界面粗糙度对花岗岩-混凝土组合体力学特性的影响研究

随着隧道建设向长大深埋方向发展,隧道围岩与混凝土交界处的力学性能对保证隧道开挖和支护安全具有重要意义,因此在隧道施工过程中,弄清不同条件下围岩与混凝土交界处的力学性能尤为关键。本文以某穿花岗岩隧道为例,对含有不同界面粗糙度的花岗岩-混凝土组合体进行单、三轴条件下的压缩试验,探究其对组合体力学性能的影响。结果表明:在单轴压缩下,组合体的混凝土部分发生剪切破坏并形成倒锥体,而花岗岩部分形成垂直界面的劈裂裂纹,呈现劈裂和剪切的双重破坏形式;三轴条件下,主要集中在混凝土部分发生剪切破坏而花岗岩部分无明显裂纹;组合体的抗压强度随着界面粗糙度的增加而增加,应力峰值的增加幅度随围压增加而减小。

界面粗糙度对真空紫外光学薄膜光谱性能影响研究

设计了193 nm窄角度和宽角度入射增透膜以及正入射高反膜,其中增透膜s和p偏振光透射率的最大偏差分别为0.17%和0.44%。结合标量散射理论和等效吸收层近似理论,多层膜间的粗糙界面等效为薄的吸收层,基于薄膜本征传输矩阵计算分析了不同界面粗糙度下的光谱性能。研究发现,薄膜光谱性能随着界面均方根粗糙度的增加而急剧退化,高反膜反射带宽也随之降低,达到4 nm时,宽角度入射增透膜和高反膜光谱性能在193 nm处分别退化2.04%和2.09%。界面粗糙度是影响高光谱性能真空紫外光学薄膜制备的重要因素。

界面粗糙度对地质聚合物砂浆修复结构粘结性能的影响

地质聚合物是一种低碳环保型的绿色胶凝材料,具有良好的力学性能以及耐腐蚀性能,其潜在的应用前景之一是替代水泥制作既有混凝土结构的修复加固砂浆。基于此,首先对地质聚合物砂浆抗压强度进行了测试,然后研究了界面粗糙度对地质聚合物砂浆修补体劈裂抗拉强度以及抗剪强度的影响。研究结果发现,地质聚合物砂浆的粘结强度高于水泥砂浆,当界面粗糙度为4 mm时,地质聚合物砂浆修补体的劈裂抗拉强度达到最大值;当界面粗糙度为5 mm时,地质聚合物砂浆修补体抗剪强度达到最大值。相关研究结果可为地质聚合物砂浆修复加固既有混凝土结构提供理论支撑,为类似工程提供借鉴和参考。

多层介质薄膜膜层间界面粗糙度及光散射

利用泰勒霍普森相关相干表面轮廓粗糙度仪(Talysurf CCI)分别对基底和采用电子束热蒸发技术沉积的15层二氧化钛(TiO2)和二氧化硅(SiO2)为膜料的介质高反膜的膜层间的界面粗糙度进行了研究,并对不同工艺下沉积的薄膜界面粗糙度以及不同基底粗糙度上沉积的薄膜的表面粗糙度进行了比较。实验结果表明:TiO2薄膜对基底或下表面粗糙度有较好的平滑作用,随着TiO2和SiO2膜层的交替镀制,膜层间表面粗糙度呈现出低高交替的现象,随着膜层层数的增加,膜层间界面粗糙度低高变化范围减小;采用离子束辅助沉积工艺时,膜层间界面粗糙度低高变化范围较小。总散射损耗的理论计算表明:中心波长处完全非相关模型下的总散射损耗小于完全相关模型下的总散射损耗。实验结果表明:界面粗糙度的相关度约为0.4。

Mo/Si软X射线多层膜的界面粗糙度研究

用磁控溅射法分别制备了以Mo膜层和Si膜层为顶层的Mo/Si多层膜系列,利用小角X射线衍射确定了各多层膜的周期厚度。以不同周期数的Mo/Si多层膜的新鲜表面近似等同于同一多层膜的内界面,通过原子力显微镜研究了多层膜界面粗糙度随膜层数的变化规律。并在国家同步辐射实验室测量了各多层膜的软X射线反射率。研究表明:随着膜层数的增加,Mo膜层和Si膜层的界面粗糙度先减小后增加然后再减小,多层膜的峰值反射率先增加后减小。

界面粗糙度对土体龟裂影响的试验研究

土体在蒸发干燥的过程中会产生龟裂现象,从而极大地改变其工程性质,引发各种工程地质灾害。为了研究界面粗糙度对土体龟裂的影响,设计了两组龟裂试验,分别在试样容器底部涂抹凡士林(S1)和粘贴砂纸(S2)来改变试样与容器界面的粗糙度。试验过程中,定期对土体裂隙发育情况进行拍照记录,并采用数字图像技术对裂隙几何形态特征进行定量分析,得到不同界面粗糙度条件下土体龟裂的动态发展过程及相关参数,结果表明:(1)土体蒸发过程可分为3个典型阶段:常速率阶段、减速率阶段和残余阶段;(2)龟裂发育过程也可分为3个典型阶段:主干裂隙生成阶段、次级裂隙生成阶段和裂隙扩展稳定阶段;(3)界面粗糙度对龟裂发育过程有重要影响。对于基底相对光滑的界面,土样呈整体向中心收缩趋势,表面几乎不产生裂隙。对于粗糙的界面,受基底摩擦作用,土样表面发育纵横交错的裂隙网络。在不同的裂隙发育阶段,界面粗糙度对裂隙率增长速度影响不同。界面粗糙度越高,最终稳定时的表面裂隙率越低。

界面粗糙度对双层热障涂层残余应力影响的数值模拟

运用ANSYS有限元分析软件模拟了双层热障涂层(ZrO2/NiCrAlY)在制备过程中的温度场,在此基础上,进行热-应力耦合计算分析试样的残余应力,重点计算了不同基体表面粗糙度条件下的残余应力分布。结果表明:试样的温度分布呈不均匀变化,与实际喷涂过程相近;双层热障涂层的最大残余应力集中在粗糙界面的凸起与凹坑部分;涂层内的等效残余应力随表面粗糙度的增大整体呈增大趋势,在Ra=30μm附近时,等效残余应力较小,同时压应力较小。

织构和界面粗糙度对NiFe/FeMn双层膜交换偏置场的影响

采用磁控溅射方法制备NiFe/FeMn双层膜 (分别以Ta、Cu作为缓冲层 ,Ta作为保护层 )。实验发现 ,以Ta为缓冲层的NiFe/FeMn双层膜的交换偏置场比以Cu为缓冲层的NiFe/FeMn双层膜的交换偏置场大 ,而矫顽力却很小。我们从织构、界面粗糙度两方面对其中的原因进行了分析。以Ta为缓冲层的NiFe/FeMn双层膜有好的织构且NiFe/FeMn界面较平滑 ,这引起了较强的交换偏置场和较低的矫顽力。

界面粗糙度对Co/Cu/Co/NiO自旋阀磁电阻的影响

用磁控溅射方法制备了一系列含NiO反铁磁层的Co/Cu/Co自旋阀结构。电磁输运测量表明,对相同Co/Cu/Co结构的自旋阀,NiO在自旋阀的顶部(TSV)和在自旋阀的底部(BSV)表现了不同的磁电阻值和热稳定特性。X射线镜面反射和横向漫散射测量证明小的界面粗糙度是导致磁电阻增大的主要原因,而Co与NiO层间的耦合减弱将导致MR减小,两者共同的作用决定了含NiO的自旋阀的磁电阻。我们由此设计实验将:BSV自旋阀的磁电阻值提高近1倍,即达到-12％,而对称自旋阀的磁电阻则提高到15％。

界面粗糙度对硅通孔结构界面分层的影响

硅通孔(TSV)结构是三维互连封装的核心,针对其热可靠性问题,基于ANSYS有限元分析软件分别构建光滑和粗糙两种界面形貌的TSV结构分析模型,模拟计算了两种界面下TSV结构的热应力和界面分层裂纹尖端能量释放率,通过对比分析研究了界面粗糙度对TSV结构界面分层的影响。结果表明,温度载荷下粗糙界面上热应力呈现出明显的周期性非连续应力极值分布,且极值点位于粗糙界面尖端点。界面分层裂纹尖端能量释放率也呈周期性振荡变化。降温下,粗糙界面尖端点附近能量释放率明显大于光滑界面稳态能量释放率;升温下,粗糙界面能量释放率总体上呈现出先增大后减小的变化趋势。

不同工艺条件下Ni／Ti周期性多层膜界面粗糙度的研究

本文采用直流磁控溅射法制备了一系列Ni／Ti周期性多层膜，用X射线小角衍射进行周期结构分析。主要研究了不同的制备工艺条件下，Ni／Ti周期性多层膜周期厚度和界面粗糙度的变化规律，从而归纳出最佳的溅射工艺条件。研究发现采用移动模式制备出的多层膜，其周期厚度的均匀性以及界面粗糙度均优于固定模式；并且在移动模式下制备的多层膜其界面粗糙度，随基片架移动速率的增大而减小。

钢界面粗糙度对界面强度循环弱化的影响研究

钢界面粗糙度的大小是界面强度循环弱化的重要影响因素之一。文中通过界面环剪仪,研究了打入钢管桩在循环剪切过程中,钢界面粗糙度的大小对界面强度循环弱化的影响,并通过粒子图像测速(PIV)技术从颗粒尺度对界面剪切过程中砂颗粒的运动进行了分析。试验结果表明,钢界面粗糙度越大,钢界面的移动对上部砂颗粒影响范围越大,砂样剪胀剪缩幅度均增大,界面法向应力衰减速度越快,且砂样的体缩主要集中在界面部分。

EL结构的界面粗糙度对器件性能的影响

为了加深对薄膜电致发光器件的物理性质的理解，本文就相邻介质的粗糙度对器件电气性能的影响了研究。原子力显微镜分析表明：底层的Ｔａ２Ｏ５厚度越大，其表面就越粗糙，导致ＺｎＳ：Ｐｒ，Ｃｅ表面的粗糙度增加。更重要的是增加Ｔａ２Ｏ５薄膜表面的粗糙度，降低了由Ｐｏｏｌｅ－Ｆｒｅｎｋｅｌ电流而产生的初始场强。对ＩＴＯ－Ｔａ２Ｏ５－ＺｎＳ：Ｐｒ，Ｃｅ－Ａ１和ＩＴＯ－Ｔａ２Ｏ５－ＺｎＳ：Ｐｒ。

软X射线多层膜反射镜界面粗糙度的一种估算方法

介绍了描述单个非理想粗糙界面散射的D .G .Stearns法 ,它适用于软X射线短波段区域。将这种方法应用到多层膜结构 ,并采用它的数学模型来描述软X射线短波段区域 (1～ 10nm)多层膜界面粗糙度。在此理论下 ,对波长为 4.77nm的Co/C多层膜反射镜界面粗糙度进行了分析 ,估算出该多层镜界面间均方根粗糙度为 0 7nm。

Fe/W扩散焊界面原子扩散行为分子动力学模拟

为研究扩散焊工艺参数对Fe/W界面原子扩散行为的影响,建立了Fe(100)/W(100)界面结构模型。采用分子动力学(MD)方法模拟了1123~1323 K下Fe/W界面处原子扩散,观察具体扩散情况并计算扩散系数。结果表明:Fe/W界面呈现明显的非对称扩散现象,主要为W原子向Fe原子中扩散,且模拟时间越长该现象越明显。径向分布函数(RDF)说明Fe侧原子整体排列有序度高于W侧。根据原子均方位移(MSD)曲线拟合得出原子扩散系数和扩散激活能,在1123~1323 K温度下,Fe、W原子在Fe/W界面的扩散激活能分别为1.326 eV和0.84156 eV,W原子在Fe晶格中扩散势能低于Fe原子在W晶格中扩散势能,更容易突破能垒发生扩散。扩散温度和压力升高可有效提升界面扩散层厚度。一定程度上提高界面粗糙度有利于界面扩散层厚度增长,但粗糙度过大也会影响界面焊合。扩散系数基础数据可为实际工业生产中低活化钢与面向第一壁材料钨的扩散连接界面组织调控提供理论依据。

Ar气压强对溅射沉积的W／Si多层膜界面粗糙度的影响

本文用磁控溅射方法制备了不同Ａｒ气压强下的Ｗ／Ｓｉ多层薄膜，并用小角Ｘ－射线衍射方法分析了膜层的周期结构和界面粗糙度，发现随Ａｒ气压强的增加界面粗糙度明显增加。文中对这一现象用成膜动力学理论进行了讨论。

软X射线多层膜反射镜界面粗糙度的一种估算方法

介绍了D.G.Sterns的散射方法,用它来描述单个非理想粗糙界面的散射,它适用于软X射线短波段区域.将这种方法应用到多层膜结构,并采用D.G.Sterns方法的数学模型来描述软X射线短波段区域(1～10 nm)多层膜界面粗糙度.在这个理论的框架下,对我们所研制的波长为4.77 nm的Co/C多层膜反射镜界面粗糙度进行分析,估算出该多层镜界面间均方根粗糙度为0.7 nm.粗糙度估算结果与小角X射线衍射的测定结果相一致.(PE13)

界面粗糙度对双层硅酸锂玻璃陶瓷材料断裂强度的影响

目的探讨饰瓷一核瓷界面粗糙度对双层硅酸锂玻璃陶瓷材料断裂强度及失效模式的影响。方法制备IPSe．maxPress单层标准试件40个，最终分别采用1000目（A组）、600目（B组）、320目（C组）碳化硅砂纸打磨及喷砂（D组）4种方法处理饰瓷一核瓷界面，涂塑烧结IPSe．maxCeram饰瓷完成双层试件。三点弯曲实验测定双层全瓷试件断裂强度值，单因素方差分析比较组间差异。使用体视显微镜观察失效模式。结果A、B、c、D4组试件断裂强度值分别为（164．27±15．02）、（159．21±15．72）、（156．14±17．10）、（152．97±15．61）MPa，4组间差异均无统计学意义（P〉O．05）。所有双层试件均在加载头正下方饰瓷内部发生内聚失效，未观察到饰瓷一核瓷界面分层。结论饰瓷一核瓷界面粗糙度对双层硅酸锂玻璃陶瓷材料整体断裂强度无显著影响；其饰瓷与核瓷间可形成较好的结合。

一种软X射线多层膜界面粗糙度的计算方法

提出一个利用多层膜小角X射线衍射谱衍射峰积分强度计算多层膜界面粗糙度的公式。用磁控溅射技术制备Mo/Si多层膜 ,用波长为 0 .15 4nm的硬X射线测量样品在小掠入射角区的衍射曲线 ,分别用本文公式和反射率曲线拟合方法计算了样品的界面粗糙度。实验结果表明 :由本文公式获得的界面粗糙度近似于拟合方法获得的界面粗糙度 。

剑麻纤维复合基材土岩界面剪切性能试验

为揭示剑麻纤维掺量与界面粗糙度对土-岩界面剪切力学性能的影响规律,采用表面起伏的混凝土模块作为岩面相似材料,进行了一系列的改进室内直剪试验,并结合扫描电镜试验进一步分析了剑麻纤维参与强化界面剪切性能的机理。结果表明:剑麻纤维通过提高黏聚力提高土-混凝土界面间的剪切力学性能;纤维添加量为0.8%的土-混凝土界面黏聚力提高80%~500%,内摩擦角提高10%~20%;界面粗糙度主要通过提高黏聚力增强界面剪切力学性能,6.5 mm粗糙度的界面黏聚力增量为7~15.5.kPa,提高20%~300%;对于素土界面和掺纤维界面,粗糙度对土-混凝土界面间剪切力学性能的强化表现为2种模式,加入纤维的界面黏聚力关于粗糙度的增长关系上,粗糙度的最优值出现在较小区间(0~2.5 mm)。