TA2/AZ31B/2024Al爆炸焊接复合板界面微观结构特征及其动态力学性能

运用平行法爆炸焊接工艺,开展了TA2/AZ31B/2024Al多层轻质金属板材爆炸焊接实验。通过扫描电镜、电子背散射衍射、分离式霍普金森压杆及三维轮廓扫描等测试技术,对多层爆炸焊接复合板界面微观结构特征、材料物相变化规律、复合板材动态力学性能及材料冲击断口特征开展了系统研究。研究结果表明:焊后多层轻质金属复合板的4个焊接界面均呈现出爆炸焊接特有的波形结构特征,结合界面处无明显缺陷,总体焊接质量良好。结合界面处晶粒发生细化并形成细晶区,1060Al过渡层内晶粒组织由于强塑性变形呈现典型的拉长层状晶粒特征,4个结合界面处均出现明显的变形织构与再结晶织构特征。沿X方向的试样最大动态抗压强度达605 MPa,分层断口界面三维形貌呈现近似水面波纹的独特结构特征。沿Z方向的试样最大动态抗压强度达390 MPa,断口界面三维形貌呈现明显的纤维状韧性断裂特征。

再生粗集料混凝土界面微观结构的发展规律

分别制作相同配合比的再生粗集料混凝土和普通混凝土试件.在养护龄期为3,7,14,28d时,将再生粗集料混凝土试件切割,取样,然后对其内部不同界面微观结构进行扫描电镜观测;同时对再生粗集料混凝土和普通混凝土试件进行了抗压强度试验,观察了加载后再生粗集料混凝土试件内部裂纹的分布情况.结果表明:随着龄期的增长,再生粗集料混凝土各个界面过渡区都有不同程度的发展;天然粗集料新砂浆界面过渡区发展相对缓慢;再生粗集料中老砂浆新砂浆界面发展较快,老砂浆与新砂浆结合较好;再生粗集料中天然粗集料老砂浆界面为混凝土浇筑前已存在的界面,并且存在着一定数量的微裂缝.再生粗集料混凝土3d抗压强度略高于普通混凝土,7,14,28d抗压强度则与普通混凝土基本相当.荷载作用下,再生粗集料混凝土内部裂纹主要分布在天然粗集料新砂浆界面以及天然粗集料老砂浆界面处.

硅灰石/橡胶复合材料界面微观结构

天然硅灰石加入固相活性剂硬脂酸 ,经超音速气流机械力粉碎 -活化 ,硅灰石仍呈针状或柱状结构 ,表面镶着呈一定规则排列的细小颗粒 ,系因硬脂酸一端的羧基与硅灰石发生化学反应或化学吸附。硬脂酸另一端 C17烷基与天然橡胶的结构十分相似 ,彼此间相容性较好 ,硅灰石在橡胶中分布较均匀 ,因而活性硅灰石 /橡胶复合材料界面粘结较好。

纳米材料及界面微观结构

综述了近几年来关于纳米材料界面微观结构的研究工作。着重总结了纳米材料界面微观结构的理论模型,阐述了三叉晶界对纳米界面微观结构和性能的影响,以及其他一些与纳米材料界面结构有关的问题。

粘接界面微观结构研究

将分子自组装技术、表面配位膜技术及双组分阻蚀剂协同处理技术分别应用于一些复合材料体系，如碳纤维－ 环氧、铝－ 碳纤维增强环氧及铜－ 环氧体系等，使复合的基材和基体趋向于较佳的界面匹配，达到了理想的增强复合效果。同时，采用 Ｓ Ｅ Ｒ Ｓ、 Ｆ Ｔ－ Ｉ Ｒ、 Ｘ Ｐ Ｓ、 Ｓ Ｅ Ｍ 等多种现代表面分析手段对复合材料界面微观结构进行了研究。结果表明：含有硫和氮等极性原子的有机化合物由于其对金属的强烈的配位能力可在金属表面形成聚合物膜或吸附形成自组装结构，由此对界面有优良的阻蚀作用。调节这些化合物中的端基活性官能团可使之与胶粘剂发生偶联反应而形成牢固的界面化学键。

一种耐磨C/C复合材料的纤维、基体及界面微观结构

作为摩擦材料，碳／碳复合材料（Ｃ／Ｃ）已广泛应用于航空及汽车工业以替代传统的铸铁刹车盘［１］，这主要是由于它的低密度及独特的热学与力学性能。Ｃ／Ｃ的摩擦磨损性能已倍受关注，但因其影响因素复杂，目前对这类材料的磨擦磨损机制等还不十分清楚。而分析材料的微...

PCBN磨粒/石墨/CuSnTi合金复合块界面微观结构

在加热温度920℃和保温时间30 min工艺下,进行铜锡钛(Cu-Sn-Ti)合金与石墨颗粒、聚晶立方氮化硼(PCBN)磨粒的烧结试验.通过三点抗弯试验测试了烧结试样的强度,并使用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪检测了复合块的断口形貌与物相组成.结果表明,石墨质量分数为5%～15%时烧结试样的抗弯强度达91 MPa以上,高于陶瓷砂轮工作层强度;试样烧结过程中发生了元素扩散,在结合界面处形成了化合物,实现了PCBN磨粒与Cu-Sn-Ti合金之间的化学结合;由于复合块对PCBN磨粒的牢固把持作用,抗弯试验过程中复合块内部的PCBN磨粒发生沿晶断裂.

Ni–Cr钎料钎焊镀钛CBN界面微观结构分析

采用Ni–Cr钎料真空钎焊镀钛CBN磨粒和45号钢。用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪综合分析镀钛CBN磨粒的焊后形貌,磨粒与Ni–Cr钎料连接界面的微观结构和钎焊后磨粒表面的生成物。发现:钎焊过程中Ni–Cr钎料沿钛镀层爬升,对磨粒浸润性良好。焊后CBN磨粒出露部分的钛镀层在Ni原子的扩散下转变为Ni–Ti金属层。而在钎料包埋处,磨粒的钛镀层在钎焊过程中与CBN、Ni–Cr钎料相互扩散反应,生成了一层以NiTi和Ni0.3Ti0.7N为主的中间层,实现镀钛CBN磨粒和Ni–Cr钎料的冶金结合。

退火工艺对Zn/AZ31/Zn复合板材界面微观结构及力学性能的影响

采用热轧工艺制备Zn/AZ31/Zn复合板材,研究退火温度与时间对板材界面微观组织及力学性能的影响。结果表明:退火温度对界面扩散层的形成影响较大,低温退火无法形成良好的界面扩散层,而在200℃退火,可获得由Mg4Zn7和MgZn2相组成的良好的冶金结合界面。较高的温度(300℃)导致界面脆性Mg2Zn11相的析出,而引发微裂纹。在同一温度下,退火时间的延长仅影响扩散层的厚度,对其相组成没有影响。退火处理使板材的强度降低,但是塑性有所提高,在200℃热处理1 h获得的复合板材综合力学性能较好。

铜与氧化镁基底界面微观结构第一性原理模拟研究

以铜薄膜和氧化镁3个低指数面基底((100)、(110)、(111))形成的界面为研究对象,采用第一性原理模拟方法结合周期性平板模型,对Cu/Mg O(100)、Cu/Mg O(110)、Cu/Mg O(111)3个体系的界面原子匹配、界面结合强度和界面电子结构进行了计算和对比。模拟结果表明基底取向不同会导致Cu/Mg O界面原子匹配存在明显差异,进而对界面分离功产生影响,其中Cu/Mg O(111)体系界面分离功最大(6.73 J/m^2),Cu/Mg O(110)次之(2.40 J/m^2),Cu/Mg O(100)最小(1.44 J/m^2),显示出基底取向对复合材料界面结构和性能的调控作用。电子结构计算表明界面分离功大小与界面处电荷转移的数量有关,界面电荷转移数量越多,界面分离功越大,且电荷转移主要发生在界面处两层原子之间。

西宁盆地黄土区2种灌木植物根–土界面微观结构特征及摩擦特性试验

以种植于西宁盆地自建试验区生长期为2 a的灌木植物柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)、霸王(Zygophyllum xanthoxylon Maxim.)为试验供试种,采用扫描电镜观察方法,分析了这2种灌木根表面、与根接触土体表面、未与根接触土体表面的微观结构特征及其对根–土界面摩擦特性的影响。在此基础上,通过单根拉拔试验定量评价2种灌木根–土界面静摩擦因数和单位面积摩擦阻力。扫描电镜观察试验结果表明,柠条锦鸡儿根表面粗糙程度相对高于霸王;与2种灌木根接触土体表面均表现出相对平整和致密的特征;未与根接触土体表面则表现出凹凸不平和粗糙多孔状的特征。灌木根生长过程中对与其接触的土体表面存在平整化作用,平整化后的与根接触土体表面粗糙度显著降低,故根–土界面摩擦特性主要取决于根表面粗糙程度。单根拉拔试验结果进一步表明,柠条锦鸡儿较霸王具有相对更为显著的根–土界面静摩擦因数(分别为0.74±0.03和0.56±0.04)和根–土界面单位面积摩擦阻力(分别为22.94±1.15 kPa和17.26±1.36 kPa)。研究结果为进一步探讨寒旱环境条件下西宁盆地黄土区植物根–土相互作用力学机制,以及科学、有效地防治研究区和与区内自然条件相类似的其他地区,水土流失、浅层滑坡等地质灾害的发生具有理论研究价值和实际指导意义。

纤维增强复合材料界面剪切强度及界面微观结构的表征

界面在纤维增强复合材料中具有特别重要的作用,它不但是纤维增强复合材料中增强相和基体相连接的纽带,也是应力及其他信息传递的桥梁。良好的界面粘结才能使纤维的性能得到充分发挥,进而纤维增强复合材料的力学性能得到提高,因此对纤维增强复合材料的界面粘结性能、界面微观结构的研究非常重要。本文总结了纤维增强复合材料界面剪切强度、界面微观结构的表征方法,包括单纤维拔出试验、纤维断裂试验、纤维压出试验等,并侧重介绍了拉曼光谱对纤维增强复合材料界面粘结性能、界面微观结构的研究。

3D打印隧道衬砌-围岩界面力学性能研究

[目的]3D打印技术在工程结构施工的研究和应用已逐渐深入,应用3D打印建造地铁隧道开拓了一种新的思路和方法,而3D打印施工过程中,衬砌与隧道围岩的共构效果和协同工作性能的保障是构建隧道衬砌结构体系的关键,需对其进行深入研究。[方法]通过试验模拟不同围岩条件下的界面特性,深入研究了3D打印隧道施工中衬砌和围岩之间的粘结力学性能及其影响因素。[结果及结论]围岩表面的粗糙度对3D打印衬砌混凝土的粘结效果有显著影响,而表面涂覆涂层能够有效改善衬砌-围岩界面的粘结性能,通过填补衬砌-围岩界面的微观不平整有利于提高3D打印衬砌施工质量。

粉煤灰对聚乙烯醇纤维水泥基材料弯曲性能与微观结构影响

采用3点弯曲试验,结合宏观裂缝形态与PVA纤维桥接状态,研究了不同粉煤灰掺量下聚乙烯醇纤维水泥基材料(PVA-ECC)的弯曲性能;通过分析试件断裂面处纤维表面、纤维嵌入端和纤维拉断或拔出端的扫描电镜形貌,研究了不同粉煤灰掺量下PVA纤维-基体界面微观结构特征。结果表明:不同粉煤灰掺量下PVA纤维对水泥基材料的增强增韧效果不同,高掺量下增强增韧的效果显著;随粉煤灰掺量增加,基体结构特征更均匀,裂缝处PVA纤维的桥接应力和纤维-基体界面黏结力降低,桥接裂缝的PVA纤维状态由少量纤维短距离滑动拔出转变为大量纤维长距离滑动拔出,纤维桥接裂缝的效率提高,增强增韧的作用增加。

CdS/FeP复合光催化材料界面结构与性质的理论研究（英文）

构建同质异相或异质结构是提高光催化材料性能的有效途径之一,尤其是对于CdS这类具有光腐蚀的材料,这种方法还能起到提高光催化材料稳定性的作用。因此目前制备CdS基复合光催化材料得到了广泛的研究,但是目前对其中的一些基本问题和关键因素仍需要进一步探讨和解释。本文采用第一性原理方法对CdS/FeP复合光催化材料中异质结构的界面微观结构和性质进行深入研究。计算结果表明,由于在界面上部分悬挂键被饱和,界面模型呈现出与体相或表面模型不同的电子结构特征,并且有界面态的存在。在CdS/FeP异质结构的界面处,CdS和FeP的能带都相对向下移动,而且FeP的能带(费米能级)插入到CdS的导带下方;同时在界面达到平衡态之后,异质结构的内建电场由FeP层指向CdS层,因而能够实现光生电子-空穴对在CdS/FeP界面处的空间有效分离,这对于光催化性能的增强极其有利。此外,构建CdS/FeP异质结构也能够进一步增强CdS在可见光区的光吸收。本文研究结果为构建具有异质结构的高效复合光催化材料提供了机理解释和理论支持。

AlN陶瓷表面钛金属化反应机理及微观结构

通过X射线衍射分析和扫描电镜观察研究了利用融盐热歧化反应法在氮化铝陶瓷表面生成的钛金属化复合膜的组成、金属化膜与氮化铝陶瓷基体之间的界面反应及界面层的显微结构。研究发现,钛金属化膜非常均匀致密,膜层与氮化铝陶瓷基体结合紧密,形成了一扩散层,钛与铝组元浓度在该扩散层中呈梯度分布,沉积到AlN陶瓷表面的钛金属与AlN发生反应主要生成TiN0.3、TiAl3和Ti9Al23。

表面处理对热障涂层界面微结构的影响

采用真空电弧离子镀技术在单晶高温合金DD32上制备HY5金属粘结层,通过振动光饰、吹砂2种不同的表面处理方法改变粘结层表面状态,再在粘结层表面利用电子束物理气相沉积技术制备陶瓷层。研究了不同处理方法对粘结层表面状态的影响;测试了不同表面处理方法下制备的热障涂层的高温氧化性能并对比分析了它们的变化规律。此外,探讨了不同表面处理方法对界面元素成分及失效特征的影响。研究结果表明,通过表面处理可以去除粘结层表面较大的凸起,提高表面平整度,提高热障涂层抗氧化性能。与粗糙界面相比,光滑界面形成的TGO层均匀致密,Al含量高。经长时间的高温氧化后,粗糙界面的TGO层出现明显皱曲现象,陶瓷层开裂剥落。

UHPC-NSC界面黏结性能的评价方法

采用超高性能混凝土(UHPC)修复普通混凝土(NSC)基体时可以获得优异的界面黏结强度,其值甚至高于基体强度,导致界面性能测试时容易发生基体失效,从而不能准确评价界面性能及其影响因素.针对上述问题,提出了基体约束加强的方法,将失效位置控制在修复界面,测得了真实的UHPC-NSC界面黏结强度,分析了基体强度和修复面粗糙度对界面性能的影响与机理,克服了传统测试方法的评价结果过于保守且难以反映粗糙度等影响因素的不足.UHPC-NSC界面较NSC-NSC界面更加致密,界面过渡区的钙硅比更低,宽度和孔隙率分别降低了91%和70%.

激光毛化对铝/钢电弧熔钎焊接头界面与性能的影响

使用高性能铝/钢焊接件是汽车轻量化一直追求的目标.针对铝/钢接头界面脆性金属间化合物层导致接头性能较差并限制其应用的问题,采用小功率激光毛化处理工艺改变钢表面微观形貌,开展铝上钢下的TIG熔钎焊试验.通过扫描电镜观察分析了接头界面金属间化合物层的形态与分布,研究了激光毛化线间距对液态铝在钢表面润湿铺展行为及接头钎接界面金属间化合物形态与分布对接头力学性能的影响规律.结果表明,钢表面经毛化处理后,液态铝在其表面的润湿铺展性能变差,但接头钢侧界面由平直状态变为凹槽锯齿状弯曲状态,使铝钢反应接触面积增大、机械咬合作用增强,同时凹槽对裂纹的扩展起到阻断作用,提高了接头的力学性能.金属间化合物分布呈现出由沿界面均匀连续性分布变为凹槽内数量较多的非均匀分布特征.当线间距为130μm时,接头平均抗拉剪强度达到85.8 MPa.

硬质合金覆层-钢基体结合界面层及其生长模型的研究

采用液相烧结技术制备的三元硼化物硬质合金覆层材料具有成本低廉、耐磨抗蚀的优异性能。利用覆层连结试样和抗弯强度法测定的覆层材料的覆层-钢基体界面结合强度为740MPa。覆层与钢基体之间的断裂破坏不是由于覆层与钢基体之间结合界面的剥离,而是发生于界面附近的钢基体和覆层内。利用显微硬度计测定了覆层-钢基体界面结合区的显微硬度变化,并利用SEM-EDS研究了覆层-钢基体界面微观结构和界面区元素分布。在覆层-钢基体结合界面处,存在由高硬度(覆层)到低硬度(钢基体)的狭窄过渡区,合金元素浓度分布没有突变,形成一个具有一定厚度的过渡层。分析了覆层-钢基体界面层形成的机理,并以扩散理论为基础,建立了覆层材料覆层-钢基体界面层生长的数学模型。