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关键词： 建筑工程   工程材料   检测试验  

摘要： 建筑工程材料检测试验是确保建筑质量和结构安全的关键步骤之一。在进行材料检测试验的过程中，常常面临一系列常见问题，对工程质量和安全产生负面影响。经过综合探讨建筑工程材料检测试验技术手段，文中深入分析建筑工程材料检测试验中常见的问题，提出了相应的应对策略，包括合理优化检测试验技术标准、提高检测试验人员的技术能力，以及调整和更新建筑工程材料检测试验系统。期望通过这些策略的实施，提高检测试验的准确性和效率，从而确保建筑材料的质量符合工程要求，保障工程安全。

关键词： 晶圆探针卡转接基板   CaZr4(PO4)6   热膨胀系数   杨氏模量  

摘要： 芯片的封测环节中,涉及到大量探针卡的使用,它们对芯片封装前的电学性能测量非常重要。然而探针卡受到基材的影响,在高温时会发生形变,从而影响测试结果,因此近硅热膨胀（CTE=3.4ppm/℃）的转接基板是解决高精度探针卡形变问题的有效解决措施之一。采用多层陶瓷共烧技术制造的陶瓷转接基板因其具有层间布线能力,为探针卡高密度布线需求供了支持,成为了高精度探针卡的理想选择。考虑到陶瓷转接基板位于PCB板与探针之间,承担着两者间的电气互联及信号传输,并需承受探针施加的应力,所以不仅需要具备与硅相近的热膨胀系数（CTE）,同时要有较低的介电常数以降低信号的延迟影响,以及优良的力学性能保证其工作寿命。本文聚焦于面向多层陶瓷转接基板应用的CZP(化学式Ca Zr4（PO4）6的缩写)陶瓷材料,该材料具有负CTE（-4.46～-3.25ppm/℃）和较低的介电常数（7.357～7.731）。但因其杨氏模量偏低（21～41GPa）及较高的烧结温度要求（1300～1400℃）,无法满足陶瓷转接基板的要求。 为了解决CZP陶瓷力学性能较差、烧结温度较高的问题,并兼顾调节近硅的热膨胀系数,本文首先研究了Al2O3和莫来石这两种氧化物掺杂对CZP陶瓷材料相关性能的影响。通过实验发现,两者在适量掺杂时均能高CZP的致密度和杨氏模量,并均能调节热膨胀至近硅的3.4ppm/℃附近。其中掺杂莫来石的样品综合性能较好,杨氏模量最高可达到124Gpa,但此时热膨胀系数还未达到目标的3.4ppm/℃,并且烧结温度仍然较高,说明这两种氧化物掺杂CZP的效果不明显,需要寻找更有效的掺杂方案。 为了在达到近硅热膨胀的同时具有较高的致密度和杨氏模量,并兼顾降低烧结温度,于是采用了Ca F2和Mg F2两种氟化物进行掺杂。实验结果表明,两者在适量掺杂时均能降低CZP陶瓷的烧结温度、调节热膨胀系数至目标数值。Mg F2掺杂对CZP陶瓷力学性能和致密度的升更为明显,杨氏模量最高可达147Gpa,其降烧效果也更为显著,降幅约300℃。特别是当Mg F2掺杂量为10wt.%时,可以同时满足近硅热膨胀、高杨氏模量、高致密度的应用需求。 最后,为了验证材料的应用可行性,以Mg F2掺杂的复相陶瓷为原材料,采用多层陶瓷共烧技术制作了转接基板的实物。经过测试,金属化通孔的电阻为0.3Ω,热膨胀系数为4.1ppm/℃,杨氏模量为105Gpa,基本可满足应用需求。

关键词： 工程材料  

ISBN: (纸本)9787302638759

摘要： 本书的主要内容包括材料的原子结合方式及性能、材料的晶体结构、实际金属的晶体结构、铁碳合金相图和碳钢、金属的塑性变形与再结晶、钢的热处理及表面技术、合金钢、铸铁与铸钢、有色金属及合金、高分子材料、陶瓷材料、复合材料、材料失效分析及工程材料的合理选用和典型零件的选材及工艺路线设计。

关键词： PMS-PZT压电陶瓷   能量收集器   机电转换系数   有限元分析  

摘要： 近年来,随着无线传感器和微电子器件的快速发展,对电池的供电能力提出了更高的要求。压电能量收集器因其能实现实时、长时间持续乃至永久性的微电供应,被人们广泛关注。然而,较低的能量转换效率始终限制了压电能量收集器的广泛应用。而压电陶瓷材料的性能是影响能量转换效率的核心因素之一,因此亟需开发出高性能的压电陶瓷材料用于制备能量收集器;器件的结构形式也进一步影响能量收集器的机电转换性能,设计和优化器件结构是获取高机电转换性能的关键。针对上述问题,本实验从材料和结构两方面进行研究分析,以获取高性能的压电陶瓷材料、高机电转换性能的能量收集器。锑锰锆钛酸铅作为典型的三元系压电陶瓷材料,具有K和Q值大、tanδ小等特点。实验在现有的PbSr[(MnSb)(ZrTi)]O+0.25wt%Ce O+0.50wt%YbO+0.15wt%FeO（PMS-PZT）配方基础上,采用传统固相法制备,并研究CrO掺杂物对PMS-PZT材料微观结构和性能的影响。结果表明:材料的晶相与CrO的浓度有关,在低浓度下,即CrO的掺量为0-0.2 wt%时,材料的四方晶相有向三方相转变的趋势;在高浓度下,即CrO的掺量超过0.2 wt%时,材料的三方相又开始向四方相转变,由于材料晶相的转变,从而导致材料的压电性能也随之变化。而当CrO掺量为0.2 wt%时,材料具有最佳的综合性能:d=382 p C/N,K_t=0.68,ε=1325,tanδ=0.31%,Q=460,此时的机电转换系数d·g为最大值12.4442×10 m/N,能量收集器的品质因数FOM为4.01×10 m/N,转换效率η为99.49%。为了进一步提高材料的d·g值以满足能量收集器用压电陶瓷材料的使用要求,在上述配方中再引入LiCO,结果表明:Li离子的加入有效的提高了材料的机电转换系数d·g,这更有利于能量的转换,且当LiCO掺杂量为0.1 wt%时,材料具有最佳的综合性能:d=340 p C/N,K_t=0.60,ε=725,tanδ=0.23%,Q=670,g=53.0×10 V·（m·N）;能量收集的主要性能参数:d·g=18.0168×10 m/N,FOM=7.83×10 m/N,η=99.47%,完全满足能量收集性能参数要求。而对于压电换能器结构的优化改进,本文通过有限元分析软件ANSYS Workb ench18.0对单晶片悬臂梁式压电换能器进行静力学和动力学模拟分析,结果发现:输出电压随着压电片长度的不断增加呈现出先增后减的变化趋势,且在压电片长度为20 mm时,此时的输出电压最佳;在相同的施加力下,45#Steel材质的弹性梁的输出电压最大,且在选定弹性梁的长、宽、高分别为50 mm、20 mm、0.5 mm和压电片的长、宽、高分别为20 mm、10 mm、0.4 mm,弹性梁的材质为45#Steel,弹性梁的右端施加1 N的力,可产生的最大输出电压为16.713 V;悬臂梁结构的一阶模态的固有频率为131.99 Hz,与自然环境振动的频率相近,主振型与实际振动情况相似,没有剧烈的弯曲变形。

关键词： 超高温陶瓷复合材料   梯度化设计   抗冲击性能   抗侵彻性能  

摘要： 高超音速飞行器结构用材要求高强韧、耐高温,且具有良好的抗冲击能力,超高温陶瓷材料以其优良性能成为了发展研究的重点。但目前主要以均质形式超高温陶瓷复合材料为研究对象,缺少对陶瓷复合材料结构形式设计的讨论。本文引入梯度化设计的思路,针对硼化锆基超高温陶瓷复合材料开展梯度结构形式设计,以静态压缩性能为基础,确定合理的结构形式,从动态压缩与靶板侵彻两个方面讨论结构形式对该材料抗冲击性能的影响规律,为超高温陶瓷材料梯度化设计与应用提供参考。 首先,基于梯度材料的设计理论和方法,总结材料物性参数模型与组分分布模型,以静态抗压力学性能为设计目标,设计ZrB2-SiC和ZrB2-SiC-ZrO2梯度陶瓷复合材料结构形式,在静态压缩数值模拟结果的基础上,分析结构形式、添加相含量等因素对超高温陶瓷材料静态压缩力学性能的影响规律,确定合理的结构设计形式与方法。 其次,结合梯度陶瓷材料静态压缩数值结果,选取合理的材料结构形式,将梯度材料参数引入JH-2本构模型,对ZrB2-SiC超高温梯度陶瓷材料的动态压缩力学行为进行数值分析,预报不同设计参数的梯度陶瓷复合材料动态压缩力学性能,分析梯度陶瓷材料的动态抗压强度、能量吸收效果与破坏失效模式,讨论梯度化设计及设计参数对该材料抗冲击性能的影响。结果表明,梯度陶瓷材料外层材料组分的设计是其动态抗压强度、能量吸收及动态压缩破坏的主要影响因素。 最后,以ZrB2-SiC和ZrB2-SiC-ZrO2梯度陶瓷复合材料平板为研究对象,研究梯度设计对超高温陶瓷材料抗侵彻性能的影响。将梯度变化的材料参数引入JH-2动态损伤本构模型,模拟梯度陶瓷材料平板侵彻过程。分析ZrB2-SiC与ZrB2-SiC-ZrO2梯度陶瓷材料的损伤、能量变化与破坏过程,探究靶板厚度、添加相含量与分布形式对其抗侵彻能力的影响规律,对比均质陶瓷靶板与梯度陶瓷靶板,讨论梯度化设计对该材料抗侵彻性能的提升效果。结果表明,当靶板厚度越大时,梯度陶瓷材料吸能性能效果越好,考虑梯度化设计的陶瓷靶板抗侵彻性能明显提升。

关键词： 土木工程   材料实验课   应用型本科   教学创新  

摘要： 土木工程材料实验课是土木工程类专业必修的专业基础课程，它的实用性很强，工程特征突出。重视实验课教学，提升实验教学质量，对实现土木工程材料课教学目标作用很大。本文从应用型本科院校土木工程材料实验课教学现状入手，提出了教学创新路径，以供参考。

关键词： BAW滤波器   工程材料   SMR-BAW谐振器   AlN-LCRF   性能优化  

摘要： 5G技术的应用和通信技术的发展,对射频滤波器提出了更高的要求,要求具有更大的带宽、更小的插损、更高的边带抑制和带外抑制、更小的尺寸以及高频下的高功率等。在众多滤波器种类中,声学滤波器因其小尺寸、低损耗和易集成等特点成为射频前端中的核心器件。其中,体声波滤波器相比声表波滤波器而言具有更高的频率、更高的功率容量和高品质因素(值)等优点,是5G应用中最具潜力的滤波器技术。AlN是体声波滤波器的理想压电材料,具有声速高和温度稳定性好等优点。因此,本文针对基于AlN压电材料的体声波滤波器进行了设计和性能优化研究,包括对具有高功率优势的固体装配型体声波谐振器(SMR-BAW)单元的设计和性能优化研究以及对具有小型化和带外抑制优势的纵向耦合体声波滤波器(LCRF)的设计和性能优化研究。 首先是对SMR-BAW谐振器的研究。首先是对SMR-BAW谐振器进行了初步设计,包括对电极和布拉格反射栅的优化设计,以及对横向泄露的分析和电极边缘的优化设计,目的是尽可能减少能量的损耗和泄露,提高谐振器的品质因素;在此基础之上,针对因布拉格反射栅导致的SMR-BAW谐振器机电耦合系数下降等问题,将二维工程材料应用到布拉格反射栅的第一层中,提高了谐振器的机电耦合系数和反射栅的反射系数;在此基础之上,最后研究了SMR-BAW的横向杂散抑制问题,通过调控色散曲线实现了对横向杂散的完全抑制,弥补了传统抑制方法存在的不足。 最后是对基于AlN的LCRF(AlN-LCRF)的研究。不同于通过电学耦合谐振器的方式,AlN-LCRF是采用声学对谐振器进行耦合,它具有电学耦合滤波器所无法替代的优势。首先介绍了AlN-LCRF的基本结构和工作原理,并针对AlN-LCRF耦合强度太强的问题和传统耦合层结构存在的不足,采用二维工程材料对AlN-LCRF的耦合层做了优化设计,实现了大范围调控耦合强度的目的,实现了具有4.78%的平坦的-3d B带宽。在此基础之上,最后研究了AlN-LCRF的杂散抑制问题,通过利用工程材料调控反对称模态的色散曲线,实现了反对称模态的横向模的完全抑制;然后通过对电极边缘的优化设计,抑制了对称模态的反谐振频率处的杂散和减弱了对称模态的横向模态的响应,实现了对AlN-LCRF杂散的进一步抑制。本文对AlN-LCRF的研究,为AlN-LCRF的商业化应用奠定了理论基础。

关键词： 工程材料  

ISBN: (纸本)9787577011561

摘要： 本书主要从波谱分析、色谱分析及热分析三个方面阐述材料分子结构表征技术的基本原理、测试方法、最新技术和手段及图谱分析方法。其中, 波谱分析主要涉及紫外-可见光光谱、分子荧光光谱、红外光谱、拉曼光谱、核磁共振谱、质谱等 ; 色谱分析主要包括薄层色谱、柱色谱、气相色谱、液相色谱、凝胶渗透色谱等 ; 热分析主要有热重分析、差热分析、差示扫描量热法、动态热机械分析。

关键词： 工程材料  

ISBN: (纸本)9787521926101

摘要： 本书共19个实验，按照冻土工程－建筑材料－模型实验框架编排。实验1-12重点介绍冻土试样制备方法及其物理、力学性能测试方法；实验13-17重点介绍建筑材料中岩石、砂浆、普通混凝土、砌墙砖、陶瓷砖的抗冻性测试方法；实验18、实验19为综合设计实验，主要介绍冻土模型实验设计和静冰生消室内模拟实验设计。

关键词： SiC   石墨烯   断裂韧性   增韧机理   力学性能  

摘要： SiC陶瓷材料具有高硬度、高强度、良好的耐腐蚀性以及耐磨损性,被广泛应用于航空航天、核能等高科技领域,然而其较低的韧性导致应用范围受限。石墨烯是目前已知最薄且最坚硬的二维材料,具有良好的力学、光学、电学和热学性能,是一种优异的增韧材料。论文选择石墨烯作为增韧材料,采用无压固相烧结法制备石墨烯/β-α复合SiC陶瓷,通过SEM、EDS、XRD、Raman、体积密度、抗弯强度、断裂韧性、维氏硬度等测试手段,探究石墨烯添加量对复合SiC陶瓷的体积密度、物相组成、力学性能、增韧机制等影响规律。石墨烯和β-SiC二者协同作用增韧石墨烯/β-α复合SiC陶瓷,制备出高性能的复合陶瓷。添加1 wt.%-3 wt.%的石墨烯制备石墨烯SiC陶瓷,物相组成与拉曼分析结果显示,试样的物相组成由石墨烯相与SiC相组成,存在石墨烯的D、G、2D峰等特征峰,表明石墨烯在高温烧结后仍旧保持原有结构。随着石墨烯添加量的增加,断裂韧性均呈先上升后下降的变化趋势,当石墨烯添加量为1 wt.%时,石墨烯/α-SiC陶瓷最大断裂韧性达5.28±0.25MPa·m,石墨烯/β-SiC陶瓷最大断裂韧性达5.07±0.23 MPa·m,相较于未添加石墨烯的试样断裂韧性分别提高37.86%和35.56%。通过优化石墨烯、α-SiC与β-SiC的配比,利用石墨烯和β-SiC的协同特性改善SiC陶瓷的力学性能,制备高性能石墨烯/β-α复合SiC陶瓷。结果显示,未添加石墨烯时,随着β-SiC添加量的增加,β-α复合SiC陶瓷抗弯强度和断裂韧性均呈现先上升后下降的变化趋势,当β-SiC添加量为10 wt.%时,β-α复合SiC陶瓷抗弯强度与断裂韧性最高达520.1±8.3 MPa与4.85±0.26 MPa·m,比α-SiC的抗弯强度和断裂韧性分别提高27.88%和26.63%。随着石墨烯添加量的增加,石墨烯/β-α复合SiC的体积密度由3.14 g/cm缓慢下降至3.01 g/cm,当石墨烯掺量为1 wt.%时,石墨烯/β-α复合SiC陶瓷抗弯强度为451.1±9.3 MPa,高于1 wt.%石墨烯/α-SiC陶瓷和1 wt.%石墨烯/β-SiC;石墨烯含量增加,断裂韧性呈先上升后降低的变化趋势,石墨烯/β-α复合SiC陶瓷的最大断裂韧性达5.34±0.21 MPa·m,相较于未添加石墨烯的试样断裂韧性有效提高14.10%。石墨烯/β-α复合SiC陶瓷发生断裂的过程中,石墨烯主要通过拔出、裂纹偏转与桥接等机制实现增强增韧SiC陶瓷基体的目的,裂纹传输途中遇到石墨烯,片层结构能够阻挡裂纹继续扩展的路径,裂纹沿着石墨烯片层结构的方向发生偏转扩散,裂纹路径增加,主裂纹长度缩短,裂纹的集中应力被消耗殆尽,同时石墨烯也能够作为桥联单元连接裂纹的上下界面,其高弹性模量能够与裂纹两界面产生粘结力,消耗裂纹扩展能量,阻止裂纹的进一步延伸,达到增韧陶瓷基体的效果。β-SiC经过高温烧结,生成长轴状晶粒可以使得裂纹扩展的过程受到阻碍,裂纹方向发生偏转,石墨烯与β-SiC协同增强增韧。