大学物理实验“无边界化”教学模式的研究与探讨

大学物理实验是理工科学生进行学科基础训练、培养学生实际动手能力和理论联系实际能力的重要环节。文章提出了“无边界化”实验教学的理念,探讨了大学物理实验“无边界化”教学的意义及实施的重要性,及其目前所面临的一些问题。

三元共聚无氟芳香族透明聚酰亚胺合成及性能

以N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,用芳香族二胺4,4′-二氨基二苯醚(ODA)与不同比例的2个芳香族二酐4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)、双酚A型二醚二酐(BPADA)制备三元共聚无氟芳香族透明聚酰亚胺(PI)薄膜。用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)表征PI结构,用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)、阻抗分析仪、紫外-可见分光光度仪(UV-VIS)研究PI薄膜的热性能、介电性能和透光率。结果表明:三元共聚PI薄膜玻璃化转变温度高于210.0℃;热失重5%的温度高于480.0℃;在可见光范围内透明性良好,PI薄膜在465 nm处透光率均超过80.0%,最高可达85.5%;相对介电常数为1.7281~2.9872,介电损耗为0.0029~0.0143。

基于正交试验研究0Cr18Ni9Ti不锈钢等离子渗铪的最优工艺

采用L16正交实验,对0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢双辉等离子渗铪行为进行研究,分析了影响渗铪合金层厚度的主次因素,取最主要因素进行单因素实验,并分析最优工艺下渗铪合金层的元素分布、物相结构以及硬度。结果表明：影响本试验的因素主次为温度〉时间〉电压〉气压〉极间距,优化的工艺参数为源极电压790~810 V,保温时间5 h,极间距25 mm,气压35 Pa,最主要因素温度的优化值为1100℃,此工艺下渗层厚度为35μm;表面组织晶粒细小、分布连续致密、无裂纹,由表及里铪元素含量呈梯度降低,硬度亦呈梯度降低,渗层表面硬度为600 HV0.1,比基材硬度提高约3倍,渗层物相主要为Hf2Fe、Hf C、Hf。

多指标塑件质量预测模型的建立

将暖风支架塑件的翘曲和缩痕两项指标用MATLAB编程转化为一项综合指标,建立了塑件的工艺参数和综合指标之间的关系模型来综合预测。为了进一步预测出两项指标的值,用MATLAB编程将综合指标还原为翘曲和缩痕两项指标,经过对指标实验值和预测值的比较,模型的精度可达0.05mm以上。

多弧离子镀工艺参数对氮化钛薄膜结合力的影响研究

应用多弧离子镀对4Cr13不锈钢基体沉积TiN薄膜,用WS-2005型附着力自动划痕仪测试薄膜的结合力,研究弧电流、沉积温度和偏压对膜基结合强度的影响。结果表明:随着靶电流、沉积温度和偏压的增大,TiN薄膜与基体的结合力先增大后减小。在其它参数不变时,当弧电流为85、95、105、120 A时,薄膜结合力分别为42、50、75、63N;当沉积温度为150、200、250、300℃时,薄膜的结合力分别为45、45、48、40 N;当偏压为0、200、300、400 V时,薄膜的结合力分别为38、42、58、42 N。本试验膜基结合强度最佳工艺参数为:弧电流105A、沉积温度250℃、偏压300V。

HPAA对Q235钢在碱性溶液中的缓蚀性能研究

目的 运用响应面分析法考察缓蚀剂2-羟基膦乙酸（HPAA）的缓蚀效果。方法 通过单因素灵敏度分析法考察p H值、HPAA的质量浓度、温度对Q235腐蚀的影响,确定取值范围。基于响应面优化分析法（RSM）,根据单因素实验结果,采用中心组合设计原则（CCD）对质量浓度、温度、p H值进行优化实验设计。以HPAA的缓蚀率为响应值,采用RSM对响应数值进行方程回归,对得到的二次关联模型进行优化,并将优化的参数条件应用于复配缓蚀剂进行SEM和EIS分析。结果 质量浓度、温度、p H值的优化取值范围分别为20～26 mg/L,45～55℃和8～10。RSM优化后,质量浓度为23 mg/L,温度为50℃,p H值为9.0时,HPAA的缓蚀率最优为68.68%。实验获得的缓蚀率为68.78%,与预测值偏差为0.15%。将优化的参数应用于缓蚀剂的复配,发现HPAA：Na2MOO4：Na2B4O7质量浓度的比为0.5：0.3：0.5时,复配的缓蚀剂用量最少且缓蚀率最高可达到93.75%。此复配缓蚀剂在SEM图中光亮无腐蚀,并且在EIS谱中表现出纯电容性,阻抗最大、缓蚀率最高。结论 响应面法和SEM,EIS结合运用在HPAA的缓蚀性能研究是可行、准确、可靠的。

不同Mo含量对CrMoN薄膜耐腐蚀性能的影响

目的研究Mo含量对CrN薄膜硬度、结合力和耐腐蚀性能的影响。方法用多弧离子镀技术,在4Cr13钢表面沉积CrN,并掺杂不同量的Mo原子。通过显微硬度计、附着力划痕仪、电化学测量仪和能谱仪分别检测薄膜的硬度、结合力、电化学腐蚀性能和薄膜的元素含量。结果当Mo的原子数分数为0.15%、4.23%、5.15%、7.09%、14.26%、21.12%、31.08%时,硬度值分别为2141.1HV、2416.0HV、2416.0HV、2962.3HV、2580.4HV、2710.5HV、2441.8HV,结合力分别为45、47、52、57、38、37、34N;在3.5%NaCl溶液中,它们的相对腐蚀速率分别是Mo(5.15%)的6.53、4.12、1、2.22、8.72、.2.42、2.44倍;在1mol/LNaOH溶液中,它们的相对腐蚀速率分别是Mo(14.26%)的6.74、5.29、1.49、2.82、2.57、1、7.25倍;在1mol/LH2SO4溶液中,它们的相对腐蚀速率分别是Mo(14.26%)的9.20、4.10、10.31、9.25、1、3.29、7.46倍。结论当Mo的原子数分数为7.09%时,结合力最大为57N,显微硬度达到最大值,为2962.3HV;当Mo的原子数分数为14.26%时,在H_2SO_4溶液和NaOH溶液中的耐蚀性能最好;当Mo的原子数分数为5.15%时,在NaCl溶液中的耐蚀性能最好。复合薄膜腐蚀机理主要是局部腐蚀中的小孔腐蚀,另外也会发生缝隙腐蚀和电偶腐蚀。

掺杂不同Mo含量对CrMoN薄膜摩擦磨损性能影响

采用多弧离子镀技术,在4Cr13钢表面沉积CrN,并掺杂不同的Mo含量,形成CrMoN复合薄膜。研究不同Mo含量对CrMoN薄膜摩擦磨损性能的影响。通过扫描电镜、X射线衍射、显微硬度计、高速往复摩擦磨损试验机对CrMoN薄膜的成分、相结构和硬度、摩擦磨损特性及形貌进行了研究。实验结果表明:CrMoN复合薄膜形成了以NaCl型面心立方CrN结构为基础的(Cr,Mo)N结构;当Mo含量达到31.08%时,在(311)、(111)方向上出现Mo2N的衍射峰,此时薄膜出现了CrN、(Cr,Mo)N和Mo_2N相结构并存的情况;随着Mo含量的增加,薄膜的硬度先增加后减小;当Mo的含量为7.09%时,复合薄膜的硬度值最大,为2962.3HV;薄膜的磨损机理开始为粘着磨损,之后出现磨屑并破碎,出现磨粒磨损,此后磨损过程在是在粘着磨损和磨粒磨损共同作用下的结果;当Mo的含量为7.09%的CrMoN时,其摩擦系数最低约为0.4,最小磨损量为0.0223mm3。Mo含量分别为0.15%,4.23%,5.15%,14.26%,21.12%,31.08%时的CrMoN,其磨损量分别是Mo含量7.09%的CrMoN磨损量的22.12,17.83,12.88,1.44,3.43,1.22倍。

均匀化热处理工艺对体育器材用新型镁合金性能的影响

采用不同的均匀化温度和时间对Mg-3Al-1Zn-0.5Ti-0.3V体育器材用新型镁合金进行了热处理,并进行了拉伸性能和冲击性能的测试与分析。结果表明,当均匀化温度从350℃增大到450℃（均匀化时间12 h）或均匀化时间从6 h增大到14 h（均匀化温度425℃）时,合金的强度和冲击吸收功均先增大后减小。均匀化热处理温度和时间分别优选为425℃、12 h。

聚酯增韧环氧树脂的耐热性研究

将聚酯与环氧树脂/酸酐固化剂共混,制取了聚酯/环氧树脂合金,通过扫描电镜、力学性能测试及DSC、DMA等研究了聚酯用量对改性环氧树脂体系和微观相结构、冲击强度和热性能的影响。结果表明,随着聚酯用量增加,聚酯改性环氧树脂体系的冲击强度急剧增加,玻璃化温度、介质损耗峰值温度和热变形温度均呈下降规律,耐热性能下降程度不显著,初始变形温度呈急剧下降趋势。

Mo掺入对TiAlN涂层微观组织和摩擦性能的影响

为了研究Mo元素对TiAlN涂层的微观形貌组织和摩擦学行为的影响,采用多弧离子镀技术,在4Cr13表面沉积了TiAlMoN四元涂层。结果表明:TiAlMoN涂层的表面组织致密,无气孔和裂纹,Ti、Al、Mo和N的质量比为3∶3∶3∶1,显微硬度达到了2922 HV0.1,且结合强度超过了35N。形成了以立方结构的AlN和面心立方结构的TiN结构为主的多元复合结构。在不同的加载载荷下,TiAlMoN涂层动摩擦因数随加载载荷的增大而降低,主要是由于Mo_2N的自润滑作用。磨损形式主要是三体磨粒磨损,磨损产生的磨屑也越多。

Ag/BaTiO_3薄膜的激光刻蚀电极图案制备及性能研究

采用激光刻蚀实现了BaTiO_3薄膜上溅射Ag金属薄膜电极的图案化,并对激光刻蚀功率、激光刻蚀线间距以及点间距对图案微槽深度、刻蚀边缘整齐度和对底层BaTiO_3的影响进行了研究。结果表明,图案刻蚀边缘整齐度随刻蚀功率先增大后减小,激光刻蚀功率为12 W时达到最优值,薄膜电极图案随刻蚀线间距以及点间距减小而刻蚀更加充分,在刻蚀线间距以及点间距达到0.03mm时可以获得具有理想刻蚀精度的图案,且对BaTiO_3薄膜未造成损伤,为MLCC等薄膜电容器的低成本快速制备提供了一种新的思路。