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孔缺陷对Ti-7.5Nb-4Mo-2.5Sn形状记忆合金薄板变形行为与超弹性的影响

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材料热处理学报 2018年第7期39卷 42-48页

作者：王宏王扬河张德闯龚伦军林建国湘潭大学低维材料及其应用技术教育部重点实验室

对带孔和不带孔的Ti-7.5Nb-4Mo-2.5Sn形状记忆合金薄板试样的超弹性能进行测试,同时利用ARAMIS三维变形分析测试系统对不同合金试样在加载-卸载过程中的应变分布进行实时观测,研究孔径与孔间距对合金应变场分布和超弹性能的影响。结果... 详细信息

对带孔和不带孔的Ti-7.5Nb-4Mo-2.5Sn形状记忆合金薄板试样的超弹性能进行测试,同时利用ARAMIS三维变形分析测试系统对不同合金试样在加载-卸载过程中的应变分布进行实时观测,研究孔径与孔间距对合金应变场分布和超弹性能的影响。结果表明：孔缺陷的引入导致的应力集中会引起试样应变局部化,从而降低合金的超弹性,而且随着孔径的增加和孔间距的减小,应变局部化程度加剧,合金的超弹性也随之降低。

关键词：钛基形状记忆合金孔缺陷超弹性三维应变分析测试系统

孔缺陷MOF-808和Cu-BTC-Pro的制备及其催化性能的研究

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孔缺陷MOF-808和Cu-BTC-Pro的制备及其催化性能的研究

作者：闫晓丹南昌大学

学位级别：硕士

金属有机框架化合物(MOFs)是一类新兴的多孔晶体材料,它是由金属节点与有机配体连接而成。它们的永久孔隙度和对使用晶体工程策略进行合理设计的适应性,使其具有吸附、分离和催化等特性。特别是对金属团簇和有机连接剂的明智选择,实现... 详细信息

金属有机框架化合物(MOFs)是一类新兴的多孔晶体材料,它是由金属节点与有机配体连接而成。它们的永久孔隙度和对使用晶体工程策略进行合理设计的适应性,使其具有吸附、分离和催化等特性。特别是对金属团簇和有机连接剂的明智选择,实现了对孔径和孔径化学的控制,有利于尺寸选择性催化。金属有机框架化合物(MOFs)具有高比表面积、可以调控的性能和密集的活性位点等优点,所以被当作是很有前景的非均相催化剂。但是由于MOFs本身催化活性位点不能够被充分利用,所以一般作为催化剂的载体,而对MOFs本身的催化性能的研究报道却很少。为了进一步研究MOFs的应用,对MOFs本身进行功能化研究是普遍用到的改性方式,其中形成缺陷MOFs的方法已经被报道,这种方法具有很大发展的空间。相信这一发现,可以给其他科研工作者提供一点参考。本文选择稳定的MOF-808和Cu-BTC为研究对象,采用截断混合配体法合成具有孔缺陷的MOF-808和Cu-BTC-Pro,即在原有的实验基础上引入第二配体,该配体是在原配体基础上截断一个或多个羧基的配体,将两个配体与金属盐混合合成MOFs,在合成过程中配体竞争配位,由于第二配体缺少配位,形成缺陷。总结如下:(1)我们使用较为简单且快速的截断混合配体法将氧氯化锆、均苯三羧酸、间苯二甲酸、DMF和甲酸,在130℃反应,通过调控第二配体间苯二甲酸的量,我们成功的合成了一系列具有孔缺陷的MOF-808。通过XRD、TGA、SEM、核磁和物理吸附等测试手段对催化剂孔缺陷MOF-808进行了表征。实验结果表明,截断混合配体策略有利于MOF-808孔缺陷的形成。然后,我们用合成的催化剂孔缺陷MOF-808进行了探针反应—氧化苯乙烯开环反应的测试,测试结果证明合成的孔缺陷MOF-808中缺陷越多催化活性越好,其原因是孔缺陷MOF-808中具有更高浓度的配位不饱和Zr位点,而且孔缺陷MOF-808中含有更多的缺陷使反应物更容易接触到活性位点,形成的较大的孔道有利于大分子反应和底物的扩散。(2)随着手性药物的不断出现,人们对手性化合物在生物体内的作用越来越了解,因此发展更多高效的不对称催化方法以合成手性化合物成为研究热点,其中手性催化剂的发展无疑是实现不对称催化高效、高选择性的重点。在这里我们尝试用手性配体与原配体均苯三羧酸混合成功合成了一系列Cu-BTC-Pro。XRD、核磁、紫外和物理吸附等表征说明我们成功的合成了催化剂。催化剂中手性配体的量与催化剂Cu-BTC-Pro的缺陷浓度成线性关系。而我们将所合成的催化剂用于醛对酮的不对称羟醛缩合催化反应中,表现出了很好的催化活性。因此,截断混合配体策略可以成功合成手性孔缺陷MOFs且提高不对称羟醛缩合催化反应活性。

关键词：金属有机框架孔缺陷混合配体法不对称催化手性化合物

超音速喷涂WC-Ni硬质合金涂层的孔缺陷评价与控制

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超音速喷涂WC-Ni硬质合金涂层的孔缺陷评价与控制

作者：闫佳伟大连工业大学

学位级别：硕士

超音速火焰喷涂涂层是由无数扁平的熔融及半熔融颗粒、杂质、孔隙等相互堆积形成的层状结构,其中孔隙作为一种重要结构缺陷会对涂层的综合力学性能产生重要影响,如耐磨性、耐蚀性以及抗疲劳性能等。因此,对超音速火焰喷涂涂层的孔缺陷... 详细信息

超音速火焰喷涂涂层是由无数扁平的熔融及半熔融颗粒、杂质、孔隙等相互堆积形成的层状结构,其中孔隙作为一种重要结构缺陷会对涂层的综合力学性能产生重要影响,如耐磨性、耐蚀性以及抗疲劳性能等。因此,对超音速火焰喷涂涂层的孔缺陷进行准确定量的表征分析,建立起指导涂层制备工艺、涂层孔缺陷与涂层力学性能之间的关系,对提高涂层综合使用性能,延长涂层使用寿命具有十分重要的意义。本研究通过控制喷涂粉体表面包覆镍层厚度、喷涂过程中燃油流量与氧气流量的比值以及通过化学镀共沉积技术向喷涂粉体中掺杂WS和Mo S固体润滑剂来调整超音速火焰喷涂涂层中孔缺陷的浓度和分布,研究涂层孔结构与涂层性能之间的关系和缺陷影响机制。结果表明,通过化学镀镍技术在喷涂粉体表面包覆Ni层,能够有效的抑制WC颗粒在喷涂过程中的脱碳分解,减少涂层孔隙率,提高涂层致密度,但是喷涂粉体表面Ni层太厚会导致涂层中WC硬质相含量下降,使涂层微观硬度降低,不利于涂层耐磨性的增强。通过改变喷涂过程中燃油比这一工艺参数,同样能够影响到涂层的致密性和耐磨性,当O/F值为1.1(811/22.7)时涂层孔隙率降低、微观硬度以及耐磨性均得到提高。在涂层中掺入固体润滑剂WS比掺入Mo S更有利于降低涂层孔隙率,提高涂层耐磨性能。另一方面,固体润滑剂WS掺入的量不能过多,否则会造成涂层耐磨性能降低。

关键词：超音速火焰喷涂 WC-Ni 镍包覆孔缺陷耐磨性能

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消失模铝合金铸造工艺及孔缺陷控制的研究

消失模铝合金铸造工艺及孔缺陷控制的研究

作者：李泽文太原科技大学

学位级别：硕士

铝合金凭借其优良的物理性能，受到汽车、航空航天领域的青睐，它正在逐渐取代部分铁和钢，达到“轻量化”的目的。消失模铸造技术因其工艺特点，成为铝合金成形的新方法。但是消失模铝合金铸件往往由于针孔、气孔等孔缺陷严重以及力学... 详细信息

铝合金凭借其优良的物理性能，受到汽车、航空航天领域的青睐，它正在逐渐取代部分铁和钢，达到“轻量化”的目的。消失模铸造技术因其工艺特点，成为铝合金成形的新方法。但是消失模铝合金铸件往往由于针孔、气孔等孔缺陷严重以及力学性能差的问题，限制了消失模铝合金铸造技术的发展和应用范围。因此，针对消失模铝合金力学性能差及孔缺陷严重的问题，本文主要研究工艺因素对铝合金铸件硬度和孔缺陷的影响，并通过优化工艺参数达到提高铸件硬度和降低孔缺陷的目的。首先，采用正交试验研究浇注温度、涂层厚度、负压度和模样密度四个工艺因素对消失模ZL102铝合金铸件硬度的影响，得出最佳的工艺参数，并在最佳工艺参数的条件下研究不同变质剂对铸件硬度的影响。结果表明：在浇注温度为760℃，涂层厚度为0.3mm，负压度为0.02MPa，模样密度为16kg/m3条件下，铸件的硬度最好。Na盐变质剂的变质效果好，铸件的硬度高。其次，观察试样断面和微观组织中孔缺陷的形貌特征，并分别研究工艺因素涂料性能、涂层厚度，浇注温度，负压度，模样密度对铸件孔缺陷的影响及规律。研究结果表明：消失模铝合金铸件中孔缺陷比较严重。对消失模铝合金涂料性能来说，涂料良好的吸着性有利于提高铸件的密度。铸件的密度随着涂层厚度和模样密度的增大而减小，适当的提高浇注温度和负压度对铸件密度的提高有利。最后，通过正交试验研究模样密度、浇注温度、涂层厚度和负压度四个工艺因素对消失模ZL102铝合金铸件孔缺陷的影响程度并得出最优工艺组合。对试验过程中出现的铸造缺陷分析了产生的原因并提出了相应的控制措施。结果表明：对铸件孔缺陷影响最大的是浇注温度，其次是负压度，涂层厚度和模样密度的影响最小。最佳工艺组合为：模样密度为16kg/m3，浇注温度为760℃，涂层厚度为0.3mm，负压度为0.02MPa。在消失模铝合金铸造过程中针孔、粘砂和浇不足缺陷较易出现。

关键词：消失模铸造铝合金工艺因素孔缺陷铸件密度

选区激光熔化成形TA15钛合金的组织与疲劳性能

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粉末冶金工业 2023年第4期33卷 90-96页

作者：蔡小叶白兵胡家齐董定平慈世伟国营芜湖机械厂安徽芜湖241007

在对选区激光熔化成形的TA15钛合金试样静态力学性能测试和分析的基础上,研究分析选区激光熔化成形TA15钛合金试样室温动态疲劳性能。采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)分析横纵截面显微组织形貌以及试样拉伸和疲劳断口。研究表... 详细信息

在对选区激光熔化成形的TA15钛合金试样静态力学性能测试和分析的基础上,研究分析选区激光熔化成形TA15钛合金试样室温动态疲劳性能。采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)分析横纵截面显微组织形貌以及试样拉伸和疲劳断口。研究表明,TA15横截面呈现典型的棋盘格子结构,纵截面分布着贯穿多个沉积层且外延生长的β柱状晶,柱状晶内部交错分布针状马氏体;经退火处理后TA15钛合金的抗拉强度和屈服强度较沉积态试样有所下降,伸长率、收缩率以及冲击强度明显提高,且均优于TA15板材指标;疲劳寿命数据具有一定的分散性,产生疲劳分散性的主要原因是选区激光熔化成形过程,金属粉末在高能量激光的作用下快速熔化冷却,在制件内部随机出现搭接不良、气孔、未熔粉末等缺陷。

关键词：选区激光熔化 TA15钛合金组织疲劳寿命疲劳源孔缺陷

基于红外检测的碳纤维复合材料孔缺陷体积定量检测研究

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基于红外检测的碳纤维复合材料孔缺陷体积定量检测研究

作者：何少鹏吉林大学

学位级别：硕士

工业生产对材料综合性能的要求越来越高,为了生产出高质量的产品,科研人员越发重视使用比模量高、化学性能稳定、抗疲劳的碳纤维复合材料。碳纤维复合材料在大规模制备和实际应用中会不可避免地产生一定量的损伤,当这些损伤增多到足够量... 详细信息

工业生产对材料综合性能的要求越来越高,为了生产出高质量的产品,科研人员越发重视使用比模量高、化学性能稳定、抗疲劳的碳纤维复合材料。碳纤维复合材料在大规模制备和实际应用中会不可避免地产生一定量的损伤,当这些损伤增多到足够量时,碳纤维复合材料的综合性能可能出现大幅削减,这会大大降低碳纤维制品的安全性。因此,对碳纤维复合材料的生产加工及实际应用过程中进行质量检测和评估是必要且意义重大的。针对碳纤维板材的质量检测,脉冲红外无损检测法因具备检测灵敏度较高、检测范围大、安全性高等优点受到专家学者的重视。此前在对碳纤维板材孔缺陷进行脉冲红外无损检测研究时,许多科研工作者的研究对象是圆形平底孔缺陷,但从现实情况出发,当板材出现孔缺陷时,缺陷的形状往往是不规则的。为了让研究更贴近实际,本文创造性地设计出一种四叶草形平底孔缺陷,该缺陷的表面和底面均为两个相同椭圆正交后的并集部分。本文使用COMSOL软件构建了碳纤维复合材料四叶草形平底孔缺陷的红外无损检测模型,模拟了碳纤维板材在脉冲加热情况下的热传导过程,探究了在缺陷底面积不同、深度不同、缺陷结构不同等条件下,模拟板材表面的温度场变化规律以及影响红外无损检测的因素。借助模拟研究,阐述了脉冲红外无损检测原理,为四叶草形平底孔缺陷体积的定量检测提供了理论支撑。在红外无损检测中,一般需要对原始红外热图进行必要的图像处理。将采集得到的原始红外热图依次进行滤波降噪、图像增强、图像分割等能大大提升图像质量,有利于缺陷图像特征的识别及其体积的分析计算。因此,如何选择出效果最好的图像处理方法,提高图像的信噪比和信息熵,突显出各个缺陷的轮廓和边缘特征,是碳纤维板材四叶草形平底孔缺陷体积定量检测的重点。通过对经图像处理过的红外热图进行分析计算,得到各缺陷的深度测量值和等效面积测量值,进而得到各缺陷的体积测量值,完成课题预先设定的目标。通过对比各缺陷体积测量值和真实体积值,分析误差大小。试验结果表明,针对碳纤维板材的四叶草形平底孔缺陷,本文提出的基于红外无损检测技术的碳纤维复合材料孔缺陷体积测量法具有一定的可靠性,为碳纤维板材的无损检测提供了一种新思路。针对缺陷底面积和表面积相同的,缺陷深度较浅的四叶草形平底孔缺陷,当孔缺陷的底面积较大时,本文所提出的缺陷体积测量法具有较高的精准度。

关键词：碳纤维复合材料红外无损检测法孔缺陷图像处理体积定量分析

点缺陷增强Cu/C3N4类芬顿催化剂的制备及其性能研究

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点缺陷增强Cu/C3N4类芬顿催化剂的制备及其性能研究

作者：陈爱涛山东理工大学

学位级别：硕士

类芬顿(Fenton-like)催化氧化具有低成本、易回收、p H适用范围宽,几乎没有污泥积累等优点,是一种最有希望替代传统芬顿去除水中有机污染物的方法。在众多的类芬顿催化剂中,铜基催化剂具有和铁相似的氧化还原行为,且Cu(I)/Cu(II)和HO之... 详细信息

类芬顿(Fenton-like)催化氧化具有低成本、易回收、p H适用范围宽,几乎没有污泥积累等优点,是一种最有希望替代传统芬顿去除水中有机污染物的方法。在众多的类芬顿催化剂中,铜基催化剂具有和铁相似的氧化还原行为,且Cu(I)/Cu(II)和HO之间的反应速率更快,理论上具有更好的氧化效率。一般来讲,Cu活性中心将电子转移给HO将其还原为羟基自由基是铜基类芬顿反应的第一步,这对催化剂的活性至关重要。因此,Cu活性中心和HO之间的电子转移是提高类芬顿反应效率的有效途径之一。富电子材料可以向铜活性中心注入电子,有望加速铜活性中心和HO之间的电子交换速度,从而提升类芬顿反应效率。本论文从常见的富电子材料g-CN入手,首先采用缺陷工程(氮空位、磷掺杂和孔缺陷)调控其电子结构,然后在其上引入铜活性中心,分别制备出Cu/Nv-CN、Cu/PCN和Cu/p-PCN三种催化剂。使用多种分析手段研究了催化剂的物化性质,并对其性能进行了详尽的测试,最后深入研究了各种缺陷提高Cu/g-CN体系类芬顿性能的机理。本论文主要内容如下:(1)氮空位缺陷增强Cu/g-CN类芬顿性能的研究。首次通过共煅烧三聚氰胺和硫化钠的方法制备了含有N空位缺陷的g-CN(Nv-CN)。使用XPS、EPR和元素分析等测试方法证明了N3c空位的存在。通过固相法将铜单原子富集在Nv-CN表面。负载过程中,N3c空位增强了g-CN的电子转移,使得铜物种主要以Cu(I)单原子形式存在。在40 min内该催化剂可降解97.7%的苯酚(准一级动力学k值为0.24 min)。与对比样品CO-Cu/CN相比,该催化剂降解效率提高了170.7%。N3c空位和Cu(I)单原子的表面的富集共同提升了催化剂的性能。淬灭实验和EPR测试确定了·OH为降解苯酚的主要活性物种。该催化剂不仅能够有效降解多种常见污染物,还能在40分钟内完全灭活10 CFU/m L的大肠杆菌。此外,Cu/Nv-CN还具有抗干扰能力强,适用p H范围宽、循环性能优异等优点。(2)磷掺杂缺陷增强Cu/g-CN类芬顿催性能研究。首先制备了铜负载的含磷掺杂缺陷的g-CN(Cu/PCN)类芬顿催化剂。XPS、FTIR、EDS和元素分析等表征手段证明P成功进入g-CN骨架中并替代了C原子。Cu主要以混合价态(+1和+2)氧化物的形式存在于g-CN载体表面。动力学实验结果表明,该催化剂可以在60 min内降解93.1%的对氯酚(PCP)(准一级动力学k值为0.13 min),磷掺杂缺陷使得该催化剂比对比样品Cu/CN降解率提升了18.2%。P掺杂通过增加未配对电子数量提升了双氧水的转化效率,大大提升了催化剂的效率。淬灭实验和EPR测试确定·OH是降解PCP的主要活性自由基。该催化剂不仅可以高效降解多种污染物,而且在各种离子存在下、较宽p H范围以及在真实的水样中均表现出优异的催化活性。(3)磷掺杂结合孔缺陷共同提升Cu/g-CN的类芬顿性能研究。在第二部分工作的基础上,在P掺杂g-CN中引入孔缺陷,进而制备了铜负载磷掺杂多孔g-CN(Cu/p-PCN)类芬顿催化剂。该催化剂不仅保留磷掺杂的特点,还存在大量的孔缺陷。相同实验条件下,Cu/p-PCN对3-氯酚(3-CP)降解率达到93.17%(准一级动力学k值为0.1min)。和对比样品Cu/CN相比,该催化剂降解率提高了59.5%;即使和Cu/PCN相比,Cu/p-PCN的降解率也提高了25.1%。磷掺杂引入了新的电子传输途径、孔缺陷大大增加了活性位点的数目,二者的协同作用极大提高了催化剂的类芬顿性能。淬灭实验和EPR测试确定·OH是降解3-CP的过程中的主要活性自由基,另外,Cu/p-PCN作为类芬顿催化剂不仅能有效地降解多种有机污染物,而且在各种离子存在下、较宽p H范围以及在真实的水样中都能较好地保持其类芬顿性能并具有一定的循环性能。

关键词：铜基类芬顿氮化碳氮空位磷掺杂孔缺陷

基于分子动力学研究孔隙率对FeO/Fe界面裂纹扩展的影响

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中国表面工程 2021年第3期34卷 90-99页

作者：周瑾周存龙段晶晶樊铭洋太原科技大学山西省冶金设备设计理论与技术重点实验室太原030024

孔隙率是影响氧化皮与钢基体界面裂纹扩展的重要因素,采用分子动力学模拟软件LAMMPS建立模型Ⅰ(定孔缺陷数量模型)和模型Ⅱ(定孔缺陷尺寸模型)两种模型,从抗拉强度、中心对称分析(CSP)以及界面局部应力分布3个方面研究了孔隙率对于界面... 详细信息

孔隙率是影响氧化皮与钢基体界面裂纹扩展的重要因素,采用分子动力学模拟软件LAMMPS建立模型Ⅰ(定孔缺陷数量模型)和模型Ⅱ(定孔缺陷尺寸模型)两种模型,从抗拉强度、中心对称分析(CSP)以及界面局部应力分布3个方面研究了孔隙率对于界面裂纹扩展的影响。结果表明,相同孔隙率下,模型Ⅱ比模型Ⅰ的抗拉强度低,表明孔缺陷分布范围比孔缺陷的尺寸对于材料的抗拉强度影响更大。同时裂纹扩展时动态不稳定性导致裂纹非对称性扩展,孔隙率的增加会阻碍应力增长和裂纹扩展速度,增强裂纹扩展的不对称性。当孔隙率达到9%时,在界面裂纹扩展后,模型Ⅰ+x方向裂尖偏转界面上方孔缺陷,模型Ⅱ则为界面裂纹扩展后,上方孔缺陷融合发展。

关键词：氧化皮界面断裂孔缺陷分子动力学孔隙率

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碳纤维复合材料高质量制孔工艺

南京航空航天大学学报 2009年第B12期41卷 115-118页

作者：魏威韦红金南京航空航天大学无人机研究院江苏南京210016

制孔质量是导致碳纤维复合材料产品报废的重要因素。本文从机械加工的角度,论述了碳纤维复材产品制孔工艺过程中的主要缺陷及其形成机理。为解决这些缺陷,根据其形成机理,设计了相关对比工艺试验。在试验验证的基础上,提出了碳纤维复合... 详细信息

制孔质量是导致碳纤维复合材料产品报废的重要因素。本文从机械加工的角度,论述了碳纤维复材产品制孔工艺过程中的主要缺陷及其形成机理。为解决这些缺陷,根据其形成机理,设计了相关对比工艺试验。在试验验证的基础上,提出了碳纤维复合材料高质量制孔的工艺参数。

关键词：碳纤维复合材料钻孔孔缺陷工艺参数