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Fe添加对自蔓延离心熔铸TiC–TiB--_2复相陶瓷结构和性能的影响

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硅酸盐学报 2016年第6期44卷 811-816页

作者：陈硕张龙赵忠民程兆刚军械工程学院特种陶瓷实验室石家庄050003

在(Ti+B_4C)燃烧体系中引入Fe添加剂,釆用自蔓延离心熔铸技术制备出含有不同质量分数Fe的TiC–TiB_2复相陶瓷。结果表明:TiC–TiB_2凝固陶瓷以大量细小TiB_2片晶、不规则TiC晶粒及分布于晶间的断续网状Fe黏结相组成。适量Fe的添加,可以... 详细信息

在(Ti+B_4C)燃烧体系中引入Fe添加剂,釆用自蔓延离心熔铸技术制备出含有不同质量分数Fe的TiC–TiB_2复相陶瓷。结果表明:TiC–TiB_2凝固陶瓷以大量细小TiB_2片晶、不规则TiC晶粒及分布于晶间的断续网状Fe黏结相组成。适量Fe的添加,可以加快反应体系组元之间的扩散,促进复相陶瓷内部气体排出与成分均匀化,促使陶瓷致密化、基体晶粒细化、组织均匀性改善,同时作为韧性相,在裂纹扩展过程中又可诱发延性相增韧机制,提高陶瓷的致密度与力学性能,但是过多引入Fe添加剂,将促使TiB_2初生相异常长大,劣化陶瓷组织均质性。

关键词：二硼化钛基复相陶瓷铁金属添加剂致密度力学性能

镧掺杂二氧化锡中空微纳米球的制备及吸波性能

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硅酸盐学报 2020年第1期48卷 1-7页

作者：赵芳张飒唐香珺程兆刚韩凯陆军工程大学石家庄校区石家庄050003

以硝酸镧、氯化亚锡和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为原料,采用电喷法结合后续高温煅烧技术制备了La^3+掺杂Sn O2中空微纳米球。通过热重分析仪、Fourier变换红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和矢量网络分析仪等手段对目标产物进行了表... 详细信息

以硝酸镧、氯化亚锡和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为原料,采用电喷法结合后续高温煅烧技术制备了La^3+掺杂Sn O2中空微纳米球。通过热重分析仪、Fourier变换红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和矢量网络分析仪等手段对目标产物进行了表征,研究了Sn O2微纳米球中空结构的形成机制及La^3+掺杂对其物相、微观形貌和吸波性能的影响。研究表明:La^3+掺杂Sn Cl2/PVP前驱体聚合物呈完整球形,表面光滑,球径分布在0.5~2.2μm之间。经600℃煅烧后,均生成了单一金红石型Sn O2,且La^3+的加入未改变Sn O2的晶体结构;煅烧后产物均为中空球状,球面由许多小颗粒堆积而成,表面粗糙不平。当匹配厚度为2 mm时,La^3+掺杂比例为0.6%(摩尔分数)的产物的吸波效果最佳:最低反射率为–29 d B,对应的吸收频率为11.1 GHz,低于–10 d B的吸收频带为10.0~13.0 GHz;该掺杂比例的产物随匹配厚度增加,最低反射率向低频移动,在8 GHz以下的最佳匹配厚度为4 mm,在此厚度下吸波性能优良:最低反射率为–27 d B,对应的吸收频率为4.9 GHz,低于–10 d B的吸收频带为4.5~5.8 GHz。

关键词：镧掺杂二氧化锡电喷法中空微纳米球微波吸收性能

TiB_2基陶瓷-42CrMo合金钢层状复合材料界面结构与力学性能

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复合材料学报 2016年第11期33卷 2600-2608页

作者：陈硕张龙赵忠民程兆刚军械工程学院特种陶瓷实验室石家庄050003

采用自蔓延高温合成离心熔铸工艺可以快速制备出TiB_2基陶瓷-42CrMo合金钢层状复合材料,并在层间界面上形成TiB_2基陶瓷/Fe-Ni合金相三维网络跨尺度连续梯度复合结构,使层状复合材料分为陶瓷基体、中间过渡区与合金钢基底3层结构。通过... 详细信息

采用自蔓延高温合成离心熔铸工艺可以快速制备出TiB_2基陶瓷-42CrMo合金钢层状复合材料,并在层间界面上形成TiB_2基陶瓷/Fe-Ni合金相三维网络跨尺度连续梯度复合结构,使层状复合材料分为陶瓷基体、中间过渡区与合金钢基底3层结构。通过材料力学性能测试并结合FESEM、HRTEM观察,得出正是由于层间界面上原位生成TiB_2基陶瓷/Fe-Ni合金的三维网络跨尺度连续梯度复合结构,使复合材料不仅具有高的弯曲强度与断裂韧性,而且又使之在三点弯曲测试时呈现出明显的"假塑性"力学行为特征。同时,陶瓷基体附近界面上TiB_2基陶瓷/Fe-Ni基合金复合结构裂纹互锁效应与中间过渡区上TiB_2微纳米/纳米晶沉淀强化机制的协同作用又使TiB_2基陶瓷-42CrMo合金钢层状复合材料具有高的层间界面剪切强度。

关键词：层状复合材料自蔓延高温合成离心熔铸界面结构跨尺度梯度演化力学行为

Sn_(1-x)Sm_(x)O_(2)微纳米纤维的红外发射率与激光吸收性能:实验研究与第一性原理仿真

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稀有金属材料与工程 2023年第1期52卷 31-40页

作者：夏元佳赵芳李志尊程兆刚许宝才陆军工程大学石家庄校区河北石家庄050003 河北工业职业技术大学河北石家庄050091

采用静电纺丝法结合热处理工艺制备了Sn_(1-x)Sm_(x)O_(2)(x=0%,8%,16%,24%,质量分数,下同)微纳米纤维,表征了产物的物相、形貌、激光吸收性能和红外发射率,同时基于密度泛函理论的第一性原理对比分析了Sn_(1-x)Sm_(x)O_(2)(x=0%,16%)... 详细信息

采用静电纺丝法结合热处理工艺制备了Sn_(1-x)Sm_(x)O_(2)(x=0%,8%,16%,24%,质量分数,下同)微纳米纤维,表征了产物的物相、形貌、激光吸收性能和红外发射率,同时基于密度泛函理论的第一性原理对比分析了Sn_(1-x)Sm_(x)O_(2)(x=0%,16%)的相关光电性质,进一步从电子结构角度解释了Sm^(3+)掺杂对SnO^(2)红外发射率和激光吸收的作用机理。结果表明:经600℃煅烧后,Sn_(1-x)Sm_(x)O_(2)均为单一金红石型结构,呈现出良好的纤维形貌,纤维相互交错,形成无规则三维网状结构,且各元素在纤维上分布均匀。随着Sm3+掺杂量的增大,产物在1064和1550 nm处的反射率逐渐降低,红外发射率先减小后增大。当x=16%时,在1064 nm处的反射率为53.9%,在1550 nm处的反射率为38.5%,在8‒14μm波段的红外发射率为0.749,为“薄轻宽强”的新型激光与红外兼容隐身材料提供了一定的理论与实践依据。

关键词：微纳米纤维激光吸收红外发射率第一性原理半导体

中间钛片对TiB_2基陶瓷/钛合金梯度复合材料组织及性能的影响（英文）

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稀有金属材料与工程 2018年第3期47卷 788-793页

作者：陈硕赵忠民张龙程兆刚于贵波陆军工程大学特种陶瓷实验室河北石家庄050003

在钛合金与陶瓷粉末之间引入厚度0.5~1.5mm的中间钛片,采用自蔓延离心熔铸工艺快速制备出了TiB_2基陶瓷/钛合金梯度复合材料。经过XRD、FESEM和EDS分析表明,添加钛片对陶瓷相没有明显的影响,但随着中间钛片厚度的增加,不仅细化陶瓷基体... 详细信息

在钛合金与陶瓷粉末之间引入厚度0.5~1.5mm的中间钛片,采用自蔓延离心熔铸工艺快速制备出了TiB_2基陶瓷/钛合金梯度复合材料。经过XRD、FESEM和EDS分析表明,添加钛片对陶瓷相没有明显的影响,但随着中间钛片厚度的增加,不仅细化陶瓷基体并改善其组织均匀性,而且增加了梯度界面厚度,减小甚至消除了钛合金基底热影响区。同时,热真空条件下液态陶瓷与钛合金之间发生熔化连接和原子互扩散,进而在凝固后期诱发TiB_2与Ti液的包晶反应TiB_2(s)+Ti(l)→2TiB(s),TiB自Ti液中的析晶反应和TiB与Ti液的共晶反应,实现了TiB_2的消减及TiB的生长,不仅改善了界面的残余应力,而且获得了陶瓷/钛合金多尺度多层次复合。界面组织结构的梯度演化与陶瓷/钛合金的热匹配不仅使梯度材料的硬度呈连续变化,而且使界面剪切强度达到了(316±25)MPa。

关键词：梯度复合自蔓延界面结构原子互扩散热匹配

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含共晶界面陶瓷复合材料的损伤应变场分析

计算力学学报 2012年第4期29卷 527-531页

作者：孙涛倪新华刘协权韩保红程兆刚军械工程学院基础部石家庄050003

研究了含共晶界面陶瓷复合材料的损伤应变场及其尺度效应。根据含共晶界面复合陶瓷的细观结构特性,利用含共晶界面陶瓷复合材料中三相胞元内的应力场分布规律,得出棒状共晶体内的无损应变场分布规律。针对棒状共晶体内存在损伤的现象,... 详细信息

研究了含共晶界面陶瓷复合材料的损伤应变场及其尺度效应。根据含共晶界面复合陶瓷的细观结构特性,利用含共晶界面陶瓷复合材料中三相胞元内的应力场分布规律,得出棒状共晶体内的无损应变场分布规律。针对棒状共晶体内存在损伤的现象,通过引入损伤变量,利用三相模型法得到了棒状共晶体内存在损伤时的应变场分布规律;根据应变和纤维状夹杂直径之间的关系,分析了棒状共晶体内的损伤应变场及其尺度效应。结果表明,含共晶界面陶瓷复合材料内三相胞元中基体、界面相和纤维夹杂内的损伤应变场对纤维夹杂直径具有明显的尺度效应。

关键词：棒状共晶体纤维夹杂三相模型法应变场损伤变量尺度效应

MWCNTs/Zn0.96Co0.04O复合纳米纤维的电纺制备及其红外/雷达兼容隐身性能

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稀有金属材料与工程 2020年第12期49卷 4262-4270页

作者：汪心坤程兆刚赵芳王建江李泽中国人民解放军陆军工程大学石家庄校区河北石家庄050003

通过混酸来纯化多壁碳纳米管(MWCNTs),采用静电纺丝技术制备了MWCNTs/Zn0.96Co0.04O复合纳米纤维。采用TGA、XRD、FT-IR、SEM和TEM等手段对产物进行了表征;利用矢量网络分析仪和IR-2红外发射率测试仪分别测试了产物的电磁参数和红外发射... 详细信息

通过混酸来纯化多壁碳纳米管(MWCNTs),采用静电纺丝技术制备了MWCNTs/Zn0.96Co0.04O复合纳米纤维。采用TGA、XRD、FT-IR、SEM和TEM等手段对产物进行了表征;利用矢量网络分析仪和IR-2红外发射率测试仪分别测试了产物的电磁参数和红外发射率,研究了MWCNTs的复合量对产物吸波性能和红外发射率的影响。结果表明:经600℃煅烧后得到的MWCNTs/Zn0.96Co0.04O复合纳米纤维直径约为160 nm。当MWCNTs的质量分数为6%时,产物具有最低红外发射率为0.61;当匹配厚度为1.5 mm时,产物在13.8 GHz处最低反射损耗值为–26.4 dB,小于–10 dB的吸收频段为11.8~15.8 GHz,有效吸收带宽为4.0 GHz。这使得MWCNTs/Zn0.96Co0.04O复合纳米纤维有望成为一种极具应用前景的红外/雷达兼容隐身材料。

关键词：多壁碳纳米管氧化锌钴掺杂静电纺丝红外/雷达兼容隐身性能

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共晶基陶瓷复合材料的断裂韧性

力学学报 2010年第4期42卷 682-690页

作者：倪新华刘协权韩保红程兆刚钟国辉赵磊军械工程学院石家庄050003

应用细观力学方法研究了由具有随机尺寸和方位的棒体共晶体构成的共晶基陶瓷复合材料的断裂韧性.首先根据棒状共晶体的细观结构特性,考虑共晶体边界处的微观滑移确定共晶陶瓷复合材料的开裂应力,当外载荷达到开裂应力时,裂纹开始扩展.... 详细信息

应用细观力学方法研究了由具有随机尺寸和方位的棒体共晶体构成的共晶基陶瓷复合材料的断裂韧性.首先根据棒状共晶体的细观结构特性,考虑共晶体边界处的微观滑移确定共晶陶瓷复合材料的开裂应力,当外载荷达到开裂应力时,裂纹开始扩展.然后分析裂纹表面处的棒状共晶体桥联力使裂纹产生闭合效应,减小裂纹尖端的应力集中,建立棒状共晶体桥联增韧机制;再依据棒状共晶体拔出过程中摩擦力做功,建立棒状共晶体拔出增韧机制.最后在棒状共晶体的桥联与拔出增韧机制的基础上,得到了共晶基陶瓷复合材料断裂韧性的理论表达式.结果表明共晶基陶瓷复合材料的断裂韧性与棒状共晶体的长径比密切相关.

关键词：棒体共晶体开裂应力桥联增韧机制拔出增韧机制断裂韧性

Sn_(1-x-y)Sm_(x)Sb_(y)O_(2)微纳米纤维的制备及其红外与激光兼容隐身性能

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中国稀土学报 2024年第2期42卷 245-253,I0002页

作者：夏元佳赵芳李志尊程兆刚许宝才中国人民解放军陆军工程大学石家庄校区车辆与电气工程系河北石家庄050003 河北工业职业技术大学河北石家庄050011

二氧化锡(SnO_(2))具有稳定的理化性质、较高的可见光透过率和电导率,在隐身材料领域具有良好的应用前景,然而单一元素掺杂改性SnO^(2)基材料的红外与激光的兼容隐身性能有待进一步提升。为此,本研究采用静电纺丝技术结合热处理工艺分... 详细信息

二氧化锡(SnO_(2))具有稳定的理化性质、较高的可见光透过率和电导率,在隐身材料领域具有良好的应用前景,然而单一元素掺杂改性SnO^(2)基材料的红外与激光的兼容隐身性能有待进一步提升。为此,本研究采用静电纺丝技术结合热处理工艺分别制备了Sn_(1-x-y)Sm_(x)Sb_(y)O_(2)(x=0,y=0;x=0.08,y=0.08;x=0.16,y=0;x=0,y=0.16)微纳米纤维,研究发现经600℃煅烧后,各产物均为单一金红石型结构,微观形貌均呈现相互交错的纤维状,纤维直径分布在300~400nm之间。当x=0.08,y=0.08时,产物在3~5μm和8~14μm的红外发射率均最低,为0.573和0.691,同时在1.06和1.54μm激光工作波长处具有最低反射率,为0.19和0.16。同时,本研究重点阐述了双元素掺杂及纤维形貌对其性能的作用机制,为研究一种单一型、轻质化的红外与激光兼容隐身材料提供一定的实验依据。

关键词： SnO_(2) Sm,Sb复合掺杂微纳米纤维红外与激光兼容隐身性能