银纳米线透明导电薄膜仿真研究现状

银纳米线薄膜作为新型柔性透明导电薄膜,具有导电性能好、透光率高、成本低和柔性良好等优点。本文从电学、力学和光学三个方面介绍了银纳米线薄膜的仿真原理、仿真工具及发展现状。目前,银纳米线薄膜的电学性能仿真已研究得比较完善,能够从微观到宏观尺度建立精确的模型,常用的节点主导假设(JDA)模型、多节点表示(MNR)模型能够较好地模拟、预测银纳米线薄膜的方阻。银纳米线薄膜力学仿真尚未能建立起完美的宏观模型,只能通过分子动力学方法等对单根或多根银纳米线之间的力学性能进行仿真模拟。银纳米线薄膜的光学性能的仿真主要依靠时域有限差分方法来模拟光与材料的相互作用,依靠该方法能够模拟少量银纳米线的光学性能,并且目前已有建立大型复杂银纳米线薄膜光学模型的尝试。此外,多物理场耦合且能够反映整个银纳米线薄膜的光-电-热-力综合性能的仿真模型仍未建立,未来研究者们还需于此继续深耕。

基于离散元法的SLM刮刀倾角对粉末铺展行为的影响研究

刮刀倾角对选区激光熔化过程粉末铺展行为有重要影响.基于离散元法建立铺粉数值模型,对不同刮刀倾角的铺粉过程及粉层质量进行模拟研究.针对不同的刮刀倾角,提出一个量化指标对粉层铺展的致密度和均匀性进行综合评估,获得刮刀倾角对粉层质量的影响规律.根据颗粒分布及运动特征将粉堆颗粒体系划分为底层区、斜坡区、刮刀影响区和内部区4个区域.针对各区域进行铺粉过程动力学机理的深入研究,包括颗粒运动轨迹和速度场、刮刀前方剪切带、颗粒间力链分布及演化等.研究发现:刮刀倾角小于0时,颗粒体系难以形成完整的环流运动,剪切带较小,流向沉积层的颗粒较少,颗粒间强力链较少,刮刀间隙前方易形成力拱导致颗粒堵塞,进而形成空斑使得沉积层的致密度和均匀性较低.刮刀倾角大于0时,颗粒体系的环流运动较充分,剪切带较大,流向沉积层的颗粒增多,随倾角增大强力链增多,刮刀压实作用增强,有利于沉积层致密度和均匀性的提高.本研究为优化工艺参数、提高粉层沉积质量提供了理论基础.

含钪超高强铝合金在应变速率10^(-3)s^(-1)下的热流变及动态再结晶行为

采用等温热压缩实验和电子背散射衍射分析技术,研究了Al-11.1Zn-2.3Mg-2.0Cu-0.05Sc合金在应变速率10^(-3)s^(-1),变形温度653~733 K条件下的热流变及动态再结晶行为,建立动态再结晶临界应力、临界应变、相对含量、晶粒平均尺寸的拟合方程。结果表明:相关特征参数的拟合方程可以较好地描述含钪铝合金在实验条件范围内的动态再结晶行为。变形温度的升高会增加晶粒内部的取向差,减弱晶粒沿法向的择优取向,有助于动态再结晶的发生。动态回复是含钪铝合金的主要软化机制。随着温度的变化,铝合金微观组织存在不连续动态、连续动态及几何动态三种再结晶机制。

含氟材料助燃硼粉研究进展

系统综述了含氟材料助燃硼粉的研究进展,并分析了助燃机制。研究表明,不论无机含氟材料、有机含氟材料还是自组装含氟材料,对硼粉燃烧都有一定的助燃效果。但是,不同含氟材料对硼粉的助燃效果有很大差异,新兴的自组装含氟材料结构规整,可能极具应用价值,值得深入研究。分析表明,含氟材料的助燃机制为氟自由基或含氟基团的自由基的催化作用,该发现对材料的应用场景具有重要参考意义。综合大量文献研究,作者首次提出,氢含量低、易于热解且热解时易产生氟原子及含氟烷烃、含氟烯烃的自由基的材料,对硼粉会具有更好的助燃效果。研究结果预计对火炸药行业从业者会有重要的参考价值。

涂镀铝+微弧氧化工艺制备复合涂层研究进展

采用涂镀铝+微弧氧化的复合工艺可在钢材、镁合金、钛合金、陶瓷甚至高分子等多种材料表面制备以氧化铝为主的复合涂层,从而提高材料的绝缘、耐磨、耐腐蚀等性能。本文概述了热浸镀、喷涂、物理气相沉积、熔盐电镀以及包埋渗等涂镀铝工艺与微弧氧化工艺相结合制备复合涂层的国内外研究进展,重点分析了各种涂镀铝+微弧氧化工艺制备复合涂层的结构特点、影响因素及工艺的优缺点,最后对涂镀铝+微弧氧化复合工艺进行展望,并提出该领域亟待解决的问题。

T6态热挤压Al-5Cu-0.8Mg-0.15Zr-0.2Sc-0.5Ag合金的低周疲劳行为

为了揭示经过T6处理的热挤压Al-5Cu-0.8Mg-0.15Zr-0.2Sc-0.5Ag合金在不同温度下的低周疲劳变形与断裂行为,对T6态热挤压合金进行了室温和200℃条件下的低周疲劳实验。结果表明:在室温和200℃下合金塑性应变幅与载荷反向周次之间服从Coffin-Manson公式,而弹性应变幅与载荷反向周次之间服从Basquin公式;合金在室温和200℃下低周疲劳变形时,在较低外加总应变幅下疲劳变形机制主要为平面滑移,而在较高外加总应变幅下疲劳变形机制主要为波状滑移;室温和200℃下合金的疲劳裂纹均萌生于疲劳试样表面并以穿晶方式扩展。

纳米铝粉在炸药中的应用研究进展及趋势

铝粉是火炸药行业中最常用的金属燃料。相比微米铝粉,纳米铝粉的比表面积、反应活性和反应完全性都高得多。因此,将纳米铝粉应用于炸药中,无疑将改善炸药的反应完全性,增加炸药威力,提高弹药的毁伤效能。本文系统综述了纳米铝粉对爆轰性能、安全性能、工艺性能等多种炸药性能的影响。就爆轰性能而言,纳米铝粉可以提高混合炸药几乎所有的爆轰参数,包括爆速、爆热、空中爆炸的冲击波超压峰值、水下爆炸的总能量、燃料空气炸药的爆炸压力峰值和爆炸压力上升速率、金属加速能力、纵火能力、作功能力及猛度等,可以全方位提高混合炸药的毁伤效果。但是,由于部分研究者选用的纳米铝粉有效铝含量差异较大,常常得出不同的结论。就安全性能而言,纳米铝粉的引入提高了混合炸药的撞击感度、摩擦感度、冲击波感度、热感度等,显著降低了炸药的点火能,并且对常用炸药(如TNT、RDX、HMX、CL-20、NG、TATB等)热分解有促进作用,导致纳米炸药的引入对混合炸药的安全性能有不利影响;就工艺性能而言,在浇注固体炸药体系中,纳米铝粉增加了浇注固体炸药体系的粘度,降低了压装炸药体系中炸药药柱的密度,纳米炸药的引入恶化了混合炸药的工艺性能。本文指出,由于纳米铝粉的比表面积大、反应活性高,从制备到储存的各个环节极易氧化,造成纳米铝粉的有效铝含量急剧降低,是部分研究者得到错误结论的一个重要原因。因此,应深入研究纳米铝粉的制备方法和存储条件,使纳米铝粉在炸药中充分发挥效能。

液压泵用推力球轴承疲劳剥落原因

某台液压泵推力球轴承发生疲劳剥落现象。采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、硬度测试、压印深度测量等方法对轴承剥落的原因进行分析。结果表明:轴承发生疲劳剥落的原因为,保持架兜孔压印部位变形量大,钢球受到过度约束,钢球与保持架发生运动干涉,最终导致轴承疲劳剥落。采用聚醚醚酮材料制造的自锁保持架替代铜实体保持架,可有效改善推力球轴承疲劳剥落的问题。

Al、Ti、V和Cr促进高熵合金BCC相形成能力的研究

定量研究了Al、Ti、V和Cr促进CoFeMnNi基高熵合金形成BCC相的添加量,结合元素周期表分析了相关规律。使用真空熔炼炉炼制了CoFeMnNi基高熵合金,使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计分析了合金的组织结构和硬度。结果表明,CoFeMnNi合金为单一FCC相结构,Al、Ti、V和Cr四种元素单独添加到合金中出现BCC相的添加量分别是0.6、0.6、1和2 mol;促进BCC相形成能力的顺序是Al>Ti>V>Cr;对于元素周期表第4周期的过渡族元素,序号小于25的元素是BCC形成元素,序号越小越有利于在高熵合金中形成BCC相。当合金有BCC相形成时,合金的硬度升高;随BCC相的增加,硬度增加,合金脆性变大。合金含钛2 mol后,合金抗腐蚀能力提升明显,即使在王水腐蚀120 s仍然没有明显的腐蚀痕迹。

P110S钢级油管管体断裂原因

某油井P110S钢级油管接箍下方8 m位置处发生断裂,采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、扫描电镜和能谱分析、X射线衍射分析等方法对油管断裂原因进行分析。结果表明:该批油管力学性能不稳定,油管断口上的腐蚀产物主要为FeS;油管的强度较高、使用温度较低且质量较大,导致油管内部形成硫化物应力腐蚀开裂。

R26高温合金螺栓断裂原因

某机组汽轮机高压导气管法兰固定用R26高温合金螺栓发生断裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、力学性能测试、扫描电镜及能谱分析等方法对螺栓断裂的原因进行分析。结果表明:螺栓原材料中Ti元素含量偏高,使材料中产生点状夹杂析出物,经热轧加工后,形成了带状组织,造成了螺栓的高温性能下降、硬度变大,螺栓长期在高温环境下服役,最终发生了脆性断裂。

水冷壁管接头开裂原因

某电厂发生锅炉水冷壁管开裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、硬度测试等方法分析了水冷壁管开裂的原因。结果表明:水冷壁管接头对接环焊缝焊接产生了残余应力,材料中存在焊接缺陷,在高温、高压环境下,缺陷逐渐扩展为孔洞,并对其他管壁造成冲蚀破坏,最终导致水冷壁管开裂。

超临界汽轮机低压转子0Cr17Ni4Cu4Nb钢叶片断裂原因

某超临界汽轮机低压转子次末级0Cr17Ni4Cu4Nb钢叶片发生断裂。采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜及能谱分析、金相检验、硬度测试等方法分析了叶片断裂的原因。结果表明:在灵活性运行工况下,机组承受的载荷频繁发生变化,造成低压缸进汽量和汽流频繁大幅波动,导致长叶型的次末级叶片在运行过程中发生颤振;次末级叶片的叶根尺寸与叶根槽不匹配,使叶根松动、叶片晃动,加剧了叶片的颤振;在两种因素共同作用下,机组出汽侧近叶根的应力集中区域萌生了裂纹,在叶片颤振产生的交变应力作用下,裂纹以疲劳的形式不断扩展,最终导致叶片整体断裂。

基于声发射Ib值分析的渗铝321钢损伤特性研究

太阳能热发电换热管主要材料渗铝321钢的损伤会导致换热管的寿命缩短甚至断裂,因此必须进行损伤检测。采用声发射方法对渗铝321钢的损伤特性进行分析,实现对换热管性能的在线动态监测。通过采用声发射Ib值特征来表征渗铝321钢的损伤程度,并运用自组织映射(SOM)神经网络算法进行声发射特征参数聚类,以分析材料的损伤模式。结果表明,力学塑性阶段的声发射事件数量剧增,能量和振铃计数的峰值标志着试件的断裂。此外,在试件失效前,Ib值显著降低且密度变密集,表明Ib值的变化特征可以作为材料临界失效的预警信号。通过SOM算法对特征参数进行聚类分析得到4个簇及其对应的特征频率,并使用扫描电子显微镜(SEM)观察试件的断口形貌,得出4个簇分别对应于孔洞生长与汇合、微裂纹成核、宏观裂纹扩展和纤维状断裂4类损伤模式。这项研究旨在探索金属管材的损伤演化行为,并为管材的损伤分析和健康监测提供依据。

Fe-3%Si合金薄带连铸板热处理过程层状异构组织演变的相场模拟研究

本研究基于Fe-3%Si合金铸轧板材组织特征,构建了不同类型柱状晶/等轴晶层状异构组织相场模型,实现了界面曲率为驱动力的情况下层状异构组织的高温粗化过程模拟,量化分析了层状异构特征对铸轧组织演化过程的影响规律。研究表明,由于晶粒长径比对晶粒尖端曲率的影响,当初始状态下柱状晶长径比较高时,在界面曲率的驱动下最终会形成等轴化的多晶组织;反之则等轴化程度减小。明确了不同类型异构组织演化特征,相同退火时间下组织的等轴化程度受其层状异构特征的影响,这一现象的本质是等轴晶通过自身演化引起柱状晶两端曲率变化,诱发柱状晶间的相互“吞噬”并发生等轴化,柱状晶则在部分结构的组织中生长至带钢表面后停止生长,最终保持柱状特征。本研究进一步加深了对铸态薄带中初始凝固组织在后续热处理时演化过程的认识,对硅钢制备工艺优化具有重要的理论指导意义和实际应用价值。

TA1纯钛绝热剪切行为及变形机制

利用分离式霍普金森压杆实验装置,对TA1纯钛帽形试样进行高应变速率下的动态冲击实验,并利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术研究了不同应变速率下纯钛的绝热剪切行为及变形机制。结果表明:在动态加载下,纯钛帽形试样的强迫剪切区出现明显的绝热剪切带。随着应变速率的增加,绝热剪切带宽度变窄,长度增加,表现出较大的绝热剪切敏感性。纯钛绝热剪切带中心区的变形机制是由绝热温升和剧烈塑性变形的共同作用而发生的几何动态再结晶,过渡区的变形机制以位错滑移为主,孪生变形辅助,而基体的塑性变形机制为位错滑移和孪生共同主导。

利用分子动力学方法探究铁素体-渗碳体相界面效应

珠光体是十分重要的组织结构,因此本文构建了含铁素体-渗碳体相界面的模型,并采用分子动力学模拟方法模拟纳米压入的过程.通过对模拟结果的力学性能和组织结构分析,探究了铁素体-渗碳体相界面效应.研究发现,距铁素体-渗碳体晶界不同距离(位置压入),在压入最初阶段,压头载荷随着压头与晶界距离的增大而增大,当压入深度达到一定深度后,载荷随着距离的增大而减小.杨氏模量和最大剪切模量受压头尖端下方原子结构的直接影响,硬度受到结构完整性和类型的共同影响.铁素体-渗碳体相界面影响了纳米压入过程中位错形核、增殖和扩展,宏观表现为在相同压入深度下,不同压入位置压头载荷的差异.

电解双喷中心复合响应曲面试验方法

采用电解双喷方法制备DC56D+Z钢透射电镜试样,试验设计包括试样预制、因子和水平选择,试验设计方法选择以及试验模型分析,其中试验设计选择中心复合响应曲面方法,建立响应变量和因子变量的关系模型,利用系统散点图分析模型的准确性,并对试验条件下响应变量的范围进行预测分析。对DC56D+Z钢的透射电镜薄区形态和显微组织形貌进行观察,研究结果可为金属材料的透射电镜试样制备提供参考依据。

H13钢模具冲头早期断裂原因

在对某钻杆接头进行锻造加工时,H13钢模具冲头发生早期断裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜分析、硬度测试、金相检验等方法分析其早期断裂原因,并结合实际工况,对断裂冲头进行有限元热模拟试验。结果表明:冲头断口呈塑性断裂特征,在接头冲模成型时,冲头在接头内部停留时间过长,使冲头温度超过700℃,内部组织发生了转变,强度急剧降低,最后导致冲头发生拉拔塑性断裂现象。

铝合金气瓶泄漏原因

在对某铝合金气瓶进行循环压力试验时,气瓶发生泄漏事故。采用宏观观察、化学成分分析、力学性能测试、扫描电镜及能谱分析、金相检验等方法对气瓶泄漏的原因进行分析。结果表明:铝合金气瓶内壁接触了腐蚀性介质,在气瓶内壁产生了点腐蚀坑,在循环压力试验过程中,点腐蚀坑作为疲劳源,使气瓶内壁发生疲劳开裂,裂纹不断扩展并穿透壁厚,最终导致铝合金气瓶发生泄漏。