PTO种子层对PZT铁电薄膜结晶温度和电学性能的影响

该文采用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备了PZT和PZT/PTO两种结构的铁电薄膜,通过PTO种子层调控PZT薄膜的微观结构和电学性能.研究发现,加入PTO种子层之后,薄膜的SEM图像呈现出更加致密的形态,晶粒分布较均匀.PZT/PTO铁电薄膜在550℃下退火后测得的剩余极化强度比PZT薄膜650℃下退火获得的剩余极化强度要大,说明种子层的加入降低了薄膜的结晶温度.此外,加入PTO种子层后,PZT铁电薄膜的介电常数升高,介电损耗降低,抗疲劳性能也变好,薄膜的电学性能得到了较好的改善.     

Ce掺杂HfO_2薄膜的化学溶液法制备及其铁电性能研究

氧化铪基薄膜与金属氧化物半导体(CMOS)工艺高度兼容,具有良好的可微缩性和保持性能,其铁电性的发现引起了科学家们的广泛关注.该文通过化学溶液法在铂(Pt)衬底上制备5 mol%和10 mol%的铈掺杂氧化铪基(Ce:HfO_2)薄膜,并在不同的退火温度条件下对薄膜进行处理.分别利用电滞回线,掠入射X射线衍射(GIXRD)对薄膜的铁电性能和结构进行了测试和表征.研究发现:5 mol%的铈掺杂氧化铪薄膜具有铁电性,铈掺杂在氧化铪中诱导了铁电正交相;10 mol%的铈掺杂氧化铪薄膜则表现出了反铁电性,最大剩余极化(P_r)为21.02μC/cm~2.实验结果表明,通过调控掺杂浓度,铈元素能诱导出氧化铪薄膜中的铁电相.     

La_2Ce_2O_7/YSZ热障涂层抗CMAS腐蚀及机制研究

热障涂层以其耐高温、高隔热的优异性能,成为航空发动机热端部件不可或缺的材料.然而,在其服役过程中,涂层不可避免地会受到大气中以钙、镁、铝、硅氧化物为主要成分(CMAS)的熔体腐蚀,最终导致其剥落失效.该文以大气等离子喷涂方法制备的La_2Ce_2O_7(LCO)/YSZ双陶瓷涂层为研究对象,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等表征手段,对经CMAS及火山灰腐蚀前后涂层的微观组织结构及物相组成进行表征与鉴定,并分析其抗腐蚀机制.研究表明经高温腐蚀后,YSZ涂层会生成m-ZrO_2及ZrSiO_4,而LCO粉末在1 250℃下与CMAS反应5 h后,其中的CeO_2依然保持稳定,证明其不与CMAS反应.CMAS及火山灰与LCO反应后会生成钙长石、尖晶石及La_2Si_2O_7等高熔点物质,从而能有效地延缓CMAS对涂层的侵蚀.该研究的开展将为新型抗CMAS涂层的成分设计提供指导.     

涡轮叶片热障涂层隔热性能和应力数值模拟

提高涡轮发动机进口温度是提升航空发动机推重比和热效率的主要手段,但当今先进航空发动机的进口温度已经远远超过了现有涡轮叶片材料的极限温度,发展冷却技术和热障涂层技术成为解决这一问题的关键.在热失配应力下热障涂层界面易出现裂纹的萌生和扩展,会直接导致热障涂层的失效,进而威胁到整个发动机的性能,因此,模拟热障涂层真实服役环境下的温度场和应力场分布,对于预测热障涂层的隔热效率和剥落位置极其重要.该文基于流固耦合的方法,运用商业软件ANASYS CFX模拟了带TBCs的三维涡轮叶片的温度场,并进一步计算了热障涂层的热应力.结果发现热障涂层在叶片前缘和压力面区域有更好的隔热性能,热障涂层在叶根和气膜孔处有更大的应力,是热障涂层剥落的危险区域.     

壳模型分子动力学优化新方法

提出了新的壳模型分子动力学优化方法来对壳位置进行优化.该方法的基本思想是利用多次迭代来确定模拟过程中壳的位置.分子动力学模拟的结果表明,该方法不但能够准确得到壳位置,计算效率比传统的优化方法要高,而且通过选择收敛因子还可以进一步控制计算精度和效率.该方法特别适合于对铁电材料的壳模型分子动力学模拟.     

β′-Sialon的微波反应烧结

利用Al粉、Si粉、Al2O3粉,根据微波加热特点,调整原料的配比,配合自制的工业微波高温烧结炉,选择合适的微波工艺合成了Z值等于3的β′-Sialon.研究了原料配比、炉气中氧含量、烧结温度以及保温时间等对产物性能的影响.结果表明:利用微波反应烧结β′-Sialon,原料配比和炉气中氧含量很关键;微波反应合成烧结Z值等于3的β′-Sia-lon的最佳工艺是1500℃、保温90 min,该工艺烧结的材料密度为3.050 g/cm3和室温抗弯强度为150 MPa.     

颗粒分布对金属基复合材料激光热冲击破坏的影响

从宏观和微观两方面研究了ＳｉＣ颗粒分布状况对陶瓷颗粒增强金属基复合材料激光热冲击破坏的影响,发现微裂纹形成是由基体内的孔洞和颗粒与基体脱胶所引起,而陶瓷颗粒分布不均匀对裂纹的扩展机理有重要影响,它大大降低了复合材料的宏观力学性能     

冷轧变形对镀镍钢带腐蚀性能的影响

研究了冷轧变形对镀镍钢带耐腐蚀性能的影响.利用电化学方法表征镍镀层的腐蚀行为,金相显微镜观察表面形貌,XRD法确定不同轧制变形量镍镀层中的残余应力.结果表明:2%~4%冷轧变形可以改进镀镍钢带的腐蚀性能,而变形量超过4%会降低其性能.     

韧性薄膜/基底体系锥形压痕的有限元分析

使用量纲分析和有限元法探讨了圆锥性压头压入韧性薄膜/韧性基底体系的力学响应.根据量纲分析,我们建立了压入响应和薄膜及基底的力学参量的无量纲关系.通过对压痕曲线的几个关键变量研究,发现最大压痕荷载取决于压入的深度、薄膜和基底的弹塑性性能,当压入适当深度时初始卸载斜率不受基底的屈服强度的影响.这些结论有利于深入研究韧性薄膜/韧性基底体系的压痕过程,提供了一种从锥形压痕试验中获得薄膜和基底的力学性能的方法.     

热障涂层基于小波变换的声发射源定位方法

利用小波分析技术,对不同传感器接收到的声发射信号进行分解,提取出特征频率段的小波分量,对这一分量的重构信号进行相关性分析,确定了声发射信号到达两传感器的时间差,进而确定了声发射源的位置.对热障涂层进行铅笔芯断裂的定位分析验证了该方法的准确性.