简介:采用分子动力学方法研究氢氧化镁的力学性能和点缺陷能,而对体相和表面所含点缺陷的微观电子结构采用第一性原理进行研究。结果表明,根据缺陷能分析,阳离子间隙和置换缺陷非常容易产生,因此对于氢氧化镁通过引入其他阳离子进行改性相对容易。高的OH键(OHSchottky缺陷)或H键(H的Frenkel缺陷和Schottky缺陷)提高了氢氧化镁脱水过程所获得熵的能垒,从而提高了氢氧化镁的分解温度,这是氢氧化镁能够满足填充型阻燃添加剂的要求本质原因之一。建立了氢氧化镁MD模拟的势能模型,通过模拟计算揭示了氢氧化镁晶体结构与力学性能的关系。为了获得具有较好机械加工性能的添加型阻燃剂,应选薄层状氢氧化镁。确定了含点缺陷氢氧化镁的电子结构。揭示了离子掺杂对氢氧化镁晶体的影响机制,为掺杂离子的选择提供了理论指导。
简介:基于建立的新型三维仿真模型,采用分子动力学方法模拟单晶铜(100)表面纳米加工过程,研究材料的去除机理和纳米加工过程中系统的温度分布与演化规律。仿真结果表明:系统的温度分布呈同心型,切屑温度最高,并且在金刚石刀具中存在较大的温度梯度。采用中心对称参数法区分工件中材料缺陷结构的形成与扩展。位错和点缺陷是纳米加工过程中工件内部的主要缺陷结构。工件中的残余缺陷结构对于工件材料的物理属性和已加工表面质量具有重要影响。位错的成核与扩展、缺陷结构的类型均与纳米加工过程中系统的温度有关。加工区域温度升高有利于位错从工件表面释放,使工件内部位错结构进一步分解为点缺陷。采用相对高的加工速度时,工件中残留缺陷结构较少,有利于获得高质量的加工表面。
简介:采用超音速火焰(HVOF)喷涂制备了一种新型的由纳米、亚微米、微米WC颗粒和CoCr合金组成的多尺度WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,对比了双峰和纳米结构WC-10Co4Cr涂层,在分析了涂层组织的基础上,研究了多尺度涂层的孔隙率、显微硬度、开裂韧性和抗空蚀性能,并分析了多尺度WC-10Co4Cr涂层的空蚀行为和机理。结果表明,HVOF喷涂制备的多尺度WC-10Co4Cr涂层具有≤0.32%的孔隙率和高的开裂韧性,涂层中未发现明显的纳米WC脱碳现象。与双峰与纳米结构涂层相比,多尺度WC-10Co4Cr涂层表现出最优异的抗空蚀性能,在淡水中的抗空蚀性能分别比双峰涂层和纳米结构涂层提高了大约28%和34%。多尺度WC-10Co4Cr涂层的优异抗空蚀性能归结于其独特的微纳米结构和优良的性能,能有效阻碍空蚀裂纹的形成和扩展。
简介:研究热挤压Al5083/B4C纳米复合材料的显微组织表征和力学行为。Al5083和Al5083/B4C粉末在氩气气氛和旋转速度400r/min条件下球磨50h。为提高伸长率,将球磨粉末与30%和50%(质量分数)平均粒径>100μm和<100μm未球磨粉末进行混合,然后进行热压和热挤压,挤压比为9:1。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱、透射电子显微镜、拉伸和硬度测试研究了热挤压合金。结果表明,机械球磨和B4C颗粒使Al5083合金的屈服强度从130MPa提高至560MPa,但伸长率急剧下降(从11.3%降至0.49%)。添加平均粒径<100μm未球磨颗粒可提高合金的塑性但降低拉伸强度和硬度,而添加平均粒径>100μm未球磨颗粒同时降低拉伸强度和塑性。随着未球磨颗粒含量的增加,断裂机理从脆性断裂转变为韧性断裂。
简介:提出一种从黑泥中回收利用钛的新工艺,该工艺包括NaOH水热转化、水洗和H2SO4浸出制备TiO2。在优化的反应条件下,即NaOH溶液浓度为50%(质量分数)、NaOH/黑泥质量比为4:1、反应温度为240°C、反应时间为1h和氧气分压为0.25MPa,钛转化率可达97.2%,主要含钛产物是Na2TiO3。非目标产物Na2TiSiO5在水洗中保持稳定,在水热反应中提高NaOH浓度可以抑制Na2TiSiO5的生成。水热产物经过水洗后,97.6%的Na^+可以回收。含有NaOH的溶液经过浓缩之后可以回用。在较低温度下,水洗物料中96.7%的钛能被较低浓度的硫酸浸出得到钛液。利用所得钛液进一步制备合格TiO2产品。
简介:本文通过二维准连续介质法模拟三角型压头在纳米压痕试验中测量铝薄膜材料断裂韧度的过程,得到了相应的载荷-位移曲线,计算出了铝薄膜在纳米尺度下的断裂韧度(KIC)和相关的力学性能参数。数值结果显示:单晶铝薄膜材料在纳米尺度下的断裂韧度(KIC)为0.216MPa·m^1/2,预测值与相关试验结果较吻合,从而表明使用准连续介质法预测纳米尺度下薄膜材料的断裂韧度是可行的。在研究中发现:对应于载荷-位移曲线的急剧下降区域,相应的位移云纹图中有明显的压痕变形集中现象,表明此处是径向裂纹发生的准确位置。计算结果证明,这种载荷-位移曲线和位移云纹图相结合的方法是计算薄膜材料径向裂纹的有效方法。
简介:以可膨胀石墨为原料制备少层石墨烯,通过初次微波辐照3min、混酸(浓硫酸与浓硝酸的体积比为1:1)浸泡处理24h及二次微波辐照剥离3min的工艺流程,得到了少层石墨烯。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FTIR)和燃烧法元素分析对实验产物进行表征。结果表明:经过初次微波辐照处理,伴随闪光及爆裂声,可膨胀石墨层片结构被剥离,迅速形成疏松、多孔的蠕虫形貌。通过混酸浸泡、二次微波辐照和超声分散等后续处理,可快速制得厚度约为4.7nm的约十几层的石墨烯,且石墨烯未被严重氧化,纯度高,结晶度高。