关键词： 碳化硅   复合陶瓷   密封材料   显微结构   力学性能  

摘要： 以纳米TiN、SiC晶须为增强相,采用液相烧结法制备了碳化硅复合陶瓷密封材料,研究了不同烧结温度(1800,1850,1900,1950℃),不同增强相添加质量分数(0,2.5%,5.0%,10.0%,纳米TiN与SiC晶须质量比为1∶1)下复合陶瓷的烧结性能、显微组织和力学性能。结果表明:随烧结温度升高,陶瓷硬度和抗弯强度均先增大后减小,断裂韧度先减小后增大,当烧结温度为1900℃时,碳化硅复合陶瓷烧结完全,相对密度较高,晶粒平均尺寸较小;在1900℃下烧结,与未添加增强相相比,添加增强相碳化硅复合陶瓷的晶粒尺寸减小,晶粒结构排列紧密;随着增强相添加量增加,陶瓷硬度下降,抗弯强度先增大后减小,断裂韧度明显增大;当烧结温度为1900℃,增强相质量分数为5.0%时,碳化硅复合陶瓷具有最佳综合性能,相对密度为94.68%,抗弯强度为429.51 MPa,硬度为17.14 GPa,断裂韧度为4.32 MPa·m^(1/2)。

关键词： 软件测试   数据压缩   中国兵工学会   人工智能   重点科研项目   微型机械电子系统   微波测量   环境测量  

摘要： 《测试技术学报》(ISSN1671-7449 CN14-1301/TP)创刊于1986年,由中北大学主办,中国兵工学会指导,是“中国兵工学会测试技术学会”会刊,刊登有关测试技术的重点科研项目、基金项目的研究成果以及兵器及民用测试的应用技术,是“中国科技核心期刊”。报道内容:声与超声测量;在线测试;测量仪器;ADC,DAC和数据采集;实验技术与标准;动态测试系统;环境测量;数据压缩;人工智能与神经网络;电磁测量;微波测量;测控技术与总线技术;噪声与振动测量;遥感遥测与遥控;VXI仪器;无损检测;光电测试;生物测试;量子测试;分析测试;材料测试;软件测试;火炸药测试;传感器技术;微型机械电子系统等。

关键词： 金属基复合材料   表面微结构   固体润滑剂   摩擦学性能   研究进展  

摘要： 金属基复合材料具有低密度、高强度、耐腐蚀及耐高温等优点,被广泛应用于航空航天、建筑和汽车等相关领域。但是,其韧性低、脆性大以及抗摩擦磨损性能差等缺陷是目前制约金属基复合材料进一步发展与应用的重要因素。研究证实,对金属基复合材料进行表面设计并制备微结构、加入特定固体润滑剂可以提升其减摩抗磨性能。表面微结构和固体润滑剂对金属基复合材料摩擦学性能的影响受到了广泛关注。仿生界面技术在微结构设计中得到了广泛的应用,材料表面加工技术也得到了迅猛发展;润滑剂可以显著改善材料的摩擦磨损性能,不同维度的润滑剂具有不同的优缺点;固体润滑剂和表面微结构协同作用改善金属基复合材料摩擦学性能的研究也得到了广大研究者的高度重视,这些成果为未来致力于提升金属基复合材料抗摩擦磨损性能的相关研究提供了启示。

关键词： 脉冲激光沉积   硒化锌掺钴   薄膜   光学性质  

摘要： 采用脉冲激光沉积技术在基片温度为800℃条件下制备了不同Co含量的ZnSe:Co_(x)(x=0.1,0.3,0.5)微晶薄膜。通过X射线衍射、原子力显微镜、X射线光电子能谱、红外透射光谱及光致发光光谱分析了薄膜的微结构及光学特性。结果表明:所制备的纳米晶薄膜结晶质量优秀,具有(111)择优取向,薄膜结晶质量、光谱透射率和光学带隙均随Co含量的增加而减小;薄膜在波长约700~850 nm处存在一吸收带,这源于Co^(2+)在周围Se^(2-)构成的四面体晶场中^(4)A_(2)(^(4)F)→^(4)T_(1)(4P)能级之间的跃迁;当Co掺入量x=0.5时,薄膜达到过掺杂状态,α-Co杂质相出现,薄膜红外光致发光谱大幅降低。

关键词： 含损伤本构   陶瓷材料   冲击破坏   YAG透明陶瓷   微结构特征  

摘要： 为了研究不同微结构陶瓷材料的冲击破坏特征,以从微结构角度出发、描述陶瓷材料非弹性变形和断裂行为的Deshpande-Evan模型为基础构建本构模型,计算了无约束条件下材料的应力状态。为了验证改进模型的有效性,将VUMAT子程序编程方法将与ABAQUS有限元软件相结合,并将其应用于典型陶瓷材料(YAG透明陶瓷)冲击破坏过程的分析模拟。采用改进模型分析应变率、应力三轴度、晶粒尺寸及初始缺陷分布密度对YAG透明陶瓷动态力学行为和损伤演化机制的影响规律。结果表明:随着晶粒尺寸和裂纹分布密度的增加,YAG透明陶瓷破坏程度随之加剧,完全损伤区域面积也随之增加,晶粒尺寸对YAG透明陶瓷宏观破坏特征的影响程度要大于裂纹分布密度;YAG透明陶瓷失效强度以及断裂应变随着晶粒尺寸以及初始缺陷分布密度的增大而减小;随着应变率不断增加,YAG透明陶瓷在不同晶粒尺寸以及初始缺陷分布密度下的峰值应力和断裂应变均随之增加;裂纹扩展速度会随着晶粒尺寸的增加呈现出先增加而后平缓的趋势,裂纹扩展速度与初始缺陷分布密度系数成线性关系。改进模型可以描述YAG透明陶瓷微结构对其宏观破坏特征的影响,为进一步分析微结构对陶瓷材料宏观破坏特征的影响提供支撑。

关键词： 多尺度一体化成形   微纳米纤维   多层次微结构   自供电   柔性压力传感器   碳纳米管  

摘要： 微结构化是提高柔性压力传感器性能的重要技术手段之一,本文提出一种基于微纳米纤维的多层次微结构设计与快速制备方法。首先采用近场直写与熔融沉积成型一体化成形工艺制备出具有多尺度纤维的牺牲支架,在聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)中掺杂碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)作为柔性传感器的介电层材料,通过牺牲模板法制备出具有多层次微结构的CNTs/PDMS柔性介电层;进一步研究了多层次微结构的设计参数对其传感性能的影响。实验结果表明:设计的微结构能显著增强柔性传感器的输出电性能。其中高度为1.3 mm、间距为1.5 mm的多层次微结构在频率为3 Hz、压力载荷为14 N下输出电性能最为优异;此外,制备的传感器经过20000次循环测试,表现出良好的稳定性与耐久性。最后,设计了一款用于观察足底压力分布及步态检测的柔性压力传感鞋垫,结果表现出良好灵敏度和稳定性。本文为低成本快速制备多层次微结构提供新的思路,为制备高性能柔性压力传感器提供参考与借鉴。

关键词： 生物陶瓷   生物适配   材料微结构   生物降解   骨再生   血管化   专题评述  

摘要： 为了获得满意的临床疗效,优质医用生物陶瓷应该具备怎样的性能一直困扰着广大研究者。自20世纪90年代以来,作者团队致力于研发医用生物陶瓷,从基础科学研究到成果转化,再到临床应用,积累了丰富的研究和应用经验,相继提出了“生物适配”和“精准生物适配”理论。本文围绕“医用生物陶瓷(磷酸钙类材料)的功能性生物适配”这一主题分享本团队的学术研究成果和临床应用经验,从结构适配、降解适配、力学适配、应用适配等四个角度,结合骨科临床应用背景,探讨如何实现其生物适配和设计制造的有效衔接,旨在为医用生物陶瓷的设计、制造、监管和应用提供依据和建议。

关键词： 大应变切削   切削速度   微观组织   力学性能  

摘要： 大应变切削通过使工件材料受到刀刃的剪切和前刀面的挤压产生剧烈塑性变形从而形成高强度的超细晶切屑。采用有限元软件Deform-3D对纯铜进行大应变切削模拟,分析20°与-20°刀具前角下,切削速度对等效应变、等效应变速率和切削温度的影响规律。通过大应变切削试验,借助电子背散射衍射(EBSD)技术和维氏硬度检测等手段,对不同切削速度下纯铜切屑微观组织和力学性能进行了研究。实验结果表明:在正负前角下,随着切削速度增大,等效应变降低,等效应变速率和切削温度上升,且等效应变速率和切削温度受切削速度的影响更大;-20°刀具下得到的切屑晶粒尺寸主要分布在0.35μm以下,位错密度有明显下降趋势,硬度值由162.8HV减少至114.8HV,20°刀具下得到的晶粒尺寸主要分布在(0.2~0.6)μm之间,位错密度变化较小。硬度值由163.8HV减少至146.8HV;相比正前角,切削速度对负前角刀具制备的超细晶切屑在晶粒尺寸、位错密度和硬度方面具有更加剧烈的影响。

摘要： 改善材料性能、发展新型品种一直是含能材料研究的核心任务。任何材料的宏观性能都是由其化学组成和组织结构两个要素决定的,含能材料的发展以往偏重于组成变化,即研发新化合物和新配方,近年来,含能材料的多尺度结构对其性能的影响越来越受到关注,对含能材料结构的设计和调控已成为改善含能材料性能的有效手段,复合含能材料的组装也成为新材料创制的一个深具潜力的方向,为含能材料的发展注入了新的活力。

关键词： 太赫兹   超材料   吸收器   传感器   传感特性  

摘要： 太赫兹波段以其低能量、穿透性强、相干性好、响应速度快、宽带宽和独特的光谱特性受到广泛关注,并在雷达通讯、安全成像、生物医学和传感监测等多个领域展现出巨大的应用潜力。而超材料作为一类具备特殊电磁属性的人造材料,在生物传感和安全检测等方面具有显著潜在应用价值。基于此,本文设计了太赫兹波段的超材料吸收器和传感器,并研究分析了超材料器件的吸收特性及传感特性。 首先,提出了一种偏振不敏感双频段太赫兹超材料吸收器,该吸收器采用了顶层金属结构-中间介质层-底层金属连续层的经典复合结构。仿真结果表明,该吸收器在太赫兹波段产生了两个完美吸收峰,分别位于0.898 THz和1.200 THz,且在横向电(TE)和横向磁(TM)偏振模式下吸收率均超过99%。该研究还分析了结构参数对吸收性质的影响,并验证了所设计吸收器的偏振不敏感性和宽角度吸收能力,这一特性将在实际应用起到重要作用。此外,进一步在超材料吸收器表面附加不同折射率的分析物进行仿真,分析了其传感特性。 接着,本文研究还设计了一种基于非对称金属SRR(分裂环谐振器)柔性太赫兹超材料生物传感器。通过有限积分法仿真,并优化了传感器的结构尺寸。然后在其表面覆盖了一层分析物,通过改变分析物的折射率,获得了相应的透射光谱,并计算出传感器两个共振峰的折射率灵敏度分别为139.9 GHz/RIU和164.1GHz/RIU,且FOM值分别为1.9和6.1。为了进一步探索该传感器在生物检测领域的实际应用,通过对宫颈癌与健康细胞进行了仿真模拟,结果显示两个共振峰识别宫颈癌细胞的灵敏度分别为125.0 GHz/RIU和166.7 GHz/RIU,证实了该传感器在区分宫颈癌细胞和健康细胞方面具有高灵敏度。