Al_2O_3／nano－SiC复相陶瓷力学性能及显微结构

研究了热压烧结Ａｌ２Ｏ３／ｎａｎｏ－ＳｉＣ复相陶瓷的力学性能及显微结构。研究表明,纳米ＳｉＣ的引入显著地改善了材料的力学性能,在ＳｉＣ添加体积分数为１０％时,Ａｌ２Ｏ３／ｎａｎｏ－ＳｉＣ复相陶瓷抗弯强度σｆ达峰值为８６９ＭＰａ,断裂韧性ＫＩｃ也达峰值为６．７ＭＰａ·ｍ０．５,比纯Ａｌ２Ｏ３基体材料分别提高１３８％和８１％。ＴＥＭ观察表明：纳米ＳｉＣ晶粒主要存在于Ａｌ２Ｏ３基体晶粒内部,形成独特的“晶内型”结构。当受外力作用时,既能因弥散的纳米颗粒诱发穿晶断裂,且穿晶断裂时,还能因晶内存在第二相颗粒而引起裂纹偏转,起到增强增韧作用。     

纳米复相陶瓷刀具性能研究

纳米复相陶瓷刀具材料的研究成功有望从根本上解决陶瓷材料的脆性问题,比起传统陶瓷刀具材料,它具有更高的抗弯强度、断裂韧性等力学性能。本文介绍纳米复相陶瓷的增韧补强机理;对研制高性能纳米陶瓷刀具材料需考虑的主要因素进行了探讨。     

碳化硅、氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷的研究

在纳米氧铝粉中加入碳化硅晶须和纳米氧化铝粉，通过烧结得到细晶的氧化铝基复相陶瓷，达到了提高氧化铝陶瓷断裂韧性的目的．研究了Ｎａｎｏ－Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＣ（ｗ）、ＺｒＯ２复相陶瓷的烧结温度、晶粒尺寸、ＳｉＣ（ｗ）含量等对细晶Ａｌ２Ｏ３基复相陶瓷材料断裂韧性的影响．采用纳米Ａｌ２Ｏ３粉，可使烧结温度大幅度下降，在１６００℃即可得到致密的细晶陶瓷材料．ＳｉＣ（ｗ）质量分数ｗ为１８％时可以得到较高的断裂韧性值，ＫＩＣ＝６．９６ＭＰａ·ｍ１／２．晶须增韧的机理仍然是晶须的拔出和断裂．加入ＺｒＯ２后，利用ＺｒＯ２的相变增韧的效果，可以使Ａｌ２Ｏ３基陶瓷材料的断裂韧性进一步提高．     

聚合物B位前驱体法制备锆钛酸铅纳米复相陶瓷微观结构

采用前驱体法合成了钙钛矿型B位离子氧化物固溶体,以此作为B位先驱体与碳酸铅通过固相反应在740℃合成A位缺铅的亚稳态钙钛矿型锆钛酸铅(PZT)固溶体.烧结过程中纳米级四方和单斜ZrO2纳米粒子从固溶体中析出.借助X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜对物相、组成和微观结构进行了分析.随ZrO2的加入量增加,断口从沿晶穿晶混合断裂变为穿晶断裂.研究表明,采用聚合物B位前驱体法成功制备出内晶型锆钛酸铅纳米复相陶瓷.     

辊轧成型工艺制备ZrO2／Al2O3复相陶瓷的性能及结构

采用辊轧工艺，制成了素坯密度较高的氧化锆增韧氧化铝复合陶瓷，并对其性能和结构分别进行了研究。利用多种粒径的粉体混合，多种增韧方式来设计复相陶瓷的显微结构，得到了最佳配比和最佳烧结工艺条件下的ＺｒＯ２／ｎｍＡｌ２Ｏ３／μｍＡｌ２Ｏ３复相陶瓷。此陶瓷在１５５０℃下烧结，得到优良的抗弯强度和断裂韧性。     

过时效态Al-Zn-Mg-Cu合金断裂韧性与显微组织分析

采用室温拉伸、断裂韧性测试、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段研究Al-Zn-Mg-Cu合金在不同过时效状态下的力学性能和断裂行为,探讨合金断裂韧性与屈服强度的关系,分析组织中的析出相特征对合金断裂韧性的影响机理。研究结果表明:在双级过时效态下,Al-Zn-Mg-Cu合金断裂韧性与屈服强度近似呈反比关系;随着一级和二级时效时间延长,晶内析出相和晶界析出相的尺寸逐渐增大,晶内和晶界强度差异减小,断口形貌显示穿晶断裂比例增加;加工硬化指数提高,合金变形均匀性增加,合金断裂韧性提高。     

羟基磷灰石/氟金云母复合的生物玻璃陶瓷的力学性能

通过粉末冶金方法制备羟基磷灰石玻璃/氟金云母生物医用玻璃陶瓷材料.利用力学性能检测、显微观察和相成分分析等手段,研究烧结温度以及玻璃相含量对材料抗弯强度、断裂韧性和硬度等力学性能的影响.结果表明:随着烧结温度的升高,材料的致密度不断提高,力学性能也得到改善,对于含80%氟金云母的玻璃陶瓷而言,抗弯强度从1000℃的55.1 MPa,提高到1100℃的120.1 MPa.随着玻璃陶瓷中氟金云母的增加,材料的抗弯强度、弹性模量、断裂韧性都有所提高.当氟金云母的含量达到80%时,得到的玻璃陶瓷复合材料的力学性能最佳.组分对HA/FG生物医用玻璃陶瓷力学性能的影响主要归因于其对材料致密度、相组成和结晶度的作用.     

玻璃渗透温度对ZrO_2-玻璃复合陶瓷组织及性能影响

首先通过微波烧结制备了孔隙率为5.5%的多孔ZrO_2陶瓷基体,然后采用Mg-Al-Si系玻璃粉浆涂覆与多孔ZrO_2陶瓷基体表面,研究不同玻璃渗透温度对ZrO_2-玻璃复合陶瓷微观结构、抗弯强度和断裂韧性的影响。结果表明:渗透温度对ZrO_2陶瓷基体的物相无影响,仍为基体的四方相ZrO_2。随着渗透温度的增加,ZrO_2-玻璃复合陶瓷的密度、抗弯强度、断裂韧性均整体先增加后降低,均在渗透温度1 300℃达到最大值,分别为5.91±0.035 g/cm~3、565.870 MPa、14.791 MPa·m~(1/2),较多孔ZrO_2陶瓷基体分别提高了2.6%、68%、74%。     

高岭土原位碳热还原制备Al2O3/SiC复相陶瓷材料的研究

详细介绍了利用高岭土通过原位反应及热压烧结制备Al2O3/SiC复相陶瓷材料.探索了以天然矿物高岭土,碳作为原材料,低成本合成制备高性能Al2O3/SiC复相陶瓷的新方法.首先,在原位碳热还原反应中,高岭土和碳在流动氩气氛中合成制备Al2O3/SiC复相陶瓷粉,对合成反应的热力学过程进行理论分析和实验研究,对合成的Al2O3/SiC复相陶瓷粉进行了DTA和XRD分析,分析表明陶瓷粉的合成过程分两步,第一步是高岭土自身的脱水,第二步是SiO2被还原的过程及制备出Al2O3/SiC复相陶瓷粉.研究表明,最佳的粉末合成温度为1550℃;其次,Al2O3/SiC复相陶瓷粉通过热压烧结合成制备Al2O3/SiC复相陶瓷,烧结助剂的添加有助于降低烧结温度.复相陶瓷抗弯强度达到420 MPa,相对密度达到98%,硬度HRA89.     

Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷的制备及其力学性能

以Al和B2O3为原料,采用高频感应加热方法制备出纯的Al2O3/AlB12/Al复合陶瓷粉体,然后在N2保护下1600℃热压烧结2h制备出Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷。采用XRD和SEM技术分别表征了Al2O3/AlB12/Al复合陶瓷粉的相和形貌以及Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷的相和断口形貌。采用三点弯曲法和压痕法分别测试了Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷的抗弯强度和断裂韧性。研究结果表明：由于室温下Al-B2O3体系的绝热温度大于1800K,因此可以采用高频感应加热方法点燃Al-B2O3体系,并制备出纯的Al2O3/AlB12/Al复合陶瓷粉体;Al2O3相和AlB12相是分别通过液-液反应机制和液-固反应机制生成;Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别为549.48MPa和5.96MPa·m1/2,分别比纯Al2O3陶瓷的350MPa和4MPa·m1/2高56.99%和49%,这可能是原位反应生成的细小AlN颗粒增强增韧了Al2O3基陶瓷。     

吸附式热泵循环的热力学分析研究

本文对吸附式热泵循环进行了热力学分析,在此基础上建立了热泵循环效率的热力学模型,以便确定系统的操作范围和最佳设计参数。热力学模型分析计算表明,控制系统效率的主要参数是:吸附器的型式和吸附剂性能以及热泵循环的操作温度。     

钢纤维混凝土抗裂性能测试

在混凝土材料中添加乱向分布的短纤维，能够改变其材料的力学性能，增强混凝土结构的变形能力．采用单轴拉伸、三点弯曲和楔入劈拉三种实验模型分别进行纤维混凝土及素混凝土材料的抗裂性能试验，对比分析两种材料的试验结果，发现在混凝土中掺入一定量的钢纤维，对混凝土结构最大承载能力的提高作用有限，却能够非常明显地增加其材料的断裂韧性和断裂能，加入钢纤维后混凝土材料的变形能力也会大大提高．     

钢筋混凝土热轧带肋钢筋冷弯断裂原因分析

钢筋混凝土热轧带肋钢筋在冷弯检验时,发生断裂。采用化学分析、金相检验、力学性能测试和生产工艺分析等方法对产生冷弯断裂的原因进行了分析和查找。结果显示：在连铸时,保护渣侵入,导致局部碳含量增加,使其局部力学性能变化,是导致冷弯断裂的主要原因。     

具有新的溶液循环双吸收式热变换器灯用分析

依据溴化锂溶液的热力学性质和热力学第二定律，对具有一种新的溶液循环的双吸收式热变换器的热力过程进行了炯分析．结果表明：与普通循环相比，新的溶液循环不仅具有更高的性能系数和炯效率，而且吸收蒸发器具有更宽的操作范围．当热源温度、冷凝温度和吸收器的温度分别为70、25和150℃时，普通循环的炯效率是56．2％，而新循环的炯效率是65．7％．当在吸收蒸发器和再生器之问增加第二溶液热交换器时，新循环的炯效率可以达到69．6％，而且吸收蒸发器的操作范围进一步增加．同时也讨论了其他操作参数对系统炯效率的影响．     

二元混合工质HFC32／125的热物性模型分析

采用Martin-Hou81型方程对二元混合工质HFC32／125 热力学性质进行计算,根据实验数据拟合出该工质的迁移特性计算公式,根据计算结果给出了压焓图和热力性质表,计算关系式具有较高的精度,热力学参数计算误差小于1％,迁移持性参数误差小于4＃,研究结果为二元混合工质HFC32／125的系统分析和计算提供了准确,可靠的热力学和热物理性质。     

铝-铜合金回填式搅拌摩擦点焊接头 连接机理与断裂模式分析

为了提高飞机蒙皮连接强度,采用回填式搅拌摩擦点焊(RFSSW)技术对飞机蒙皮材料2524-T3进行了焊接试验。采用体式显微镜和金相显微镜对接头组织进行观察,通过拉剪试验和拉脱试验对接头进行力学性能测试,对断口进行扫描分析。结果表明:接头成形良好,无明显缺陷,RFSSW接头在热机耦合作用下,焊点形成4个不同显微组织区域;RFSSW接头力学性能普遍高于铆接,焊接接头剪切性能达到7.233 kN,较铆接提高113.4%,焊接接头拉脱性能达到3.172 kN,较铆接提高6.16%;接头断裂呈现为焊核剥离断裂和塞型断裂两种模式,当接头下扎深度较浅,焊点内部搅拌不足时产生焊核剥离断裂,随着套筒下扎深度的增加,塞型断裂由上板塞型断裂转变为下板塞型断裂,拉剪和拉脱焊核剥离断裂均为韧性断裂,塞型断裂均为混合型断裂。通过对回填式搅拌摩擦点焊接头力学性能的分析,为搅拌摩擦点焊代替铆接在航空结构件上的应用提供理论和技术基础。     

三维裂纹体的断裂分析

采用等参奇性边界单元法求解了三维裂纹体的复合型应力强度因子，并采用Ｆｏｒｍａｎ模型，模拟了三维裂纹体疲劳断裂过程，预估了在等幅和变幅载荷作用下的三维裂纹体的疲劳寿命。文中给出了两个数值算例，其计算值与试验结果比较表明，提出的方法与程序可满足工程分析要求。     

ZnO的相变和热力学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了ZnO的相变和热力学性质.我们发现ZnO由wurtzite结构到NaCl结构的相变压在10.9 GPa左右,和实验值以及其他的理论计算值符合的很好.我们还成功地研究了ZnO 的热力学性质,其中包括ZnO的热容和德拜温度.     

基于第一性原理的Mg2Sn和Mg2Ge半导体热力学性质研究

目的 计算Mg2Sn和Mg2Ge半导体热力学性质.方法 采用基于第一性原理的赝势平面波方法.结果 计算了Mg2Sn和Mg2Ge的等容比热、德拜温度等热力学性质并确定了声子色散曲线,计算结果可以和实验值很好的符合.结论 采用第一性原理研究材料的宏观和微观性质是合理可信的计算方法.     

采动岩体瓦斯渗流规律

为了实现瓦斯的高效抽放,解决煤与瓦斯的安全共采问题,基于煤岩介质力学性质及变形破裂过程的渗透特性,采用相似模拟试验和岩石破裂分析系统(RFPA2D)数值计算方法,模拟研究受采动影响的上覆岩层裂隙发育规律和瓦斯渗流规律。研究结果表明,随着开采工作面推进,顶板出现周期性垮落,老顶垮落步距约为12 m,其顶板破断角度约为50°,工作面和切眼上方裂隙发育基本对称,覆岩下沉曲线整体呈左右对称碗状;在卸压带内,煤体膨胀变形生成的大量次生裂隙,增加了煤体的渗透性,覆岩横向离层裂隙和竖向破断裂隙的动态发育变化,为实现煤与瓦斯的共采创造条件。工业性试验验证了受采动影响下推进距离和工作面瓦斯抽放量间呈非线性关系,为进一步理解采动影响下煤与瓦斯共采提供了理论基础和科学依据。