【摘 要】
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利用自行研制的适用于同步辐射CT线站的微波烧结装置,在线观测了材料在微波电磁场作用下微结构的演化,分析了微波场中物质的扩散驱动力.得到了亚微米(0.74 μm)分辨率下样品微结构随微波功率上升和烧结时间而变化的投影图,运用局部重建和滤波反投影等算法重建出二维断层图和三维立体图;通过重建图像观测到材料烧结颈生长、颗粒生长、气孔收缩和排出等现象,以及颗粒之间的牵拉脱离等区别于常规烧结的特殊活跃现象;定
【机 构】
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中国科学技术大学材料力学行为和设计重点实验室,合肥230027
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利用自行研制的适用于同步辐射CT线站的微波烧结装置,在线观测了材料在微波电磁场作用下微结构的演化,分析了微波场中物质的扩散驱动力.得到了亚微米(0.74 μm)分辨率下样品微结构随微波功率上升和烧结时间而变化的投影图,运用局部重建和滤波反投影等算法重建出二维断层图和三维立体图;通过重建图像观测到材料烧结颈生长、颗粒生长、气孔收缩和排出等现象,以及颗粒之间的牵拉脱离等区别于常规烧结的特殊活跃现象;定量分析各种烧结参数(微观结构参数、烧结热、动力学参数和物相参数等)对微波烧结过程和材料微结构特征的影响,证明了了由于微波的微区聚焦、"非热效应"等导致的表面和界面驱动力不同,进而影响了微波烧结过程中微结构区别于常规烧结的演化现象.
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利用边界元法计算了二维三组元局域共振型声子晶体的带隙结构.三组元声子晶体的组成为:"硬"材料(有较大的密度和声速)柱体外包一层"软"材料(有非常低的密度和小的声速)作为嵌入组合材料周期排列在基体中.
针对低维铁电材料的微观涡流畴结构及相关特性的力学载荷可控性规律展开系统理论分析,模拟计算,实验制备测试及应用分析研究.理论方面,运用已建立成熟的多尺度研究方法,揭示了不同结构下低维铁电材料涡流态存在方式及相关特性.实验方面,结合低维铁电材料实验制备和性能测试,搭建低维铁电材料力学加载实验平台及涡流畴结构观测平台,重点研究了力学载荷作用下铁电涡流态稳定和相变机制以及相关特性变化规律,为本领域基础和应
通过在应力退极化过程中施加偏执电场,在钛酸钡单晶中实现了高达0.85％的超弹性应变.另外,在恒定压应力(6MPa)下对钛酸钡单晶施加幅值为800V/mm的单向循环电场时,还同时实现了高达0.93％的致动应变.这种集超弹性和致动于一体的特性有可能使钛酸钡单晶用于新一代的同时具有抑振和致动需求的器件中.
针对内半径和外半径具有不同的外加温度和压力共同作用下的SMA筒状结构的力学性能的进行研究,即在内半径r=a处,温度载荷为Ta,内压力为Pa,在外半径r=b处,温度载荷为Tb,外压力为Pb.根据Trisca屈服准则和线性强化理论,对SMA筒进行受力分析,得到热-机械力共同作用下SMA筒的应力分布,相变应变分布,马氏体体积分数分布以及径向位移的分布情况.并将所得结果与有限元结果进行比较.
首先采用二维板模型,基于各向同性线弹性材料小变形假设,建立了单畴向列相光敏液晶聚合物薄板的光致弯曲模型.根据冯卡门板的理论,建立了薄板的大挠度光致弯曲模型,得到了挠度的控制方程和边界条件.并利用COMSOL软件分析了薄板的大挠度光致弯曲行为.最后,利用有限元方法,模拟了三维板的光致弯曲行为.
系统研究了不同加工工艺(固溶处理,热压,冷轧,冷锻,烧结和吸铸)对Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn合金的显微组织超弹性能的影响规律.研究发现,烧结和吸铸工艺细化晶粒效果良好.其中吸铸工艺处理后得到的合金平均晶粒尺寸大约为4 μm,能够显著地提高合金的马氏体相变诱发应力,进而改善合金的超弹性能;而合金中存在的多重强织构可显著地抑制马氏体相变,进而提高其马氏体相变诱发应力,但同时强烈阻碍马氏体逆相变,
在平均场理论的框架下,利用速率方程模型可以描述纳米极化区在电场下的取向翻转动力学对宏观介电响应的影响.通过拟合实验观测到的PMN弛豫铁电体中纳米极化区平均体积与温度,电场,压力的关系进而输入到速率方程模型中,计算结果可以重现典型弛豫铁电体如PMN中观测到的温度,电场频率依赖的介电响应.
实验开发了LABVIEW程序应用于超声波信号的自动采集以及实时分析、显示,并通过插值、降噪等信号处理,获得不同类型缺陷的全场分布云图.实验表明,超声脉冲反射回波测试方法与小波变换等信号处理技术的结合,可以得到纤维缠绕多层复合结构的损伤状况,并且可以实现损伤状况的全场检测与显示,满足工程需求.
利用相场理论,分别用有限元法与有限差分法来计算弹性能与静电能,模拟了不同应变,退极化场,外加电场下FeFET的畴结构及其演变以及金属-铁电-绝缘层-半导体(MFIS)结构中铁电层的电滞回线.在上述模型的基础上,结合标准MOSFET的基本器件方程,模拟了应变,退极化场对MFIS结构的FeFET的C-V特性,输出特性等电学性能的影响.进而分析了不同畴结构对FeFET电学性能的影响.
当用投影光栅技术测量物体的形貌时,CCD上接收到的条纹并不是理想的正弦条纹,这种情况下,用相移算法计算出的条纹位相上会出现一种周期性的波纹状位相偏差.分析了这种位相偏差产生的原因,以及此位相偏差对测量结果的影响.分析了基于连续小波变换算法对此类条纹图的特殊适应性,给出了投影栅线实验时合理的条纹投影密度,包括条纹过密或过稀对位相分析的影响.