关键词： 多孔材料   吸声   优化设计   有限元  

摘要： 多孔材料的吸声性能与材料孔隙率以及材料微结构几何构型存在密切相关。本文采用有限元方法研究了材料微观结构与宏观声学性能参数之间的关系,分析了通孔材料微结构的开孔形状、孔隙率以及孔隙尺寸对材料吸声性能的影响,并建立了在特定频率下具有高声吸收性能的通孔材料微结构几何构型的设计理论和方法,得到了具有较高声能吸收率的多孔材料微结构构型。

关键词： 铁镍合金   电沉积   纳米晶薄膜   耐蚀性能   微结构  

摘要： 采用电沉积方法从硫酸盐体系镀液中制备3种纳米级Fe-36Ni、Fe-44Ni、Fe-80Ni合金薄膜,应用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、中性盐雾试验和电化学测量技术对三种Fe-Ni合金薄膜的微观结构和耐蚀性能进行了研究.结果表明,3种纳米Fe-Ni合金薄膜的耐腐蚀性能与合金的微观结构密切相关,具有单一γ相结构的Fe-80Ni耐蚀性能最好,由α-(Fe,Ni)相和γ-(Fe,Ni)相组成的混合固溶体Fe-44Ni次之,而含有单相铁、α-(Fe,Ni)相和γ-(Fe,Ni)相的混合固溶体Fe-36Ni合金最差,这是由于合金薄膜中各相电化学稳定性存在显著差异所致.

关键词： 钧瓷   纳米铜   釉面状态   析晶   呈色  

摘要： 在钧瓷釉层中引入纳米级水溶性铜单质,经过同样烧制工艺煅烧后,钧瓷外观呈色和釉层微观结构都会发生明显变化。通过X-射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜及X-射线能谱仪等检测手段,我们系统研究了铜元素的加入对钧瓷釉层显微结构及呈色的影响。结果表明:外加纳米铜单质的钧瓷烧制后,釉层由月白色变为天青色,同时釉层中二氧化硅晶体明显减少,釉层玻璃化;另外,铜元素可以在高温阶段与坯体及釉层中产生的二氧化碳、氧气、水蒸气等发生化合反应,减少气泡缺陷的产生。

关键词： 磁控溅射   铝基纳米复合薄膜   微结构   力学性能  

摘要： 采用Al和TiN靶通过磁控共溅射方法,制备了一系列Ti:N≈1的不同(Ti,N)含量的铝基纳米复合薄膜,利用X射线能量分散谱仪、X射线衍射仪、透射电子显微镜和纳米力学探针表征了薄膜的成分、微结构和力学性能,研究了(Ti,N)含量对复合薄膜微结构和力学性能的影响.结果表明:Ti,N原子的共同加入使复合薄膜形成了同时具有置换固溶和间隙固溶特征的"双超过饱和固溶体",薄膜的晶粒随着溶质含量的增加逐步纳米化,并进一步形成非晶结构,晶界区域形成溶质原子的富集区.相应地,复合薄膜的硬度在含1.8at.%(Ti,N)时就可迅速提高到3.9GPa;随着TiN含量的增加,薄膜的硬度进一步提高到含17.1at.%(Ti,N)时的8.8GPa.以上结果显示出Ti和N"双超过饱和固溶"对Al薄膜极其显著的强化效果.

关键词： 电化学腐蚀   多层纳米微结构   制备   陷光机理   反射率  

摘要： 采用电化学腐蚀方法在单晶硅片表面制备了折射率渐变的多层纳米微结构。用扫描电镜和UV-VIS-NIR分光光度计分别分析了多层纳米微结构的表面形貌和反射率。研究了腐蚀电流密度和腐蚀时间对微结构减反射性能的影响并分析了多层纳米微结构的陷光机理。结果表明:硅片表面的纳米孔径随着腐蚀电流密度和腐蚀时间增加而增大,初始腐蚀电流密度为12.25mA/cm2和腐蚀时间为2s时,表面最大的纳米孔径为30nm,在400nm～800nm的可见光波长范围内的反射率为3.4%,在200 nm～2000nm的宽波长范围内反射率仅为5.8%,远小于常规金字塔对应的反射率。这种宽波段范围的低反射率来源于多层纳米微结构中邻层相差很小的等效折射率。

关键词： 材料微结构   枝晶   晶粒生长   相场法   有限元法   计算机模拟  

摘要： 利用相场法模拟过冷熔体在凝固过程中枝晶的生长过程和形貌,研究各向异性和潜热对枝晶生长的影响,讨论求解域的大小和几何形状对枝晶形貌的影响。各向异性越大,枝晶沿选定方向生长的趋势越强,枝晶生长越快;潜热越大,枝晶间竞争越激烈,凝固则越慢,并且大小和几何形状都会影响枝晶形貌。最后从数值方法、初值设置和网格单元等方面分析了数值误差对模拟结果的影响。结果显示:由于数值误差的存在和相场方程的高度非线性,不同的数值方法模拟的枝晶形貌不同,采用有限元法时枝晶较长;而初核设置的方法也可能影响枝晶形貌,如导致枝晶分裂;不同的网格划分方式也会影响模拟结果,矩形网格下固液界面保持平整,而三角网格下固液界面变得凹凸不平。

关键词： 自然材料   微结构   特征   对称性   自相似性  

摘要： 自然材料微结构是仿生机械结构设计的灵感来源.利用激光扫描共聚焦显微镜分析了鸭子下层绒毛、水稻叶毛、松针维管束鞘、水稻侧根和松针的微结构;用扫描电镜分析了黄瓜外表皮、仙人掌表皮组织、水稻叶脉、蚊子复眼、仙人掌组织、鹌鹑蛋蛋壳、水稻根和贝壳的微结构.结合前人对其它自然材料微结构的研究,总结了自然材料的结构特征,典型微结构特征有分形结构、分级结构、多尺度结构、多孔结构、梯度结构和整合结构;并且讨论了典型生物微结构原型在仿生结构设计方面的应用.分析了自然材料微结构特征的一般性特征,即对称性和自相似性.

关键词： 快淬   纳米复相   微结构   微波电磁   Nd2Fe14B  

摘要： 对低稀土含量的Nd6Fe91B3合金进行熔体快淬处理,制备了由α-Fe相和少量的Nd2Fe14B相组成的纳米复相材料,并对其进行球磨处理25h。研究了快淬速度对淬态合金的相组成、微观结构、微波电磁性能的影响规律。研究结果表明,随着淬度的提高,淬态合金中高磁晶各向异性的Nd2Fe14B相逐渐减少,材料的自然共振频率向低频移动,但样品微波磁导率随淬速的提高而升高。淬速为40m/s的样品微波磁导率虚部在4.17GHz获得最大值μ"rmax=4.66,其实部在1.55GHz获得最大值μ'max=7.88。同时,低稀土含量的纳米复相α-Fe/Nd2Fe14B材料具有良好的微波电特性,其复介电常数在2GHz附近出现共振。由于磁损耗和电损耗共同作用,有利于该材料在GHz频段电磁波吸收材料中的应用。

关键词： NiFe2O4   导电性能   物相组成   Nb2O5掺杂  

摘要： 以NiO、Fe2O3和Nb2O5为原料,采用固相烧结法合成陶瓷粉体,通过等静压-气氛烧结法制备Ni1-xNbxFe2O4(x=0,0.02,0.05,0.07,0.10,0.20)陶瓷试样,并对其进行导电性能测试。通过XRD、SEM、EDX、FTIR和XPS等分析手段对材料的物相组成、显微结构和微区成分进行表征,研究Nb2O5掺杂对陶瓷材料显微结构和导电性能的影响。结果表明:Nb2O5掺杂抑制NiFe2O4基体中NiO相的出现,过量时生成FeNbO4相;适量掺杂(x=0.05)有利于消除晶界孔隙,提高陶瓷的烧结密度;与未掺杂试样相比,掺杂Nb2O5的NiF2O4陶瓷材料的导电性均得到很大改善,其中掺杂量x=0.05的Ni0.95Nb0.05Fe2O4陶瓷试样在1 233 K的电导率较纯NiFe2O4的提高60%。

关键词： 多铁性   复合薄膜   纳米结构   自组织   微结构   相成分  

摘要： 采用先进电子显微术在原子尺度研究了(001)单晶SrTiO_3衬底上生长的纳米复合薄膜0.65BiFcO_3-0.35CoFe_2O_4的组织形态以及界面结构.BiFeO_3(BFO)和CoFe_2O_4(CFO)两相在外延生长过程中自发相分离,形成自组织的复合纳米结构.磁性尖晶石CFO呈方块状均匀分布于铁电钙钛矿BFO基体中,并沿[001)1]方向外延生长,形成垂直的柱状纳米结构.两相具有简单的立方-立方取向关系,即[001]_(BFO)//[001]_(CFO)和(100)_(BFO)//(100)_(CFO),且界面为{110}晶面.薄膜表面起伏不平,形成CFO{111}小刻面而BFO则为平整的(001)表面.能谱分析结果表明各相成分均匀分布并无明显的元素互扩散发生.