薄膜厚度对Si基SiO2薄膜力学性能的影响

为了研究薄膜厚度对Si基SiO_2薄膜力学性能的影响规律,利用纳米压痕技术及有限元模拟方法对不同厚度的Si基SiO_2薄膜材料进行测试,分析了不同厚度薄膜的硬度及弹性模量等力学性能,讨论了不同压深膜厚比对不同厚度薄膜弹性恢复率的影响,并在试验的基础上,建立了有限元模型,模拟了不同厚度薄膜在相同压深下的载荷位移关系,分析了薄膜的弹性恢复性能。结果表明:SiO_2薄膜越厚其弹性模量越小,而薄膜的硬度在薄膜较薄时压痕的尺寸效应更明显,并利用模拟进一步分析得出薄膜越薄弹性恢复性能越好。     

基于细观结构特征的沥青混合料断裂机理研究

为研究沥青混合料的断裂性能,对SBS沥青混合料和普通沥青混合料小梁进行三点弯曲试验,利用CCD摄像头跟踪拍摄了沥青混合料小梁变形破坏的全过程,并利用扫描电镜(SEM)观察了受力前以及断裂后沥青混合料的细观界面形貌,从细观结构角度揭示沥青混合料小梁变形断裂的机理.结果表明:SBS沥青混合料的抗弯断裂性能要优于普通沥青混合料,而沥青本身的性能、沥青与骨料间的界面性能及加载速率对混合料的特性影响至关重要.     

Al 2O 3/ Al 复合材料的界面结构特征

利用高分辩透射电子显微镜研究挤压铸造法制备的亚微米 Al 2O 3颗粒增强 Al 基复合材料的界面微观结构。结果表明 : Al基体的 (200) 和 (111) 面优先沿 Al 2O 3颗粒表面生长 , 在复合材料界面处 Al 基体与 Al 2O 3颗粒具有 Al (200) ∥Al 2O 3 (101 2) 、Al [011 ] ∥Al 2O 3 [0221 ] 的晶体学位向关系并形成半共格界面 , 且界面存在 Al (111) / / Al 2O 3 ( 1120) 的共格关系。界面干净无任何反应物。接近界面的 Al 基体中出现了柏氏矢量为 b= 1/ 3 [ 111 ] 弗兰克不全刃位错 , 该刃位错引起界面附近基体中明显的晶格应变场 , 位错周围晶格变形场的范围约为 20～30 层原子面宽度 , 而在 Al 2O 3颗粒靠近界面的区域中未观察到位错等缺陷。并从晶体学角度对界面的形成机制进行了分析。     

纳米SiO_2对钢纤维混凝土高温抗压性能的影响及微观分析北大核心

研究了普通混凝土(NC)、钢纤维增强混凝土(SFRC)、掺纳米SiO_2的普通混凝土(NNC)、掺纳米SiO_2的钢纤维混凝土(NSFC)四种混凝土高温时和高温后抗压性能试验,对不同温度下的微观结构进行了SEM分析,对基体相结构进行了XRD分析。结果表明,四种混凝土的高温后立方体抗压强度在400℃时达到最大值。其中NSFC的抗压强度最高,为88.46 MPa,比同温下的SFRC提高21.68%,比NC提高25.96%。四种混凝土高温时抗压强度在200℃时就达到峰值。200℃时,NSFC的抗压强度为77.45 MPa,分别是同温度时SFRC、NNC、NC的1.13、1.21、1.34倍。纳米SiO_2可与水泥水化产物Ca(OH)2发生二次水化反应,降低Ca(OH)_2含量和细化Ca(OH)_2晶体,把对强度不利的Ca(OH)_2转化为C-S-H凝胶,提高基体密实度。因此加入纳米SiO_2可明显提高混凝土的高温抗压强度,特别是对提高钢纤维混凝土的抗压强度具有显著作用。     

表面纳米化对316L不锈钢干摩擦性能的影响

目的研究表面纳米化316L不锈钢干摩擦磨损性能,以获得合理的喷丸时间,提高316L不锈钢的使用寿命。方法采用普通喷丸强化方法对316L不锈钢进行表面纳米化处理,利用洛氏硬度计测量了纳米化前后材料表面洛氏硬度;利用激光共聚焦显微镜观察了纳米化前后材料表面三维形貌,测量了材料表面的粗糙度;利用扫描电子显微镜观察了表面纳米化处理后横截面的金相组织;利用材料表面性能综合测试仪在干摩擦条件下进行了摩擦磨损实验,测量了材料的摩擦系数;利用扫描电子显微镜观察了磨痕表面形貌,分析了材料的磨损机理。结果与未纳米化试样相比,喷丸时间为15 min时,表面硬度提高9.7%,而表面粗糙度降低17.6%,干摩擦系数降低17.3%;喷丸时间为30 min时,表面硬度提高34.1%,粗糙度降低35.1%,干摩擦系数降低28.8%。未纳米化试样呈现典型的粘着磨损和磨粒磨损机制,而纳米化处理后试样则主要呈现疲劳磨损和磨粒磨损机制。结论表面纳米化处理后试样表面硬度随处理时间的增加而增加,粗糙度随处理时间的增加而降低,干摩擦系数随处理时间的增加而减小。喷丸处理时间较短时以疲劳磨损为主,处理时间较长时以磨粒磨损为主。     

SEM环境下纤维推出技术结合电子束云纹技术表征复合材料界面细观力学性能

纤维推出技术是研究复合材料界面细观力学性能的常用方法。本文将该方法在SEM环境下与电子束云纹技术相结合开发一套基于SEM环境下的纤维推出实验系统。利用该系统测试了SiC/Ti-15-3复合材料的界面剪切强度、摩擦应力、摩擦系数及残余应力分布等细观力学性能。结果表明:对于厚度为500 μm的SiC/Ti-15-3复合材料界面剪切强度为35 MPa,摩擦应力为32.8 MPa,纤维与界面间的摩擦系数为0.082,径向残余应力为?400 MPa。该系统在SEM环境可以实现直径为几微米的纤维推出,扩展了纤维推出技术的应用范围,提高了纤维推出过程的对准精度,减小了测量误差。并且与电子束云纹技术相结合,实时测量纤维推出后界面残余应力分布情况,为复合材料界面的设计、评估及优化提供必要的实验方法。      

盐冻融循环对沥青混合料性能的影响因素研究

为了研究沥青混合料在冻融循环及除冰盐溶液共同作用下的抗裂性能,在断裂力学理论基础上,采用半圆试件弯拉实验,并通过J积分来评价沥青混合料的抗裂性能;利用极差分析法原理和灰色关联熵分析法原理深入分析沥青种类、冻融循环次数和除冰盐浓度对沥青混合料抗裂性能的影响。结果表明,盐冻融循环作用下,对断裂韧度影响程度的大小关系为沥青种类冻融循环次数除冰盐浓度;与基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料和复合胶粉改性沥青混合料相比,橡胶粉改性沥青混合料具有更好的抗裂性;随着冻融循环次数及盐浓度的增加,混合料的抗裂性逐步降低。     

混杂纤维增强高性能混凝土(HFHPC)高温力学性能及微观分析

研究了混杂纤维增强高性能混凝土(HFHPC)与普通混凝土(NC)的高温力学性能,测试了两种混凝土试件在承受常温及200、400、600、800℃高温后的抗压、劈裂抗拉和抗折强度及试件烧失量,采用SEM观察高温后的混凝土微观组织变化。结果表明:混杂纤维可显著提高混凝土的常温及高温力学性能。在所试验温度下的HFHPC混凝土的抗压、劈裂抗拉和抗折强度均高于NC混凝土,且在400℃时,达到最大值。400℃以后,HFHPC混凝土的力学性能随着温度升高而降低,但仍显著高于同温度时NC混凝土的强度值,特别是劈裂抗拉强度的提高尤为明显,至800℃时HFHPC混凝土的抗压、劈裂抗拉、抗折强度分别为同温度时NC混凝土的1.24、4.5和1.61倍。     

复合胶粉改性沥青的微观结构与流变特性

在基质沥青中加入18%的废胎橡胶粉和2%的SBS,通过湿法得到复合胶粉改性沥青（CCRMA）。采用扫描电镜（SEM）和动态力学的方法（DSR）研究了改性沥青的微观结构和较宽温度范围的流变性能;通过对复数模量主曲线的拟合,在更宽频率范围内研究该沥青的流变特性。结果表明,胶粉颗粒的表面网状结构可很好地吸附沥青,改性后的沥青...     

喷射成形挤压态Al-12Zn-2.4Mg-1.1Cu-0.5%Ni合金显微组织研究

利用喷射成形技术制备了Al-12Zn-2.4Mg-1.1Cu-0.5%Ni合金,随后在420℃保温2h后进行热挤压。利用高分辨透射电子显微镜和X射线能谱仪对挤压后的实验合金中第二相的组织结构和成分进行了研究。结果表明:挤压后的实验合金的晶粒尺寸只有0.5μm左右,第二相主要有Mg(Zn,Cu)2相、L12-Al3Zr相和Al9FeNi相。挤压态合金中的Mg(Zn,Cu)2相只有70nm左右,为Mg(Zn,Cu)2相完全固溶到基体中提供了基础。