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钙钛矿及类钙钛矿热致变色单晶材料的研究进展

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人工晶体学报 2022年第6期51卷 1099-1109页

作者：吴新栋张潮刘晓霖上海电力大学数理学院上海201306

随着人们对智能光伏玻璃、智能温度传感器等智能光电器件的需求增加,卤化物钙钛矿热致变色材料逐渐走进大众视野,由于钙钛矿材料的颜色可随温度发生快速响应,且该循环可逆,其在智能变色半导体器件中的应用相关研究已获得了广泛的关注。... 详细信息

随着人们对智能光伏玻璃、智能温度传感器等智能光电器件的需求增加,卤化物钙钛矿热致变色材料逐渐走进大众视野,由于钙钛矿材料的颜色可随温度发生快速响应,且该循环可逆,其在智能变色半导体器件中的应用相关研究已获得了广泛的关注。本文从钙钛矿单晶材料出发,首先介绍了钙钛矿及类钙钛矿单晶材料的几种常用液相制备方法。随后分别重点介绍了三维卤化物钙钛矿、低维类钙钛矿等几类单晶材料的热致变色现象,包括不同类型的材料因结构不同,而表现出两种不同的热变色机理:以低维类钙钛矿材料为代表的结构相变和以双钙钛矿材料为代表的晶格膨胀。对比了不同单晶材料热致变色性能的优劣,如是否具有可逆性等,同时介绍了其在多功能应用领域的发展潜力。最后对钙钛矿热致变色材料目前面临的挑战和未来的发展进行了展望。

关键词：卤化物钙钛矿类钙钛矿单晶材料低维材料热致变色结构相变晶格膨胀

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单晶材料的新发展及其对生长技术的挑战

人工晶体学报 2003年第5期32卷 469-475页

作者：徐家跃中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050

近年来,宽带隙半导体 GaN、SiC、ZnO,弛豫铁电体PZNT,热电半导体β-FeSi_2,超导体MgB_2等功能晶体材料引起了人们的广泛关注。这些材料大多具有非常优异的性能和巨大的应用前景,但生长工业应用的体单晶非常困难。本文从晶体生长技术角... 详细信息

近年来,宽带隙半导体 GaN、SiC、ZnO,弛豫铁电体PZNT,热电半导体β-FeSi_2,超导体MgB_2等功能晶体材料引起了人们的广泛关注。这些材料大多具有非常优异的性能和巨大的应用前景,但生长工业应用的体单晶非常困难。本文从晶体生长技术角度综述了这些晶体的研究进展,结合其物理化学特性探讨了单晶生长中遇到的一些关键问题。通观这些热点单晶材料的研究现状,一方面我们可以把晶体膜的制备技术看作是传统晶体生长技术的延伸,另一方面,膜技术的发展和单晶生长中存在的问题,也是对传统生长工艺的挑战。

关键词：单晶材料生长技术晶体生长生长工艺半导体

面心立方晶体单晶材料多轴低周疲劳寿命的估算方法

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机械工程学报 2008年第2期44卷 213-218页

作者：陈吉平丁智平尹泽勇湖南工业大学机械工程学院株洲412008 中国航空动力机械研究所株洲412002

用立方晶体单晶材料的等效应变和等效应力作为参量,考虑正交各向异性材料偏轴受载时存在正应力和切应力的耦合效应,引入k参量描述非对称循环载荷对疲劳寿命的影响,建立工程上实用的幂函数形式的面心立方晶体单晶材料多轴低周疲劳寿命预... 详细信息

用立方晶体单晶材料的等效应变和等效应力作为参量,考虑正交各向异性材料偏轴受载时存在正应力和切应力的耦合效应,引入k参量描述非对称循环载荷对疲劳寿命的影响,建立工程上实用的幂函数形式的面心立方晶体单晶材料多轴低周疲劳寿命预测模型。将立方晶体单晶材料屈服准则及其弹塑性本构模型集成到ANSYS软件中,对DD3单晶合金在680℃温度下的低周疲劳缺口试样进行非对称载荷循环应力应变分析。对不同的模型参量进行多元回归相关分析,发现用立方晶体单晶材料等效应变和等效应力作为模型参量拟合的回归曲线的相关系数最大,k参量与循环次数之间呈幂函数关系。利用CMSX-2镍基单晶合金薄壁圆筒试样的拉—扭循环载荷低周疲劳试验数据和DD3镍基单晶合金缺口试样的低周疲劳试验数据对模型进行验证,试验所得数据分别落在2.5倍和2.0倍偏差分布带内。

关键词：单晶材料正交各向异性多轴应力非对称循环载荷低周疲劳

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单晶材料纳米加工的分子动力学模拟研究进展

金刚石与磨料磨具工程 2018年第5期38卷 78-86页

作者：夏斯伟周海徐晓明张春伟陈西府黄传锦徐彤彤盐城工学院机械工程学院江苏盐城224051

分子动力学模拟技术是纳米加工研究的重要方法之一。本文概述了经典分子动力学模拟的基本原理和方法,并结合分子动力学模拟的发展历程,从单晶材料纳米加工的物相转变、结构及热力学特性、介质的影响以及加工后亚表面变形层特性这5个方面... 详细信息

分子动力学模拟技术是纳米加工研究的重要方法之一。本文概述了经典分子动力学模拟的基本原理和方法,并结合分子动力学模拟的发展历程,从单晶材料纳米加工的物相转变、结构及热力学特性、介质的影响以及加工后亚表面变形层特性这5个方面,综述了分子动力学模拟在单晶材料纳米加工研究中的应用,最后分析了单晶材料分子动力学模拟中存在的一些问题及需要关注的方向。

关键词：单晶材料纳米金刚石刀具纳米加工分子动力学模拟

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超精密切削中单晶脆性材料脆塑转变过程

北京航空航天大学学报 2013年第3期39卷 366-370页

作者：王明海王维高蕾沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室沈阳110136

借助断裂力学和位错力学的结合,提出了一种通过建立宏观力学和微观力学之间的联系模拟脆性材料脆塑转变过程的方法.该方法在同时考虑单晶材料力学性能和晶体几何结构的基础上,模拟了单晶材料在承受压剪复合应力的条件下,其内部裂纹和位... 详细信息

借助断裂力学和位错力学的结合,提出了一种通过建立宏观力学和微观力学之间的联系模拟脆性材料脆塑转变过程的方法.该方法在同时考虑单晶材料力学性能和晶体几何结构的基础上,模拟了单晶材料在承受压剪复合应力的条件下,其内部裂纹和位错之间的相互作用机制,阐明了单晶材料在超精密切削加工中的脆塑转变过程;同时在考虑刀具对单晶材料的压剪复合作用的条件下,首次定量给出了实现单晶材料超精密切削加工的最佳刀具前角的方法,并分析了刀具刃口半径对单晶材料脆塑转变过程的影响;最后通过实验对研究结果进行了验证.

关键词：单晶材料脆塑转变裂纹位错刀具形状

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工件自旋转平面磨削单晶功能材料的研究进展

人工晶体学报 2018年第7期47卷 1388-1395页

作者：王建彬周立波安徽工程大学机械与汽车工程学院芜湖241000 江苏省精密与微细制造技术重点试验室南京210016 日本茨城大学工学部日本茨城日立16-8511

单晶Si,Si C,α-Al2O3,Li Ta O3等是制作半导体晶圆的常用功能材料,晶圆的精密加工多采用工件自旋转平面磨削(RISG)。RISG不同于传统的往复平面磨削,相互接触的砂轮和晶圆绕各自轴线旋转,依靠砂轮的轴向进给磨削。本文介绍了RISG加工的... 详细信息

单晶Si,Si C,α-Al2O3,Li Ta O3等是制作半导体晶圆的常用功能材料,晶圆的精密加工多采用工件自旋转平面磨削(RISG)。RISG不同于传统的往复平面磨削,相互接触的砂轮和晶圆绕各自轴线旋转,依靠砂轮的轴向进给磨削。本文介绍了RISG加工的原理及磨粒运动的数学模型,分析了磨纹密度、倾斜角、系统刚度等因素对RISG加工晶圆的平面度和表面粗糙度的影响,并通过分析磨削力探索RISG的材料去除机理,展望了晶圆加工的研究方向。

关键词：工件自旋转平面磨削单晶材料切削轨迹磨削机理

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微量熔盐法辅助改性超高镍单晶材料

四川轻化工大学学报（自然科学版） 2023年第2期36卷 1-10页

作者：张珏曹堂哲雷英王洪辉四川轻化工大学化学工程学院四川自贡643000

超高镍LiNi_(0.92)Co_(0.04)Mn_(0.04)O_(2)单晶(SC)被视为一种非常有前途的高能量密度正极材料,但其单晶材料存在首圈库伦效率低、充放电比容量较低以及锂离子扩散速度慢等一系列问题。稀土离子La^(3+)掺杂可以改善单晶材料循环性能,... 详细信息

超高镍LiNi_(0.92)Co_(0.04)Mn_(0.04)O_(2)单晶(SC)被视为一种非常有前途的高能量密度正极材料,但其单晶材料存在首圈库伦效率低、充放电比容量较低以及锂离子扩散速度慢等一系列问题。稀土离子La^(3+)掺杂可以改善单晶材料循环性能,然而单晶颗粒的生长往往受到抑制,需要提高烧结温度。本文通过LiOH–La(NO_(3))_(3)–LiF形成微量熔盐体系,提高局部反应温度来促进La^(3+)和F-掺杂与晶粒生长,研究了La(NO_(3))_(3)、LiF用量对SC层状结构、晶体形貌和电化学性能的影响。实验结果表明,LiOH–La(NO_(3))_(3)–LiF微量熔盐法掺杂改性对SC的内部结构、颗粒形貌、首次充放电容量、倍率特性、循环性能具有明显的改善作用;适量的La^(3+)和F^(–)掺杂能够增强单晶材料的晶体结构,降低Li^(+)脱嵌过程中的迁移能垒,也提高了Li^(+)的脱嵌速度;同时缓解了单晶材料在循环过程中内部应力累积,提高了单晶材料的锂离子扩散速率与长循环稳定性。该种局部熔盐辅助掺杂的方法为开发高性能超高单晶正极材料提供了良好的借鉴。

关键词：锂离子电池超高镍单晶材料元素掺杂微量熔盐法

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单晶材料微尺度磨削机理和磨削工艺研究

单晶材料微尺度磨削机理和磨削工艺研究

作者：周俊东北大学

学位级别：硕士

随着科学技术的迅猛发展,人类要求的不断提高,先进制造技术也开始对加工精度、加工效率和加工成本等方面提出了新的要求,并且在加工尺寸方面也在不断挑战极限,正是在这一背景下,微磨削加工技术也随之应运而生。经过多年的发展,微磨削加... 详细信息

随着科学技术的迅猛发展,人类要求的不断提高,先进制造技术也开始对加工精度、加工效率和加工成本等方面提出了新的要求,并且在加工尺寸方面也在不断挑战极限,正是在这一背景下,微磨削加工技术也随之应运而生。经过多年的发展,微磨削加工技术已经成为一种重要加工方法,并且以其高效率和高柔性的特点闻名于世。即使如此,微磨削仍然是一个极具开发潜力和活力的研究方向。单晶材料是一种新型材料,由于其优异的高温力学性能和抗蠕变性能导致其在很多行业起到无可替代的作用,正因为此,单晶零件性能的提升已经成为许多行业发展的重要突破点。单晶材料的出现给我们的日常生活带来了极大的方便,但是单晶零件的性能仍不能满足人们的需求,因此有必要对单晶材料微尺度磨削机理和工艺进行深入研究,从而促使微磨削技术和单晶零件的加工质量取得进一步的提高,以及严重依赖单晶零件相关产业的迅猛发展。单晶材料的微磨削是一个迫切需要发展的领域,为改善单晶材料的微尺度磨削工艺,本文主要采取单因素实验的方法,并辅以正交实验法和有限元分析法,对单晶材料微尺度磨削中磨削温度、磨削力、表面质量和再结晶等问题进行了研究,研究具体内容如下:(1)分析了微磨削与传统磨削的异同,并从理论上探讨微尺度磨削中最大未变形切屑厚度和磨粒切削轨迹,FCC单晶材料的的晶体结构和弹塑性各向异性等。(2)通过单因素实验研究,分析了微磨削参数和单晶材料各向异性对表面质量以及磨削力的影响,磨削方式对表面质量和磨削力的影响,并优化出可使磨削表面粗糙度和磨削力最小的切削方向。通过正交实验研究,分析各磨削对粗糙度影响的主次顺序,并得到最优磨削参数组合。(3)建立单颗磨粒仿真模型,对单晶材料微磨削的温度场进行仿真研究,得到磨削温度区的变化情况,并从实验和仿真两方面分析了磨削参数和各向异性对磨削温度的影响,并将实验和仿真进行对比,总结出单晶材料微磨削温度的变化规律。(4)通过实验分析微磨削中单晶材料的各向异性对表面损伤层和再结晶的影响,并总结出影响再结晶和损伤层的因素,以及损伤层和再结晶之间的联系,提出镍基单晶高温合金微磨削中再结晶的抑制措施。

关键词：单晶材料微尺度磨削工艺性能表面质量磨削温度磨削力

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单晶材料微尺度铣削工艺优化研究

单晶材料微尺度铣削工艺优化研究

作者：张野东北大学

学位级别：硕士

随着科学技术的迅速发展,人们对于产品发面的需求不断增加,与之对应的先进制造技术在加工效率、加工成本以及加工精度等方面不断提出新的要求,在加工尺寸方面也不断突破极限,导致传统的加工方式已经难以满足人们的需求,在此背景下,微尺... 详细信息

随着科学技术的迅速发展,人们对于产品发面的需求不断增加,与之对应的先进制造技术在加工效率、加工成本以及加工精度等方面不断提出新的要求,在加工尺寸方面也不断突破极限,导致传统的加工方式已经难以满足人们的需求,在此背景下,微尺度加工技术应运而生。经过不断的研究,微铣削技术已经成为了微加工中重要的技术之一,以其能够加工复杂三维轮廓而被人们所熟知,随着人们不断的深入研究,发现微铣削技术是一个极具开发潜力的研究方向。单晶材料是一种新型材料,由于其性能优越,在医疗、电子以及航空航天等领域都有着广泛的应用,所以对于单晶材料零件的性能提升已经成为许多行业的重点研究方向。单晶材料的内部只有一个晶粒,不存在晶界,具有较少的位错以及杂质等微观缺陷,在切削的过程中可以减少由晶界破裂而引起的一些不稳定的因素,所以在切削机理方面,单晶材料与多晶材料略有不同。因此,有必要对单晶材料的微铣削工艺展开研究。本文围绕单晶材料的微铣削工艺展开研究,主要采用单因素实验法,并辅以正交实验以及有限元分析法,对单晶材料的微铣削过程中的铣削力、铣削温度以及加工后的工件表面质量进行了研究,主要研究内容包括:(1)分析了微铣削与常规铣削的不同、最小切削厚度现象、微铣削力模型以及微铣削表面粗糙度模型;并研究了单晶材料的微观结构以及单晶材料的切削变形机理。(2)通过正交实验,分析切削参数对单晶铜表面粗糙度的影响主次因素,并进行不同材料的对比分析,分析二者的不同之处。通过单因素对比实验,分析切削参数、冷却方式、刀具刃数以及各向异性对单晶DD98表面粗糙度的影响规律。(3)建立三维微铣削模型,通过有限元分析,探究切削参数以及各向异性对镍基单晶高温合金铣削力的影响规律,并且基于最小切削厚度理论,对不同切削刃圆弧半径进行了仿真,探究不同切削刃圆弧半径对铣削力的影响规律,并进行相应的实验对仿真结果进行实验验证,分析仿真结果与实验结果的区别与联系。(4)建立三维微铣削温度场有限元仿真模型,对镍基单晶高温合金微铣削温度场进行了仿真研究,探究了温度场的分布规律以及切削参数与各向异性对微铣削温度的影响规律,并进行实验验证,分析实验与仿真结果的区别与联系。

关键词：微铣削单晶材料有限元仿真工艺性能表面质量铣削力铣削温度