激光封接金属与玻璃研究进展

玻璃与金属的焊接在微电子封装、真空管及蓝宝石金属窗等多个领域展现出广泛的应用前景。然而,这一技术也面临诸多限制,主要源于玻璃与金属在结构上的差异、连接本质的复杂性,以及润湿、铺展和粘结等复杂物理现象的挑战。激光焊接技术,凭借其高精度、能量集中和加工快速等优势,在玻璃与金属的封接中获得了广泛应用。本文介绍了玻璃与金属焊接的应用领域及其存在的限制,概述了激光焊接金属与玻璃的研究现况,并深入分析了激光参数对焊接质量的影响规律。最后,探讨了激光焊接金属与玻璃的潜在应用,为玻璃与金属复合结构的制造提供创新性的指导思路,同时也为激光焊接技术在该领域的应用提供参考。

深冷循环热处理下锆基金属玻璃的回春行为调控

研究Zr_(55)Cu_(30)Ni_(5)Al_(10)(摩尔分数,%)金属玻璃在深冷循环处理过程中的回春行为。实验发现,随着循环次数的增加,样品的回春程度更高,表现为更高的弛豫焓与更低的密度。回春程度经200次循环后逐渐饱和,这可能与非晶结构中有限的自由体积含量有关。同时,高循环次数下的样品硬度更低,塑性更好,这与其剪切转变区体积增大有关。此时,更低的剪切面形成能有利于多重剪切带的形成。此外,还发现自由体积含量与样品塑性应变及剪切转变区体积呈线性关系。分子动力学模拟结果还表明,在高冷速下回春程度高的样品会发生原子体积的饱和。

可伐合金预氧化工艺对金属-玻璃封接气密性的影响研究

可伐合金和硅硼玻璃是通过可伐合金表面的氧化物与玻璃互溶而紧密结合在一起的,因此可伐合金的预氧化工艺是金属-玻璃封接的关键工序,是直接影响金属-玻璃封接气密性的重要因素。基于空气预氧化方法分析预氧化温度、时间、曲线等工艺因素对可伐合金在空气中预氧化及封接外壳气密性的影响。结果表明,可伐合金在空气中的氧化层厚度随温度和时间单调增加,在500~550℃空气气氛中氧化15~20 min,可伐合金表面形成0.7~1.6μm厚的氧化层,金属-玻璃封接外壳可获得较高的气密可靠性。

基于融合策略的块体金属玻璃形成能力预测

提出一种融合策略来提高随机森林(RF)、k近邻(KNN)、梯度提升决策树(GBDT)和极端梯度提升(XGBoost)模型预测块体金属玻璃(BMGs)形成能力(GFA)的准确性。该策略使用训练好的卷积神经网络(CNN)模型提取来特征向量,且合金的成分信息是唯一的输入变量,不需要通过实验获得其他物理和化学特性。此外,通过网格搜索方法和k折交叉验证对RF、KNN、GBDT和XGBoost模型的超参数进行了优化。结果表明,本文作者提出的4种融合模型CNN-RF、CNN-KNN、CNN-GBDT和CNN-XGBoost比上述4种机器学习模型(即RF、KNN、GBDT和XGBoost模型)预测精度更高,这表明训练好的CNN模型比人工特征提取更为高效。此外,与已报道的机器学习模型和GFA判据相比,本文作者提出的融合模型可以更精准地预测金属玻璃的形成能力。

退火处理对Pt基块体金属玻璃塑性动力学行为的影响

采用退火的热诱导方法向Pt基块体金属玻璃(Pt-BMG)基体内原位引入纳米晶,通过纳米压痕实验,考察了Pt-BMG在铸态和在玻璃转变温度Tg之上(250℃)退火15 min,2 h和6 h的力学性能和塑性动力学行为.研究结果表明,退火时间从15 min增加到6 h时,Pt-BMG的结晶度从34%增加到57%,平均晶粒尺寸从25.6 nm增加到38.3 nm,硬度和折合模量分别从5.66 GPa和133.83 GPa增加到8.65 GPa和182.89 GPa,同时载荷-位移曲线上的锯齿流变行为呈现从可明显观察到不连续的位移突变到比较平滑的变化规律.通过分子动力学模拟进一步证明,随着纳米晶尺寸的增加,剪切转变区的激活与剪切带的成核呈现先促进后抑制、先增加后减小的趋势.这是由于金属玻璃在塑性变形过程中,小尺寸纳米晶会被剪切带所包裹或溶解,促进了金属玻璃塑性变形的形成;而大尺寸纳米晶在承受载荷时,在晶体内部产生了位错和滑移,进一步抑制了剪切带的成核与传播.本文结合纳米压痕实验和分子动力学模拟,从原子尺度上揭示了纳米晶的尺寸影响非晶合金塑性变形的内在机理,为设计理想性能的金属玻璃提供了有效的实验基础与理论支撑.

NiNb金属玻璃原子结构和力学性能的分子动力学研究

采用分子动力学模拟的方法,对不同成分的NiNb合金进行原子结构和力学性能方面的研究。通过对降温过程中玻璃转变温度的变化和高温熔体混合焓、混合熵的变化对比发现,在成分点c_(Ni)=0.65前后,合金表现出截然不同的变化趋势。同时利用双体分布函数,配位数,Warren-Cowley参数,键对分析,准近邻原子等方法对NiNb合金进行原子结构相关分析,发现在c_(Ni)=0.65前后,部分结构参数也表现出不同趋势,说明在此成分点前后,NiNb金属玻璃在原子结构上差异较大。综合热力学和结构参数的变化,c_(Ni)=0.65可能是两个合金体系的分界点,c_(Ni)=0.65之前为Nb基,c_(Ni)=0.65之后为Ni基。最后对力学性能进行了模拟,发现力学性能的表现主要和不同成分下NiNb之间的结合方式相关。此项研究有利于加深对金属玻璃原子结构和力学性能的理解。

冷却润滑对金属玻璃钻削特征及可加工性的影响研究

金属玻璃钻削高温极易导致光发射、大毛刺和孔烧蚀等严重问题。研究锆基金属玻璃在干切削、冰冻切削和切削油条件下的钻削过程、钻削特征及孔质量,通过对比三种冷却润滑条件下的轴向力动态变化过程、钻削能、刀具磨损以及孔口毛刺,提出适用于金属玻璃钻削加工的工艺方法。研究结果表明:刀具磨损积累与热软化是影响金属玻璃钻孔过程及轴向力动态变化的主要因素;干切削会使孔材料处于过冷液态,导致孔无法成形。金属玻璃入口孔毛刺主要为冠状和无规则扭曲形毛刺;出口孔毛刺主要为冠状毛刺。冰冻切削仅适用于低速钻削金属玻璃;切削油条件下高速钻削金属玻璃可获得最佳孔口质量和最长刀具寿命。

基于应力松弛变形探索La基金属玻璃微观非均匀性

金属玻璃由于独特的微观结构而表现出优异的物理和力学性能,大量研究表明其微观结构表现为显著非均匀性,并且采用传统分析方法难以充分表征.如何建立宏观力学性能与微观结构非均匀性之间的内禀性关联是金属玻璃在固体力学领域尚未很好解决的重要科学问题之一.文章以La_(62)Cu_(12)Ni_(12)Al_(14)金属玻璃为研究载体,研究了宽温度窗口应力松弛行为,尝试探索金属玻璃在力学激励下微观结构非均匀性的演化规律.借助于经典扩展指数方程和激活能谱模型,研究了温度以及退火效应对金属玻璃应力松弛行为的影响规律.基于自由体积理论,明晰了金属玻璃应力松弛过程应力及缺陷演化规律,揭示了应力松弛变形过程中老化与变形导致年轻化的竞争机理以及对金属玻璃结构状态和力学行为的影响.借助于流变单元模型,厘清了金属玻璃在应力松弛过程中存在的老化与变形竞争的物理机制.本研究以应力松弛作为力学激励切入口,实验研究结合理论分析,从力学响应角度尝试揭示金属玻璃在变形过程微观结构非均匀性演化规律.

废玻璃制备方沸石用于吸附废水中的重金属研究

以废玻璃为原材料,采用水热合成法制备方沸石,探究其对废水中Pb^(2+)、Cd^(2+)和Cu^(2+)的吸附性能。通过批式实验系统考察了多种物理化学因素(pH、温度、接触时间等)对吸附量的影响。结果表明,初始pH对吸附量的影响较为显著,而温度变化对平衡吸附量的影响较小。确定了方沸石吸附Pb^(2+)、Cd^(2+)和Cu^(2+)的最佳工艺参数。利用Langmuir等温线模型对方沸石吸附水中的Pb^(2+)、Cd^(2+)和Cu^(2+)过程进行拟合,结果表明,该吸附过程是均质单分子层吸附,且吸附动力学特征更符合准二级动力学方程,证实了该吸附过程主要通过离子交换、化学吸附和表面络合作用实现。为废玻璃的资源化利用及废水中重金属的去除提供了一种低成本、高效率的方法。

碱金属离子对废玻璃砂浆碱骨料反应的影响

以废玻璃为骨料,NaOH和NaCl为碱金属离子来源,通过玻璃溶解及玻璃砂浆碱骨料反应(ASR),研究了碱金属离子对玻璃砂浆ASR的影响.结果表明:玻璃溶解速率随溶液中OH—浓度增加而升高,当OH—浓度为1.000 mol/L时达到峰值,随后降低;在NaOH环境中,ASR膨胀率随NaOH浓度升高而增加,膨胀速率随时间延长而递减;在NaCl环境中,膨胀主要发生在侵蚀初期;在NaOH与NaCl共存环境中,膨胀率与膨胀速率均明显增大,侵蚀后期膨胀速率增加显著;NaOH浓度的增加及NaCl的加入,均导致ASR凝胶钠硅比升高,增加了凝胶的吸水肿胀性,最终加剧膨胀.

基于分子动力学模拟下CuZr金属玻璃的局域连接度对拉伸性能的影响

二十面体连接网络是由二十面体相互连接而形成的中程有序结构。利用分子动力学模拟方法研究了CuZr金属玻璃在拉伸过程中的二十面体连接网络的演变。结果表明,二十面体连接网络会因为变形而断裂,从而出现孤立的二十面体,或是转变成其他团簇。高的米瑟斯应力和屈服时更少的连接度数量百分比可以解释Cu含量低的样品中的较低强度和良好塑性。此外,在Cu含量高的样品中,低连接度在变形后更倾向于向高连接度转变,让样品在变形后仍保持着较高的连接度,呈现为强度高、塑性低的力学性能。

超薄金属基电磁屏蔽玻璃研究进展

电磁屏蔽玻璃是国防、民生等领域的重要应用材料,但是电磁性能和光学性能往往难以兼顾提升。超薄金属基透明电磁屏蔽薄膜是电磁屏蔽玻璃领域常用的功能性材料。本文对超薄金属基电磁屏蔽玻璃的屏蔽设计原理进行了详细阐述,重点综述了降低超薄金属薄膜阈值厚度的方法,回顾了近年来不同结构的超薄金属基电磁屏蔽玻璃的光学及电磁屏蔽性能,并对电磁屏蔽玻璃的未来发展趋势进行了讨论。

建筑用玻璃与金属护栏水平推力试验及加固方式讨论

通过建筑用玻璃与金属护栏水平推力试验,分析不同材料组合的受力表现。试验结果表明,夹层玻璃与铝合金护栏组合相较于浮法玻璃与不锈钢护栏组合,在承受水平推力时具有更优的性能。基于此,从材料和结构两个层面提出建筑用玻璃与金属护栏的加固方式,旨在提高建筑护栏系统在实际应用中的稳定性和安全性。

ECOTOUCH玻璃棉单层压型金属板保温屋面的探索运用及性能分析

国内常用的金属板保温屋面保温材料有很多,不同品牌、种类的都有。但其中多数产品难以在保温效果、憎水性、绿色环保、容重大小等多个维度同时达到较好效果。常规的金属保温屋面为双层压型金属板复合屋面,分双层和单层保温两种,但施工工序多,施工较复杂,工期长、综合造价高。本文依托2023浙江省“千项万亿”重大产业项目金华市“新建高效光伏电池及组件厂房项目”为平台,通过工程实践,结合对材料的大量性能试验的研究分析,创新实践运用了ECOTOUCH玻璃棉单层压型金属板保温屋面。经综合评估,ECOTOUCH玻璃棉单层压型金属板保温屋面相对常规的双层压型金属板复合屋面(前者以欧文斯科宁品牌的ECOTOUCH玻璃棉为保温材料,后者以常规普通岩棉或玻璃棉为保温材料),工艺更简化,施工主要工序由7道优化为5道,3500平米屋面施工中可缩短工期4天左右;材料在施工和后期使用中绿色、健康、环保;在国标图集常用同等规格下,实际使用中,ECOTOUCH玻璃棉热阻相对普通岩棉或玻璃棉可高出若干倍,屋面综合保温性能更优异;单平米屋面综合工程造价节约112元/㎡(相对普通岩棉的双层压型金属板复合屋面)。实践证明,ECOTOUCH玻璃棉单层压型金属板保温屋面做法是一种综合性能优良,并值得进一步研究和推广的屋面做法。

玻璃纤维桩与铸造金属桩作用于牙体缺损修复的疗效对比研究

目的对比观察使用玻璃纤维桩与铸造金属桩作用于牙体缺损修复的疗效.方法选取本院2022年1月—2023年1月收治的80例牙体缺损患者为研究对象,根据随机数字表法将其分为两组.对照组(n=40)采用铸造金属桩,观察组(n=40)采用玻璃纤维桩.对比统计两组患者的修复成功率、治疗满意度、治疗前后龈沟出血指数(SBD)及牙龈指数(GI).结果观察组修复成功率高达92.50%,高于对照组的72.50%,差异有统计学意义(P<0.05).观察组的修复效果、舒适度、咀嚼能力、外观效果满意度分值分别为(7.20±1.40)分、(8.35±1.00)分、(8.45±0.68)分、(8.35±0.62)分,均高于对照组的(5.55±1.16)分、(6.75±1.10)分、(7.02±0.56)分、(7.07±0.55)分,组间差异有统计学意义(P<0.05).治疗前,两组的SBI及GI比较,组间差异无统计学意义(P>0.05);治疗后,观察组的SBI及GI均低于对照组,组间差异有统计学意义(P<0.05).观察组的牙齿颜色接受度、边缘适应性接受度分别为92.50%、90.00%,均高于对照组的72.50%、70.00%,组间差异有统计学意义(P<0.05).结论牙体缺损患者在应用玻璃纤维桩实施治疗时修复效果优于铸造金属桩,可获得较高满意度,降低牙龈指数、龈沟出血指数,效果显著,临床应用值得推广.

比较分别应用玻璃纤维桩和铸造金属桩修复大面积牙体组织缺损的治疗效果

分析玻璃纤维桩和铸造金属桩修复大面积牙体组织缺损的效果。方法 取本院的70例大面积牙体组织缺损患者,均2020年1月-2023年10月收治,随机分组,各35例。对照组行铸造金属桩修复,观察组行玻璃纤维桩修复,比较修复效果。结果 观察组指标优于对照组,差异有意义(P<0.05)。结论 玻璃纤维桩进行大面积牙体组织缺损修复,可以使不良反应发生率降低,不会改变牙周深度,使患者的咬合力得到恢复,具有显著治疗效果。

铸造金属桩与玻璃纤维桩修复牙体缺损的效果

目的探究铸造金属桩与玻璃纤维桩修复牙体缺损的效果。方法选取2019年1月至2021年12月医院收治的68例牙体缺损患者(68颗患牙),按随机数字表法分为两组,各34例(34颗患牙)。两组均行根管填充治疗,对照组行铸造金属桩修复,试验组行玻璃纤维桩修复。比较两组修复成功率及修复前、修复后1个月的炎症因子[白细胞介素(IL)-6、IL-8]水平、牙槽骨吸收相关因子[细胞间黏附分子1(CAM1)、基质金属蛋白酶2(MMP2)、基质金属蛋白酶组织抑制剂2(TIMP2)]水平,及修复前、修复后6个月的咬合力、牙周状况[采用牙周袋深度(PD)、牙周碱性磷酸酶(ALP)评估]。结果试验组修复成功率高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。修复前,两组炎症因子、牙槽骨吸收相关因子水平及咬合力、牙周状况比较,差异均无统计学意义(P>0.05);修复后1个月,试验组IL-6、IL-8、CAM1、MMP2水平均低于对照组,TIMP2水平高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05);修复后6个月,试验组咬合力大于对照组,ALP水平低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05),但两组PD比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论玻璃纤维桩修复牙体缺损的成功率高于铸造金属桩,且刺激小,能抑制机体炎症,减轻牙周组织受到的损伤,增强咬合力。

金属玻璃热力学特征温度的表征方法

采用DSC,DIL和DMA法分别表征了Zr_(60)Cu_(28)Al_(12)和Zr_(63.78)Cu1_(4.72)Ni_(10)Al_(10)Nb_(1.5)两种金属玻璃的热力学特征温度。结果表明:采用这3种测试方法都能有效界定金属玻璃的玻璃化转变和结晶过程;DSC和DMA法表征玻璃化转变过程比DIL法更敏感;用DSC法的转变中点、DIL法的拐点及DMA法的起始点表征金属玻璃的玻璃化转变温度所得结果相当;DSC和DIL法都能有效分离多重结晶过程,DSC法表征的结晶温度比DIL法低,而DMA法较难分辨多重结晶过程,表征的结晶温度最低。

CRT锥玻璃中重金属与碱金属分相回收机制研究

文章通过研究阴极射线管锥玻璃中重金属与普通金属元素在空气气氛下分相规律,调控分相工艺条件,实现锥玻璃中的多种重金属与普通金属高效脱除,并获得经济价值较高的高硅氧玻璃粉体。锥玻璃经分相处理后形成2个独立相(富B_(2)O_(3)相与富SiO_(2)相),锥玻璃中所含重金属与普通金属主要富集在呈连通结构的富B_(2)O_(3)相中。提高B_(2)O_(3)添加量和提升熔炼温度可以促进各金属元素在富B_(2)O_(3)相中富集程度。当锥玻璃与20%B_(2)O_(3)混合后在1000℃下保温处理30 min,Pb、Ba、Sr、Na、K、Ca、Al在富B_(2)O_(3)相中的分布率分别为99.48%、99.26%、99.56%、99.48%、99.90%、98.98%和81.20%。之后利用热酸溶解分相产物中富B_(2)O_(3)相及其中所含多种金属元素,得到固体残渣为氧化硅含量为97.56%的高硅氧玻璃粉末。

基于纳秒激光诱导等离子体辅助烧蚀的玻璃表面金属化实验研究

由于激光诱导等离子体辅助烧蚀(LIPAA)在玻璃表面金属化加工中具有经济、环境友好且高效的特点,该文研究了在纳秒激光下以金属铜作为牺牲靶材,于玻璃基板上采用LIPAA工艺实现直接平面金属化的可行性。为此,对逐行扫描LIPAA制备的玻璃基板上平面金属层的形态和化学成分进行了详细表征;进一步,结合扫描电子显微镜及X射线能谱分析仪对试件在不同激光扫描速度、线间距、激光功率及频率下金属化的表面形貌演变进行了深入分析,揭示了以上加工参数对玻璃表面金属化覆盖率及形貌的影响规律。实验结果表明,当激光功率为20 W,激光频率为20 kHz,激光扫描线间距为2.5μm,扫描速度为300 mm/s时,玻璃表面的金属化可实现全区域覆盖且厚度适中。