高温铝液中TiAlN硬镀层失效机理研究

利用非平衡磁控溅射法在H13钢表面制备TiAlN镀层,将其在740℃的铝液中静态腐蚀4 h,研究镀层在铝液中的失效机理。用场发射扫描电子显微镜对失效部位进行形貌观察及能谱分析。结果表明:引起镀层失效主要是由于铝液通过镀层边界区或镀层缺陷处侵入镀层与基体的界面,且与基体材料发生了反应腐蚀,最终引起镀层的剥落而失效。镀层失效过程可分为铝液渗入阶段,缓慢腐蚀阶段,快速腐蚀阶段,镀层断裂剥落阶段这四个阶段。

圆端形钢管混凝土双向偏压柱的力学性能研究

在合理确定钢和混凝土本构模型基础上,运用有限元数值分析软件ABAQUS模拟典型圆端形钢管混凝土双向偏压柱的荷载-变形曲线,开展工作机理分析.分析结果显示:在双向偏压荷载作用下,圆端形钢管混凝土柱能表现出较高的极限承载力和延性;钢管对核心混凝土可起到有效约束作用,圆弧段钢管对混凝土的约束效应高于平直段钢管.典型算例表明,圆端形钢管混凝土双向偏压柱的Mx/Mux-M y/M u y相关曲线呈四分之一椭圆形.最后提出该类双向偏压柱承载力的简化计算式,与有限元模拟结果对比,简化计算结果偏于保守.

六边形钢管混凝土角柱的抗剪力学性能研究

为研究在剪切荷载作用下六边形钢管混凝土角柱的力学特性,在确定合理的钢和混凝土本构模型后,运用有限元数值分析软件ABAQUS模拟典型六边形钢管混凝土纯剪构件,开展工作机理分析和参数分析。研究表明:六边形钢管混凝土构件中核心混凝土承担了约40%的荷载,混凝土的作用不能忽视;六边形钢管混凝土构件表现出较高的极限承载力和延性;钢管对核心混凝土可起到良好效约束作用,约束主要集中在角部区;钢管的剪力主要由腹板承担;混凝土抗压强度、钢材屈服强度和含钢率对构件的抗剪承载力影响较大;含钢率对剪切刚度的影响较大。最后,建议了六边形钢管混凝土角柱抗剪承载力的简化计算式,简化计算值与有限元模拟值吻合程度较好,可应用于工程实际。

等离子喷涂含金刚石微粉的Cr_2O_3涂层干摩擦磨损性能研究

用等离子喷涂方法分别制备纯Cr_2O_3以及添加金刚石微粉的Cr_2O_3/C复合涂层,并比较分析了复合涂层的微观结构、力学和摩擦学性能。采用光学显微镜和扫描电镜分析涂层微观结构;用阿基米德原理计算涂层致密度;用高速线性往复磨损试验测试了涂层的磨损性能。结果表明,添加粒度为10μm金刚石微粉后的Cr_2O_3喷涂层的密度、硬度和耐磨性均有提高,其中含10%金刚石微粉的涂层磨损性能最佳,摩擦系数最小为0.06,磨损率最低,仅为9×10-16m3/N·m;适量添加金刚石能够提高Cr_2O_3涂层的摩擦磨损性能;涂层磨损机制是轻微磨粒磨损机制并伴有物质转移。

Mg合金基体表面碳增强Al-Si复合涂层摩擦学性能研究

利用等离子体喷涂技术在镁合金基体表面制备三种含有不同成分增强剂的Al Si复合涂层,并研究了增强剂对复合涂层微观结构和摩擦磨损行为的影响。结果表明,不同形态的碳材料的添加可以有效的改善涂层的摩擦学性能。多壁碳纳米管(CNT)的添加效果要明显优于片状石墨,仅0.5%的CNTs就使得Al Si复合涂层的摩擦系数明显降低,耐磨性提高60%。Al Si复合涂层的摩擦系数主要取决于材料的减摩性能,而耐磨性能受材料的减摩性和硬度的共同影响,其中减摩性占主导地位。

圆端形钢管混凝土构件的偏拉力学性能研究

基于有限元软件ABAQUS进行数值模拟,研究圆端形钢管混凝土构件的偏拉力学性能,有限元模拟结果和试验结果吻合较好。基于有限元模型开展机理分析和参数分析,机理分析表明:在偏拉状态下,圆端形钢管混凝土构件呈现出较高的承载能力;圆弧段钢管可有效约束核心混凝土,由于核心混凝土的支撑作用使钢管的抗拉承载力得到显著提高。参数分析表明:钢管强度、含钢率、混凝土强度和截面高宽比等参数对圆端形钢管混凝土构件的拉-弯相关曲线形状没有显著影响。基于参数分析建议了圆端形钢管混凝土构件偏拉承载力的计算公式,简化计算值和有限元模拟值吻合较好,可为工程设计提供参考依据。

微型LED人工光植物工厂不同种子对生菜生长的影响

植物在不同光照条件下生长状况有所不同,因为不同波长的光线对于植物光合作用的影响是不同的,植物光合作用需要的光线,波长一般在400-720nm左右。在植物生长所适合的波长范围内,采用白色节能LED灯珠与扩散膜相结合的方式对不同种子在相同的环境条件下进行对比实验,实验结果显示:日本种子生菜较我国种子生菜的生长速率更快;在质量、株高、叶宽及叶长等方面展现出较为突出的优势。

不同金属线路可挠薄膜扬声器制备及声学性能研究

柔性平面扬声器为近几年发展起来的一种基于薄膜电声转换原理的新型扬声器。本研究制备了一种金属线圈在可挠式薄膜上的薄膜扬声器,并进一步探究薄膜扬声器的结构及声学性能。研究结果表明,双回路模型在电流通过时,两段回路产生的消除效应会降低磁通量;单回路薄膜扬声器与双回路薄膜扬声器相比其音频稳定性较佳,单回路薄膜扬声器的音频稳定区间一般在0.8~16 k Hz之间,且在一定线圈数范围内,音频稳定范围随线圈数的增加而扩大;纯铜薄膜扬声器其音频稳定区间基本相似,圈数30的薄膜扬声器比圈数为50的音频灵敏度要高。

光照时间对无土栽培油麦菜生长的影响

以多层立体式无土栽培设备与营养液薄膜(NFT)技术,在不同光照时间下进行油麦菜无土栽培种植实验,探讨油麦菜在无土栽培设备上的生长速率、耗电量成本,并比对其他参数。实验结果显示,在不同光照时间参数下累计鲜重皆是随时间增加而增长,三种光照时间参数下的累计耗电量并无太大差异。研究油麦菜在不同生长周期天数的生长速率,可观察出油麦菜以正成长方式进行生长,其生长周期在21天时作为一分界点,进而考虑不同的光照时间与生长周期天数参数选择。优化结果未来可作为植物工厂量产使用。

带肋薄壁复式钢管混凝土柱的抗震性能研究

带肋薄壁复式钢管混凝土柱具有较好的耐火性能和经济性,同时钢管混凝土构件多用于地震频发区域,因此有必要研究其抗震性能。以轴压比和内管外径为主要参数,进行了6根带肋薄壁复式钢管混凝土压弯柱的低周反复加载试验。试验结果表明:该类组合柱的滞回曲线饱满,具有良好的抗震性能,其承载能力和耗能能力明显高于带肋薄壁钢管混凝土对比柱;该类柱均为面内压弯破坏;随着轴压比的增大,试件的延性、累积耗能随之减小,后期刚度退化加剧;随着内管外径的增大,试件的承载力、延性和耗能能力提高,但内管外径对刚度退化的影响较小。建立了带肋薄壁复式钢管混凝土柱的有限元模型,并利用试验结果检验了模型的准确性。基于该模型开展参数分析,结果表明钢管屈服强度、外部混凝土强度、轴压比、径宽比、径厚比和长细比等参数对该类构件的承载力影响较显著。最后基于参数分析,建议了荷载-挠度恢复力模型。

六边形钢管混凝土双向偏压柱的力学性能研究

对六边形钢管混凝土柱在双向偏压荷载作用下的力学性能进行研究。在确定钢和混凝土本构模型基础上,运用有限元软件ABAQUS模拟典型六边形钢管混凝土双向偏压构件的荷载-变形曲线,开展工作机理分析和参数分析。机理分析表明:在双向偏压荷载作用下,六边形钢管混凝土柱表现出较高的极限承载力和延性;钢管对混凝土可起到有效约束作用,角部区钢管对混凝土的约束效果高于平直段钢管。参数分析表明:在小轴压比情况下,六边形钢管混凝土双向偏压构件的弯矩相关曲线呈1/4圆形;否则呈1/4椭圆形。最后提出该类双向偏压构件承载力的简化计算式。与有限元计算结果对比,简化计算结果偏于保守,可供工程设计参考。

磁控溅射Cu-Cr合金薄膜与Sn-Ag-Cu焊料在时效处理时的界面反应

采用磁控溅射的方式沉积不同Cr含量的Cu-Cr合金薄膜,通过与Sn-Ag-Cu(SAC)焊料在240℃下回焊形成焊点结构,然后将试样置于180℃下进行真空时效处理。研究Cu-Cr合金作为凸点下金属化(UBM)层时与SAC形成焊点的焊接可靠性。使用配备能量色散X射线光谱仪的场发射扫描电镜和多功能推力测试仪等分析界面金属间化合物(IMC)的形貌及焊点的剪切强度。结果表明,SAC/Cu-Cr焊点结构在回焊后形成了不同于传统的SAC/Cu焊点扇贝状IMC的针状IMC。在时效处理后,Cr在晶界处的偏析形成了富铬层,其作为扩散阻挡层阻碍Cu扩散到IMC中,使得Cu_(3) Sn和柯肯达尔空洞的生长受到抑制。剪切强度测试结果表明,回焊后SAC/Cu-Cr试样比SAC/Cu试样具有更高的剪切强度。Cr靶电流为1.5 A的Cu-Cr合金UBM层形成的焊点结构具有较小的IMC厚度,且拥有最高的焊点剪切强度。证实了Cu-Cr合金UBM层有利于提高焊接可靠性。

非平衡磁控溅射离子镀Cu-Nb纳米晶薄膜的微观结构及性能

研究了Nb含量对纳米晶Cu-Nb薄膜微观结构和性能的影响。使用非平衡磁控溅射离子镀技术,在具有(100)晶面的单晶Si基体和玻璃基体上制备不同Nb含量的Cu-Nb纳米晶薄膜,研究Nb含量对纳米晶Cu-Nb薄膜微观结构和性能的影响。将样品置于卧式真空退火炉中进行400℃退火,用配备了能量色散X射线光谱仪的场发射扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、纳米压痕仪和四探针电阻率测试仪等分析了退火前后薄膜的微观结构、力学性能与电学性能。结果表明,沉积态Cu-Nb薄膜表面由致密的纳米晶组成,表面粗糙度最高仅为8.54 nm,且无明显的孔洞和裂纹等缺陷。随着Nb含量的增加,薄膜的平均晶粒尺寸下降5 nm,薄膜的硬度也因细晶强化而有所增加,在靶电流为1.3 A时达到最大值4.9 GPa。退火态样品在硬度、弹性模量、平均晶粒尺寸和表面粗糙度方面与沉积态薄膜相比有较小的变化,Cu-Nb薄膜表现出优良的热稳定性。Nb的加入可有效细化晶粒,达到细晶强化的效果,同时Cu-Nb不互溶的特性使得纳米晶薄膜在高温下也可保持较好的热稳定性。Nb靶溅射电流为0.5 A时薄膜综合性能最佳,此时沉积态Cu-Nb薄膜的电阻率最低,为3.798×10^(-7)Ω/m,硬度和弹性模量高达4.6 GPa和139.5 GPa,薄膜厚度为1050 nm,粗糙度R_(a)为4.70 nm。