地面模拟微重力条件下Cu-Pb合金的制备及微观结构与摩擦性能研究

利用地面上建立的微重力电磁模拟设备成功制备出了Cu-Pb二元难混合金,并对其微观组织结构与摩擦性能进行了分析与测试。样品SEM分析结果表明,模拟微重力状态下制备的合金样品较好地克服了地面上因重力影响而产生的严重成分偏析,少数弥散相较均匀地分布于基体中,少数相含量越低,弥散体尺寸越小,分布越均匀;摩擦性能测试结果显示合金模拟样品的摩擦性能明显好于基体金属,且摩擦系数随少数相Pb的含量的增大而减小,体积磨损率随少数相含量的增大先快速减小而后又缓慢增大。同时对实验结果进行了简单的分析与讨论。      

A1CuMgZn单晶合金的空间凝固

重力对合金凝固过程与缺陷形成具有重要影响.在常规地面条件下难以清晰揭示凝固过程中的重力效应及其作用规律,而在微重力环境中重力对熔体的作用以及对凝固过程的影响大大降低.利用天宫二号空间实验并结合地面对比实验,研究AlCuMgZn单晶合金在微重力和重力环境下枝晶生长形貌和特征参数差异以及成分偏析和缺陷形成的异同,揭示重力对枝晶生长过程和成分偏析等现象的影响及其在凝固缺陷形成中的作用.     

A1-3.4%Bi合金定向凝固组织形成过程

对Al-3.4%Bi(质量分数)偏晶点成分合金开展了定向凝固实验,并对其凝固组织形成过程进行分析.结果表明,Al-Bi偏晶点成分合金定向凝固时在凝固界面前沿液相内形成溶质Bi富集层,并在该区域内发生液液相变.当试样凝固速度较慢时,合金凝固后弥散相粒子尺寸呈现双峰分布;当凝固速度较快时,凝固界面前沿所有尺寸的少量相液滴均向凝固界面迁移,合金凝固后弥散相粒子尺寸呈现单峰分布.     

空间微重力条件下偏晶合金的研究

利用我国首次卫星搭载,进行了偏晶合金Zn—Pb、Al—Pb 的空间微重力下的重熔试验,研究了低于临界温度下Al—Pb 合金重熔过程中的物理规律;在临界温度之上重熔了Zn—Pb 合金,发现了Marangoni 对流对合金凝固过程的影响;在液态烧结条件下制备了均匀的粉末Zn—Pb 合金。在微重力下的研究表明:空间微重力条件对消除由于重力引起的宏观偏折和自然对流十分重要,但在重力消失后,非重力的其它因素的影响又显得格外重要。     

空间材料实验炉的模拟热分析与地面试验分析

空间材料实验炉的温度分布对空间材料制备至关重要.通过对用于天宫二号空间实验室材料实验炉的物理模型进行合理简化,建立了三维传热数值计算模型,测量了实验炉材料的热物性参数,并根据地面试验工况进行模拟热分析计算,其结果能够很好地与地面试验结果吻合.采用模拟计算的方法分析样品物性参数对炉膛和样品中温度分布的影响,对实验炉的隔热部件进行优化设计,进而对炉体外表面温度进行了预测.数值仿真计算弥补了实验中测温点不足的问题,有助于进一步了解样品的温度分布,同时为实验炉隔热优化设计和安全运行提供了依据.      

喷涂粉末对Al-Cu-Fe准晶涂层组织结构的影响

准晶材料具有低热导率、低磨擦系数、良好的耐磨性和抗氧化性、高硬度、高温塑性等优异性能,使之适于作为表面防护涂层.为了提高钛合金的抗高温氧化性能和耐磨性能, 采用低压等离子喷涂方法LPPS (Low Pressure Plasma Spraying)在钛合金表面制备了Al-Cu-Fe准晶涂层.通过改变喷涂粉末的成分和粒度大小,研究了喷涂粉末对制备态涂层相结构及微观形貌的影响. 由X-射线衍射XRD(X-Ray Diffraction)、扫描电镜SEM(Scanning Electronic Microscope)分析得出:采用原子比为Al70Cu20Fe10、粒度为-325目的粉末制备的涂层,在800℃下真空退火处理2?h后,结构均匀致密,二十面体准晶相(I相)含量高,并只含有少量的β相.     

细说失重

1　失重的机理□□失重是航天飞行中最为奇妙独特和违背“常理”的现象 ,而且是在地面上最难再现和模拟的物理过程。人们在对这种现象感到无比有趣的同时 ,常常希望了解它产生的原因和机理。然而关于失重原因和机理存在着一些似是而非的 ,或者并不准确的解释。科普读物上常见的有两种解释 :一是“引力为零”;二是“离心力与地球引力相抵消 ,或相平衡”。这第一种解释是错误的。首先应当指出的是 ,“失重”是指物体失去重量 ,而不是失去重力。重量是物体对其周围相接触的物体或介质所表现出来的作用力 ;重力则是地球 (或其他天体 )对物体的引…     

非晶态Co-T-Zr(T=Cr,Mo,V,W)合金作为磁强计磁芯材料的研究

以快淬法制备了非晶态Co_(90～x)T_xZr_(10)(T=Cr,Mo,V,W;x=0,4,6,8,10,12)合金系列样品,并对其一些热和磁性能进行了测试研究,探讨了它们在磁强计上应用的可能性。结果表明,随着样品中T元素含量的增加,样品的晶化温度和晶化激活能升高,饱和磁化强度和居里温度下降,交流磁导率变化不大。退火处理对交流磁导率和损耗有较大影响。以现有理论对实验结果进行了分析。非晶态Co_(78)Cr_(12)Zr_(10)合金适于用作磁强计探头的磁芯材料,尤其是它良好的高频性能使磁强计测量的交流磁场的截止频率大干20kHz。     

基于FDTD方法研究重力作用下瑞利波传播特性

瑞利波(R波)在地质勘探和无损检测等许多领域都得到了广泛的关注和应用,重力作用对其的影响不可避免.基于前人提出的重力作用下的R波波速函数,进一步分析了不同弹性参数下重力对于该波速的影响,给出了近似波速函数的适用范围;采用时域有限差分(FDTD)方法、交错网格离散格式及扩展边界条件,模拟了微分高斯脉冲(DGP)激励下,准半空间体各向同性线弹性介质中的波传播问题,得到了更接近理论结果的波速值,同时进一步分析了重力对时域和频域响应等方面的影响.通过分析得到,为了更为准确地预测实验结果,有必要在模拟中加入重力作用.      

赤道电离层F区底部准正弦型不均匀体引起闪烁的数值模拟

本文采用多重相屏模型, 考虑不均匀体特征尺度随高度的变化, 模拟了赤道电离层F区底部准正弦型(BSS)不均匀体引起的闪烁。模拟计算结果表明:BSS不均匀体的特征尺度随高度变化可以导致闪烁谱和不均匀体谱之间谱指数的显著差异。      

用时域法EIS技术研究LY12CZ 铝合金的局部腐蚀

通过周期浸泡腐蚀实验和时域法电化学阻抗谱(EIS)技术研究了LY12CZ铝合金的腐蚀损伤,用金相法测量最大腐蚀深度,用统计分析方法处理实验数据.结果表明,LY12铝合金经周期浸泡腐蚀试验后,低频阻抗倒数1/R_d符合Gumbel分布,1/R_d随腐蚀时间变化的动力学曲线呈S形,该曲线分成点蚀和剥蚀两个阶段,点蚀阶段符合Sigmoidal曲线关系,剥蚀阶段符合线性关系.1/R_d与最大腐蚀深度在空间统计分布和腐蚀动力学规律两个方面都有一致性,因此可以用1/R_d表征腐蚀损伤程度.由此可见,时域法EIS技术可作为一种快速、无损、定量的腐蚀评估手段.      

含SiO2,ZrO2微粒复合镀镍层抗高温氧化性能

通过对含有SiO₂,ZrO₂微粒复合电沉积的研究,在Cu合金表面分别获得了含量(原子数分数)为11.3％ SiO₂,5.31％ ZrO₂微粒的Ni基复合镀层.通过在800℃、900℃条件下的高温氧化和热震循环试验,研究了这种复合镀镍层的高温氧化性能和界面结合特性.结果表明:经过40?h的高温氧化,2种复合镀镍层的抗氧化性能均达到抗氧化级,而且含SiO₂微粒的复合镀镍层的抗氧化性能优于含ZrO₂微粒的复合镀镍层;经过55次冷热循环,含SiO₂微粒的复合镀镍层与铜基体结合良好.     

硅溶胶在镁合金阳极氧化反应中的成膜作用

采用溶胶化学与电化学相结合的新型表面处理方法——将自制的硅溶胶添加到电解质溶液中进行阳极氧化.以AZ91D镁合金及镁锂合金为研究基材,研究体系分别为硅酸钠和氢氧化钠溶液,通过对不同溶胶添加量下的溶液电导率、反应击穿电压、氧化膜层厚度及微观形貌、膜层表面成分及XRD结果分析,来探讨溶胶粒子在成膜过程中的作用.结果表明:溶胶粒子的加入增大了阳极表面的电阻,使得反应的击穿电压升高,从而导致了膜层厚度增加;同时硅溶胶粒子参与了阳极氧化反应,其在高温高压的条件下与MgO生成了Mg₂SiO₄.      

空间飞行体与压缩区内等离子体非稳态相互作用的数值模拟

在压缩区内，飞行体天线辐射出的高频调制场影响着等离子体中的电荷分布，而电荷分布的扰动又反过来影响场量，采用FTCS有限差分格式方法，利用二维三分量轴对称，对空间飞行体与压缩区内等离子体非稳态相互作用过程进行数值模拟，得到了电荷密度扰动与电场的变化情况，计算结果表明，这种非线性相互作用可以引起场的塌缩并出现密度空洞，通过对密度空洞变化的探测，可对隐身飞行体进行跟踪。     

Track structure and DNA damage.

Heavy particles like protons or heavier ions are different in their biological efficiency when compared to sparsely ionizing radiation. These differences have been attributed to the different pattern of energy deposition in the track of the particles. In radiobiological models two different approaches are used for the characterization of the radiation quality: the continuous dose distribution of the various track structure models and the separation in small compartments inside the track which are used in microdosimetry. In a recent Monte Carlo calculation using the binary encounter approximation as input for the electron emission process, the radial distribution of the dose is calculated for heavy ions. The result of this calculation is compared to other models and used for a qualitative interpretation of the induction of DNA damage by particles.     

Injection mechanism for cosmic ray acceleration

The quasilinear theory of MHD waves excitation by cosmic rays accelerated at a front of supernova shock has been constructed. It is shown that the energetic particles excite the waves propagating from the shock front, the intensity and the spectrum of these waves is obtained. The role of nonlinear Landau damping in the formation of such spectrum has been analysed. The diffusive scattering length of the high energy particles in the preshock region has been calculated and it is shown with the help of these formulae that the effective Fermi acceleration at the shock front is possible upto the values of the relativistic factor = 10⁴ - 10⁵. The injection mechanism for cosmic rays acceleration has been proposed. It is based on stochastic Fermi acceleration of the thermal plasma by MHD waves excited in the preshock region. Different possibilities for wave phase velocity dispersion needed for stochastic Fermi acceleration are analysed, those are the excitation of the oblique magnetosonic waves as well as the excitation of parallel Alfven waves propagating in opposite directions. The distribution function of the suprathermal particles accelerated by MHD waves is obtained, the cosmic rays density as well as the lower boundary of their energy spectrum realised in the proposed mechanism are also calculated.     

真空和微重力下烟幕粒子动力学特性研究

为了研究红外烟幕在外层空间的适用性,基于外层空间环境高真空和微重力的特殊性,分析烟幕粒子的真空和微重力效应,采用分子运动论理论近似模拟真空和微重力下烟幕粒子的动力学特性,建立烟幕粒子间距函数模型,利用Mathematica方法计算了烟幕材料粒径、密度及粒子运动时间对粒子间距大小的影响.结果表明,随着烟幕材料粒径及密度的增大,粒子间距逐渐减小,形成烟幕的稳定性逐渐增大;粒子运动时间愈长烟幕愈不稳定.      

混合球磨对YAl_2颗粒形貌及表面改性的影响

采用扫描电镜、能谱分析、透射电镜等分析方法研究了球磨对YAl₂及YAl₂/Mg颗粒的组织形貌、YAl₂颗粒在YAl₂/Mg颗粒中的分散性及YAl₂/Mg界面结合状况的影响.结果表明:YAl₂颗粒经球磨20 h后,其平均粒径约为1.5 μm,颗粒边缘尖角数量明显减少,呈圆滑的近球形.加入Mg颗粒进行混合球磨20 h后,YAl₂颗粒在混合颗粒中呈弥散分布,且表面包裹一层单质Mg,YAl₂/Mg的界面为直接结合型,未发现有界面反应.     

屏蔽材料对木星轨道卫星内部介质充电效应的影响研究

在木星轨道的空间辐射环境中，占主导地位的粒子是能量大于1MeV（甚至高于100MeV）的高能电子，这可能会产生卫星内部介质充电效应。在卫星的防辐射设计中，通常需要一定厚度的材料来屏蔽这些电子，使得进入卫星内部的电子通量达到安全的水平。利用所建立的GEANT4-RIC（radiation induced conductivity）方法，研究了运行于木星轨道的卫星对高能电子的最佳屏蔽材料设计。研究了铝、钛、铁、铜、钽和铅作为卫星屏蔽材料的可能性。研究结果表明，在木星探测任务中，为了减轻卫星内部介质充电效应，高原子序数材料比低原子序数材料在相同质量下提供的屏蔽效果更好。因此，用钛、铁、铜、钽或铅代替地球轨道卫星上常用的屏蔽材料铝，可以节省屏蔽质量。