微结构内纳秒脉冲空气放电中微通道的形成及高能电子的产生过程(英文)

The investigations results of the different types of high-voltage nanosecond atmospheric discharges(diffusive in the gaps "wire(cathode)-plane", "rod(cathode)-plane", spark "point-plane" and in homogeneous gaps "plane-plane", as well as streamerless discharges in homogeneous gaps "plane-plane") are present. It was found out that the current channels prints, left on the electrodes surface, has the microstructure. The microstructure is a cluster(up to 1 000) of the microchannels of 1~30 μm diameters almost evenly distributed on the channels section. It was found out that in some cases the discharges develop in the regime of microstructuring of the current channels, are accompanied by generation of high-energy electrons and x-ray radiation. In this case the generation of high-energy component is stipulated by the electrons runaway in the microchannels. The calculation results of the electric field in clusters of parallel microchannels in the frameworks of the model of a bundle of parallel long cylindrical conductors are present. It is shown that in the clusters with many microchannels in the result of mutual attenuation of their fields maximum strength of the radial field could be lower than the critical one, which is necessary for ionization multiplication and expansion. This provides long existence of microchannels groups of microns radii in the high-voltage nanosecond discharges. A physical model of the streamerless discharge microstructure formation at the result of instability development of the ionization process in the avalanche stage is developed. It was established that the instability has long wave character and leads to formation of self-similar spatial structure. It is shown that the microstructure of the streamer discharges could be explained in the frameworks of this model. Three-dimensional numerical simulation of dynamics of microchannels system of high-voltage nanosecond discharges in the air of atmospheric pressure is performed in hydrodynamic approximation. It is established that fast(≈10 ns) expansion and significant decreasing of the gas concentration in the microchannels takes place at the expense of ohmic heating of the microchannels. It is shown that the microchannels expansion provides increase of electric field and gas concentration ratio up to the values that are sufficient for high-energy electrons beams and bremsstrahlung generation in them.     

电解复合超声频振动微细加工机理与试验研究

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进行了电解复合超声频振动加工微结构的基础试验,分析了微电流电解过程钝化现象,研究了超声频振动冲击波及负压空化作用消除电解钝化作用机理。分析了电解加工方式与超声频振动协调同步方法,设计和构造了微细电解复合压电式超声频振动微细加工系统。利用微细特种加工技术制作各类截面形状、尺寸的微细阴极。进行了多种材料微结构的复合加工试验,并验证了电解复合超声频振动方法实现微细加工可行性与技术优势,研究了应用该工艺进行微结构加工的工艺特性。     

高压成型铝硅系列合金晶粒组织控制及其强化技术的研究进展

综述了高压条件下的铝硅系列合金的晶粒组织控制及其强化技术,介绍了我国高压成型的产业化情况.高压条件下结晶的零件性能高低主要取决于结晶前的液态金属结构和成型过程中的结晶条件,零件强化的主要工艺措施有热速处理、细化处理以及压力下结晶.开展铝硅合金结晶的晶粒组织控制模拟仿真技术研究的理论主要是基于第一性原理和物理统计学理论,根据Monte-carlo模型和CA模型进行.结合高压成型实际生产工艺,说明了高压成型的晶粒组织控制的可行性.     

机械力化学效应对煤矸石物理性能的影响

用高能行星磨对煅烧后煤矸石进行机械力化学活化,通过XRD、SEM和FI-IR分析,研究了粉磨过程中煤矸石的粒度、密度、形貌和显微结构的变化情况.结果表明:煤矸石属于易磨性物质,极易细化,球磨处理后的煤矸石,颗粒表面光滑,高岭土晶相消失,α-石英结晶程度降低,Al-O键和Si-O键键能和键结构发生了明显的变化,煤矸石活性提高.     

颗粒复合材料断裂的梁网格模型

通过发展一种三段式单元,改进了颗粒复合材料的梁网格断裂模型。根据单元内各段交接处的平衡条件推导了单元刚度矩阵。与已有的模型相比,改进的模型能够更加真实的反映颗粒和基体之间的界面区域,并且能够容纳小于网格尺寸的颗粒。计算结果表明利用改进的模型能够得到合理的力-位移关系和断裂模式。     

基于光反射传感器的微结构运动参数测试方法

针对现有MEMS微结构运动参数测试算法复杂、实验条件苛刻的问题,提出一种非接触式光电测试方法,采用高精密光反射型传感器进行信号探测,经信号处理后获得待测参数。实际测量表明:该方法的实测分辨力优于100μm,可对引信的微钟表机构、微滑块机构等的运动参数进行测试,结构简单,成本低廉,适用于引信微机构运动特性的测量。     

机械挤压对凹凸棒石粘结性能的影响

适当的挤压作用，有利于凹凸棒石的水化和粘结性能、胶体性能的发挥，这是凹凸棒石粘土加工必须的一道或多道工艺过程。但是过多的挤压作用，对其显微结构会产生一定的纤维断裂及Si-O-Si键断裂破坏，从而降低了凹凸棒石的粘结性能。     

热暴露对表面预形变单晶合金组织和性能的影响

针对[001]取向的DD11单晶合金,在垂直于[001]方向进行2种强度的铸钢弹丸喷丸强化以引入表面预形变,采用电子背散射衍射(EBSD)、扫描电镜和硬度测试等方法研究了预形变后表层组织;后续不同温度热暴露完成后,采用扫描电镜和硬度计,研究了热暴露温度和预形变程度对表层组织和硬度梯度的共同影响;并且表征了喷丸+热暴露后单晶合金的高温疲劳性能。结果表明,单晶合金喷丸预形变后表面出现[110]和[111]取向的亚晶,同时出现表面应变硬化效果;随着形变程度的增大,亚晶取向角、旋转亚晶层深度和硬化效果也随之增大。随着热暴露温度升高,预形变表面形变组织呈现球化-零星不连续胞状组织-连续胞状组织-再结晶的动态回复过程,硬化效果也随之松弛;形变程度越大,开始出现动态回复过程的温度越低,但喷丸+1060℃/2 h热暴露并未观察到再结晶。相比磨削状态,喷丸+热暴露后,1060℃轴向疲劳寿命有所提高。1060℃/350 MPa/R=–1/轴向疲劳源呈现内部萌生为主源,表面为次源的状态。     

石灰粉煤灰固化天津滨海软土试验研究

天津滨海新区大面积分布的海积软土含水量高、孔隙比大、强度较低,对工程的安全建设和使用存在很大影响,在工程实践中常需要进行固化处理。本文以石灰粉煤灰为固化材料,通过大量室内试验,以及微观结构测试,研究其对天津滨海软土的改良效果。室内试验结果表明,二灰土各项力学性质明显提高,即压缩性降低,水稳性良好,无侧限抗压峰值应变及三轴峰值应变较小,由于其强度很大程度依赖于土体颗粒间的胶结作用,一旦破坏,二次抗压强度则较低。微观结构测试分析表明,石灰粉煤灰与软土在拌合均匀状态下,经一系列物理化学作用,土体颗粒胶结成土团粒,粒间孔隙也得到填充。随着龄期的增长,二灰土孔隙数量减少,等效直径减小,土体颗粒数量减少,等效直径增大;而随着压力的增大,二灰土表现出孔隙数量增多而孔隙等效直径减小,颗粒数量和等效直径变化较小的趋势。室内试验与微观测试认为石灰粉煤灰可用于固化天津滨海软土,是一种经济合理的固化剂。     

生物材料表面微纳结构对成骨相关细胞的影响

生物医用材料表面性能,包括表面形貌与化学组成,对诱导骨组织形成并形成骨整合具有重要作用。细胞行为对基底表面形貌和组成的依赖性决定了设计不同功能表面的重要性。作者小组多年来从事生物材料表面微纳结构相关研究。在微图形方面,结合微加工和磁控溅射技术制备出的羟基磷灰石微沟槽;采用溶胶一凝胶与复制微模塑相结合的方法制备了TiO2微图形;采用掩模曝光电化学微加工技术和喷射电化学微加工技术,在钛基底上制备多孔微图形;通过转移微模塑法与自组装技术相结合,得到壳聚糖与牛血清蛋白复合微图形。在纳米结构方面,采用电化学阳极氧化处理,获得一定管径和管长的二氧化钛纳米管。在微纳多级结构方面,结合高压微弧氧化和低压阳极氧化制备了微纳多级结构钛表面。除了考虑微纳结构单独效应之外,还考虑了微纳结构化与生物功能化的协同效应,即在具有微纳结构的生物材料表面通过层层自组装等手段进行生物化学修饰。最后通过成骨相关细胞培养实验及体内植入实验,考察各试样的生物活性。研究表明,微米尺度表面促进骨细胞粘附、增殖、分化等,而纳米尺寸结构以及微纳多级结构对细胞功能具有进一步促进作用。微纳结构化与表面功能化修饰存在有协同效应。这些研究结果为微纳米技术应用于人体植入研究提供了新方向。