检索结果-南通市图书馆

作者：李坤哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

针对光电制导飞行器的定向能激光武器取得了长足的进步,可以致盲甚至毁伤光电探测器,对飞行器的生存安全构成了严重威胁。通过对飞行器的窗口进行合理的光学膜系设计,可以实现对有害激光源的过滤,极大的保障光电探测器和飞行器的安全。... 详细信息

针对光电制导飞行器的定向能激光武器取得了长足的进步,可以致盲甚至毁伤光电探测器,对飞行器的生存安全构成了严重威胁。通过对飞行器的窗口进行合理的光学膜系设计,可以实现对有害激光源的过滤,极大的保障光电探测器和飞行器的安全。相变材料对光强敏感,具有强光低透过和弱光高透过特性。VO(M1)为典型的相变材料,可以利用其相变前后的光限幅特性实现激光防御的目的,相变的可逆特性,又可以兼容弱光探测与强光防护之间的矛盾点。本文以VO(M1)薄膜为主线,研究了高VO(M1)相比例薄膜的制备工艺及其红外波段光限幅性能,并利用W掺杂降低了VO(M1)的相变温度,进一步研究了VO(M1)薄膜的中红外纳秒激光防护性能,结合有限元计算分析了激光辐照薄膜时的热效应作用规律,具体过程和结论如下所述:首先,利用磁控溅射技术制备了VO薄膜,研究了氧气流速和基底温度对薄膜结构和性能的影响,然后将VO薄膜进行退火处理制备VO(M1)薄膜,研究了退火温度和退火时间对VO转化行为的影响。由于V的氧化物众多,对氧气较为敏感,在反应直流磁控溅射中几乎观察不到金属模式的存在。随着氧气流速的增加,V的价态逐渐升高,在可见和红外波段的光学透过率逐渐升高,当氧气流速达到2.0 sccm时可以制备得到VO薄膜。基底温度主要影响薄膜的结晶特性,而对薄膜的成分几乎没有影响,不同基底温度沉积的薄膜均为VO。随着退火温度和退火时间的延长,VO的热转化进行的越彻底,VO(M1)相比例逐渐升高,在4μm处的光限幅性能也逐渐增强,在600℃保温30分钟和550℃保温180分钟后均可以获得较好具有较好光限幅性能的VO(M1)薄膜,光学透过率变化量分别达到71.58%和63.83%。其次,在上一步的基础上,利用W和V的磁控共溅射结合退火步骤制备得到了W:VO(M1)薄膜,通过改变W靶溅射功率来改变W元素的掺杂比例,研究了W掺杂对薄膜相变温度的调控规律,并进行了机理分析。W靶的溅射功率分别为0 W、5 W和10 W时,薄膜的相变温度依次为70℃、58℃和45℃,在4μm处的光学透过率变化量分别为63.89%、63.17%和37.80%。随着W掺杂比例的升高,薄膜的相变温度逐渐降低,光限幅性能也逐渐衰退,但是其室温导电性逐渐变好,相变前后电学性能均具有～3个数量级的变化量。最后,对制备的VO(M1)薄膜进行了中红外纳秒脉冲激光防护性能测试,膜厚约为150 nm。薄膜在被不同参数的激光辐照时表现出了不同的相变阈值,并利用有限元计算的方法研究了激光参数对激光热效应的影响规律。低单脉冲能量、高重频激光辐照时的相变阈值为8.2 m J/cm,透过率变化量为85%,而高单脉冲能量、低重频激光辐照时的相变阈值升高为66.9 m J/cm,透过率变化量为67.5%,这种差异是由于激光重频对脉冲激光的热效应的影响所导致的。

关键词：磁控溅射薄膜相转变 VO2(M1/R) W掺杂相变阈值激光防护

仿贝壳珍珠层结构叠层Al/Al2O3复合材料制备及性能测试

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仿贝壳珍珠层结构叠层Al/Al2O3复合材料制备及性能测试

作者：王道畅哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

贝壳珍珠层是一种天然的层状复合材料,因其具有独特的结构组成和优异的力学性能受到科学界的广泛关注,仿贝壳珍珠层材料的研究因此也成为热潮。传统复合材料的制备工艺是将各相材料的简单组合,这对材料本身的力学性能提升是有限的,贝壳... 详细信息

贝壳珍珠层是一种天然的层状复合材料,因其具有独特的结构组成和优异的力学性能受到科学界的广泛关注,仿贝壳珍珠层材料的研究因此也成为热潮。传统复合材料的制备工艺是将各相材料的简单组合,这对材料本身的力学性能提升是有限的,贝壳珍珠层的典型的纳米级的“砖-泥”叠层结构,以及各种次微级的增韧结构,使得贝壳珍珠层结构具有人工合成材料无法比拟的结构优势。因此,仿贝壳珍珠层结构的新型复合材料的制备成为一种新颖的制备高强度复合材料的一种方法。本文以贝壳珍珠层结构为基础,通过冷冻干燥法制备AlO多孔陶瓷基本骨架,作为仿贝壳珍珠层结构的碳酸钙片层结构,再结合有压浸渗工艺向多孔陶瓷骨架中渗入铝合金,得到仿贝壳珍珠层结构的Al合金/AlO叠层复合材料。其中铝合金作为复合材料的基体,氧化铝多孔陶瓷为复合材料的增强相。通过对陶瓷制备工艺的控制可以制备出不同孔隙率不同叠层结构的多孔陶瓷,实验发现利用冷模板工艺制备的多孔陶瓷的结构与贝壳的珍珠层结构有极大的相似性,最后再对Al合金/AlO叠层复合材料的微观组织观察和力学性能测试,本文主要获得结果如下:(1)通过冷冻干燥法制备出氧化铝多孔陶瓷的骨架,观察出多孔陶瓷的内部是由下向上的呈阶梯变化的叠层多孔结构,温度越低其孔隙结构越密,其坯体的强度越高,通过添加甘油可抑制冰晶过度生长,使孔隙结构更加致密,通过调节浆料中氧化铝粉的比例,制备出不同孔隙率的多孔陶瓷,多孔陶瓷内部具有明显的交叉叠层结构,并且层与层之间还有桥联结构,叠层之间的宽度可以达到数十微米级,对比贝壳珍珠层中几百纳米级的文石片的叠层堆垛结构,两者结构非常相似。(2)论文中研究了铝与氧化铝陶瓷的润湿性能,实验发现在正常条件下铝溶液与氧化铝陶瓷难以发生润湿,通过Mg、Si合金的加入可有效改善铝的润湿性能,并且在高真空的无氧环境中铝合金与氧化铝陶瓷可发生润湿,实验比较得出相比于无压渗透工艺,有压渗透工艺有短时高效结构致密等特点,并通过机械压力浸渗法将铝合金渗入氧化铝多孔陶瓷的孔隙中,成功制备出陶瓷增强铝基复合材料,复合材料的结构致密且均匀。(3)通过对Al合金/AlO叠层复合材料的微观组织观察中发现,压力渗透工艺完整的保留了氧化铝陶瓷的多孔叠层结构,金属基体层与氧化铝多孔陶瓷的片层之间有很好的结合,通过CT分析出复合材料的孔隙率以及各相成分的含量,再结合能谱分析出复合材料中金属层与陶瓷层的分布情况;对复合材料进行力学性能测试得出氧化铝多孔陶瓷的骨架对铝合金基体有很好的增韧的效果,复合材料的硬度强度值均远远高于铝合金基体的,并且在实验中,复合材料在纵向和横向的不同方向上强度值有明显的差异,这是由于多孔陶瓷的叠层骨架造成的。分析出复合材料的增韧机制主要有复合材料层间界面粘接,层间裂纹偏转以及复合材料间的搭桥结构。

关键词：仿生贝壳珍珠层 Al2O3多孔陶瓷金属基复合材料

仿珍珠层结构Al2O3/环氧树脂复合材料制备与性能研究

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仿珍珠层结构Al2O3/环氧树脂复合材料制备与性能研究

作者：张胜男哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

作为天然生物材料的一种，贝壳经过大自然的数百万年进化已经演变成了几乎具有完美结构和优异力学性能的天然复合材料。珍珠层是存在于多种贝壳中的主要微观结构，由于其有机质-无机物的复合组成，高度有序的堆垛结构方式以及其中的次... 详细信息

作为天然生物材料的一种，贝壳经过大自然的数百万年进化已经演变成了几乎具有完美结构和优异力学性能的天然复合材料。珍珠层是存在于多种贝壳中的主要微观结构，由于其有机质-无机物的复合组成，高度有序的堆垛结构方式以及其中的次级微结构等而具有极好的强度和韧性，这是许多人工合成陶瓷材料无法比拟的。因此，以贝壳珍珠层结构为模板制备仿珍珠层结构复合材料成为了提高陶瓷强度，改善陶瓷脆性最受关注的方法之一。本文首先以河蚌珍珠层为研究对象，运用SEM技术观察了珍珠层的微观堆垛结构;结合X射线仪和热分析仪(TG和DTA)细致分析了珍珠层的相组成和热行为;用三点弯曲、压缩和纳米压痕等方法对珍珠层力学性能进行了分析;最后对珍珠层的结构和性能之间的关系进行探讨，总结得出珍珠层微观堆垛结构和有机质对无机相的粘附作用是仿珍珠层复合材料结构设计的重要参考因素。通过天然珍珠层的启示，本文以冷冻干燥法制备的AlO层状多孔陶瓷为无机相，环氧树脂固化体系为有机相，运用真空浸渍技术将树脂浸渗于陶瓷层片中，制备出仿珍珠层结构AlO/环氧树脂复合材料。本文采用对比不同固化比例的树脂，调节复合材料中陶瓷相的含量，引入陶瓷桥结构，和改善AlO-环氧树脂界面的方法使复合材料的结构和性能不断接近珍珠层结构和性能。实验结果表明：随着树脂体系中固化剂的增加，复合材料的弯曲强度和断裂功的变化趋势为先增加后降低，固化比例(环氧树脂与固化剂的质量比)为1:1时树脂固化最充分，材料的强度和断裂功最大;材料的强度和韧性主要由陶瓷层片与层片间距的厚度比决定，增大陶瓷相含量可提高厚度比，对比陶瓷相含量为40%和50%的两种复合材料，得出陶瓷相含量为50%的材料强度和断裂功最高;本文采用两种层状结构陶瓷(层片间有无陶瓷桥联)作为无机相，向复合材料中引入陶瓷桥结构，增加了层片间相对滑动的阻力和裂纹扩展的抗力，使复合材料的强度和断裂功增加。因此得出，固化比例为1:1、陶瓷相含量为50%和具有陶瓷桥的复合材料强度和断裂功最大，分别为62.24MPa和3.43KJ/m，珍珠层虽然材料强度与珍珠层相比较低，但是材料的断裂功高于珍珠层的1.2KJ/m，主要是因为复合材料中树脂含量高，弯曲时发生的塑性变形功较高。将AlO多孔陶瓷用KH-550偶联剂表面处理后，陶瓷表面与偶联剂形成了Si-O-Al键，表面从亲水性转变为亲油性，提高了陶瓷与树脂的相容性。用改性后陶瓷制备复合材料使材料的强度和断裂功略有提高，改性后固化比例为1:1、陶瓷相含量为50%和具有陶瓷桥的复合材料强度和断裂功分别为63.11MPa和3.57KJ/m。

关键词：珍珠层仿生环氧树脂 Al2O3多孔陶瓷

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蓝宝石单晶体裂纹振动扩展机理研究

蓝宝石单晶体裂纹振动扩展机理研究

作者：尹中伟哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

蓝宝石单晶具有硬度大、强度高、耐磨性好和抗腐蚀性强等优点，在民品和国防领域的应用日益广泛，特别是因其具有优异的光学透过性而逐渐取代尖晶石等传统材料成为新型的光学窗口材料。但蓝宝石单晶脆性较大，在加工和装配光学窗口的过... 详细信息

蓝宝石单晶具有硬度大、强度高、耐磨性好和抗腐蚀性强等优点，在民品和国防领域的应用日益广泛，特别是因其具有优异的光学透过性而逐渐取代尖晶石等传统材料成为新型的光学窗口材料。但蓝宝石单晶脆性较大，在加工和装配光学窗口的过程中会不可避免地引入微裂纹等缺陷，而光学窗口又多在振动环境下服役，从而使得初始裂纹扩展加剧，材料性能下降，甚至出现系统失效。因此开展振动条件下蓝宝石单晶裂纹扩展的机理研究具有十分重要的意义。使用有限元软件Abaqus，采用基于指数型函数的内聚力单元法对水平和垂直振动载荷下蓝宝石单晶的裂纹扩展情况进行了数值模拟。结果表明，裂纹呈阶段性扩展，整个过程符合脆性材料裂纹突然开裂后迅速扩展至断裂失效的特点。通过分析不同振动条件下模拟结果，得出振幅和频率对裂尖区应力增长速度和集中程度，裂纹启裂时间、扩展速度及终态长度的影响均有明显的规律性。水平振动条件下，通过调节Ⅰ、Ⅱ型载荷大小实现改变振动夹角的目的，从而探究振动夹角对裂纹扩展的影响，结果表明，随着振动夹角的变小，裂纹的启裂时间会有所增加。针对模拟中所施加的振动载荷，对经压痕法预制初始裂纹的蓝宝石单晶试样进行了振动实验。结果表明，虽因振动台输出能量有限、模拟中理想简化等原因导致实验所得裂纹扩展时间与模拟值存在差异，但模拟得出的裂纹扩展呈阶段性的结论以及频率对裂纹扩展的影响规律得到了实验验证。结合Chen-Chu裂尖位错理论和Zheng-Hirt模型，对模拟和实验所得结果进行了原理性解释。认为振动载荷下，蓝宝石单晶的裂纹尖端会发射位错形成塑性区，使裂尖以偏转、分叉和萌生新裂纹等方式发生钝化，进而裂纹以微区解理的方式进行扩展。蓝宝石单晶具有同其他固体材料类似的S型疲劳裂纹扩展曲线，且曲线由近门槛扩展区、稳态扩展区和快速扩展区构成，但因蓝宝石单晶的断裂韧性较小，导致稳态扩展区较窄，裂纹一旦启裂会迅速进入快速扩展区发生断裂失效。

关键词：蓝宝石单晶振动裂纹扩展

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树脂炭源SiC素坯的制备及性能研究

树脂炭源SiC素坯的制备及性能研究

作者：徐斯斯哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

大口径、轻量化的空间反射镜是提高空间观测和遥感技术的关键。碳化硅材料具有比刚度高、热膨胀系数小、导热性好等优异性能，因此在空间反射镜材料中的地位已愈为重要。反应烧结法是一种加工成本较低的近净尺寸SiC烧结工艺，是制备高... 详细信息

大口径、轻量化的空间反射镜是提高空间观测和遥感技术的关键。碳化硅材料具有比刚度高、热膨胀系数小、导热性好等优异性能，因此在空间反射镜材料中的地位已愈为重要。反应烧结法是一种加工成本较低的近净尺寸SiC烧结工艺，是制备高质量空间光学系统反射镜的优选方式之一。为解决其制备出的陶瓷制品难于加工的问题，本课题选用优化的凝胶注模成型制备工艺，制备出易于机械加工的SiC素坯。将反应结合碳化硅与反应形成碳化硅两种方式结合起来，采用酚醛树脂提供炭源，利用凝胶注模成型工艺，通过聚合诱导相分离技术，制备出多孔的反应烧结碳化硅先驱体陶瓷素坯。本文研究了树脂炭源碳化硅陶瓷浆料的制备技术，确定了凝胶注模成型固化工艺参数，分析了SiC浆料粘度和素坯试样力学性能的影响因素，成功制备出SiC粉体含量高达75wt%，流变性能够满足凝胶注模成型工艺要求的树脂炭源碳化硅料浆。通过改变固化剂含量、升温速率及预固温度，合理地控制了浆料预固化时间与预固化速度，制备出孔隙分布均匀的多孔树脂炭源SiC陶瓷素坯。凝胶注模成型制备的SiC陶瓷素坯试样性能测试结果表明：碳化硅粉体含量和碳化硅颗粒级配是影响树脂炭源碳化硅陶瓷素坯性能的主要因素。采用确定的最优配方制备的素坯经模拟分析显示其性能满足磨削加工要求，可以进行机械修整。

关键词：碳化硅陶瓷素坯树脂炭源凝胶注模成型流变性能力学性能

碳纤维增强SiC复合材料制备工艺及性能研究

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碳纤维增强SiC复合材料制备工艺及性能研究

作者：刘佳佳哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

碳化硅陶瓷在力学性能方面具有高强度、高模量和良好的耐磨性,在热力学方面具有低热膨胀系数、高导热性和耐高温性能。同时,因保持了陶瓷所具有的抗氧化性、耐腐蚀性和化学稳定这些优良的性能,使碳化硅在精密轴承零部件、耐磨密封件、... 详细信息

碳化硅陶瓷在力学性能方面具有高强度、高模量和良好的耐磨性,在热力学方面具有低热膨胀系数、高导热性和耐高温性能。同时,因保持了陶瓷所具有的抗氧化性、耐腐蚀性和化学稳定这些优良的性能,使碳化硅在精密轴承零部件、耐磨密封件、机械加工磨具、燃气转子、压缩气缸等方面,都具有巨大的应用潜力。另外,随着航天事业的蓬勃发展,因其高比刚度、低热变形系数,抗辐照性、良好的热稳定性和抗震性能极佳等优点,被认为是制造反射镜的新型优良材料。然而,目前由常规方法制备的Si C反射镜普遍存在精度和轻量化程度不高、断裂韧性低和应力水平高等问题。要想制备出高精度的反射镜,还需要对碳化硅复合材料的制备进行实验研究。首先是原浆料的制备,选用热固性酚醛树脂作为粘结剂,因其是常用的三大树脂中含碳量最高的;由于树脂粘度大,不易与其它原料混合,故选用乙二醇为稀释剂,它能与树脂相溶,用来稀释酚醛树脂,并作为浆料的主要溶剂;选用苯磺酰氯为树脂固化剂,苯磺酰氯是一种酸性固化剂,能使酚醛树脂在较低温度下快速固化;选用1200目和240目两种粒径的Si C粉作为浆料中的主要固相,但由于碳化硅为粉末状易于团聚,所以选用具有良好的分散性和润滑性的聚乙二醇为分散剂。为了提高浆料中的碳含量,后期还加入纳米级的炭黑到浆料中。采用球磨工艺使浆料混合均匀,通过研究浆料的粘度、固化后的体积变化量和素坯密度、碳化后的形貌以确定各成分的最佳含量。通过研究表明分散剂的最佳含量为占固相的15wt%;固化剂最佳含量为占树脂的6wt%;最佳固相含量为60wt%;固相中Si C两种粒径颗粒的最佳配比为1:1;针对后期与纤维复合,浆料中炭黑最佳含量为Si C的10wt%;树脂与乙二醇的最佳配比为1:10。为了提高陶瓷的韧性,向其内引入增强体,本文采用碳纤维平纹布做为Si C陶瓷的增强体。为了保护碳纤维在后期反应烧结时不受损伤,对其进行表面处理,选用耐高温的氧化锆做为涂层材料。研究表明碳纤维最佳涂层为4层Y-Zr O2。浆料与碳纤维进行隔层铺设,经过固化、碳化、反应烧结得到Si C陶瓷基复合材料,测试其物理性能和力学性能。研究表明碳纤维及涂层处理的碳纤维的加入降低了Si C陶瓷的体积密度和弯曲强度,但达到了提高断裂韧性的目的。由于复合材料的弯曲强度较低,所以最后本文又研究了Si C/C配比对Si C陶瓷性能的影响。研究表明Si C与C的比例为8:3时,其反应烧结所得的Si C陶瓷的性能较好,密度为3.066g/cm3,致密度为95.8%,残硅量为8.59%,弯曲强度达485.08±53MPa,断裂韧性达4.806±0.175MPa.m1/2,硬度为14.77±0.93GPa。与企业生产的Si C陶瓷相比较,本文所制备的Si C在弯曲强度和断裂韧性上都有所提高。

关键词：碳纤维 SiC陶瓷反应烧结力学性能

振动条件下玻璃材料裂纹扩展行为的数值模拟及实验研究

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振动条件下玻璃材料裂纹扩展行为的数值模拟及实验研究

作者：尹荣颖哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

SiC陶瓷具有硬度高、热导率高、耐热性好、热变形系数小等优异性能,因此成为90年代以来空间反射镜片的首选材料。但是,SiC反射镜部件在制备过程及后续加工过程中不可避免的存在裂纹,而反射镜在发射至预定轨道过程中,要承受来自发动机推... 详细信息

SiC陶瓷具有硬度高、热导率高、耐热性好、热变形系数小等优异性能,因此成为90年代以来空间反射镜片的首选材料。但是,SiC反射镜部件在制备过程及后续加工过程中不可避免的存在裂纹,而反射镜在发射至预定轨道过程中,要承受来自发动机推力脉动变化引起的正弦振动和航天器起飞时排气噪声及高速飞行时气动噪声所引起的随机振动,这会促进材料内部原始裂纹加速扩展,并导致材料的最终断裂。由于这种断裂往往发生突然,造成无法弥补的灾难性事故,因此开展振动环境下碳化硅材料裂纹扩展行为的研究具有重要的现实应用意义。本文主要采用模拟与实验相结合的方法开展脆性材料在振动条件下裂纹扩展行为的研究。由于开展振动条件下SiC材料裂纹扩展实验所需时间长,且所需试样数量大,材料及加工成本高,因此,本文首先选择典型的脆性玻璃材料作为研究对象,对其进行振动条件下裂纹扩展行为的研究。以能够良好拟合脆性材料损伤行为的内聚力理论为理论依据,使用有限元软件Abaqus建立模型,针对本文振动加载条件,拟定隐式静力学多项式型Ф函数和显式动力学指数型Ф函数两种模拟裂纹扩展方案,并对所需参数进行选择、计算及优化。建立玻璃体系的二维裂纹扩展模型,模拟振动频率介于100rad/s000rad/s、振幅1mmmm之间的裂纹扩展行为。开展振动条件下玻璃材料裂纹扩展行为的实验研究。采用维氏硬度计压痕法预制裂纹,利用ZD-TF型水平振动台进行定频正弦全波振动实验,分析振动条件下裂纹扩展过程,得到频率对裂纹扩展的影响规律。开展水平振动条件下SiC材料裂纹扩展行为的三维模拟计算,振动频率介于100rad/s000rad/s之间,振幅介于3mmmm之间。通过计算获得主裂纹扩展的具体形式,以及振幅一定时频率对裂纹扩展行为的影响,频率一定时振幅对裂纹扩展行为的影响规律;并计算振动频率分别为600rad/s、800rad/s、1000rad/s,振幅为5mm,裂纹方向与振动方向夹角为0o、30o、45o、60o、90o时裂纹的扩展行为,考察裂纹与振动方向夹角对裂纹扩展行为的影响。

关键词：振动玻璃材料 SiC材料裂纹扩展

喷雾干燥法制备氧化铝多孔陶瓷的工艺与性能研究

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喷雾干燥法制备氧化铝多孔陶瓷的工艺与性能研究

作者：郎建林哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

多孔陶瓷不仅具有普通陶瓷化学稳定性好、刚度高、耐高温、耐腐蚀等优良特性,还具有低导热性、对液体和气体的选择透过性,以及能量吸收或阻尼等性能,已经在隔热、换热、分离过滤、催化剂载体、储能、电极、隔音吸声、生物植入等许多方... 详细信息

多孔陶瓷不仅具有普通陶瓷化学稳定性好、刚度高、耐高温、耐腐蚀等优良特性,还具有低导热性、对液体和气体的选择透过性,以及能量吸收或阻尼等性能,已经在隔热、换热、分离过滤、催化剂载体、储能、电极、隔音吸声、生物植入等许多方面发挥了重要作用。本文结合了颗粒堆积工艺和添加造孔剂工艺,利用喷雾干燥工艺将亚微米级的氧化铝粉体制备成近似球形的含有凹陷孔洞结构的二次颗粒,同时使造孔剂与氧化铝粉体分散均匀,然后经过模压成型、烧结制备成多孔氧化铝陶瓷,具有较高的孔隙率及强度,可用作刚性隔热材料。本文详细研究了制备过程中的各种工艺参数,测试了其气孔率及压缩强度,并用激光共聚焦显微镜观察了粉体及多孔陶瓷的形貌。实验结果表明,pH值为3,粘结剂含量为1%时,浆料的粘度在20mPa·s以下,适合于喷雾干燥。增加浆料的固含量,制备的粉体的粒径增大,颗粒间孔隙尺寸增大,有利于增大气孔率,降低材料的强度,但固含量增大至40%后,颗粒逐渐趋近于球形,内部凹陷减少,气孔率降低,强度增加。增加造孔剂加入量及降低烧结温度,都会增加多孔陶瓷的气孔率,降低其强度。正交试验证明烧结温度对多孔陶瓷的性能影响最大,其次固含量对气孔率的影响较造孔剂高,对强度的影响较造孔剂低。综合考虑多孔陶瓷的气孔率及强度,本文最终确定的最优方案为固含量40%、粘结剂含量10%、烧结温度1400℃,该条件下制备的多孔氧化铝陶瓷气孔率为60.8%,压缩强度81.0MPa。

关键词：喷雾干燥颗粒形貌氧化铝多孔陶瓷

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SiC磨削残余应力及其对弯曲强度的影响

SiC磨削残余应力及其对弯曲强度的影响

作者：查炎锋哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

磨削是SiC陶瓷主要的机械加工方式,磨削过程在陶瓷表面产生大量的残余应力,对SiC陶瓷的性能产生很大的影响。本文通过有限元模拟计算和X射线衍射测量的方法分析了不同磨削条件下磨削过程引入的残余应力。并且,采用抛光和热处理对磨削后... 详细信息

磨削是SiC陶瓷主要的机械加工方式,磨削过程在陶瓷表面产生大量的残余应力,对SiC陶瓷的性能产生很大的影响。本文通过有限元模拟计算和X射线衍射测量的方法分析了不同磨削条件下磨削过程引入的残余应力。并且,采用抛光和热处理对磨削后的试样进行处理,比较不同处理方法对磨削残余应力和弯曲强度的影响。采用有限元模拟计算和X射线衍射的方法来分析磨削过程中的残余应力。通过移动加载和移动热源模型来模拟磨削过程,分别计算出磨削过程中产生的机械残余应力和热残余应力。计算结果表明,在湿磨情况下,由于冷却液的冷却作用,热残余应力几乎可以忽略,试样表面主要是机械残余压应力且随磨削深度的增加而减小。计算结果得到X射线衍射测量结果的证实。不同的处理手段对材料的残余应力和特征强度的影响有较大的不同。退火、抛光等处理手段能有效的减小磨削后试样中的残余应力数值,其中800℃退火后残余应力值最小。同时,韦伯模量的计算表明:退火、抛光过程能引起材料内部裂纹的变化,韦伯模量越小,裂纹平均尺寸越大,材料的弯曲强度越小,而磨削后的残余压应力会提高材料的弯曲强度,残余应力和韦伯模量的双重作用使得未作任何处理的磨削试样的特征强度值最大;韦伯模量值较大的800℃退火特征强度次之;抛光过程残余应力对材料的强度没有贡献,但由于其韦伯模量大于1000℃退火,故特征强度第三,1000℃退火特征强度最小。通过分析磨削表面状态发现,在XPS分析中,磨削后试样表面Si-O键峰比例占31.3%,与表面暴露于空气中的SiC材料的Si-O键峰比例相近,说明磨削过程中未发生明显的氧化。退火处理对于试样的表面形貌和粗糙度的影响不大;抛光处理能极大的改善试样的表面质量,降低粗糙度。通过试样的断口形貌分析,试样断面呈现脆性断裂方式包括穿晶断裂及部分沿晶断裂。

关键词： SiC磨削残余应力有限元弯曲强度

CF/ASA电磁屏蔽复合材料的制备及其性能研究

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CF/ASA电磁屏蔽复合材料的制备及其性能研究

作者：李成杰哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着科学技术的飞速进步和电子工业的快速发展,各种智能化、数字化的电子仪器设备日益增多,随之而来的就是电磁辐射污染的现象逐渐增多。因此具有电磁屏蔽能力的填充型复合材料成为了研究热点,如今人们已开始对具有电磁屏蔽性能的复合... 详细信息

随着科学技术的飞速进步和电子工业的快速发展,各种智能化、数字化的电子仪器设备日益增多,随之而来的就是电磁辐射污染的现象逐渐增多。因此具有电磁屏蔽能力的填充型复合材料成为了研究热点,如今人们已开始对具有电磁屏蔽性能的复合材料展开深入研究。目前我国对于电磁屏蔽材料的研究仍然落后于发达国家,所以研制新型的电磁屏蔽复合材料具有较大的应用需求和重要的现实意义。传统电磁屏蔽材料,如铁氧体、金属、本质导电聚合物等,由于密度高、带宽窄,无法满足屏蔽需求。本文用CF碳纤维作为导电填料,ASA聚合树脂作为基体通过填料分散符合法进行混合后利用双螺杆热挤压机混炼后模压制备CF/ASA碳纤维聚合树脂复合材料。通过控制变量法将影响复合材料性能的因素例如碳纤维的长度和含量进行对比,深入研究碳纤维的长度和含量对于复合材料导电性和在频段1～18GHz的电磁屏蔽性的影响规律,并对其力学性能的变化进行了分析研究。根据实验结果可知,其他条件相同时,一定碳纤维含量范围内CF/ASA碳纤维聚合树脂复合材料的导电性随着碳纤维含量的增加而提升;一定纤维长度的范围内,碳纤维长度越长复合材料的导电性能越好。碳纤维长度3mm的样品纤维含量为26%时方块电阻最小,为25.4Ω/sq,碳纤维长度6mm的样品纤维含量为29%时方块电阻最小,为23.4Ω/sq。复合材料在频段10～15GHz范围内表现出较好的电磁屏蔽性能,碳纤维长度6mm碳纤维含量26%的样品在14.5GHz处达到最高电磁屏蔽效能65d B。CF/ASA碳纤维聚合树脂复合材料在碳纤维长度3mm碳纤维含量为20%时的拉伸强度最大,达到20.9MPa。碳纤维长度6mm的样品在碳纤维含量为13%时拉伸强度达到最大值21.8MPa。相同碳纤维含量时,碳纤维长度越长,样品的拉伸强度就越高。碳纤维长度3mm的复合材料样品在碳纤维含量为26%时压缩强度达到最大值42.3MPa。碳纤维长度6mm的样品在碳纤维含量为26%时达到最大压缩强度45.4MPa。相同碳纤维含量时,碳纤维长度越长,样品的压缩强度就越高。碳纤维长度3mm的样品在碳纤维含量为20%时弯曲强度达到最大值30.8MPa。碳纤维长度6mm的样品在碳纤维含量26%时达到最大弯曲强度32.8MPa。相同碳纤维含量时,碳纤维长度越长,复合材料的弯曲强度就越高。

关键词：碳纤维 ASA聚合树脂复合材料电磁屏蔽力学性能