-2)和最小的晶格应变(5.887×10-4).     

基于小波变换的改进暗通道去雾算法

针对暗通道先验算法在景深较大处会出现颜色失真,且易受噪声干扰和运行时间久等问题,提出了一种基于多尺度小波变换的改进融合暗通道去雾方法。首先对有雾图像作二级小波分解,再对得到的高频分量利用软阈值去噪,对低频分量利用改进的自适应融合暗通道进行去雾。最后利用一个局部线性模型将高低频分量系数关联进行小波重构。实验结果表明,提出的算法具有较高的去雾效率,且能很好的提高去雾图像的质量。     

基于暗原色先验模型的混合滤波图像去雾算法

基于暗原色先验模型去雾方法,提出混合滤波快速图像去雾算法.该算法在暗原色先验模型的基础上,对雾图的暗原色图像进行最大值滤波,继而求出透射率矩阵;利用最小值滤波估算透射率矩阵的下限值作为透射率的补偿值,再使用指导滤波修复透射率矩阵;利用小波变换方法对去雾后的图像进行滤波和平滑处理,有效改善了去雾图像的视觉效果.本算法有效解决了由于图像边缘估值失真导致的重建后去雾图像存在景深边缘处白色晕块和斑状奇异点的问题,以及带雾图像不同景深、景深边缘透射率的误差修复问题.     

基于Alq3的有机发光二极管中的瞬时荧光与延迟荧光

制备了结构为ITO/CuPc/NPB/Alq3/LiF/Al的有机发光二极管, 并在100, 70, 40和15 K四个温度测量了器件在恒流偏置下电致发光随磁场的变化. 器件的电致发光包括瞬时荧光与延迟荧光两部分. 两者都可以受外加磁场影响, 但对磁场的依赖关系不同. 由此导出了在不同磁场强度时瞬时光强度与延迟光强度和总发光强度的关系. 基于对延迟光强度磁场效应的合理估计, 分别计算了器件在不同的温度、电流下瞬时光强度与延迟光强度的值, 和延迟光在器件总发光中的比重. 计算结果显示, 在15 K和160 μA时, 延迟光在器件总发光中的比重可超过20%. 对计算公式所基于的假设进行了分析, 并且探讨了这些假设对计算结果的影响.     

基于导向滤波优化暗原色先验的公路能见度检测方法

针对中国交通领域的能见度实时监测问题,通过复用公路沿线密集布设的监控摄像头,提出了一种以暗原色先验理论为基础的公路能见度检测方法。该方法针对析取的监控视频帧,通过改进的暗原色先验图像处理方法获取视频帧中特定位置的空气透射率,然后按照摄像头架设的几何参数及大气光学理论推导相应的道路能见距离。与传统的暗原色先验方法不同,现采用导向滤波对暗原色先验的空气透射率计算进行优化,可以获得更加符合真实图像的透射率结果。实验分析结果表明,该能见度计算方法可行,能见度检测结果具有较高的准确度,因此可用于解决公路能见度检测和交通安全预警等问题。     

Alq3有机发光二极管中的激子湮灭过程及其磁场效应

在基于Alq3的有机发光二极管中,器件的电致发光包括瞬时荧光与延迟荧光两部分.二者都可以受外加磁场影响,但对磁场的依赖关系不同.由此推导出了在不同磁场强度时瞬时光强度与延迟光强度和总发光强度之间的经验公式.基于对延迟光强度磁场效应的合理估计,分别计算了器件在不同温度、不同电流下的瞬时光与延迟光强度,以及二者随外加磁场的变化.利用Merrifield关于激子湮灭的唯象理论,深入分析了在完全有序和完全无序两种体系中的三重态激子湮灭过程及其磁场效应.     

基于暗通道先验改进的自动色彩均衡算法

针对自动色彩均衡算法在处理色彩丰富度低的低色温图像造成的色温偏高问题,提出了一种基于暗通道先验改进的自动色彩均衡算法。该算法首先对原始图像利用暗通道先验算法及导向滤波进行预处理得到精细透射率图像,然后按照阈值范围提取有效范围点区域得到二值图像,进而求得色温增益因子,最后对自动色彩均衡算法中的色彩域/空域步骤进行优化,完成图像的色温校正。实验结果表明,该算法有效解决了自动色彩均衡算法产生的图像偏色问题,具有良好的色温校正效果。     

一种改进的结合边缘检测的去雾新方法

暗原色去雾算法复原的图像会出现边缘效应,为此提出了一种改进的基于暗原色理论的去雾算法.首先计算出图像的暗色图,并使用小波分解算法将暗色图像向下采样一次;然后在小波分解的平滑部分计算大气光和图像的暗原色,提取出平滑部分的边缘信息,并使用形态学对其进行膨胀获得相应的二值边缘图像;接着对二值边缘图像所在区域的暗原色及非边缘处的暗原色分别进行优化;最后,将优化后的暗原色使用小波重构算法向上采样,并据此计算出图像透射率,结合去雾模型复原到清晰的无雾图像.实验证明,该方法在很好地去除边缘效应的同时,极大地减少了算法时间复杂度,满足实时要求.     

复杂位错TEM分析的计算机图象匹配技术

介绍了透射电镜（ＴＥＭ）位错象的计算机模拟技术及多束暗场模拟．应用该技术有助于澄清Ｌｌ２Ａｌ３Ｔｉ基有序合金中位错分解性质的争议,并确定了在５００℃变形的Ａｌ６７Ｍｎ８Ｔｉ２５合金中存在以ＳＩＳＦ方式分解的超点阵位错．     

海上高温高压井完井管柱安全性设计

东方1-1气田高温高压储层生产管柱在生产过程中存在变形量大、生产初期井口节流压降与温降大,以及特殊的环空密闭憋压等问题,具有安全生产隐患。因此对该类气井开展完井管柱安全性设计研究具有重要的现实意义。通过油管携液、油管防冲蚀、水合物的预防、油管柱强度校核、密闭环空压力变化分析、射孔管柱振动与减震措施研究,开展了海上高温高压井完井管柱安全性设计。该设计方法成功应用到东方1-1高温高压气田,对其他海上高温高压气田的开发还具有良好的指导作用。     

井下视频图像的小波消噪加强方法

目的为了解决矿山井下由于光源不足,视频监视画面粗糙、模糊、层次不分明以及图像信号在传输过程中易受井下恶劣通信环境干扰,质量下降的问题。方法应用小波理论对井下视频图像进行消噪处理和加强轮廓处理,讨论小波分解高频系数阈值的选取和量化问题。结果实验数据表明,频域变换和消噪处理结合使用,可使井下视频图像质量得到改善。结论井下视频图像的小波消噪加强方法是一种切实可行的方法。