热压烧结ZrB2／B4C陶瓷材料的组织与性能

以B4C、C、ZrO2为主要原料，采用反应热压法制备ZrB2／B4C陶瓷材料。通过对ZrB2／B4C陶瓷材料的显微组织及力学性能的综合分析，发现第二相ZrB2含量为20wt％时，材料具有较好的综合力学性能，相对密度为99．3％，维氏硬度为36．1GPa，抗弯强度为533．3MPa，断裂韧性为6．95MPa·m^1/2，比纯B4C陶瓷材料的性能均有所提高。材料为穿晶和沿晶断裂的混合断裂模式。     

聚乙烯醇／羟基磷灰石复合水凝胶的摩擦磨损机理研究

选用高分子聚乙烯醇（PVA）和纳米羟基磷灰石（HA）为原料，采用反复冷冻-解冻法制备PVA／HA复合水凝胶．在超高精度三维轮廓仪和扫描电镜上观察PVA／HA复合水凝胶的微观形貌，采用平头圆柱压头测定PVA／HA复合水凝胶的压缩弹性模量和应力松弛特性，在微摩擦试验机上开展PVA／HA复合水凝胶与牛膝关节软骨之间的摩擦磨损实验，利用环境扫描电镜表征试样磨损后的表面形貌．结果表明，PVA／HA复合水凝胶具有与天然骨组织相似的交联网状微观结构，随着冷冻．解冻次数和HA含量的增加，PVA／HA复合水凝胶交联度增加，结晶程度增强，弹性模量显著提高，应力松弛速率增大，应力平衡值降低；摩擦系数随冷冻-解冻次数和HA含量的增加而降低，且冷冻-解冻次数越大，摩擦系数达到稳定平衡值的时间越早；PVA／HA复合水凝胶／牛膝关节软骨配副的摩擦变形深度随冷冻．解冻次数和HA含量的增加而减少；PVA／HA复合水凝胶的磨损机理主要表现为塑性流动和粘着现象，磨损轻重程度随冷冻-解冻次数和HA含量的增加而降低．     

应力波作用下岩石类孔隙介质变形破坏与能量耗散机制的数值模拟研究

通过CT扫描、X射线衍射和物理实验等方法获取了天然砂岩的孔隙结构参数、矿物组成和物理力学性质，研制了具有与天然砂岩相同的孔隙结构特征和基体性质、但孔隙率不同的岩石类孔隙介质的物理模型．利用孔隙介质物理模型的CT扫描图像和MIMICS构建了具有不同孔隙率的孔隙结构三维有限元模型．通过设定应力波动理论假设的条件模拟了孔隙介质SHPB冲击破坏过程，分析了波动应力作用下岩石类孔隙介质的动力学响应、应力传递模式和变形破坏机制．研究表明：利用孔隙介质三维有限元模型可以直观定量地分析应力波传播过程中岩石类介质内部孔隙和基体的应力、应变状态及变形破坏机制．一定压强和波速的应力波传播过程中，孔隙率低于15％的岩石介质内部的孔隙未发生明显变形，变形主要体现为孔隙周边基体的微塑性（剪切变形）和开裂（横向拉应变），以及孔隙周边开裂区域的相互连通．剪应力使基体单元产生微塑性，拉应力使基体单元开裂．孔隙周边基体单元的破坏及相互贯通主要是由于基体单元的横向拉应力或拉应变超过材料的极限值．模拟得到的孔隙介质的应力波传播规律、变形与破坏模式以及能量耗散性质与物理模型的实验结果相吻合．本文研究为解析岩石类孔隙介质的复杂多变动力学响应的内在机制、应力传递模式、变形破坏与致灾机理提供了参考．     

Al2O3-SiC纳米复合陶瓷中的残余应力分析

用Ｘ射线衍射的方法测定了Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＣ纳米复合陶瓷的残余应力，建立模型，计算了残余应力，并与实验测定结果吻合，探讨了纳米复合陶瓷的增韧补强机理。     

晶种诱导长柱状晶生长规律与高韧性氧化铝陶瓷材料

研究了晶种引入和烧结方式对氧化铝长柱状晶粒生长和氧化铝陶瓷断裂韧性的影响. 实验以氢氧化铝为初始原料, 通过湿法球磨把高纯氧化铝磨球的磨屑作为晶种引入到氢氧化铝粉料中, 使氢氧化铝粉在较低温度锻烧转相为α相氧化铝. 研究发现这种转相后的α相氧化铝粉(含有晶种)经热压烧结可获得长柱状晶显微结构, 并且Al₂O₃晶粒形貌随晶种的引入量的不同而发生变化, 而无压烧结Al₂O₃晶粒主要呈等轴状. 具有长柱状α-Al₂O₃晶粒的微观结构可显著提高氧化铝材料的断裂韧性. 在40 MPa热压烧结(1600℃×2 h)的试样, 断裂韧性达到7.10 MPa·m^1/2, 比普通的氧化铝陶瓷断裂韧性提高1倍, 并且抗弯强度也高达630 MPa.     

纳米晶钛酸钡陶瓷的制备

利用两段式无压烧结和放电等离子体烧结工艺（SPS）分别制备出一系列晶粒尺寸小于100nm的高密度纳米晶钛酸钡陶瓷．通过原位变温拉曼光谱对纳米晶钛酸钡陶瓷进行相结构的分析，结果表明：纳米晶钛酸钡陶瓷和大晶粒钛酸钡陶瓷一样随温度的降低经历从立方→四方→正交→三方的相转变；8nm钛酸钡陶瓷呈现多相共存和相变区间弥散的结构特性．     

HDPE／MWCNT复合材料薄膜热导率的激光脉冲法研究

采用激光脉冲法测量了高密度聚乙烯，多壁纳米碳管（HDPE／MWCNT）复合材料薄膜的热导率．研究发现热导率随MWCNT含量增加而升高，并且在MWCNT含量小于3．35vt％（体积百分比）时热导率随MWCNT含量增加变化的速度明显高于MWCNT含量高于3．35vt％的区域．当温度低于HDPE熔点时，热导率随温度变化很小，而当温度超过HDPE熔点时，热导率明显增大．提出HDPE／MWCNT复合材料的热导率与MWCNT导热网络的形成密切相关；并建立了热导率渗流模型，计算结果与实验结果基本相符．     

稀相气粒两相流中亚网格尺度涡对颗粒扩散影响的LES／FDF模拟

本文基于颗粒扩散率这一参数，应用LES／FDF模型对稀相气粒两相流中亚网格尺度涡对颗粒湍流扩散的影响进行了数值模拟研究．通过将使用LES／FDF模型得到的模拟结果与不使用LES／FDF模型得出的结果进行对比后，得出：对于小颗粒（小Stokes数颗粒），大涡结构是影响颗粒空间扩散的主要因素；但是对于中等粒径颗粒和大颗粒，亚网格尺度涡对于颗粒扩散率的影响与大涡处于同一数量级．亚网格尺度涡在大多数情况下会使颗粒扩散率增大，但有时也会降低颗粒扩散率．亚网格尺度下颗粒的扩散率不仅仅取决于亚网格尺度涡的强度和Stokes数，还与流场中的大尺度涡结构有关；对于各向同性湍流中的颗粒，在亚网格尺度涡的作用下，其扩散率随粒径增大而降低．     

多壁碳纳米管上的银纳米晶生长及Ag-C管的相互作用

针对Ag-纳米晶颗粒（Ag-NCP）与碳纳米管（CNTs）杂化结构中Ag-NCPs／CNTs的相互作用进行了实验探索，使用热蒸发沉积方法实现了在多壁碳纳米管（MWCNT）上生长Ag-NCP．高分辨透射电子显微镜和X射线衍射研究表明，Ag—NCP具有面心立方Ag晶体的相结构特征，Ag—NCP生长引起了CNTs的横截面形变．实验结果显示：合成的Ag-NCP／MWCNT杂化结构是准一维纳米线，并包含着Ag-NCP／CNT异质结；在Ag-NCP／CNT异质结界面处，CNTs存在着局部横截面形变．     

SnBi／Cu界面Bi偏聚机制与时效脆性抑制

长期时效的SnBi／Cu界面出现的Bi偏聚导致的界面脆性大大限制了Sn．58Bi低温无铅焊料的使用，因此有必要在理解其产生机制的基础上研究抑制界面Bi偏聚及时效脆性的方法．本文首先根据SnBi／Cu焊接界面在液态反应（回流焊接）和固态时效过程中的Bi偏聚行为讨论了偏聚形成的机制，而后阐述了Cu基体合金化和回流温度对Bi偏聚行为的影响，并讨论了合金化抑制Bi偏聚的微观机制．此外还比较了SnBi／Cu和SnBi／Cu．X焊接接头的拉伸、疲劳性能和断裂行为，证明了在消除界面Bi偏聚之后SnBi／Cu界面在拉伸和疲劳载荷下均不会出现脆性断裂，最后基于以上理解提出了消除界面脆性的新工艺方法     

Sm3(Fe,Ti)29Nx/α-Fe双相纳米耦合永磁材料的制备

研究了熔体快淬工艺及添加元素Ti对Sm—Fe合金相的形成及结构的影响，成功制备了Sm3（Fe，Ti）29Nx／α-Fe双相纳米耦合永磁材料．研究发现，快淬薄带由Sm3（Fe，Ti）29和α-Fe两相组成，晶化前在纳米晶周围存在部分非晶相，晶化后的晶粒间晶界平直光滑、且晶粒间结合紧密没有界面相，为晶粒间直接接触耦合．对甩带后的样品采用750℃保温10min的晶化退火得到的颗粒比较细小且均匀．氮化磁粉磁滞回线的第二象限没有出现明显的台阶，表现为单相永磁材料的特点，说明硬磁相Sm3（Fe，Ti）29M与软磁相α-Fe晶粒之间的交换耦合作用已形成．     

多元合金枝晶生长形态转变及显微偏析的相场法研究

采用多元合金相场模型及耦合真实热力学参数，对Ni-Al-Nb三元单相合金在不同过冷度及不同成分条件下的枝晶生长形态转化及显微偏析进行了研究．结果表明：在成分相同改变过冷度以及过冷度相同改变Nb含量两种条件下，随着无量纲过冷度U（U=△T／△T0，其中△T为过冷度，△T0为结晶温度间隔）的增大，两种条件下均出现枝晶形态由典型枝晶形态向球状晶形态转化，而枝晶显微偏析程度在两种条件下均呈现为先增大后减小的规律．     

前驱体中Bi含量对Bi3．4Ce0．6Ti3O12薄膜结构和性能的影响

分别配制了Bi含量为90，100和110mole％的前驱体，在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备Bi3．4Ce0．6Ti3O12薄膜，研究前驱体中Bi含量对其微观结构和铁电性能的影响．前驱体中Bi含量增加可以有效地改善薄膜的结晶性能和表面形貌．对Pt／Bi3．4Ce0．6Ti3O12／Pt电容结构进行电学性能测量，发现Bi过量10％的前驱体制备的Bi3．4Ce0．6Ti3O12薄膜具有较好的性能：室温下，在测试频率1kHz时，其介电常数为172，介电损耗为0．033；在测试电场为600kV／cm时，其剩余极化值（2Pr）和矫顽电场（2Ec）分别达到67．1gC／cm^2和299．7kV／cm；同时还表现出良好的抗疲劳特性和绝缘性能．     

fcc结构晶体层错的自身能及其交互作用能的嵌入原子法计算

采用嵌入原子法计算了不同价电子Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｎｉ和Ａｌ５种金属的层错能，结果表明，层错能主要受金属键能和点阵常数的影响，因而单价ｆｃｃ结构的不同金属不应具有相同的层错能，这与Ａｕｒｅｅ的预测不同，间隔为一层（１１１）面的两个层错的交互作用能其计算值约为层错自身能的１／４０￣１／２５０，当层错间隔两上或以上的密排层面时，其交互作用能为零，不考虑孪晶形成后的各松弛，孪晶能正好为单个内层错能的一半     

复合Eshelby模型与铁电陶瓷畴片几何

将畴变的铁电晶粒处理为复合型Eshelby夹杂，定量研究了多晶铁电陶瓷的畴片几何. 所考虑的畴片构形包括自发极化孪晶结构和90°畴变的常规与非常规畴片组合. 确定的参数包括畴片的体积百分比、厚度和表面倾角. 对非常规畴片组合，导出了畴界的错配位错表达式和错配位错能. 所预测的铁电陶瓷畴片几何与在电场下的裂尖畴片实测值基本相符.     

温度影响下煤层顶板砂岩的破坏机制及塑性特性

通过扫描电镜(SEM)研究了煤层顶板砂岩拉伸断裂后的断口形貌图, 结合砂岩破坏的表面形貌图, 在细观和微观层次对砂岩的断裂机制进行了研究; 比较了受不同温度影响后的微观断口形貌差异, 特别是高温疲劳断口的出现, 证实了温度对砂岩破坏的微观断裂机制产生了影响, 即随着温度的升高, 砂岩的断裂机制由以局部脆性断裂机制为主向局部脆性和延性耦合断裂机制转变, 并观察到大量的塑性变形, 这是影响砂岩强度变化的根本原因, 并可能是微褶皱.     

定向凝固多晶硅中细晶产生的原因分析

铸锭多晶硅是目前最主要的光伏材料，其结晶组织的形貌对太阳能电池的转换效率有着显著的影响．粗大均一的晶粒有利于得到高质量的硅片，从而提高电池转化效率．而在多晶硅锭的中心区域经常发现晶粒尺寸小于1mm2的细晶，其电学性能较差，影响该部分硅片的质量．本文设计了两种不同结构的热场，利用计算机仿真技术和实验测量，结合组分过冷理论，对细晶形成机理和影响因素进行了探讨．研究表明，提高结晶界面前沿熔体的温度梯度与结晶速度的比值G／V、增强界面前沿熔体的对流强度，并维持较为平坦的结晶界面，有利于避免细晶的产生．     

单壁碳纳米管拉伸试验的分子动力学模拟

采用Brenner势函数描述碳纳米管中碳原子间的相互作用，通过分子动力学方法对几种单壁碳纳米管进行轴向拉伸试验研究，得出其Young模量为4．2TPa，强度极限为1．40～1．77TPa．在对碳管拉伸过程中，发现只要应变不达到断裂极限，卸载时的应力．应变沿加载曲线返回，表明在碳纳米管的拉伸过程中没有塑性应变；对碳纳米管的拉伸断裂过程进行了仿真，从能量和结构变化方面对碳纳米管断裂机理进行了分析．     

大型直线振动筛横梁结构动力学分析

针对某大型直线振动筛频繁出现横梁断裂问题，应用ANSYS软件，对横梁结构进行了模态分析和谐响应分析，指出结构设计中存在问题。提出横梁结构改进方案，对改进后结构动力学性能进行分析，并与原设计横梁结构的动力学性能进行比较。结果表明：横梁断裂属于低应力断裂；横梁结构静力分析与动力分析的应力值差异较大，采用静力准则的结构设计不能保证结构可靠性；改进后的横梁结构应力状态得到改善，疲劳寿命提高。     

乙醇热解制备C/C复合材料工艺及组织结构研究

以整体碳毡为预制体,无水乙醇为前躯体,N2做为载气和稀释气,在负压条件下,沉积温度为1050~1200°C,采用压力梯度ICVI工艺制备出C/C复合材料制品,采用偏光显微镜、扫描电镜、透射电镜分析材料的组织结构和断口形貌,利用三点弯曲测定了材料的弯曲强度.结果表明：制备的C/C复合材料基体组织结构在1050°C条件下为中织构与高织构并存的组织,当沉积温度上升为1100~1200°C时,热解碳为均一的高织构组织.制备试样的弯曲破坏应力应变曲线及断口形貌分析表明：断裂特征受热解碳与基体界面结合强弱的影响,弯曲断口以纤维断裂、纤维拔出为主,材料具有假塑性断裂特征,并且随着沉积温度的提高,热解碳基体与纤维的界面结合逐渐增强,断裂方式由假塑性断裂向脆性断裂逐渐转变.