ZrB_(2)超细粉体改性C/C-SiC-ZrC复合材料的微观结构和烧蚀性能

为进一步提升C/C-SiC-ZrC复合材料的抗烧蚀性能,采用反应熔渗法(reactive melt infiltration,RMI)制备ZrB_(2)超细粉体改性C/C-SiC-ZrC复合材料,考察ZrB_(2)超细粉体含量对改性复合材料的微观结构和烧蚀性能的影响。研究结果表明:相较于未改性的C/C-SiC-ZrC复合材料,ZrB_(2)超细粉体的引入使C/C-SiC-ZrC复合材料的密度由2.25 g/cm^(3)增至2.40~2.48 g/cm^(3);ZrB_(2)主要分布在ZrC基体中,且分布均匀;ZrB_(2)超细粉体的添加显著提升了复合材料的抗烧蚀性能;电火花等离子体烧蚀120 s后,当ZrB_(2)超细粉体摩尔分数为2%时,复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率最低,分别为6.90 mg/s和2.26μm/s;在烧蚀过程中,氧化生成的ZrO_(2)黏附在材料表面,与具有一定流动性的SiO_(2)形成龟壳状的ZrO_(2)-SiO_(2)氧化层,该氧化层减少了烧蚀过程中等离子体向基体的扩散和热传递,有效提升了改性复合材料的抗烧蚀性能。

不同预制体结构制备C/C-SiC复合材料的微观结构演变及力学性能

采用缝合结构与针刺结构碳纤维预制体,经化学气相渗透法(CVI)和反应熔渗法(RMI)制备出C/C-SiC复合材料,系统研究了两种结构预制体制得的C/C多孔体微观结构、孔隙特征及C/C-SiC复合材料微观结构和弯曲性能。结果表明:缝合结构C/C多孔体孔径呈双峰分布,孔隙多为纤维束间孔,针刺结构C/C多孔体孔径呈单峰分布,由于网胎的加入使得部分纤维束间孔转变为连通的小孔隙网络,经过模拟后者Z向绝对渗透率略大于前者,有利于后者后续RMI致密化过程(高密度,低开孔率,低残余金属);缝合结构C/C-SiC复合材料平均弯曲强度高于针刺结构C/C-SiC复合材料,二者都呈现“假塑性”断裂方式;针刺结构C/C-SiC复合材料密度更高,残余Si含量更低,但其纤维体积含量较低,长直纤维的完整性较差,使得复合材料承载性能较低。

SiZrCN纳米复相陶瓷的成分结构调控与吸波性能

以聚硅氮烷和四(二甲胺)锆为原料,利用单源先驱体法制备SiZrCN纳米复相陶瓷。研究先驱体的合成路径、聚合物-陶瓷转变过程及陶瓷高温结构演变规律。研究结果表明,通过对先驱体改性可精确调控陶瓷中的Zr含量,并提高陶瓷产率。1 100℃热解后的SiZrCN陶瓷为无定形,当热处理温度≥1 500℃时,形成以Si3N4为主相、纳米ZrCN颗粒和自由碳均匀分布于其中的纳米复相陶瓷。Zr的加入抑制了热处理过程中含氮相的碳热还原反应,显著提高了陶瓷的高温热稳定性,1 600℃热处理的SiZrCN陶瓷的质量损失率仅为SiCN陶瓷的1/3。通过改变Zr含量和微观结构对SiZrCN陶瓷的介电参数进行了调控,并获得了优异的吸波性能。其中,当15SiZrCN-1500陶瓷的厚度为1.8 mm时,最小反射损耗为-61.02 dB,有效吸收带宽可达4.56 GHz。纳米ZrCN和自由碳形成的异质界面极化和缺陷偶极子极化以及所构成的导电网络是SiZrCN陶瓷具有优异吸波性能的主要原因。

近零膨胀SiC基复合材料的制备与性能

为了减小SiC基复合材料的热膨胀系数,本文将正热膨胀材料SiC与负热膨胀材料β-锂霞石进行复合,制备出一种近零膨胀的SiC基复合材料,并系统研究β-锂霞石含量对材料孔隙率、微观结构、热性能和力学性能的影响。结果表明:随β-锂霞石含量增加,材料孔隙率降低,闭孔率增加,孔隙由不规则形状逐渐转变为球形。在孔隙率和β-锂霞石相的双重作用下,材料热膨胀系数减小。当β-锂霞石的质量分数从20%增加至50%时,材料在30~1 200℃的平均热膨胀系数从2.30×10^(-6)K^(-1)减小至-0.80×10^(-6)K^(-1),孔隙率从36.9%降低至12.9%,导热系数从6.31 W/(m·K)增大至8.85 W/(m·K),抗压强度从176.3 MPa提高至375.6MPa。

ZrC纳米粉体改性C/C-SiC复合材料的微观结构和烧蚀性能

为改善C/C-SiC复合材料的抗烧蚀性能,以ZrC纳米粉体和Si粉为反应渗料,采用反应熔渗(reactive melt infiltration,RMI)法制备ZrC纳米粉体改性C/C-SiC复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪等研究ZrC纳米粉体含量对C/C-SiC复合材料微观结构和烧蚀性能的影响。结果表明:随ZrC纳米粉体含量增加,复合材料的孔隙率增大,而密度变化不大。ZrC纳米粉体一部分弥散分布在SiC基体中,一部分则发生了团聚。烧蚀30 s后,ZrC纳米粉体摩尔分数为6%时,复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率最低,分别为2.0 mg/s和3.9μm/s。随ZrC纳米粉体含量增加,烧蚀过程中形成的ZrO_(2)含量增多,对SiO_(2)的钉扎作用明显增强,能有效提升C/C-SiC复合材料的抗烧蚀性能。

化学气相沉积SiC涂层的制备及水热腐蚀行为

采用化学气相沉积法在高纯石墨块上制备SiC涂层,并进行水热腐蚀实验,研究化学气相沉积工艺、涂层形貌结构与涂层水热腐蚀行为的关系。结果表明:随稀释氢气流量增大,涂层平均晶粒尺寸减小,涂层出现游离Si的可能性增大,其耐水热腐蚀性能逐渐降低;随沉积温度从1 000℃升高至1 300℃,涂层结晶度和平均晶粒尺寸都先增大后减小,在沉积温度为1 200℃时获得最大值,水热腐蚀后涂层结构和晶粒形貌保持完好;随三氯甲基硅烷水浴温度升高,涂层的平均晶粒尺寸增大,50℃水浴温度下制备的涂层结晶度最差且被腐蚀得最严重。

利用CRISPR/Cas9技术编辑OsOFP30基因创制水稻粒型突变体

【目的】研究水稻OFP家族转录因子OsOFP30对粒型的影响,创制新的粒型突变材料,为水稻粒型改良提供参考。【方法】以粳稻品种中花11为受体材料,利用CRISPR/Cas9技术对OsOFP30基因进行定向编辑;通过T_(0)、T_(1)和T_(2)代连续筛选,获得3类无外源片段插入的纯合突变体(长片段删除突变OsOFP30^(-89)、单碱基插入突变OsOFP30^(+1G)和OsOFP30^(+1A));分析粒型变异,进行生物信息学和测序分析,初步确定粒型变异原因。【结果】与野生型相比,3类突变体的粒宽和千粒重都显著降低,OsOFP30^(-89)和OsOFP30^(+1G)仅粒长和粒厚显著降低,穗型指标与野生型无明显差异,OsOFP30^(+1A)的粒长和粒厚与野生型无明显差异,仅一次枝梗数显著低于野生型;生物信息学分析表明,这3类突变体均由移码突变导致的翻译提前终止所产生,OsOFP30^(-89)突变蛋白长度为252个氨基酸,OsOFP30^(+1G)和OsOFP30^(+1A)突变蛋白长度均为282个氨基酸,两者仅第323位的核酸序列存在G和A的单碱基差异,导致突变蛋白第108位产生丝氨酸和天冬酰胺的差别。【结论】初步判断OsOFP30基因可调控水稻粒型变异。本研究创制了新的粒型突变材料,可为水稻粒型改良育种提供参考。

基于信息需求视角下农村信息化推动农村社区建设的调研与路径分析

国家持续推进乡村振兴战略,农村信息化建设是乡村振兴的战略方向。信息需求是农村信息化建设的基础性工作,文章在调查农民信息需求的基础上,整合出农村生产性信息需求与生活性信息需求的特点,站在信息服务的视角上,提出农村社区建设的路径策略。

基于文本挖掘和AHP的乡村旅游黄金周客流量预测指标权重分析

文章通过文本挖掘的方法梳理出影响乡村旅游黄金周客流量变化的因素,筛选乡村旅游黄金周客流量预测模型指标,并通过层次分析法对该模型各项指标赋予权重。这为景区数字化管理,科学合理地收集、分析、预测乡村旅游黄金周客流量数据作出有益探索。

早熟高产优质新品种万香丝苗的选育及产量品质基因检测

万香丝苗是江西省于2020年通过国家审定的第一个常规稻新品种,由茉莉占与黄华占杂交形成的大群体,同时结合传统育种技术与分子标记辅助选择策略选育而成的晚籼早熟新品种,具有高产、早熟、优质、香味浓、耐热、抗白叶枯病等优点。F3:4代进行耐热性、香味、糊化温度和稻瘟病抗性表型鉴定,并结合功能基因标记辅助选择,其在长江中下游地区主要作晚稻种植,也可作早稻或中稻,其全生育期为116.0 d,2年区域试验的平均产量为617.32 kg/667 m^(2),粒型细长,长宽比为3.5,垩白度为2.2%,直链淀粉含量为14.8%,品质达到《优质食用稻米》行业标准Ⅱ级。主要介绍了香型早熟优质稻万香丝苗的选育过程、品种特性和高产栽培技术,并通过万香丝苗、双亲全基因组重测序、功能基因比较研究,发现万香丝苗聚合了双亲多个优异基因,如调控抽穗期的基因Hd1、Ghd8和DHD1,增加产量的基因Gn1a、GSN1、PAY1、GLW10、qSG11.1和GW8,提升品质的基因fgr、PUL、OsSSⅢa、GluA-1、ALK和Sbe3,从基因组水平解析了万香丝苗早熟、高产、优质的遗传机制,为水稻育种提供了新的理论依据与实践指导。

ZrC-SiC-MoSi_(2)涂覆C/C-SiC-ZrC陶瓷基复合材料在氧乙炔焰下的烧蚀行为及机理

为进一步提高C/C复合材料在不同烧蚀环境下的烧蚀性能,采用浆料刷涂法在C/C-SiC-ZrC陶瓷基复合材料上制备Zr含量分别为34%和60%(质量分数)的ZrC-SiC-MoSi_(2)涂层,并且利用氧乙炔焰研究涂层C/C-SiC-ZrC复合材料在3种不同氧气及乙炔流量下的烧蚀行为。结果表明:随着Zr含量的增加,涂层内部的ZrC和SiC颗粒尺寸明显减小,且颗粒分布更加均匀。Zr含量为60%的涂层线烧蚀率随氧气和乙炔流量的增加而增加,而Zr含量为34%的涂层线烧蚀率随氧气和乙炔流量的增加,先增加后降低。此外,详细讨论ZrC-SiC-MoSi_(2)涂层在不同条件下的烧蚀机理。随着氧气和乙炔流量的增加,主要的烧蚀机制由氧化变为氧化和蒸发的结合作用,最后变为氧化、蒸发及剥蚀的结合作用。

SiO_(2)与ZrO_(2)组元对铜基摩擦材料与C/C-SiC复合材料配副摩擦磨损性能的影响

在粉末冶金铜基摩擦材料中分别添加SiO_(2)和ZrO_(2),研究SiO_(2)和ZrO_(2)对粉末冶金铜基摩擦材料与C/C-SiC复合材料配副时摩擦磨损性能的影响,并分析两者影响机制的内在关联。结果表明,含SiO_(2)或ZrO_(2)的铜基摩擦材料与C/C-SiC复合材料配副时,能在高制动速度下保持较高的平均摩擦因数,分别为0.3758和0.3424,摩擦材料的磨损量较低,为1.44μm/次和0.95μm/次,配副材料几乎无磨损。SiO_(2)在制动过程中易脱落,形成磨粒,对摩擦材料与配副材料表面造成磨粒磨损,而ZrO_(2)在基体中保持完整,以硬质微凸体的形式对C/C-SiC复合材料摩擦表面产生犁削作用。SiO_(2)在高制动速度下破碎脱落后易嵌入C/C-SiC复合材料表面摩擦膜,有利于以Cu及Cu的化合物为主的磨屑在其周围积累,促进摩擦转移膜在C/C-SiC复合材料摩擦表面的形成,从而改善材料的摩擦磨损性能。

预制体结构对SiC_(f)/SiC复合材料力学和热性能的影响

本文采用化学气相渗透法制备了具有二维多层、三维角联锁机织和多轴三维编织三种预制体结构的SiC_(f)/SiC复合材料。在综合分析纤维排列、SiC基体和孔隙分布的基础上,详细讨论了预制体结构对SiC_(f)/SiC复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明,复合材料的力学性能和热导率受纤维排列方式和复合材料密度的综合影响,而热膨胀系数主要受纤维排列方式的影响。此外,二维多层复合材料、三维角联锁机织复合材料和多轴三维编织复合材料的热导率可以分别用串联模型和平行模型来解释。多轴三维编织复合材料由于内部具有连续的可以作为热流快速通道的三维网状SiC基体层,因此具有较高的室温热导率。而随着温度的升高,SiC声子间的散射逐渐增强,SiC基体层在多轴三维编织复合材料中作为声子传播快速通道的作用逐渐减弱,热导率随温度降低的趋势更明显。

SiC/Si-Mo-Cr涂层SiC_(f)/SiC复合材料辐照行为

通过浆料涂刷法(Slurry painting,SP)结合化学气相沉积(Chemical vapor deposition,CVD),在SiC_(f)/SiC复合材料表面制备了致密的SiC/Si-Mo-Cr复合涂层。采用拉曼光谱、XRD和SEM研究了Si^(2+)离子辐照前后涂层的相组成、结构和形貌,并通过三点弯曲试验评估了辐照前后涂层样品的力学性能。结果表明:SiC_(f)/SiC复合材料在Si^(2+)离子辐照后发生结构损伤,如SiC纤维变得更粗糙,PyC界面膨胀以及SiC基体非晶化;而制备好的涂层可以极大地保护SiCf/SiC复合材料;因此,内部的纤维、界面和SiC基体在Si^(2+)离子辐照中都没有出现损伤。辐照后,SiC_(f)/SiC复合材料在辐照损伤区的界面脱黏和纤维拔出减少,弯曲断口变平,力学性能下降,弯曲强度保持率为80.49%;与之相比,涂层样品在辐照后的弯曲强度保持率更高,达到84.15%。

不同制动速度下炭布叠层炭/炭复合材料的摩擦磨损行为及机理

用模拟刹车制动的方法探讨了一种炭纤维布叠层炭 /炭复合材料在不同制动速度下的摩擦磨损行为 ,并用扫描电子显微镜对摩擦表面进行了观察和分析。研究结果表明 :在 5m/s的制动速度下 ,该种材料表现出低的摩擦因数 ,但随制动速度升高至 2 0m/s时 ,摩擦因数迅速升高至最大值 0 .4 0 ;当制动速度增大到 2 8m/s或 30m/s时 ,摩擦因数仅略降低至 0 .35 ,该材料表现出优良的高速高能摩擦性能。另一方面 ,制动速度升高至 2 0m/s时 ,即摩擦因数最大时 ,磨损才变得明显 ,而且随制动速度的继续升高 ,磨损呈直线增大。表面显微组织观察表明 ,在较低制动速度下 ,在摩擦表面产生了薄膜 ,对应摩擦因数较低 ,磨损小 ;在 2 0～ 2 5m/s制动速度下 ,摩擦表面形成较厚的表面膜层 ,对应摩擦因数高 ,磨损大 ;在 2 8～ 30m/s制动速度下 ,剧烈的摩擦剪切和氧化作用使摩擦表面严重破坏 ,表面基质炭氧化严重 。

MoS_2对铁基摩擦材料烧结行为及力学性能的影响

MoS2作为润滑组元广泛应用于粉末冶金摩擦材料中。采用X射线衍射和能谱微区成份分析的方法,深入系统地探讨了铁基摩擦材料中MoS2的烧结行为,同时研究MoS2对这些材料力学性能的影响。结果表明:在烧结过程中,铁基摩擦材料中MoS2会分解为S与Mo,且分解后的S、Mo活性很大,与材料中其他组元相互作用,或产生液相,促进烧结致密化过程;随MoS2质量分数从0增加到8%,材料的物理-力学性能先升高后降低,MoS2含量为4%的材料性能最佳。

载气对CVIC/C材料密度和热解炭结构分布的影响

采用定向流动热梯度CVI工艺,以丙烯作炭源气,以针刺炭纤维整体毡作预制体分别研究了加氢气和氮气作载气对C/C复合材料密度和热解炭结构分布的影响。结果表明,载气对热梯度CVI C/C材料密度和热解炭结构沿径向分布的均匀性有重要影响。当其它工艺条件相同时,经过400 h的沉积,采用N2作载气时所得炭盘的平均体密度为1.54 g/cm3,炭盘密度沿径向分布的偏差Δρ为0.24 g/cm3,在炭盘的外侧易形成SL结构热解炭;而采用H2作载气时,可以得到平均体密度为1.67 g/cm3、热解炭结构分布高度均匀的全RL结构PyC基C/C复合材料,且炭盘密度沿径向分布的偏差Δρ仅为0.11 g/cm3,密度分布均匀性提高一倍以上。不管是采用N2还是H2作载气,炭盘的密度沿周向分布都十分均匀(Δρ≤0.02 g/cm3),且炭盘的较低密度部位均位于中间偏内侧。

准三维C/C复合材料的弯曲性能及其破坏机理

以碳纤维针刺毡为预制体,采用CVI法或结合液相法制备了热解碳、树脂碳和沥青碳基质的准三维C/C复合材料,并研究了这些材料的弯曲性能及其断裂机理。研究表明:对于热解碳基质,SL基质碳的弯曲强度明显高于RL和SL+RL两种基质碳;弯曲强度随密度增高而增大;致密度越高,基体支撑越强,同时微裂纹和孔隙度越低,弯曲性能越好。

基于蛇类生物的仿生变体机器人运动学研究

基于仿生机械学的原理，本文提出了仿生变体机器人的物理结构，讨论了仿生变体机器人的运动机理，分析了仿生变体机器人线形运动的基本步态。并对该机器人系统进行了运动学分析，实验结果证明了这种运动步态的可行性。最后指出了这种基本运动步态的局限性和改进的方向。

准三维C/C复合材料的层间剪切性能及其断裂机理

以炭纤维针刺毡为预制体,采用化学气相浸渗(CVI)法或结合液相法制备了热解炭、树脂炭和沥青炭基质的准三维C/C复合材料,研究了这些材料的层间剪切性能及其断裂机理。结果表明:CVI基质炭比沥青基质炭更有利于C/C复合材料的层间剪切性能的提高;剪切强度随密度增高而增大,致密度越高,基体支撑越强,同时微裂纹和孔隙度就越低,断裂裂纹不易形成或扩展,强度性能就越好;纯沥青基质炭试样为"突发"的脆性断裂方式,其他基质炭试样表现为韧性断裂方式。