Ta和Re对Ni/Ni_(3)Al相界面断裂强度和蠕变强度的影响

采用基于密度泛函理论和广义梯度近似的第一原理方法,探究Ta元素和Re元素在Ni/Ni_(3)Al相界面中的相互作用及其对界面强度的影响.计算表明:在绝大多数化学计量比范围内, Ta原子优先占据γ相中的顶点Ni位, Re原子优先占据γ'相中的Al位, Re原子和Ta原子共合金化时掺杂位置不发生改变.通过格里菲斯断裂功、不稳定堆垛层错能及空位迁移能的计算,得出Ta和Re合金化都可以增强界面的格里菲斯断裂能,提高界面的结合强度,两种合金化元素均提高了体系的不稳定堆垛层错能,即提高了界面阻碍位错运动的能力和抵抗变形的能力,其中Re的单独合金化效果更好.两种元素的掺杂提高了界面上空位迁移的势垒,阻碍了空位的发射和吸收,进而提高了合金的蠕变能力.

合金化元素Ru和Re在Ni_(3)Al中的相互作用及其对力学性质的影响

采用基于密度泛函理论和广义梯度近似的第一原理方法,探究了Ru元素和Re元素在Ni_(3)Al中的相互作用及其对力学性质的影响.计算表明:在绝大多数化学计量比范围内,Ru原子优先占据Ni_(3)Al中的Ni位,Re原子优先占据Ni_(3)Al中的Al位,Ru和Re易于聚集分布,占据近邻的Ni-Al原子对.通过差分电荷密度图和态密度图分析得到Ru和Re掺杂会与近邻Ni原子产生轨道相互作用,Ru和Re之间也会产生轨道相互作用.通过计算弹性模量,应用经验判据得到Ru的加入使得Ni_(3)Al材料抗压缩能力和韧性明显增强,但硬度有所降低.而Ru、Re的同时加入使其抗压缩能力、韧性和硬度都有所增强.

面向工程能力培养的大学物理教学模式创新

围绕国家急需的航空工程领域人才需求,引入法国精英工程师教学体系,融合中法教育理念,创新本土化工程教育模式;从课程安排、教学组织、教学方法和考核方式等方面对比某中欧学院预科物理教学体系和国内工科大学物理教学模式,分析了预科物理在人才培养目标实现中所起的作用,希望对大学物理教学创新有所借鉴。

磷对NiAl弹性模量和韧塑性影响的第一原理研究

NiAl金属间化合物是航空航天工业中用来制造航空发动机涡轮叶片等关键部件的新型高温材料,但室温脆性严重阻碍了其应用。杂质效应是影响其力学性能的一个重要因素。本研究应用量子力学第一原理的方法,利用Vienna Ab-inito Simulation Package(VASP)软件研究了杂质元素磷(P)对NiAl金属间化合物的结构和力学性能的影响。通过计算P原子在NiAl中的溶解能,得出P原子既可以替代NiAl中的Ni原子又可以替代Al原子,主要取决于P原子在NiAl中的周围环境中Ni和Al的化学计量比。在大多数化学计量范围内P更易于占据Al替代位,只有在极其富Al的情况下,P原子才会占据Ni原子位置。通过计算纯NiAl体系和加入P后的NiAl体系的弹性模量并结合经验判据,得出P的存在增大了NiAl的局域硬度,并且增大了NiAl的局部脆性和塑性变形阻力,在NiAl中为有害元素。

Re对Ni3Al微观结构及力学性质影响的第一原理研究

应用基于密度泛函理论和广义梯度近似的第一原理方法,探究了Re元素掺杂镍铝合金中γ’相Ni3Al之后微观结构和力学性质的变化.结果表明,在大部分化学计量比范围内,Re原子在Ni3Al中易于替代Al位.Re的掺杂引起Ni3Al晶格常数小幅度地增大,且不会引起严重的晶格畸变.通过差分电荷密度及态密度分析得到Re原子与近邻原子产生轨道相互作用,尤其是与Ni原子作用较强,并使周围Ni-Al键键能降低.通过计算弹性模量,应用经验判据得到掺杂后Ni3Al的刚性、硬度增强.随着Re掺杂浓度的增加,Ni3Al晶格常数、刚性和硬度随之增大.为了对第一性原理所得结果进行温度修正,进一步结合声子谱计算考察了温度对力学性质的影响.Re的掺杂使得Ni3Al晶胞的熵略微增加,自由能略微降低,并且大幅度地增加Ni3Al在高温下的体弹性模量,同时降低Ni3Al在高温下的热膨胀系数.

稀土元素Ce对NiAl金属间化合物结构及力学性能的影响

基于密度泛函理论的第一原理方法,使用VASP代码包计算分析稀土元素Ce对金属间化合物NiAl结构及力学性能的影响。结果表明:Ce原子在NiAl中优先占据Al位;Ce掺杂后引起NiAl晶胞畸变,晶格常数增大。通过电荷密度图和态密度图分析,Ce与邻近的Ni、Al原子发生相互作用并存在轨道杂化成键。计算弹性常数、弹性模量等物理量,结果表明,Ce使得NiAl的硬度降低,刚性变弱,利用Pugh判据分析得出Ce能够改善NiAl的韧性。随着Ce掺杂浓度的增加,NiAl晶格常数增大的幅度提高,NiAl的韧性越好,但其硬度和刚性降低的幅度也越大。

NiAl中Ni空位对杂质C原子的多重俘获及温度效应的第一性原理研究

本文应用基于密度泛函理论的第一原理方法,研究了NiAl金属间化合物中Ni空位对杂质C元素的多重俘获.研究结果表明:在Ni空位存在时,单个C原子最易于存在于空位中心附近的富Ni八面体间隙位置且与邻近的Ni原子和Al原子之间存在共价键形式的相互作用.多个C原子在NiAl中倾向于以"Sequential"的方式被Ni空位俘获,进而形成CnVNi(n=1,2,3,4)团簇.通过电荷密度和差分电荷密度分析得到,当Ni空位俘获多个C原子后,C原子之间有着优先于自身成键的特性.进一步,我们应用热力学模型计算了温度对于C_nV_(Ni)(n=1,2,3,4)团簇浓度及空位浓度的影响.研究表明本征Ni空位的浓度会随着温度的升高而升高.在NiAl金属间化合物中,大多数的杂质C原子会被Ni空位俘获而不是存在于远离Ni空位的八面体间隙位置.由于C原子被Ni空位俘获的过程是一个放热过程,使得体系温度升高,因此会进一步激发更多的Ni空位产生.但是在一定的温度范围内(温度小于700 K时),Ni空位均以C_nV_(Ni)团簇的形式存在.

杂质对NiAl金属间化合物结构及力学性能影响的研究

NiAl金属间化合物的室温脆性是阻碍其应用的关键问题之一。本文应用第一原理方法,系统研究了杂质氧对NiAl金属间化合物的结构和力学性能的影响规律。借此提出了抑制杂质有害效应的物理思路。

法国工程师培养体系中预科物理教学的特点与启示

教学大纲、授课方式、考评方法和师资建设方面是工程师培养体系预科物理教学的重要方面。我国高校工科物理教学存在一些问题。法国工程师教育体系的预科物理具有广而深的知识体系,采用固定的小班教学和以板书为主的授课形式,具有灵活多变与课堂教学相辅相成的实验教学和课堂辅助教学等特点。这些特点为法国工程师精英教育打下了坚实的物理基础,为我国卓越工程师培养的工科物理教学提供了可以参考的改革方向。

Re对Ni_(3)Al屈服强度及断裂强度影响的第一原理研究

为了满足航空发动机热端部件材料力学性能的不断提高,应用基于密度泛函理论的第一原理方法,研究了Re对Ni_(3)Al金属间化合物力学强度的影响。通过建立掺杂Re前后Ni_(3)Al的滑移模型和断裂模型,计算了晶胞的不稳定堆垛层错能γ_(US)和断裂能γ_(C),进而判断Re对Ni_(3)Al屈服强度和断裂强度的影响。另外根据经验判据,γ_(C)/γ_(US)值可表征材料的韧脆性。计算结果表明,Re的掺杂增大了Ni_(3)Al[112](111)和[110](111)两个滑移系下的γ_(US),使得滑移系不易开动,不易使Ni_(3)Al发生塑性变形,增大了Ni_(3)Al的屈服强度。Re增大了Ni_(3)Al在密排面处的断裂能,使得其不易在密排面发生断裂,增大了断裂强度。关于改善Ni_(3)Al的韧性,Re的掺杂对于密排面上不同滑移方向的影响具有一定的差别。此研究工作可为改善航空发动机单晶叶片的力学性能提供理论基础。

胶原基纳米骨修复拔牙创及颌骨囊肿术后骨腔的疗效观察

目的 研究胶原基纳米骨 (nHAC)修复智齿拔牙创及颌骨囊肿术后骨腔的治疗效果。方法 6 6例患者按照自愿原则分为 3组 :nHAC组 30例 ,阻生齿 2 1例 ,根端囊肿 9例 ,骨创植入nHAC ;多孔矿化骨 (Bio Oss)组 6例 ,阻生齿 2例 ,根端囊肿 3例 ,含牙囊肿 1例 ,骨创植入Bio Oss;对照组 30例 ,阻生齿 2 7例 ,根端囊肿 3例 ,骨创不植入材料。结果 nHAC与Bio Oss组 ,12周时x线显示两者骨密度基本一致。nHAC与空白对照组临床疗效差异有显著性。结论 nHAC生物相容性好 ,是一种较为理想的骨替代材料 ,可以在临床推广应用。

胶原基纳米骨修复兔下颌骨缺损的实验研究

目的 研究胶原基纳米骨(nHAC)修复下颌骨缺损的效果,以期为临床提供一种理想的骨替代材料。方法 在32只成年兔双侧下颌骨形成0.8 mm×0.6mm全层骨膜骨质缺损,每一缺损作为一个实验单位。术后4、5、6、8、10、11、12周取材,行大体标本、X线片、组织学和扫描电镜观察。结果 nHAC与CPC相比同期成骨量大。8周时nHAC成骨情况尚不如Bio-Oss。而12周时已接近Bio-Oss成骨水平。空白缺损则未能修复。结论 nHAC生物相容性好,效果较好于CPC,远期与Bio-Oss相似,是一种较为理想的骨替代材料。

杂质浓度对Zr替位掺杂γ-TiAl合金的结构延性和电子性质的影响

以Zr替代Ti(或Al)掺杂γ-Ti Al体系为研究对象,掺杂浓度(摩尔比)分别为1/54,1/36,1/24和1/16.采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算研究了Zr掺杂γ-TiAl体系的晶体结构及其稳定性、延性和电子性质等.结果显示,Zr替位掺杂,可以改变γ-TiAl基合金的结构对称性.计算的形成能表明,Zr替代Ti原子会使体系的形成能降低,而Zr替代Al原子会使体系的形成能增加.因而,在掺入γ-TiAl时,Zr更倾向于替代Ti原子,但是Zr替代Al原子也具有一定的可能性,从而会产生多样的掺杂体系,对于改善合金的性质具有重要意义.对各个体系轴比的计算与分析表明,当掺杂浓度为1.85 at%—6.25 at%时,Zr替代Al原子会使体系的轴比减小、接近于1,从而改善合金的延性效果明显.能带结构显示各个Zr掺杂γ-TiAl体系均具有金属导电性.对电子态密度和布居数的分析表明,Zr替代Al原子后,Zr与其邻近Ti原子的共价键结合强度大为降低,导致合金体系中的Ti—Al(Zr)键的平均强度明显减弱,金属键增强,这是改善γ-TiAl合金延性的重要因素.

金属表面制备绿色环保防腐膜技术的研究进展

金属表面防腐技术一直是工业工程领域的关注重点。随着科技进步和对环境保护的关注,对绿色环保的要求也逐渐成为当前金属表面防腐技术的重要指标之一。本文综述了近年来金属表面绿色环保防腐涂层制备技术的研究进展。在综合国内外文献基础上,对金属表面防腐涂层中3种典型新技术,即自组装膜技术、缓蚀剂以及分子筛膜技术的分类、特点和应用、防腐机理等进行了讨论。指出了涂层添加剂和石墨烯涂层等其他可行的绿色环保防腐涂层技术,以及自组装膜技术、缓蚀剂以及分子筛膜技术在体系构建、工艺优化以及复合涂层设计等方面的发展趋势。

Zr替位掺杂γ-TiAl的稳定性和热学性质研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了γ-TiAl和过渡金属Zr替位掺杂γ-TiAl形成的Ti8Al7Zr和Ti7ZrAl8体系的几何结构、总能量、结合能、声子谱和热学参量。通过对几何结构和结合能的计算分析揭示Zr替位掺杂γ-TiAl能够改善材料的稳定性和延性。能带结构和态密度表明Ti8Al7Zr和Ti7ZrAl8体系具有金属导电性。计算的声子谱显示Ti7ZrAl8体系具有很好的稳定性。计算结果显示Ti8Al7Zr和Ti7ZrAl8体系均具有较大而且稳定的高温热容量和热导率,比γ-TiAl有显著的改善。Ti8Al7Zr和Ti7ZrAl8体系的较大的热容量和热导率都有利于γ-TiAl基合金的技术应用。

Zr和(或)Mn替位掺杂γ-TiAl基合金的延性与电子性质

采用密度泛函理论计算研究Zr和(或)Mn替位掺杂γ-TiAl形成的8个合金体系的几何结构、形成能、弹性模量、能带结构和重叠布居数等。结果表明:各个掺杂体系的总能量和原子平均形成能均是负值,表明它们具有较好的能量稳定性、在特定条件下是可以实验制备的。Zr或(和)Mn单(双)替位掺杂可以改善此类γ-TiAl基合金体系的轴比(R)和弹性模量比(B/G),特别是Ti_(12)Al_(11)Zr、Ti_(12)Al_(11)Mn、Ti_(11)MnAl_(11)Zr和Ti_(11)ZrAl_(11)Mn的轴比更接近于1,B/G接近1.75,预报这4个掺杂体系均具有较好的延性。这为探索改善γ-TiAl基合金的延性提供了理论依据。根据对典型掺杂体系电子性质和重叠布居数分析发现Zr和Mn掺杂使体系的共价键强度降低、金属键强度增强,从而提高了面间的可动性,有利于改善合金的延性。

酸性盐溶液中复合缓蚀剂对304不锈钢缓蚀作用的研究

为了研究不同缓蚀剂及复合型缓蚀剂对304不锈钢在酸性(pH=1)3.5%氯化钠溶液中的最佳缓蚀效果、最佳复配效果和最佳复配比例,采用失重法、电化学方法、表面形貌观察法、表面接触角和表面张力等表征方法对咪唑、硫脲、铬酸钾这三种物质的缓蚀效果及复配效果进行了研究.结果表明:失重法和表面形貌观察法均显示出三种物质都有一定的缓蚀效果,其缓蚀效率的大小关系为:硫脲>铬酸钾>咪唑,最佳缓蚀时间为24 h;通过极化曲线Tafel外推法、电化学阻抗谱法和表面形貌观察法等均可得出最佳复配效果为硫脲与铬酸钾复配;将100 ppm的硫脲5 mL和100 ppm的铬酸钾5 mL进行复配时(复配比为1∶1)通过表面接触角和表面张力的方法可得最小接触角为46.5°,最小表面张力71.9 mN/m,故最佳复配比为1∶1,即在硫脲与铬酸钾配比为1∶1且时间为24 h时,这种复合型缓蚀剂对304不锈钢的缓蚀效果最佳.

具有恒Lyapunov指数谱的新三维混沌系统分析与电路实现

构造一个新三维自治混沌系统,它是Lorenz系统、Chen系统和Lü系统的通式.通过其Lyapunov维数、Lyapunov指数谱、分岔图分析了当系统不同参数变化时的动力学特性.其Lyapunov指数谱说明该系统存在双恒Lyapunov指数混沌锁定;分岔图和状态变量幅值演变说明锁定后混沌系统的幅值与相位可以调节.最后,设计了该混沌系统的电路实现并用Multisim软件对该电路进行仿真,结果验证了理论分析与电路仿真具有一致性.

卓越航空工程师教育下中法预科教学的对比与分析

法国预科教育是法国精英工程师教育的基础,是法国大学校精英教育体系中不可分割的重要组成部分。文章从教学模式、课程内容以及授课对象等几方面对比和分析中法预科的教学现状,阐述法国预科教育的特色和可借鉴之处,并以中国民航大学中欧航空工程师学院为例,讨论和分析现阶段卓越航空工程师教育下优化预科教学的方法。

基于便携式课堂演示实验的大学物理教学探索与实践

本文首先通过高校演示实验使用现状调查与分析,发现大部分理工类高校演示实验课时少,利用率低,达不到应有的教学效果.其次提出一线教师应不断进行教学理念创新和实践,根据各院校自身教学特点,开发和设计便携式随堂演示实验仪,构建便携式课堂演示实验仪器体系,提升学生物理课堂学习效率.最后以笔者在波动光学“单缝衍射”教学过程中随堂使用便携式波动光学演示仪做为教学案例展示,阐述物理演示仪器在日常教学中对培养学生物理思维和创新能力的作用.