T700/QY9611复合材料层压板孔隙检测及孔隙形貌研究

采用模压法制备了4种不同铺层厚度的T700/QY9611复合材料层压板,用超声C扫描选取衰减均匀区域,制得24块显微照相法试样,拍摄了1 800余张金相照片;采用电子显微镜观察了孔隙的微观形貌;Image J软件计算了孔隙率并定量统计分析孔隙形貌。研究表明:该复合材料层压板孔隙总是分布在纤维与树脂的交界处,沿层间生长,随着层压板铺层厚度的增加,层压板孔隙率呈指数增长,且对孔隙形貌(长度、宽度、面积、形状)有不同程度的影响,例如孔隙长度、宽度分布范围不断增大,大尺寸孔隙所占比例不断增加,圆形、椭圆形孔隙所占比例不断减小,不规则孔隙所占比例不断增加。     

黄麻纤维表面原位沉积纳米SiO2工艺以及机理探究

采用超声-溶胶凝胶法在黄麻纤维表面原位沉积纳米SiO_2,通过红外光谱分析,微观形貌分析以及沉积量测试,讨论了不同工艺参数对纳米SiO_2沉积效果的影响。结果表明:随着正硅酸乙酯(TEOS)浓度或氨水浓度的增加,纳米SiO_2的沉积量逐渐增多,粒径逐渐增大;随着沉积温度的升高,纳米SiO_2的沉积量逐渐减少,粒径逐渐减小;与沉积温度为20℃相比,当沉积温度为60℃时,纳米SiO_2的沉积量减少了36.4%、粒径减小了37.8%;沉积时间主要影响纳米SiO_2的沉积量,对其粒径的影响不明显。通过实验探究了纳米SiO_2成核与生长的机理:黄麻纤维表面的孔隙结构为纳米SiO_2提供了成核位点;TEOS经过水解缩合反应形成短链交联结构,通过氢键或化学键沉积于黄麻纤维表面的孔隙中;短链交联结构经过成核与生长过程,逐渐形成纳米SiO_2颗粒。因此,通过对工艺参数合理地选择,可以调控纳米SiO_2在黄麻纤维表面成核与生长阶段的形貌与沉积量。     

钛合金表面化学镀Ni-P-MoS_2耐磨性能研究

以TC4钛合金为基体制备出Ni-P-MoS2化学复合镀层,分析了pH值、MoS2微粒浓度以及表面活性剂种类、浓度对复合镀层耐磨性能的影响,并观察了镀层磨损后的形貌。结果表明:复合镀层的耐磨性随镀液中MoS2颗粒浓度和pH值的升高先增强后减小。在MoS2颗粒浓度为2g/L和pH为6.0时,阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵与阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠的共同作用能有效促进MoS2微粒与Ni-P合金的共沉积,在钛合金表面形成一层均匀的固体润滑膜,显著降低摩擦系数。镀层中MoS2粒子起到很好的固体自润滑作用,减小了粘着磨损的发生。     

航空铝合金点蚀形貌对应力集中系数影响量化分析

开展航空7B04铝合金试件模拟机场环境的加速点蚀试验,获得点蚀损伤数据,定义点蚀蚀坑表面长度、宽度及蚀坑深度分别由A、B、C三个参量表示,此三个参量之间比例关系可确定典型蚀坑形貌特征。在此基础上,采用ABAQUS软件对一定载荷条件下典型形貌特征蚀坑的应力集中系数Kf进行量化分析。研究表明,随着点蚀周期延长,点蚀形貌逐渐呈表面椭圆、深度适中特点,量化结果为大部分B/A、C/A的值介于1和4之间,其最大值分别很少超过8和10;应力集中系数受点蚀形貌特征影响明显,表面形状一定时,应力集中系数Kf随蚀坑深度增加而增加;蚀坑深度一定时,应力集中系数Kf随蚀坑宽度增加而降低。上述结论可为飞机铝合金结构腐蚀疲劳寿命分析奠定理论基础。     

β-氢氧化镍结构及其复合电极电催化性能研究

采用沉淀转化法制备纳米结构β-氢氧化镍,用X射线衍射(XRD)、比表面仪(BET)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)等进行结构和形貌表征。结果显示,所得β-氢氧化镍呈片状和棒状的混合纳米结构,片层厚度约为35 nm,棒长为50~80 nm,且比表面积约为68 m2/g。用线性电位扫描对β-氢氧化镍与二氧化锰复合电极的电催化性能进行研究,发现含有10%M nO2/10%N i(OH)2的催化材料,在-0.7 V(vs.SCE)的极化电位下可获得约87 mA/cm2的电流密度,与单一的M nO2催化材料(约68 mA/cm2)相比有更佳的催化活性。     

CVI SiC涂层对碳泡沫性能影响

通过化学气相沉积法在柔性碳泡沫骨架上沉积生长碳化硅涂层,研究碳化硅涂层对泡沫材料的力学性能以及隔热性能的影响。利用SEM、XRD、压汞仪、电子万能试验机及导热分析仪分别对碳泡沫复合碳化硅涂层前后的微观形貌、物相组成、孔隙结构、抗压强度及导热系数进行测试。结果表明,碳泡沫骨架表面生长β-碳化硅涂层,随着碳化硅厚度增大:三维泡沫骨架结构存在的孔隙尺寸减小,孔隙率从99.68%下降至58.39%;泡沫试样压缩特性由类弹性形变转变为塑性形变,压缩强度从0.02MPa增至3.14MPa;单位热量传递截面积增大,传热量增大,试样导热系数从0.026 W/(m·K)升高至0.101 W/(m·K)。     

纳米网状MnO_2薄膜电极的制备

针对MnO_2存在导电性差、真实比容低、离子传导性差等问题,开发了新的制备方法,制备出了纳米网状结构的Ti基IrO_2-MnO_2纳米涂层。采用2种不同脉冲阳极电沉积法制备具有纳米网状结构的IrO_2-MnO_2纳米涂层,并利用XRD和场发射扫描电镜(FESEM)表征了工艺参数(不同沉积电流、沉积时间、沉积通断比)对IrO_2-MnO_2纳米网状结构生长状况的影响。研究表明:恒电流脉冲阳极电沉积法在沉积电流为2 mA,沉积时间10 min,沉积通断比为7∶1时得到的IrO_2-MnO_2纳米涂层其表面具有网状形貌。恒电位脉冲阳极电沉积法在沉积电位为1 V,沉积时间1 min,沉积通断比为5∶1能获得纳米网状MnO_2;恒电位法脉冲阳极电沉积比恒电流法脉冲阳极电沉积制备的薄膜电极纳米网状形貌明显,电化学性能对比需进一步实验验证。     

Ag/AgI/BiOI花状微球的制备及其光催化性能研究

采用微波辅助溶剂热法和光化学还原法制备了Ag/AgI/BiOI花状微球。用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜来表征产物的结构及形貌,通过N2吸附-解析等温曲线和紫外可见漫反射光谱来分析产物的比表面积和光吸收特性。结果表明:Ag/AgI/BiOI花状微球是由大量厚度约为50 nm的纳米片在空间放射状排列而形成的,当n Ag/AgI∶n BiOI=0.1∶1时,Ag/AgI/BiOI比表面积最大,对可见光吸收最强,对亚甲基蓝的光催化降解效率最高。结合金属-半导体的界面效应和半导体光催化材料的特性,提出Ag/AgI/BiOI的催化机理是一种基于表面等离子体共振效应的光催化降解反应机理。     

叶片数对垂直轴风力机结冰分布影响风洞试验

风力机叶片表面结冰会降低其气动性能和发电效率。本文研究了旋转状态下叶片数对垂直轴风力机叶片表面结冰分布的影响;搭建了利用自然低温的结冰风洞试验系统;测试了3种叶片数（1、2、4）、3种尖速比（0.2、0.6、1.0）条件下的叶片结冰分布情况。结果表明:在不同尖速比下,叶片数对垂直轴风力机叶片表面结冰分布规律影响显著,叶片内外表面的结冰总体呈现非对称分布特点;随着叶片数增加,叶片表面冰层厚度呈先增后减的变化趋势;在叶片前缘弦长10%区域内,冰层厚度增幅显著大于叶片其他部位;随尖速比增大,叶片前缘冰层厚度显著大于叶片其他部位,叶片前缘内外表面的冰层厚度差值呈递增的变化趋势。研究结果可为风力机叶片防/除冰技术提供参考。     

石墨烯对电极的制备及其性能分析

石墨烯因具有卓越的导电性、快速的电荷迁移率、高的比表面积及良好的化学和热稳定性,石墨烯对电极应用于太阳能电池具有极高的研究价值。实验采用机械剥离法制备石墨烯,使用低温旋涂法将石墨烯溶液旋涂于FTO导电玻璃,制备出石墨烯对电极并应用于QDSCs。本研究主要对不同旋涂时间得到的不同厚层石墨烯对电极性能进行分析。随着旋涂时间的增加,石墨烯对电极交换电流密度值先增加后减小,短路电流密度Jsc以及电池效率也出现相应的先增后减变化趋势。实验证明旋涂时间为30 s时,石墨烯对电极J0达到最大,石墨烯对电极展现出了对电子空穴对较好的电活性,拟合数据显示石墨烯对电极Rct为2.049Ω·cm~2,短路电流密度Jsc增加到5.21 mA·cm~(-2),电池效率增加到1.87%达到最大。石墨烯对电极电镜测试显示旋涂时间为30 s对应石墨烯膜层厚度为2μm,石墨烯对电极性能最佳。     

CF8611/AC531复合材料性质及其与7B04铝合金接触腐蚀的电化学研究

设计了CF8611/AC531复合材料的正面(Front surface,FS)试件和侧面(Side surface,SS)试件及3.5%NaCl+12.5%Cu_2SO_4电解液,借助电化学工作站、扫描电镜和扫描振动电极等设备,开展了复合材料和7B04-T74铝合金在不同状态下的电化学测量及偶接全浸试验。在恒温35℃、3.5%NaCl溶液中浸泡0h和96h后,FS试件自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为96和117mV,1.742×10~(-7)和2.213E×10~(-7) A/cm~2,铝合金则分别为-870和-897mV,2.920×10~(-5)和3.068×10~(-5) A/cm~2。FS和SS试件在恒温35℃、3.5%NaCl+12.5%Cu_2SO_4电解液中的极化电流密度分别为3.99×10~(-4)和1.01×10~(-3) A/cm~2,且在碳纤维裸露处均有明显Cu金属沉积;在恒温35℃、3.5%NaCl电解液中,FS/7B04偶对电偶电流密度均值为6.75E×10~(-6) A/cm~2,低于SS/7B04偶对的6.2×10~(-5) A/cm~2。结果表明:复合材料电化学性能稳定;FS试件电化学活性低于SS试件;证明了碳纤维在复合材料电化学响应中的贡献,指出了原始表面存在碳纤维裸露缺陷,由此划分了活性阴极区和惰性阴极区;接触腐蚀中铝合金的主要腐蚀形式是点蚀,并伴有少量沟状腐蚀,揭示了沟状腐蚀的发生机理和发展路径;SS试件对铝合金的电偶效应较FS试件显著,讨论了偶对中复合材料未失效的原因,指出表面阴极点及Al 3+的水解可能会减弱电偶效应。     

磷酸盐浓度对航空用7050铝合金微弧氧化膜层组织和性能的影响

在磷酸盐体系下对航空用7050铝合金进行微弧氧化(MAO)处理,主要是用扫描电镜、金相显微系统、膜层测厚仪、维氏硬度计、粗糙度仪、磨耗试验机和盐雾腐蚀箱等手段研究了不同的Na3PO4浓度对航空用7050铝合金微弧氧化膜层形貌、截面形貌、厚度、硬度、粗糙度、耐磨性和耐蚀性的影响.结果表明,随着微弧氧化反应的进行,受到电压变化影响,试样表面的弧光从银白色转为橘黄色;不同Na3PO4浓度下制得的MAO膜层均呈现出"火山口"喷射状形貌,随着Na3PO4浓度的增加,膜层的硬度先升后降,磨耗比先降后升,厚度、表面粗糙度持续增大,当Na3PO4浓度为14 g·L-1时,MAO膜层获得最佳综合性能.     

滤饼生长模拟及其分形特性

基于受限扩散凝聚模型(DLA),建立纤维过滤介质表面二维滤饼的生长模型。模拟中考虑了颗粒粒径分布对滤饼孔隙结构的影响。模拟结果表明,多分散颗粒形成滤饼的孔隙率小于单分散颗粒滤饼的孔隙率;由多分散颗粒形成滤饼的无因次厚度与无因次沉积颗粒数的关系仍满足线性,且σ越大滤饼的厚度随沉积颗粒数增加越快。应用分形理论对滤饼的形态结构作定量分析。结果指出,二维滤饼的分形维数与Pe数呈递增关系,纯扩散条件下形成滤饼的分形维数D=1.8400.024,纯惯性条件下形成滤饼的分形维数D=1.9950.005。     

钛合金表面多孔TiO2制备及涂层结合强度改进

为了提高钛合金基体与Fe(吸波剂)/环氧涂层的结合强度,采用微弧氧化在钛合金表面制备一定厚度的二氧化钛多孔膜,之后浸涂Fe/环氧树脂涂料。分别研究了微弧氧化中电流、时间等实验参数对钛合金表面形貌和涂层结合强度的影响,并对所制备的氧化多孔膜在拉伸前后进行扫描电子显微镜(SEM)分析。结果表明:多孔TiO2膜的孔径随电流增大而减小,孔密度随电流增大而增大,随时间增加孔径增大,但时间不宜太长,涂层的结合强度随电流以及时间的增大都是先增大后减小,在3 A,4 min时达到最佳值33.62 MPa。     

屏蔽阳极模板随动式微细电铸的定域性研究

屏蔽阳极模板随动式微细电铸技术是一种新颖的金属微结构加工方法,具有工艺简单、成本低以及高深宽比微结构加工能力的优点。电沉积定域性是影响其复制精度和分辨率的核心因素。对电沉积定域性进行了理论分析和实验研究,结果表明:极间距对定域性的影响较大,杂散沉积宽度随着极间距线性增大;而在极间距一定时,极间电压(即电沉积电流密度)、屏蔽胶膜厚度及微槽特征宽度不影响电沉积的定域性。     

Zn／纳米CeO2复合镀层的制备及其性能研究

采用电镀方法制备了Zn/纳米CeO2复合镀层,分析了镀液中CeO2颗粒悬浮量、阴极电流密度和镀液温度等因素对复合镀层中纳米CeO2复合量和膜层质量的影响,用正交试验法优选了各工艺参数。采用电化学方法和浸泡法研究了Zn/纳米CeO2复合镀层的耐蚀性。结果表明,相对于纯镀锌镀层,复合镀层晶粒细小,平整光滑,显微组织均匀、致密,并且镀层耐蚀性能有提高。     

2197铝锂合金碱性化铣加工工艺及其影响因素研究

通过正交试验筛选了适合2197铝锂合金化学铣切加工的槽液配方,探讨了化学铣切加工速率、表面粗糙度及浸蚀比的主要影响因素。研究结果表明:化铣液的配比为NaOH 250 g/L、Na2S 30 g/L、TEA 40 g/L、Al3+10 g/L时能获得较好的表面加工性能;化铣速率取决于NaOH浓度、温度及Al3+浓度,随着NaOH浓度增加和温度的升高,化铣速率均加快;而Al3+浓度增加,化铣速率降低,当化铣液中Al3+浓度超过120 g/L时,化铣液失效;在化铣液中适量添加TEA、Na2S或Al3+均能有效降低试样表面粗糙度;添加一定量的Na2S和Al3+有利于化铣过程的浸蚀比控制;2197铝锂合金适宜化铣温度为90~95℃。     

Al2O3陶瓷表面机械合金化制备铜涂层研究

采用机械合金化方法于Al2O3陶瓷表面制得Cu涂层,研究了不同球磨时间的工艺条件下,陶瓷表面金属涂层的微观组织形貌,并对机械合金化过程中陶瓷表面金属化的过程作了相关探讨。实验结果表明,在磨球撞击和摩擦的反复作用下,铜粉首先附着在陶瓷基体表面并填充表面的凹坑,然后在进一步球磨过程中冷焊到基体表面,最终在陶瓷表面形成Cu涂层;涂层与基体之间基本无扩散,结合机制主要为机械结合;适当延长球磨时间,有利于涂层厚度、致密度的增加。划痕法测试表明,涂层与陶瓷基体结合较为紧密且并无起翘剥落。     

镀钛金刚石钎焊界面微区结构分析

采用Ag-Cu-Ti合金粉末在加热温度920 ℃保温时间8 min条件下真空钎焊镀钛金刚石，运用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪综合分析界面微观结构、元素分布特征及新生物相形貌。结果表明，镀钛金刚石镀层并不是单一钛的附着层，而是薄层TiC。钎焊过程中，镀钛金刚石磨粒与Ag-Cu-Ti钎料结合界面出现显微组织分层现象，原镀层与 新生层厚度分别约为0.8 μm和5 μm。新生化合物在镀层表面呈短针状致密生长且有序连成片状，在镀层破损处有长约4 μm，宽约1.5 μm针状物，而在破损边缘处碳化物呈棒状背离镀层侧向生长。原子扩散动力学分析显示镀层晶体结构会限制游离C原子的无规则运动，使得新生TiC均匀分散形核并长大。     

渗氮处理对TC4钛合金性能的影响

为了在钛合金螺纹表面形成完整的膜层，提高材料耐磨性能，采用金相形貌分析、硬度和强度分析等手段研究了TC4钛合金渗氮过程参数对微观结构及性能的影响。试验结果表明，随着渗氮温度从700℃升至850℃，材料抗拉强度从1 026 MPa降低至930 MPa；延伸率随着温度升高而逐渐增高；表面硬度从529 HV上升至826 HV，相比于渗氮前280 HV，硬度有大幅度的提高；而保温时间从8 h增加至20 h，对材料的硬度和形貌影响较小，按照此工艺可以在钛合金零件表面形成完整的膜层；钛合金硬度的提高主要是因为表面形成了由Ti₂N和α-Ti组成的渗氮改性层表面。