晶种对氢氧化铝转相和热压烧结氧化铝晶形变化的影响

以氢氧化铝为初始原料,通过球磨过程中高纯氧化铝磨介的磨屑作为晶种引入氢氧化铝中.引入的α-Al₂O₃品种使氢氧化铝于1100℃×2h的条件下转变为α相氧化铝.而且随着α-Al₂O₃品种引入量的增加,煅烧后氧化铝颗粒的平均粒径减小,颗粒尺寸分布均匀.煅烧得到的氧化铝超细粉经热压烧结后,Al₂O₃晶粒形貌随品种的引入量的不同而发生变化.未引入α-Al₂O₃品种的条件下,晶粒形状主要为等轴状;晶种引入后,晶粒发育成六角片状;而且随着晶种引入量进一步增加时,六角片状晶粒尺寸减小,当晶种数量增加到20wt％以上时,晶粒发育生长为长柱状.     

片状氧化铝晶种对氧化铝陶瓷结构和性能的影响

本文以片状氧化铝单晶颗粒为晶种,CaO-Al2O3-SiO2(CAS)为添加剂,研究了晶种加入对氧化铝陶瓷显微结构与性能的影响.研究发现,晶种和CAS的共同作用促进了片状晶粒的生长.随晶种量增加,片状晶粒粒径分布的峰值和径厚比分布的峰值先增后降.晶种加入对氧化铝陶瓷相对密度和硬度影响不大,但断裂强度与断裂韧性随晶种量的增加呈现先增后降的趋势.加入15wt%晶种时陶瓷的断裂强度与断裂韧性达到最大(分别为430MPa与5.78MPa·m1/2),比未加晶种的陶瓷提高了23%与38%.     

Al2O3颗粒/耐热钢复合材料的制备及高温磨料磨损性能

氧化铝与耐热钢在高温下都具有优异的特殊性能,氧化铝硬度高、热稳定性好、耐热钢的抗氧化性与热强性高,因此氧化铝颗粒增强耐热钢基复合材料可望获得好的抗高温磨料磨损性能。在154~200 μm的氧化铝颗粒表面通过化学气相沉积技术获得Ni涂层后,通过在氧化铝颗粒中加入耐热钢颗粒的方法与负压铸渗技术,获得了氧化铝颗粒体积分数在18 %~52 %的氧化铝颗粒/耐热钢基复合材料,并考察了其在900℃的磨料磨损工况下的耐磨性。结果表明:所有复合材料的耐磨性均比耐热钢的好,耐磨性最好的复合材料是氧化铝颗粒体积分数为39 %的复合材料,其耐磨性是耐热钢的3.27倍。通过扫描电镜分析了复合材料的磨损机理及不同氧化铝颗粒体积分数复合材料的磨损行为。      

片状氧化铝晶种加入量对氧化铝陶瓷组织和性能的影响

以片状氧化铝单晶颗粒为晶种,CaO-Al2O3-SiO2(CAS)为添加剂,采用无压烧结研究了晶种加入量对氧化铝陶瓷显微结构与性能的影响.研究发现,晶种和CAS的共同作用促进了长柱状晶粒的生长.长柱状晶粒的数量随着晶种数量的增加而增加,但当晶种加入量增加到60%(质量分数,下同)时,长柱状晶粒的数量虽然增加,但尺寸减小.晶种加入对氧化铝陶瓷相对密度和硬度影响不大,但断裂韧性随晶种量的增加呈现出先增后降的趋势.加入30%晶种时陶瓷的断裂韧性最高,达到6.5MPa*m1/2,比未加晶种的陶瓷提高了25%.     

纳米Al2O3包覆LiFePO4/C正极材料的结构和电化学性能（英文）

主要研究了纳米氧化铝包覆对LiFePO4/C复合正极材料结构和电化学特性的影响。采用溶胶凝胶方法把纳米氧化铝包覆在商业LiFePO4/C颗粒表面。研究了Al2O3包覆层的量对LiFePO4电极在室温和高温充放电性能的影响。结果显示:2wt%Al2O3包覆层能有效增加电池的循环容量,能延缓电池在高温条件下充放电的容量衰减,减小电极的界面阻抗。这归因于氧化铝包覆层对磷酸铁锂晶粒的表面起保护作用,减少电解液对磷酸铁锂晶粒表面的腐蚀,从而改善循环过程中磷酸铁锂的表面结构的完整和稳定,确保锂离子扩散通道的畅通。     

高比表面积、低密度块状Al2O3气凝胶的制备及表征

以仲丁醇铝(ASB)为前驱体,乙醇为溶剂,乙酸为催化剂,乙酰乙酸乙酯(Etac)为螯合剂,通过溶胶-凝胶和超临界干燥过程制备得到块状氧化铝气凝胶,并在不同温度下对其进行热稳定性分析。此外,通过SEM,XRD,FT-IR和N_2吸附-脱附分析等测试研究了乙醇和乙酰乙酸乙酯的用量对氧化铝气凝胶微结构及比表面积的影响。结果表明:氧化铝气凝胶具有叶片状颗粒堆积形成的纳米多孔网络结构,比表面积高达744.5m~2/g,密度低至0.063g/cm~3,随着热处理温度升高,比表面积逐渐降低,1200℃热处理2h后依旧高达153.45m~2/g;经不同温度热处理后,氧化铝气凝胶的叶片状多孔结构未发生明显变化,表明该氧化铝气凝胶具有高温稳定性。     

TiO2和MgO微量添加剂对Al2O3陶瓷烧结致密化的影响

通过在氧化名中添加微量氧化钛和氧化镁,利用无压烧结工艺,制备了具有明显各向异性晶粒的氧化铝块材,研究了氧化钛、氧化镁的添加量和烧结温度对材料显微结构和致密度的影响,与单纯添加氧化钛的氧化铝材料相比,氧化镁的加入细化了氧化铝的晶粒,因此,可以通过调整氧化镁的加入量,在保持氧化铝晶粒各向异性形貌的同时,调整晶粒的尺寸,最终得到比较均匀的显微结构。     

三氧化二铝含量对铁/氧化铝复合材料复介电常数的影响

采用柠檬酸硝酸盐法制备含不同氧化铝含量的铁氧体,并用氢还原该铁氧体得到含不同氧化铝量的超细与纳米粉混合的铁粉.粉末颗粒外形呈针状和片状.铁/氧化铝复合材料的复介电常数实部随氧化铝含量增加,而逐渐下降.介电常数损耗随氧化铝含量增加,而逐渐下降,且损耗峰逐渐向高频移动.通过加入铁中的氧化铝含量可以调节铁的复介电常数.     

产品包装的高径比效应及启示

高径比效应是人们在知觉产品的过程中出现的一种错觉现象.本文对高径比效应与消费者行为关系进行了阐述,并提出了高径比效应对企业产品包装的启示.     

CaO/SiO2质量比对不锈钢渣微晶玻璃析晶及性能的影响

以不锈钢渣、废玻璃为原料,采用熔融法制备了主晶相为硅灰石相的微晶玻璃.利用DSC、XRD、SEM等测试分析手段研究了CaO/SiO2质量比对微晶玻璃物相组成、显微结构及理化性能的影响.结果表明:随CaO/SiO2质量比增加,玻璃转变温度和析晶放热峰温度逐渐降低,且析晶放热峰变尖锐;硅灰石相XRD衍射峰强度先增强后减弱;显微结构由表面析晶向整体析晶过渡,晶粒形状由球形颗粒变为针叶状晶,最后发育成片状晶,晶体尺寸先增加后减小;当CaO/SiO2质量比为0.72时微晶玻璃性能达到较优,显微硬度为6.49 GPa,密度为3.11 g/cm3,吸水率为0.11％,耐酸性96.51％,耐碱性99.92％.制备出的微晶玻璃有望应用在建筑装饰材料领域.     

发泡CaCO3/杜仲胶形状记忆复合材料的制备与表征

天然杜仲胶的反式有序性结构使其具有较强的结晶能力,交联程度较低时可用作形状记忆材料。本文以热膨胀物理微球Expancel 920DU40为发泡剂制备了发泡CaCO₃/杜仲胶（EUG）形状记忆复合材料,采用SEM、FTIR、DSC、DMA和万能材料试验机等对Expancel 920DU40的组分及受热膨胀特性和不同交联程度的CaCO₃/EUG形状记忆复合材料的结晶熔融行为、微观形貌、形状记忆行为及力学性能进行了表征。结果表明,Expancel 920DU40的外壳为丙烯腈均聚物或与其他单体的共聚物,内部为液态烷烃; CaCO₃/EUG形状记忆复合材料的力学性能与其交联程度和发泡程度有关;随着交联程度的增加,EUG的结晶和熔融温度降低,形变率、形状固定率和形状回复率均降低,当S用量为0.8 g时形状记忆性能最佳;调控交联程度可以获得具备不同形状记忆能力的CaCO₃/EUG形状记忆复合材料。     

时效工艺对Fe-14Mn-5Si-8Cr-4Ni-0.2C合金形状记忆效应的影响

研究了时效工艺对Fe-14Mn-5Si-8Cr-4Ni-0.2C合金形状记忆效应和微观组织的影响，研究结果表明，变形后再时效对合金形状记忆效应的提高比不变形直接时效的显著得多，变形后时效将合金的形状回复率提高了190％，而直接时效只提高了83％，经SEM和TEM分析发现，同样时效时间下，与直接时效相比，变形后再时效一方面不仅减少了碳化物的析出数量，抑制了碳化物粒子的长大；另一方面还使第二相粒子主要在晶界上析出，而不是在晶内，正是这两方面的原因导致变形后时效对合金形状记忆效应的提高比不变形直接时效的高得多。     

Fe-Mn-Si-Cr-Ni-C系形状记忆合金时效效果的研究

通过SEM分析，研究了时效后不同成分Fe-Mn-Si-Cr-Ni-C系形状记忆合金形状记忆效应和微观组织，在1123K时效时，超低碳合金1的形状回复率随时效时间的增加一直呈直线上升的趋势，含碳0．18％合金2的形状回复率随时效时间的增加而增加，在300min达到最大值后将随时间的进一步增加而缓慢下降，SEM分析发现在合金2的晶界和晶内析出富铬，富锰和富硅的合金碳化物，而合金1仅在晶界有第二相析出，且第二相成分不同于合金2中的，合金2中第二相粒子的长大速度显著高于合金1中第二相粒子的长大速度，且数量也多得多，通过时效强化奥氏体基体，可显著提高合金的形状记忆效应。     

二维石英纤维增强多孔Si3N4-SiO2 基复合材料的制备及其力学性能

采用浆料法结合真空浸渗工艺, 制备了二维(2D)石英纤维增强多孔Si₃N₄-SiO₂基复合材料。采用X射线衍射技术就粘结剂种类和氮化硅的加入对材料析晶性能的影响进行了分析, 采用扫描电镜对不同浸渗次数复合材料的截面和断口形貌进行了观察, 并采用裂纹偏转因子对复合材料断裂模式进行了分析。结果表明, 粘结剂中杂质Na+促进了石英析晶, 而Si₃N₄对石英析晶影响不大。增加浸渗次数虽不能有效提高复合材料强度, 但却使裂纹偏转因子变小, 断裂模式由韧性断裂向脆性断裂转变, 断口形貌由纤维成束拔出变为多级拔出。      

冷却速率对Mg68Zn28Y4自生复合材料I相形成的影响

采用两种不同冷却方式的普通铸造技术在Mg68Zn28Y4合金中制备了镁合金稳定态二十面体准晶相,分析了冷却速率对准晶相形成、分布、数量和晶粒尺寸的影响.通过扫描电镜、能谱分析仪和透射电子显微分析技术,确定了合金的组织、相成分及准晶相结构.结果表明:Mg68Zn28Y4三元合金在室温冷却过程中,准晶相直接从液相形核、长大;在铸铁模型腔内冷却时,铸件断面的温度梯度小,温度场较为平坦,沿铸型纵横截面准晶相分布均匀、晶粒尺寸约为10～15μm;在铸铁板表面冷却时,铸件断面的温度梯度较大,导致冷却速率显著影响准晶相的分布、数量及形貌.准晶相的晶粒尺寸为10～60μm不等,分布由均匀弥散到不均匀散布再到均匀.     

不同应力比下Cu/WCp复合材料疲劳裂纹扩展行为及影响机制分析

通过粉末冶金工艺制备了一种高压电触头用Cu/WCp颗粒增强复合材料。研究了不同应力比下Cu/WCp颗粒增强复合材料的疲劳裂纹扩展行为,并结合裂纹闭合模型和两参数驱动力模型分析了应力比对Cu/WCp颗粒增强复合材料疲劳裂纹扩展速率的影响机制。研究结果表明:随着应力比R的增大裂纹扩展速率增大,尤其在近门槛值附近裂纹扩展速率差别最明显。裂纹闭合模型和两参数驱动力模型均可以较好地将不同应力比R下(da/d N-ΔK)关系曲线关联起来,且两参数驱动力模型的相关性更好。这说明导致不同应力比R下Cu/WCp颗粒增强复合材料疲劳裂纹扩展速率差异的原因主要是Kmax引起裂纹尖端单调损伤,其次是裂纹闭合效应。根据SEM断口分析发现高应力比的断面较低应力比的粗糙,低应力比时断口以基体撕裂为主而高应力比时以颗粒基体脱粘为主。     

Electrical transport and magnetoresistance in La2/3Sr1/3MnO3 polycrystalline composite thin films

The manganite La_2/3Sr_1/3MnO₃ (LSMO)/CuO and LSMO/Al₂O₃ polycrystalline composite thin films are deposited on Si (111) substrates in a magnetron sputtering system, using the tandem deposition method. The electrical transport and magnetoresistance properties of the films have been systematically investigated. By considering two parallel conduction channels at the grain boundary, we obtain a general expression for the temperature dependency of the resistance that agrees with the experimental data measured in LSMO polycrystalline composite thin films at whole temperature region of 300 K-10 K under the condition of zero magnetic field. Also, the resistance vs. temperature curve under an external magnetic field can be obtained by only varying one parameter in the model. It provides an effective way to obtain the high-temperature grain boundary magnetoresistance in the polycrystalline manganite.     

增材制造中基于零件特征的分段自适应分层算法

对一类不同部位有明显精度区别的零件进行增材制造时，相较于传统等厚分层算法，现有的分段等厚分层算法和自适应分层算法在弱化阶梯效应及减少分层和成型时间上各有所长，但它们在协调成型精度和成型效率方面并未达到最佳。为此，根据这类零件的立体光刻（stereo lithography，STL）模型，结合分段分层和自适应分层原理，提出了基于零件特征的分段自适应分层算法。沿成型方向按不同的精度要求对模型进行分段，并根据不同精度，利用以最大尖端高度调整分层厚度的方法对各段进行自适应分层。对斗齿类、链轨节类零件进行分层模拟试验，结果表明：基于零件特征的分段自适应分层算法在满足零件形状和精度等要求的前提下，较现有的分段等厚分层算法和自适应分层算法，其成型效率更高，稳定性及灵活性更好，且易于实现；在实际工程应用中可缩短零件的成型时间，促进增材制造向高效率方向发展。     

Three-dimensional virtual grain structure generation with grain size control

A three-dimensional (3D) controlled Poisson Voronoi tessellation (CPVT) model has been developed for generating 3D polycrystalline grain structures for micromechanics simulations. A virtual grain structure generated using the CPVT model has the property that its grain size distribution is statistically equivalent to the actual grain structure in term of the specified physical parameters: the mean grain size, a small grain size, a large grain size, and the percentage of grains within that range. Development of the CPVT model requires three steps: (1) Defining the regularity that specifies the uniformity of a tessellation, and deriving the control parameter based on the regularity, (2) establishing the mapping from the regularity to the distribution parameter of a one-parameter gamma distribution, (3) defining the mapping from the set of physical parameters to the distribution parameter. Relations between the regularity and distribution parameter, for a range of regularity values, are determined by a comprehensive set of statistical experiments, in which data fitting for the grain size distribution model is in each case obtained by an evolutionary optimisation algorithm. A software system (VGRAIN) has been developed for implementing the proposed three-dimensional CPVT model to generate the grain structure for crystal plasticity finite element (CPFE) analysis. To demonstrate the proposed scheme and the VGRAIN system, CPFE analyses of compression of micro-pillars are performed, and the effects of both regularity and grain size on the deformation are studied.     

On the relationship between snow grain morphology and in-situ near infrared calibrated reflectance photographs

Seasonal and permanent snow cover a significant portion of our planet, and its impact on climate is significant. Through specific thermophysical properties, snow controls radiative and turbulent fluxes between the ground and the atmosphere, but many aspects of the energy balance are poorly understood due to lingering uncertainties regarding snow properties, such as grain size in particular. Rapid and accurate measurement method has yet to be developed given the reality of field and laboratory logistical constraints, and the sensitivity of snow to any sort of manipulation.In this paper, we investigate the relationship between snow grain morphology parameters measured from visible (traditional) snow grain photography and optical diameter estimated from Near-InfraRed (NIR) reflectance photographs of snow walls. A total of 51 snowpits were analyzed during our International Polar Year field campaign across a 1000 km South-to-North transect over Eastern Canada. We compared the NIR measurements with the theoretical snow albedo model of Kokhanovsky and Zege (2004). Results show the large difference between the snow specific surface area (SSA) of snow grains derived from snow albedo model and the geometrical (visual) diameter. From three different snow grain classes which can be distinguished from traditional photography, linkages can be made with shape factors required in the optical model in order to retrieve optical grain size from NIR photography.