微波快速烧结对弛豫铁电陶瓷显微结构与性能的改善

研究了 2 45GHz多模腔微波烧结系统对组成为xPb(Mg1/3 Nb2 /3 )O3 yPb(Zn1/3 Nb2 /3 )O3 zPbTiO3 的弛豫铁电陶瓷快速均匀烧结过程 .与常规烧结相比 ,微波烧结可显著提高致密化速率 .同时细化晶粒、晶界 ,改善材料显微结构 ,从而大幅度提高材料的击穿场强和断裂强度 ,并达到与常规烧结相近的介电常数 .研究结果表明对于弛豫铁电陶瓷微波烧结比其他陶瓷材料更有利于显微结构和性能改善     

陶瓷材料微波烧结动力学机理研究

根据微波烧结的特点,结合陶瓷材料常规烧结过程的烧结机理,探索了以离子电导扩散为主的微波烧结动力学机理,采用平板－球模型,推导出了陶瓷材料微波烧结初期的烧结动力学方程,并以TZP,ZrO2-Al2O3陶瓷材料为例,对微波烧结初期的理论模型进行了验证．结果表明：微波烧结所获得的材料收缩率与烧结时间成2／3次方,与粉料的粒度尺寸成-4/3次方关系;而常规烧结收缩率与烧结时间成2／5次方,表明达到同样致密度时微波烧结所需的时间比常规烧结更短,与大部分实验规律相符（如TZP,ZrO2-Al2O3陶瓷材料）．     

8-mol%钇稳定氧化锆放电等离子烧结体的电学特性研究

采用等离子烧结技术, 在1350℃10 min所烧结的8-mol%钇稳氧化锆样品(SPS)与常规1450℃4 h烧结样品(CS)相比, SPS样品致密度已达到99％. 通过X射线衍射(XRD)对两种样品分析其结构均为立方体(F_m3m), 根据XRD谱(111)峰算得SPS样品的晶粒大小D₁₁₁为154 nm, CS样品的D₁₁₁大于1 μm. 用ZVIEW软件对不同测试温度下所得交流阻抗测试结果进行了拟合处理, 研究结果表明: SPS样品的离子电导率不同于CS样品; 在400～800℃温度范围内, 放电等离子烧结样品的活化能为91 kJ·mol^−1, 与常规烧结样品的96 kJ·mol^−1相一致, 这说明SPS烧结体的导电机理与常规烧结体基本一致.     

选择性激光烧结3D打印用高分子复合材料

选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)是基于粉末床的激光3D打印技术.材料对成形件的精度和物理机械性能起着决定性作用,其中高分子基粉末是应用最早,也是目前应用最多、最成功的SLS材料,但是SLS高分子仍存在可用种类少和成形件性能较低等难题.通过添加微/纳米填料或者后处理浸渗等方法制备复合材料,来提高SLS成形件的某些性能以及增加SLS材料种类,已经成为SLS领域材料研究的热点和重点.本文将介绍SLS高分子复合材料的制备方法,综述国内外的研究现状,并对其研究趋势进行展望.     

C/C复合材料CVI工艺人工神经网络建模

C/C复合材料CVI制备工艺过程的本质繁杂性限制了该材料的广泛应用. 尝试利用人工神经网络技术对该工艺过程进行辨识与仿真, 采用Levenberg-Marquardt算法建立了通用的CVI工艺神经网络模型. 根据CVI工艺复杂、参数众多等特点, 结合有限元技术及工艺实验从教师样本处理、网络拓扑结构设计和学习参数调整等方面对网络学习算法作了进一步的改进. 通过对等温CVI样本集的学习, 初步建立了管类零件等温CVI工艺知识库. 结果表明: 该模型可以挖掘样本蕴含的领域知识, 不仅可以对单个工艺参数的时间效应进行预测和分析, 而且可以分析任意两个工艺参数对致密化过程的偶合作用.     

TCVI工艺制备C／C复合材料的多物理场耦合模拟

采用2D轴对称瞬态模型对热梯度化学气相渗积（TCVI）22艺制备高性能C／C复合材料过程进行模拟．模型包括对流、热传导、扩散、沉积反应和孔隙演变等物理化学过程．采用有限元方法实现了多物理场迭代耦合计算，得到了各时刻流场、温度场和密度分布规律，研究表明对流对温度场分布具有重要影响．对于采用TCVI工艺致密化100h的C／C复合材料，对比实验测得的预制体平均密度径向分布，计算结果与实验结果符合一致规律，验证了模型的可靠性和模拟计算的预测能力．     

面向材料的超精密金刚石切削加工机理

采用超精密单点金刚石切削加工技术制备超光滑表面在国防尖端和航空航天等领域具有重要应用.当前缺乏对超精密加工机理的理解,极大地制约着超精密加工技术的提高.金刚石切削加工是一个刀具与材料高度耦合的过程,工件材料的性能对加工结果具有重要影响.本文研究了具有不同属性和微结构的典型材料超光滑表面的金刚石切削加工机理:(1)研究了多晶金属铜金刚石切削加工中的非均质特性,重点关注了晶界对表面创成的影响机制及其抑制策略;(2)研究了单晶硅和单晶碳化硅金刚石切削加工中的脆塑转变机理,重点关注了超声椭圆振动辅助切削加工技术对硬脆材料延性加工性能的提升;(3)研究了反应烧结碳化硅和铝基碳化硅金刚石切削加工中的各相材料协同加工变形机制,重点关注了振动辅助和切削路径对复合材料表面创成的影响规律.本文的研究成果为不同材料超光滑表面的超精密金刚石切削加工创成提供了理论依据.     

溶剂热法合成Sn(Pb)Te-Bi2Te3系热电材料及其性能研究

通过溶剂热-冷等静压成型-常压烧结工艺制备了准二元Sn(Pb)Te-Bi₂Te₃块体热电材料. 研究了前驱粉体的合成方法、生成机理及块体材料的显微结构和热电性能.     

微波快速烧结对驰豫铁电陶瓷显微结构与性能的改善

研究了２．４５ＧＨｚ多模腔微波烧结系统对组成为ｘＰｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ｙＰｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ｚＰｂＴｉＯ３的驰豫铁电陶瓷快速均匀烧结过程。与常规烧相比，微波烧结可显著提高化速率。同时细化晶粒，晶界，改善材料显微结构，从而大幅度提高材料的击穿场强和断裂强度，并达到与常规烧结相近的介电常数。     

多频原子力探针显微技术

不断提高空间分辨率、数据采集速度以及实现材料性质的成像,一直以来就是原子力显微术的发展目标.目前,最可能实现这一目标的手段是近些年发展的多频原子力显微术.多频原子力显微术,即利用多频率激励和/或多频率探测微悬臂的振动信号来研究样品纳米物性的一大类AFM技术.它可以实现针尖与样品间作用非线性信息的提取,在组分探测灵敏度、时间和空间成像分辨率等方面展现了巨大的优势.文中综述了多频原子力显微术所包含的不同实现方法的基本原理,并介绍了它们在高分辨成像、纳米力学、材料、生物等方面的前沿应用实例.此外,为探索多频原子力显微术,我们提出了一种特殊的高次谐振型石英音叉微悬臂模型.最后,文章展望了多频原子力显微术的下一步技术发展和应用研究.     

Science China Technological Sciences 2019年62卷第4期中文摘要

<正>高通量实验技术推动材料创新综述刘艺昊,胡子恒,索志光,胡连哲,冯凌燕,龚秀清,刘轶,张金仓随着"材料基因组计划"的提出和普及,高通量技术已被广泛应用于材料科学领域,极大地加速了新材料的发展.其中,基于机器学习和数据挖掘的材料信息学逐渐成为理论指导,而高通量计算方法可用于前期筛选和结果预测,缩小了目标实验范围.研究者可结合预测结果,再利用集高通量材料制备、表征技术于一体的高通量实验方法进一步研发新型     

多孔NiTi合金的微观结构及超弹性能

用ＳＥＭ、图像分析和ＸＲＤ等研究了元素粉末烧结制备多孔ＮｉＴｉ合金的微观结构、孔隙度、相组成和超弹性能。结果表明：用元素粉末烧结方法制备多孔ＮｉＴｉ合金是可行的;实验所得合金的孔隙度在３６．０％￣４１．５％之间,孔隙相互连通、呈网状分布。１２２３Ｋ－９ｈ烧结合金的ＸＲＤ分析未发现游离态Ｎｉ。同时,多孔ＮｉＴｉ合金具有优良的超弹性能。粉末烧结多孔ＮｉＴｉ合金在一定程度上满足了生物医用材料的医学使用条     

材料动态性能对高速切削切屑形成的影响规律

高速切削作为一门先进制造技术已经在工业生产中得到日益广泛的应用,对高速切削过程切屑形成机理的研究有助于进一步发挥高速切削技术的优势和促进高速加工装备的发展,同时可指导优化切削参数、控制切屑形态以改善加工表面质量.高速切削切屑形态变化是工件材料在不同切削载荷下表现出的动态力学性能差异所致.弄清楚高应变率下材料动态力学性能有利于揭示高速切削切屑变形与失效机理,同时高速切削实验的合理设计与应用可以成为材料在高应变率下动态力学性能的新型测试手段.本文以高速切削过程工件材料动态性能变化对切屑形成的影响为主线,结合我们在高速切削切屑形成机理方面多年的研究成果,对高速切削过程中工件材料的强度、塑脆性和微观组织变化等方面进行了综述分析.阐明了高速切削条件下碎断切屑形成的力学条件,指出了传统切削理论在应力状态对切屑变形和失效的影响机理、切屑微观组织演化等方面研究存在的不足,最后对未来的超高速切削切屑形成机理研究进行了展望.     

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。     

孔隙性缺陷拟生自修复机制研究

为掌握高温塑性变形过程中材料内部缺陷的修复机制, 采用物理模拟方法研究了孔隙性缺陷自修复规律. 实验发现孔隙性缺陷自修复过程类似人体皮肤和骨折的愈合过程. 借鉴人体组织损伤愈合规律, 采用拟生方法研究了孔隙性缺陷自修复过程, 提出了孔隙性缺陷自修复再结晶机理. 拟生方法研究裂纹修复现象及规律, 为揭示裂纹自修复机理提供了崭新的途径.     

电化学扫描探针显微术的特点及其发展趋势

电化学扫描探针显微术是将电化学研究系统和扫描探针显微技术（Scanning Probe microscopy:SPM)相结合而产生的一门新的研究技术,是对SPM技术的创新和应用领域的拓展。该技术的最大特点是可以在溶液环境下工作,实时、原位、三维空间观察、控制化学反应及过程,又可以对材料进行原子级加工等。本文将以SPM技术的重要分支－电化学扫描隧道显微技术（STM：Scanning tunneling microscopy)为主,简要介绍其工作原理,应用范围及发展趋势。     

基于RBF神经网络的烧结终点预测模型

本文提出一种基于径向基函数(RBF)神经网络的烧结终点预测模型.该模型首先采用改进的最近邻聚类算法确定径向基函数中心,接着应用递推最小二乘法训练网络的权值.通过现场采集数据对该模型进行仿真,其实验结果表明,该模型具有较好的学习能力和泛化能力,为烧结终点的预测提供了一种新的解决方法.     

超临界流体技术制备纳米材料进展

目前,已经有多种与超临界流体有关的技术用于纳米材料的制备。在这些技术方法中,超临界流体可以作为介质,也可以直接作为反应物来参与制备过程。超临界流体技术广泛应用于制备无机材料、有机材料、高分子聚合物、医药、电子等方面纳米级材料。本文概述了超临界流体制备纳米材料的研究和应用情况。     

遗态材料的制备及微观组织分析

通过选用以白松、黑胡桃木和水曲柳等植物结构为模板, 预处理后经硅树脂和钛酸丁酯等物质的浸渍与耦合处理, 制备了具有保持植物纤维原始形态的多孔碳化物遗态材料. 研究结果表明: 制备得到的遗态材料均为多孔材料, 其组织特征继承了所选用的天然植物模板材料的原有组织形态, 具有不同尺寸层次的孔径分布结构.     

形状记忆聚合物微纳米纤维膜在生物医学中的应用进展

形状记忆聚合物作为一种新兴的智能材料能够记忆暂时形状,并在外界激励条件下实现主动回复到初始形状的驱动过程.基于静电纺丝技术获得的形状记忆聚合物微纳米纤维膜与天然细胞外基质具有相似的三维结构,因此在生物医学领域,特别是组织工程中显示出巨大的应用前景.形状记忆微纳米纤维膜作为智能可变形材料为生物医疗的快速发展带来个性化、智能化的机遇.本文综述了形状记忆聚合物微纳米纤维膜的制备技术、结构形貌及驱动方法,总结了形状记忆聚合物微纳米纤维膜在骨组织支架、骨组织修复、神经支架及细胞培养等方面的应用研究,分析了形状记忆聚合物材料的其他结构在生物医疗领域的应用现状,进一步阐述了形状记忆聚合物材料未来面临的挑战及发展方向.