【摘 要】
:
活塞是发动机的重要零部件,长期在高温高载荷下工作,主要采用Al-Si系活塞合金制造,随着高功率密度柴油发动机的发展,现有常规Al-Si系活塞合金难以满足其苛刻工况条件的使用要求。陶瓷颗粒增强铝基复合材料是最具前景的下一代活塞候选材料之一,TiC颗粒作为颗粒增强体具有诸多优异性能,但是TiC在Al-Si合金中的稳定性一直制约其发展。因此探明TiC在Al-Si熔体中的分解过程和机理成为解决其稳定性的首
论文部分内容阅读
活塞是发动机的重要零部件,长期在高温高载荷下工作,主要采用Al-Si系活塞合金制造,随着高功率密度柴油发动机的发展,现有常规Al-Si系活塞合金难以满足其苛刻工况条件的使用要求。陶瓷颗粒增强铝基复合材料是最具前景的下一代活塞候选材料之一,TiC颗粒作为颗粒增强体具有诸多优异性能,但是TiC在Al-Si合金中的稳定性一直制约其发展。因此探明TiC在Al-Si熔体中的分解过程和机理成为解决其稳定性的首要问题。本文从实验和第一性原理计算两方面对TiC的分解过程和机理进行研究,为了更容易观察整个分解过程,采用外加方法制备了高TiC含量的颗粒增强铝基复合材料,使用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对材料进行组织和晶体结构分析。然后基于密度泛函理论,通过实验和理论计算综合确定了 TiCx的晶格常数,计算了 TiCx中C位置点缺陷的形成能,并分析了 TiCx中Ti原子扩散的能垒及Si原子对Ti原子扩散能垒的影响,将分解产物之一的TiAlSi相同Al3Ti对比,分析了 TiAlSi相的形成原因和Si元素对其生长形态的影响。获得了 TiCx在Al-Si熔体中分解的模型,并找到了一种在Al-Si熔体中稳定TiCx的方法,本文的主要结论如下:TiCx在纯Al熔体中稳定存在,然而Si元素急剧降低其稳定性并最终分解为TiAlSi相和Al4C3。TiCx颗粒先是被TiAlSi相包裹形成层壳结构,随着液态保温时间延长,TiAlSi相最终长大为长条状。TiC的晶格常数的实验测量值和B-M方程拟合值基本一致,确定为4.33A,TiC中C空位型点缺陷形成能低,容易形成。Si原子进入点缺陷的形成能小于Al原子,说明Si原子比Al原子更容易进入到TiCx的晶格中,对TiCx的性质产生影响。探明了TiC在Al-Si熔体中的分解机理:基于电荷密度差和Bader电荷分析,得出Si原子与Ti原子的成键能力弱于C原子,降低TiCx的稳定性,会使得TiCx中Ti原子扩散能垒降低,加快Ti原子沿空位组成的通道的扩散迁移,导致了 TiCx的分解。TiAlSi相是由Al3Ti中Al原子位置被Si原子占据形成,XRD衍射结果和理论模拟均得到:相比Al3Ti,Ti(Al1-xSix)3相衍射峰向高角度偏移。Si元素会降低Al3Ti(110)晶面能量,Ti(Al1-xSix)3相有利于长成长条状。根据形成能计算得出,B、N和O均能够大量进入TiCx晶格占据C位置,堵塞Ti原子扩散通道,起到保护TiCx的作用。成功制备出Al-12Si-3TiC-0.9B复合材料,验证了 B对TiCx颗粒的保护作用。
其他文献
数字全息测量技术仅通过单帧图像即可恢复物体的三维形貌,是一种无损、高效的光学检测方法,但针对具有突变相位的待测物体,检测结果存在相位信息不连续、相位解包裹不准确等问题。因此,如何实现有效的相位补偿,提升数字全息相位重建的准确性,成为当前的研究热点。本文在数字全息基本理论分析和液晶空间光调制器相位调制特性研究的基础上,构建基于液晶空间光调制器的马赫-泽德型数字全息相位补偿测量方案,并在波前校正和相位
近年来,随着人工智能的快速发展,利用深度学习技术处理刑侦数据成为可能。当公安干警在追捕犯罪车辆时,通过车辆重识别技术,在不同的摄像头中快速精准的检索出嫌疑车辆,以提高刑侦案件处理效率。每个车辆都有着唯一的身份标识,即车牌,通过车牌进行车辆重识别是最直接最有效的方式。但当面对车牌遮挡或者伪造等情况,就要考虑使用车辆外观信息完成重识别任务。通过深度学习技术去提取并分析车辆全局特征和局部特征,以此来进行
在高能激光应用领域,光学元件的抗激光损伤阈值大小及损伤识别已引起高度关注,研究者致力于通过对激光作用光学薄膜元件后造成的损伤过程,以及损伤图像特征的分析与研究,借助光学薄膜损伤表面三维微观形貌的重构,以便揭示其损伤机理,为薄膜制备及损伤识别提供技术支撑。本文基于白光干涉显微原理,对损伤表面的干涉显微三维点云数据进行采样,结合激光作用下薄膜元件实际损伤形貌的特征,运用Delaunay三角剖分法构建了
随着现代战场环境的日益复杂化,提高武器系统的抗干扰能力及目标识别能力对目标精确打击具有十分重要的意义。弹载磁探测模块是一种可进行被动探测的目标探测装置。磁探测模块对目标探测时,可以获取目标周围空间的磁异常信息从而实现对装甲目标的判定识别。地磁探测具有抗干扰能力强、不受战场烟尘干扰、空间分辨率高和探测灵敏度好等特点,在军事应用中具有重要的研究和应用价值。本文以装甲目标为研究对象,通过对地磁探测工作原
在传统的光学成像过程中,大多数光学设备无法直接检测出光场的相位分布,仅仅可以采集到光场的强度分布,而通过测量到的光强使用相位恢复算法就能获得光场的相位信息,以此能获得光场更多的信息。上世纪七十年代至今,现代光学技术基础研究领域的重点其中就包括相位恢复问题。本文对两类经典的相位恢复算法做了详细的分析研究。以及研究了相位恢复在散斑自相关成像过程中的实际应用。散斑成像技术属于相位恢复问题的基础应用,其对
城市交通流分配是个重要研究问题。现有研究通常在无拥堵的路网上进行交通流分配,部分研究虽然考虑了交通拥堵,但假设拥堵发生的位置是确定的。在实际中,城市交通拥堵发生的位置往往是不确定的,给交通流分配带来了困难。本文研究任意路段拥堵随机和路段拥堵未知两种情形下的交通流分配,论文的主要工作和创新性成果如下。路段拥堵随机的城市交通流分配研究。在任意路段拥堵随机的情形下,考虑路段拥堵的发生会造成路段实际容量发