一、测定固体线膨胀系数的一种方法(论文文献综述)
闫安[1](2021)在《高压实非饱和膨润土热膨胀性能及其对砌块组合的影响研究》文中进行了进一步梳理随着核能的大规模利用,高放废物的处置一直是至关重要的环境安全课题。在高放废物地质处置库中,膨润土砌块等组成的缓冲回填材料是阻滞核素迁移的重要工程屏障,其会受到复杂的热—水—力(THM)三场乃至多场耦合作用。其中,高放废物释热会导致膨润土砌块产生热膨胀和干缩开裂等,影响其阻滞性能。因此,要有效评估膨润土砌块的工程性能,需要研究膨润土的热膨胀性能及其对砌块组合的影响。本论文采用室内试验、理论分析和数值模拟方法对高压实高庙子(GMZ)膨润土的热膨胀性进行研究,主要研究内容及成果如下:(1)对比不同材料热膨胀测量方法的利弊与适用条件,提出了适用于测量高压实非饱和膨润土热膨胀性能的试验方法和试验方案。试验方案考虑了温度、初始压实状态(包括初始含水率和初始干密度)、吸力、形状、各向异性和环境气体的影响。测定了GMZ膨润土的相关物理性质,研制了制备高压实膨润土试样的模具。(2)以GMZ膨润土为材料,采用DIL806热膨胀仪,开展了大量试验并获得相关试验结果。系统的分析了不同影响因素对高压实膨润土热膨胀性能的影响,得到了高压实非饱和膨润土热膨胀系数随温度、干密度、含水率、吸力、形状和环境气体的变化规律。定量描述了膨润土热膨胀的各向异性及其变化规律,分析了产生各向异性的机理。(3)考虑热膨胀和失水收缩物理现象,引入细观力学理论和等效夹杂理论建立了高压实非饱和膨润土的热膨胀系数模型,所得到的模型可以用来分析预测不同条件下的膨润土热膨胀系数,并与本文试验结果进行了对比分析。(4)借鉴国内外缓冲回填材料设计经验,考虑多种砌块组合形式,通过COMSOL软件开展了处置库初期的数值模拟,研究膨润土热膨胀对砌块组合的影响,得到了不同砌块组合的下温度场、位移场和应力场的模拟结果。对比分析了砌块内部与接缝处的位移和应力变化规律,结果表明接缝处的应力与位移要显着高于砌块内部。本文的研究成果有对分析和认识在高放废物处置库中膨润土热膨胀性能、评估砌块—接缝系统的整体缓冲性能和阻滞放射性核素迁移的能力有重要意义。
王旭磊[2](2021)在《液相硅熔渗制备金刚石/碳化硅复合材料及性能研究》文中认为金刚石/碳化硅复合材料具有热导率高、热膨胀系数低、半导体性能优异和密度低等优异的综合性能,适用于电子封装材料。本文针对无压渗硅制备金刚石/碳化硅复合材料尺寸不稳定和金刚石易石墨化等不足,重点对气相硅渗透和液相硅熔渗工艺进行优化,探究了复合材料多孔坯体的裂解特性,研究了金刚石含量和表面镀覆碳化硅对复合材料组织结构、热物理性能以及力学性能的影响,揭示了无压硅熔渗的过程机理和复合材料致密化机理。通过课题研究,解决了样品尺寸不稳定和金刚石易石墨化的难题,为复合材料在电子封装领域的应用奠定了基础,主要研究结果如下:(1)研究了金刚石/碳化硅复合材料多孔坯体的组织结构和物理性能,分析了坯体裂解纳米线的生长机理。结果表明:复合材料多孔坯体热解的过程中生成了 3C-SiC轴纳米线,直径约为15~35 nm。酚醛树脂裂解生成的多孔聚并苯和裂解气氛中残留的氧气促进了碳化硅的形成和纳米线的定向生长。金刚石颗粒间纳米线减小了多孔坯体的中值孔径,多孔聚并苯增加了多孔坯体的孔隙率,有利于后续硅熔渗致密化多孔坯体。(2)开展了气相硅渗透和液相硅熔渗的工艺优化研究。通过模具设计和工艺参数优化,气相硅渗透制备了金刚石/碳化硅复合材料,样品热导率为532.7 W/(m·K),热膨胀系数为2.58ppm/K,密度为3.18 g/cm3。液相硅熔渗的模具设计和新型硅渗料的开发保证了样品的表面质量和尺寸稳定性,为近净成形奠定了基础。对比气相硅渗透,液相硅熔渗具有工艺稳定和样品尺寸可控等优点。液相硅熔渗制备的样品热导率为600.4 W/(m·K),热膨胀系数为3.28 ppm/K,密度为3.23 g/cm3,相对密度达到99%以上。液相硅熔渗有效的控制了金刚石的石墨化程度,提高了复合材料的热导率。(3)研究了复合材料的组织结构以及无压硅熔渗的过程机理和复合材料致密化机理。结果表明:复合材料微观组织分布均匀,金刚石没有发生石墨化转变。金刚石表面侵蚀区存在纳米碳化硅。不同碳硅比影响碳化硅的形貌。液相硅熔渗制备复合材料的过程包含“气-液”混合渗。揭示了复合材料致密化机理可以分为三部分:1、金刚石表面的硅碳反应;2、碳化硅纳米线的形成;3、硅毛细作用填充。金刚石表面腐蚀区域存在纳米碳化硅相,与金刚石具有一定的取向关系。(4)研究了金刚石含量和表面改性对复合材料热物理性能的影响。结果表明:随着金刚石含量的增加,复合材料的热导率先增加后降低。当金刚石体积分数为60%时,复合材料的热导率达到最大值,镀碳化硅金刚石/碳化硅复合材料的热导率为545.9 W/(m·K),未镀覆金刚石增强复合材料的热导率为581.8W/(m·K)。液相硅熔渗制备的复合材料中碳化硅三维网状结构形成了热传导的优先路径,复合材料热导率实验值略高于H-J模型和DEM模型预测值。复合材料热膨胀系数随温度升高逐渐增大,测试温度范围内,复合材料的热膨胀系数为1.0~3.25 ppm/K,能很好的与硅材料相匹配。复合材料热膨胀系数实验值与Kerner模型的上限值接近。(5)研究了金刚石含量和表面改性对复合材料弯曲强度的影响,对比分析了典型复合材料的性能优劣。金刚石镀覆改性后复合材料的弯曲强度提高了16.9%(Dia.60 vol.%)。当增强相含量为60 vol.%时,金刚石/碳化硅复合材料的弯曲强度达到了 407.56 MPa,是球形石墨/铜复合材料的1.24倍,是金刚石/铜复合材料的2.37倍。液相硅熔渗制备的金刚石/碳化硅复合材料弯曲强度均在200 MPa以上,能满足电子封装材料对弯曲强度的要求。建立了液相硅熔渗制备金刚石/碳化硅复合材料的工艺路线,液相硅熔渗具有设备要求低、易于控制、稳定性好和成本低等优点,能够制备性能优异的金刚石/碳化硅复合材料,具有优异性能的金刚石/碳化硅复合材料适用于电子封装材料。
杨涛[3](2021)在《钙钛矿化合物负热膨胀增强与调控》文中指出负热膨胀材料由于其反常的“热缩冷胀”性,近些年来受到广泛关注。鉴于现代工业对仪器精密程度要求越来越苛刻,热膨胀系数的匹配显得极其关键,尤其是在环境温差较大的电子、航空等领域。因此,研究负热膨胀材料的产生机理并根据机理调控其热膨胀等性能显得尤为重要。作为典型的钙钛矿负热膨胀材料,钛酸铅(PbTiO3)拥有大的负热膨胀系数、高居里温度、大的自发极化等优良性能,极具研究价值。本论文以PbTiO3为研究对象,通过选择合适的组分进行化学替代,对其晶体结构、热膨胀性、铁电性、力学性能等进行调控,实现了负热膨胀性能的增强及零膨胀性能的调控,并探究了其负热膨胀机理。此外,提出了一个半经验公式,可以预测PbTiO3基材料负热膨胀性是否增强。本论文发现了 PbTiO3-BiGaO3体系增强的负热膨胀行为。BiGaO3的掺杂使得该体系四方畸变增大、负热膨胀增强,其居里温度基本保持不变。对该体系进行结构研究发现,BiGaO3的掺杂提高了铁电自发极化,其负热膨胀的增强可以用铁电热致收缩机理解释。基于X射线的最大熵方法揭示了 A位、B位与O杂化的增强导致负热膨胀的增强。中子结构精修表明该体系中Ga与Ti元素位置发生劈裂,Ga更远离O八面体中心,说明Ga的引入对其自发极化有促进作用。此外,在三元体系0.6PbTiO3-0.4Bi(GaxFe1-x)O3中也发现了反常的负热膨胀增强现象。由于Zn元素强的铁电活性,Zn元素的引入发现了另一例使PbTiO3负热膨胀行为增强的体系PbTiO3-Bi(Zn2/3Ta1/3)O3。掺杂后体系的单胞参数、轴比、居里温度、负热膨胀同时增强。该体系负热膨胀的增强来源于其自发极化的增强。球差电镜数据表明掺杂后体系B位元素极化位移增大的现象,其原子位置也更明显地偏离中心位置,这为自发极化的增强提供了直接证据。通过第一性原理计算得到的电荷密度证实了阳离子与氧之间的耦合作用引起负热膨胀行为的增强。在负热膨胀调控方面,本文研究了 PbTiO3-CaTiO3-Bi(Zn2/3Ta1/3)O3体系,其热膨胀系数实现了由负到正的调控。其中,在组分0.55PbTiO3-0.35CaTiO3-0.1Bi(Zn2/3Ta1/3)O3中出现零膨胀性能。由于CaTiO3的掺杂减小了自发极化,当铁电有序贡献与晶格声子热振动贡献相等时,出现零膨胀。此外,CaTiO3的掺杂使得该体系结构致密,拥有较高的硬度;具有一定的应用前景。本论文基于实验数据、负热膨胀机理、体积变化关系等提出一种判断PbTiO3化合物负热膨胀性增强的经验方法。可以用该方法简单、快捷筛选出该化合物负热膨胀是否增强。
王凯旋[4](2021)在《近红外1.064μm亚纳米带宽干涉滤光片的制备和光谱稳定性研究》文中提出随着激光雷达、自由空间光通信和激光测距测绘等技术的发展,新一代气象、海洋和环境观察卫星和激光高度计等空间光学仪器经常需要用到亚纳米带宽的光学滤波器件,来实现光谱的获取和背景光的抑制。相对于其他亚纳米带宽光学滤波技术,薄膜干涉滤光片具有体积小、结构紧凑、稳定性好、光学效率高等优点,因而更适用于空间探索等活动。本文对近红外1.064μm波长的0.2 nm带宽滤光片进行了设计和制备,对其光谱稳定性进行了分析和研究。研制出的超窄带薄膜干涉滤光片的透过率达到70%,通带宽度小于0.2 nm,光谱性能稳定。1.064μm是常用的激光波长,也可以用Si基CMOS探测器进行激光通信和遥感,有非常好的应用前景。本研究工作中,首先分析对比了常见的几种亚纳米带宽滤光片的设计方法,包括自动优化设计方法、类比微波滤波器的方法、类比LC电路滤波器的方法和迭代Chebyshev方法。它们各自存在一些优缺点,很难简单适用于本文的亚纳米带宽滤光片的设计。本文用Matlab程序编制了一种适用于亚纳米带宽滤光片的优选设计方法,通过该方法计算得到一系列符合要求的膜系设计,并对这些膜系的光谱特性依据评价函数进行了评估。按照实际需求和工艺技术条件,得到了中心波长为1.064μm,带宽为0.2 nm的最优膜系方案。对相关的薄膜制备技术进行了分析,选用双离子束溅射沉积(DIBS)技术作为滤光片的制备方法。采用Ta2O5作为高折射率膜层,Si O2作为低折射率膜层,熔融石英作为基片,对优选膜系的滤光片进行了制备。用包络法计算得到了Ta2O5和Si O2薄膜的光学常数。结合一种均匀性修正膜系,同时计算、设计和制作出了兼顾高低折射率两种靶材的均匀性修正板,利用一块修正板有效改善了两种沉积膜层的均匀性。探索了光学直接监控与时间监控相结合的方法,突破了两种监控方法各自的技术局限,实现了对整个膜系的高精度完整控制,研制出了近红外波段的亚纳米带宽滤光片,其半功率带宽只有0.19 nm,峰值透过率达到70%。构建了亚纳米带宽滤光片的光谱测量系统。把滤光片的测量结果与设计光谱进行了对比,分析了制备过程中的误差来源,讨论了光学直接监控产生误差的机理。误差来源主要体现在光学常数误差和厚度误差两方面,光学常数的误差主要是由沉积工艺导致的,DIBS的沉积工艺稳定,该项误差很小;膜层厚度误差的来源较多,除沉积工艺的影响之外,主要因为监控过程引入的误差。分析了监控过程引入误差对滤光片光谱性能的影响,0.01%的厚度随机误差就会对滤光片的光谱性能产生很大的影响,而不大于0.001%的膜层厚度随机误差才能使滤光片光谱性能的变化在可接受的范围内。最后分析了滤光膜系中高低折射率膜层光学厚度误差的影响,和间隔层、反射层及耦合层的光学厚度误差分别带来的影响。对滤光片的光谱稳定性进行了研究。对滤光片在湿度环境下的表现进行了研究,通过薄膜吸潮前后的光谱漂移计算出了膜层的聚集密度;对滤光片透射光谱的温度稳定性进行了研究,由于滤光片平均聚集密度很高,发现光谱的温度漂移主要与膜层的折射率温度系数、膜层和基片的线膨胀系数有关。在不同温度下对滤光片的透射光谱进行了测量,得到了光谱的温度漂移系数。对滤光片进行了退火处理并研究了退火温度对滤光片表面形貌和光谱特性的影响,发现300℃以内的退火未对表面形貌产生明显影响,但会使光谱曲线向长波方向漂移。考察了质子辐照对滤光片透射光谱的影响,在经受能量70 Ke V、通量2×1015个/(88)2、时长30分钟的质子辐照试验后,透射光谱保持稳定。
张伟[5](2021)在《寒区隧道洞口段纵向冻胀力研究》文中认为寒区隧道冻害的发生,对行车安全、隧道维护等带来许多挑战,但冻害形成的成因、作用机理及影响因素复杂,这为寒区隧道冻害研究工作带来诸多挑战。近年来,随着我国一批重大寒区交通基础设施的建设,众多学者针对寒区冻土水热力耦合机理进行了大量的研究,但对水热力耦合作用下的寒区隧道洞口段纵向冻胀力研究尚少。本文采用理论研究、模型试验及数值仿真相结合的方式,针对寒区隧道洞口段纵向冻胀力进行了深入的研究,主要内容及成果如下:(1)选取了流体动力学-固体力学水热力耦合模型,探究寒区隧道洞口段温度场、纵向冻胀力和水分场的分布特点。该模型将土水势作为冻土中水分迁移的驱动力,考虑了水分迁移中携带的热量,利用土体体积变化计算纵向冻胀力。(2)根据相似理论,开展了隧道洞口段冻融室内模型试验,采集并分析了隧道衬砌轴向应变和模型土体温度。试验结果表明:在冻融过程中,模型土体温度随时间呈放缓的“V”型变化,大致分为五个阶段:未冻结阶段、相变阶段、已冻结阶段、相变阶段、融化阶段;在冻融过程中,隧道衬砌轴向应变变化明显,说明衬砌存在轴向冻胀力。温度越低,轴向冻胀力越大,呈先增大后减小的特点。此外,洞口处衬砌纵向冻胀力明显大于洞内部分,洞内部分衬砌纵向应力为负值,处于压缩状态。(3)采用COMSOL Multiphysics有限元分析软件建立了基于流体动力学水热耦合模型和固体力学顺序耦合的三维仿真模型,实现了水热力三场耦合求解,分析了水热力三场的分布特点。模拟结果表明:该模型能够很好地反映模型温度场的变化规律,与试验结果相吻合;隧道洞口段纵向冻胀力的变化规律与试验结果相似,但在部分应力数值上存在较大的差异,这主要是因为局部出现非均匀冻胀所致。同时,在靠近洞口处,隧道衬砌纵向冻胀力增加明显且与桩基切向冻胀力有类似的分布。此外,洞口处出现了较为明显的应力集中现象;未冻水含量在相变之后会急剧减小,含冰量迅速增加,两者速度均呈垂直线性变化。随着温度的进一步降低或升高,未冻水含量和冰含量变化速度逐渐趋缓。(4)针对不同工况的研究发现,初始含水率大的工况能够延缓热量的传递,表现为环境温度最低时,模型内远离隧道洞口部位的最高温度明显高于较小初始含水率的工况下模型内最高温度。此外,水分在温度梯度的作用下,不断地向冻结锋面迁移,造成冰含量不断增加,土体体积膨胀愈加剧烈,这直接导致了在靠近隧道洞口处出现最大的纵向冻胀力,故需加强隧道口处的强度和防护。本文采用模型试验和数值仿真相结合的方式,对寒区隧道洞口段温度场、纵向冻胀力和水分场结果进行了对比分析,验证了模型试验的可靠性,可为寒区隧道相关课题研究提供理论依据。
宋玉柱[6](2021)在《金属基磁性化合物负热膨胀调控及机理》文中研究表明固体加热时由热膨胀引起的微小形状变化可能会降低其优良性能,热膨胀系数不匹配对材料、航空航天、精密仪器等领域具有重要的影响。负热膨胀(Negative Thermal Expansion,NTE)以其补偿和控制正热膨胀(Positive Thermal Expansion,PTE)的独特优势,在基础研究和应用领域都引起了广泛的关注。关于负热膨胀的研究最早可以追溯到1897年磁性因瓦合金的发现,由于磁性的复杂性和多变性,对磁性负热膨胀化合物的研究,已经有120多年的历史了,但科学家们对负热膨胀研究的兴趣一直未减。本论文以金属基磁性化合物为研究对象,基于原位变温度场和变磁场下的中子衍射、同步辐射X射线衍射、全散射和原子对分布函数、小角中子散射、第一性原理计算和宏观磁性测试等方法,探索磁性负热膨胀新化合物、揭示磁性负热膨胀机理和发展磁性负热膨胀调控方法。本论文在磁有序-无序转变金属基化合物中发现三种新型的负热膨胀体系,包括铁磁-顺磁转变型的(Zr,Nb)Fe2、亚铁磁-顺磁转变型的Tb(Co,Fe)2和反铁磁-顺磁转变型的Mn3Ge体系。以(Zr,Nb)Fe2立方铁磁性化合物为例,提出了一种通过调节磁交换作用将常见的正热膨胀转变为罕见的负热膨胀的化学改性策略。此外,在Zr0.8Nb0.2Fe2(α1=1.4 × 10-6 K-1,3~470 K)中得到各向同性的零热膨胀,其零热膨胀温区甚至比经典的Fe0.64Ni0.36因瓦合金更宽。在Tb(Co,Fe)2中Tb磁矩减少诱导的自发磁致伸缩与正常晶格膨胀之间的平衡,形成了较宽温度范围(123~307 K)的零热膨胀特性。在具有简单结构的Mn3Ge反铁磁性化合物中发现了一种新的负热膨胀体系(α1=-7.58 × 10-6 K-1,297~374 K)。通过与同构型正热膨胀化合物Mn3Sn相比较,揭示了Mn3Ge的负热膨胀源于Mn原子磁矩减少导致Mn-Mn原子间距的缩小,诱导晶胞在ab平面上收缩,进而产生负热膨胀性质。上面所述三种磁有序-无序转变诱导负热膨胀为常规的磁体积效应,本文首次发现了一种非常规的磁体积效应,其是由固有磁矩减少造成的,在磁转变过程中自旋排列的方向(有序度)几乎不变。它可以诱导端际成分ScFe2和TiFe2的正热膨胀转变为固溶体(Sc1-xTix)Fe2 中的负热膨胀(x=0.6,αv=-28.36 × 10-6 K-1,125~205 K)。中子衍射直接实验证据和第一性原理计算表明,Fe(2a)位置固有原子磁矩的减小导致铁磁-铁磁转变,这对热膨胀负的贡献比传统的磁体积效应强。此外,在Sc0.55Ti0.45Fe2(10~250 K)中发现了有趣的零热膨胀性能。报道了一种通过磁相共存调控(Hf1-xNbx)Fe2磁性合金负热膨胀的方法。直接的实验证据表明,磁体积效应是铁磁相负热膨胀的起源,而顺磁相对应的是常见的正热膨胀。特别是,通过调整(Hf1-xNbx)Fe2中Nb的化学取代量,负热膨胀铁磁和正热膨胀顺磁相共存可以使大的负热膨胀(x=0.05,αv=-23.13 × 10-6 K-1,323~398K)调控到相对较低的热膨胀(x=0.15,αv=-8.28×10-6K-1,173~323 K)。除了常见的化学替代法,本论文发现通过外加磁场不仅可以增强La(Fe11.5Al1.5)的负热膨胀性能,同时还可以诱导超磁致伸缩现象。La(Fe11.5Al1.5)的超磁致伸缩(λ=2527ppm)来源于磁场驱动的倾斜磁结构的自旋矩旋转。当铁磁分量增强时,晶格被大大拉长,这是自旋-晶格耦合的直接证据。有趣的是,由于这种自旋-晶格耦合,磁场诱导了一个强的负热膨胀(α1=-14.01 × 10-6 K-1)。此外,隐藏的短程铁磁有序的出现使得La(Fe11.5Al1.5)的负热膨胀温度范围变宽。本论文发现了多种磁性负热膨胀新体系,通过化学替代法调控得到多种性能优异的零热膨胀化合物。借助先进的大科学装置研究了磁有序-无序转变和固有磁矩减少诱导的负热膨胀机制,其涵盖了几乎所有常见的磁性转变,如铁磁-顺磁、亚铁磁-顺磁、反铁磁-顺磁、铁磁-铁磁、Canting-顺磁和短程磁有序转变。发展了磁相共存和原位外加磁场调控磁性负热膨胀化合物的新方法。本论文有利于深入揭示磁性负热膨胀复杂机理、开发设计负热膨胀新化合物并推进其在高新技术领域中的应用。
刘卓萌[7](2020)在《Ti-Ti5Si3复合梯度多孔材料的制备及性能表征》文中认为Ti5Si3具有高熔点、高硬度、低密度、耐腐蚀等诸多优异性能,对其开展高温腐蚀环境下的高效吸音、传热和过滤行业的研究,具有一定的理论意义与实际应用价值。本课题以制备新型过滤材料为研究背景,首次采用限域内原位反应烧结工艺,以Ti粉和高纯石英管为原料,制备了Ti-Ti5Si3复合梯度多孔材料,证明了该成形技术的可行性。通过SEM对多孔材料孔结构进行分析,发现:制备的Ti-Ti5Si3复合梯度多孔材料基体孔隙尺寸为1050μm;膜层孔隙尺寸为0.10.3μm,厚度13μm,且膜层孔隙为连通孔。对制备的梯度多孔膜层进行了X射线衍射及EDS分析,确定了原位反应生成的多孔膜层物相成分主相为Ti5Si3相,次相为Ti Si相、Ti O2相。通过对孔隙性能进行实验数据分析,发现制备的Ti-Ti5Si3复合梯度多孔材料随着原始Ti粉粒径减小、烧结温度升高以及保温时间延长,其最大冒泡点孔径呈减小趋势,且最大冒泡点孔径最小可到7.3μm;相对于多孔钛,其相对透气系数呈降低趋势,最小为35.83 m3/h·k Pa·m2,缩减率为45.84%;其相对渗透系数同样呈降低趋势,最小为9.29m3/h·k Pa·m2,缩减率为62.6%。通过材料的热膨胀性能测试,证明金属钛多孔试样的线膨胀系数远远大于石英管。因此,在原位反应烧结过程中,石英管内壁对金属钛多孔生坯产生烧结压应力,此应力有利于生坯表面原位反应的进行,该烧结过程类似于传统意义上的加压原位反应烧结。由于Ti-Si系金属间化合物中Ti5Si3相化学性质最稳定,如果烧结过程中原位反应进行充分,最终获得的多孔膜层成分将是富钛硅化物Ti5Si3相。
万向荣[8](2020)在《基于分子动力学模拟探究氧化物掺杂对无碱铝硼硅酸盐玻璃体系结构与性能的影响》文中认为无碱铝硼硅酸盐玻璃由于具有优异的介电性能,极低的热膨胀系数,良好的耐化学腐蚀性以及高的应变点等优点,因此被广泛制备成电子玻璃纤维(E-玻纤)以及薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)的玻璃基板。然而目前国内无碱铝硼硅酸盐玻璃以及玻璃纤维的工业化生产却存在熔融温度高,熔体粘度大,成型困难以及制品合格率低等缺点,这严重影响到了我国的信息化发展。因此,探寻无碱铝硼硅酸盐玻璃的组成-结构-性能关系,从而制备出具有优异性能的玻璃/玻璃纤维材料便具有非常重要的意义。针对以上问题,本论文从实验和分子动力学模拟两方面探讨了不同氧化物掺杂对无碱铝硼硅酸盐玻璃结构与性能的影响。相比于传统实验技术手段,分子动力学模拟可以更好的表征玻璃结构在原子尺度上的变化。分子动力学模拟结果的可靠性通过分子动力学模拟得到的玻璃性质与实验测量的玻璃性质进行对比验证(包括玻璃的密度,玻璃的玻璃化转变温度(Tg),玻璃的热膨胀系数,玻璃的粘度以及玻璃的力学性能等)。玻璃的微观结构特征(包括玻璃中各离子间的径向分布函数,各离子之间的键长、键角分布,网络形成体以及网络修饰体离子的配位数,玻璃中桥氧含量,Qn的分布以及玻璃的网络聚合度等)由分子动力学模拟结果提供。论文主要分为三部分内容,分别探讨了Al/Si比,B/Si比,Ca/Mg比对无碱铝硼硅酸盐玻璃结构与性能的影响。研究结果表明:(1)在保持玻璃中碱土金属含量一定的前提下,改变玻璃中Al/Si比引起玻璃的结构和性能发生变化。当(RO-Al2O3)/B2O3≥1时,随着Al/Si比由0增加到1/3,玻璃中桥氧含量由76.5%增加到82.54%,玻璃的网络聚合度增加,从而导致玻璃的Tg由665℃增加到718℃,玻璃的粘度增加,玻璃的杨氏模量由84GPa增加到89GPa,玻璃的热膨胀系数由36.2×10-7/K减小到33.1×10-7/K。继续增加Al/Si比,玻璃中(RO-Al2O3)/B2O3<1,此时玻璃中[AlO5],[AlO6]含量增加,[BO4]四面体含量减小,[BO3]三角形含量增加,玻璃中桥氧含量由82.54%减小到65.12%,玻璃的网络聚合度减小,玻璃结构发生解聚,玻璃的粘度减小,Tg由718℃减小到672℃,玻璃的杨氏模量由89GPa减小到79Gpa,玻璃的热膨胀系数由33.1×10-7/K增加到42.7×10-7/K。(2)在保持玻璃中碱土金属含量一定的前提下,改变玻璃中的B/Si比引起玻璃的结构和性能发生变化。随着B/Si比由0增加到0.15,玻璃中[AlO4]四面体含量基本不变维持在92.85%左右,[BO4]四面体含量由0增加到89.05%。此时玻璃中桥氧含量达到最大值80.12%,玻璃网络聚合度增加,玻璃的粘度增加,玻璃的杨氏模量由80.8GPa增加到82GPa。继续增加B/Si比(0.150.8),玻璃中[AlO4]四面体含量由92.85%减小到83.63%,[BO4]四面体含量由89.05%减小到45.72%,此时玻璃中桥氧含量从80.72%减小到70.78%,玻璃结构发生解聚,玻璃的粘度急剧减小,玻璃的杨氏模量由82GPa减小到72.65GPa。(3)在保持玻璃中碱土金属含量一定的前提下,改变玻璃中的Ca/Mg比引起玻璃的结构和性能发生变化。模拟结果表明,即使在(RO-Al2O3)/B2O3>1的情况下,玻璃中的Al3+和B3+也不全呈四配位状态,其中[AlO4]四面体含量在90%左右,[BO4]四面体含量在70%左右。随着Ca/Mg比的不断减小,玻璃中桥氧含量,玻璃的网络聚合度呈现先减小后增大的趋势,在Ca/Mg=1时具有极小值,此时玻璃中桥氧含量为80.62%。玻璃与输运性能有关的性质,即玻璃的粘度随Ca/Mg比的减小表现出明显的非线性变化行为,其在Ca/Mg=1处具有一个极小值。玻璃中出现的这种现象表明玻璃中出现了明显的混合碱土效应。玻璃的杨氏模量随着Ca/Mg比的减小从83.87GPa增加到95.65GPa,即随着Ca/Mg比的减小,玻璃的力学性能得到加强。
付程瑞[9](2020)在《低膨胀Fe-Ni合金因瓦效应的原子尺度机理及其团簇的热膨胀》文中研究表明Fe-Ni因瓦合金在室温下有着接近零的线膨胀系数,自被发现以来就在生产和生活的各个方面得到了极为广泛的应用。同时,因瓦效应的机理也受到科学家们的关注并被大量研究,但是迄今为止仍然没有一个被广泛认可的解释。探索因瓦效应的机理可以扩大因瓦合金的应用范围,深化人们对材料磁性和电子结构的理解,在理论和应用上都有着极为重要的意义。本文结合第一性原理计算和经典分子动力学模拟,对Fe-Ni因瓦合金低膨胀的原子尺度机理和Fe-Ni团簇的热膨胀性质进行了研究。本文的主要内容如下:(1)利用第一性原理计算研究了 Fe-Ni因瓦合金磁体积效应的原子尺度机理,分析了原子结构与磁矩的关系以及磁矩与体积的关系。发现Fe原子的磁矩会随着最近邻Fe原子的增多而下降,但Ni原子磁矩与最近邻Fe原子个数间没有规律性的关系;Fe原子磁矩下降或从铁磁态变为反铁磁态会造成合金体积减小的趋势,但Ni原子的磁矩变化不会对合金的体积造成影响,Fe-Ni因瓦合金的磁体积效应主要来源于面心立方(FCC)Fe。(2)利用经典分子动力学模拟研究了 Fe-Ni因瓦合金的原子结构和原子尺度热膨胀。原子结构分析表明Fe和Ni原子之间存在着较强的相互吸引,位于局域富Fe区中的Fe原子占全部原子个数的约14%,并且这一比例会随着温度升高而上升;对化学键的热膨胀系数计算表明,Fe-Ni键是三种化学键中最短而且热膨胀系数最小的,并且在数量上占全部键对的大约一半,完全可以主导因瓦合金的性质,Fe-Ni键对反常小的线膨胀系数有着重要贡献。(3)研究了 Fe-Ni团簇的结构、磁性以及热膨胀性质,发现所有的13原子Fe-Ni团簇均为二十面体结构,团簇的键长随着团簇中Ni原子增多而减小,表面原子间的键长大于中心与表面原子间的键长;对磁性的分析表明表面原子的磁矩大于中心原子的磁矩,并且仅Fe13团簇存在明显的磁体积效应;对团簇热膨胀率的计算表明Fe13团簇的热膨胀相对其他团簇反常地小,经过分析认为这一现象与它的磁体积效应有关,是因瓦效应在团簇尺度的表现。
黎隆富[10](2020)在《Laves相(Hf,Ta)Fe2反常热膨胀的调控研究》文中进行了进一步梳理由于内禀的原子非简谐振动,固体材料通常表现出“热胀冷缩”的现象(即正热膨胀),导致材料尺寸随环境温度变化而变化。在精密光学仪器和微电子器件等领域,材料的热膨胀会严重影响仪器的精度与正常功能,不同零部件间热膨胀系数的差异会造成界面匹配失效、脱落甚至断裂的灾难性后果;在航空航天和低温工程等领域,循环往复的温度波动还会造成应力集中与疲劳失效,进而缩短材料或器件的服役寿命。负热膨胀特性(可与正热膨胀材料进行复合并有效地调控热膨胀系数)或零/低膨胀特性的材料,在当代工业的众多领域具有巨大的应用价值。铁基Laves相RFe2(R=Zr、Hf、Sc、Ti等)合金及其掺杂化合物在其磁转变温度附近表现为反常热膨胀现象,即磁基态的热膨胀系数低于顺磁态。其中Hf1-xTaxFe2因具有丰富的磁性而获得研究人员的广泛关注。x~0.16-0.22化学组分在升温过程中呈现与铁磁-反铁磁相变耦合的陡峭体积收缩现象,体积收缩率△V/V达1%。然而该相变温区太窄(仅有几个K)且转变温度较低,无法作为负热膨胀材料而获得实际应用。本论文以Hf1-xTaxFe2化合物为研究对象,通过调控Ta的含量,将Hf1-xTaxFe2陡峭的体积收缩成功地展宽为连续的体积变化,获得了涵盖室温的宽温区、大负热膨胀系数新材料,并就相关机理进行了较为深入的探讨。以此为基础,通过引入Fe超计量比、过量Cu替代Hf/Ta位、Fe位Ni替代等手段,获得了系列面向不同工作温区的宽温区低膨胀复合材料。论文的主要内容如下:1.减少Ta的含量,将Hf1-xTaxFe2中晶格体积突变展宽为连续的体积收缩并将相变移动至室温附近,获得了涵盖室温的宽温区、大负热膨胀系数新材料。其中,x=0.13在222-327 K的宽温区内负热膨胀系数达αL=-16.3 ppm/K。电子自旋共振(ESR)研究表明,负热膨胀转变与2a和6h位置的Fe原子的铁磁有序进程是密切联系的,负热膨胀温区展宽是由2a和6h位置的Fe原子的非同步铁磁-顺磁相变造成。此外,这类材料还具有良好的导热和力学性能。2.研究了非化学计量对Hf0.87Ta0.13Fe2+x热膨胀等物性的影响。当x<0.4时,Fe进入Hf/Ta位置,形成反位替代缺陷,延缓了 Fe原子的铁磁有序化进程,逐步展宽并削弱了负热膨胀效应,最终x=0.4呈现近零膨胀行为;x>0.4时,过量的Fe以α-Fe形式析出,与C14相基体构成复合材料。α-Fe起到粘接基体和强化作用,大幅度地提高了材料的力学性能、机械加工性能和导热性能。x=1.0在250-490 K温度范围(△T=240 K)内表现为低膨胀(αL=3.3 ppm/K),同时具有很高的热循环稳定性及较高的热导率(15.6 W·m-1·K-1)和压缩强度(1081 MPa)。3.研究了 Cu添加对Hf0.87Ta0.13Fe2Cux的热膨胀和导热性能的影响。随着x增大,由于部分Cu原子进入Hf/Ta原子位置,Hf0.87Ta0.13Fe2的负热膨胀逐渐被抑制,且对应温区向低温移动;当Cu含量进一步增加时,Cu作为第二相析出。最终获得了面向低温的宽温区低膨胀材料,并且由于Cu的高导热率和强化效应,材料的热导率和抗压强度得到了显着提高和增强。例如,x=1.25在50-293 K的温区内线膨胀系数仅为1.7 ppm/K,与商用的因瓦合金相当。Hf0.87Ta0.13Fe2Cux在液氮温区仍然保持良好的导热和力学性能,因此在低温工程领域具有潜在应用价值。4.铁基Laves相合金有C14和C15两种能量上相近的晶体结构。通过电弧熔炼法制备了 Hf0.87Ta0.13Fe2-xNix系列样品。0.1<x<0.4样品为C14和C15两相的混合物。x≤0.1样品为单一 C14结构,仍表现为与x=0相似的负热膨胀特性,但负热膨胀温区往低温方向移动。x≥0.15时,C15相的出现逐渐削弱了 C14相在低温下的负热膨胀。由于体自发磁致伸缩效应,C15相在其磁基态(相变高于C14相负热膨胀温区)呈现较低的膨胀系数,造成样品在较高温区的膨胀系数随着C15相含量增加而逐步减小。最终x=0.25样品表现为在全测试温区内的低膨胀特性,即在50-360K温区(△T=310K)内线膨胀系数为3.5ppm/K。
二、测定固体线膨胀系数的一种方法(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、测定固体线膨胀系数的一种方法(论文提纲范文)
(1)高压实非饱和膨润土热膨胀性能及其对砌块组合的影响研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 引言 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究目的及意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 固体材料的热膨胀性 |
1.3.2 混凝土热膨胀性能试验 |
1.3.3 岩石热膨胀性能试验 |
1.3.4 土热膨胀性能试验 |
1.3.5 膨润土各向异性 |
1.3.6 目前存在的问题 |
1.4 研究内容与方法 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 研究方法 |
1.5 研究创新点 |
2 高压实非饱和膨润土热膨胀试验 |
2.1 膨润土基本物理性质 |
2.2 膨润土试样制备 |
2.2.1 膨润土含水率测定 |
2.2.2 不同含水率膨润土试样 |
2.2.3 膨润土试样压制 |
2.3 膨润土热膨胀测定仪 |
2.3.1 仪器技术参数 |
2.3.2 仪器性能 |
2.3.3 仪器操作流程 |
2.4 膨润土热膨胀试验方案 |
2.5 试验数据处理方法 |
2.6 本章小结 |
3 高压实非饱和膨润土热膨胀试验结果分析 |
3.1 温度对试样热膨胀性的影响 |
3.1.1 不同温度对比试验结果 |
3.2 干密度对试样热膨胀性影响 |
3.2.1 不同干密度的影响 |
3.2.2 影响原因分析 |
3.3 含水率对试样热膨胀性影响 |
3.3.1 不同含水率的影响 |
3.3.2 影响原因分析 |
3.4 吸力对试样热膨胀性影响 |
3.4.1 试验结果与讨论 |
3.5 试样形状对试样热膨胀性影响 |
3.5.1 形状对试样热膨胀与温度关系的影响 |
3.5.2 形状对试样热膨胀与干密度关系的影响 |
3.5.3 形状对试样热膨胀与含水率关系的影响 |
3.6 环境气体对试样热膨胀性影响 |
3.6.1 普通空气对试验结果的影响 |
3.6.2 氩气对试验结果的影响 |
3.7 本章小结 |
4 高压实非饱和膨润土热膨胀的各向异性 |
4.1 各向异性的种类 |
4.2 膨润土试样各向异性机理分析 |
4.3 膨润土试样各向异性研究试验方案 |
4.4 膨润土试样各向异性试验结果 |
4.4.1 温度对试样各向异性影响 |
4.4.2 干密度对试样各向异性影响 |
4.4.3 含水率对试样各向异性影响 |
4.5 本章小结 |
5 基于细观力学的高压实膨润土热膨胀系数模型 |
5.1 复合材料夹杂问题 |
5.2 高压实膨润土宏观应变与各相夹杂关系 |
5.3 Eshelby等效夹杂理论 |
5.3.1 特征应变与Eshelby张量 |
5.3.2 Eshelby等效法 |
5.3.3 热膨胀系数模型 |
5.4 基于Eshelby等效法的膨润土热膨胀系数模型 |
5.4.1 模型参数及确定方法 |
5.4.2 高压实膨润土热膨胀系数模型的验证 |
5.5 本章小结 |
6 热膨胀对高压实膨润土砌块组合的影响 |
6.1 数值模拟软件COMSOL Multiphysics软件介绍 |
6.1.1 COMSOL Multiphysics 简介 |
6.1.2 数值模型建立与求解过程 |
6.2 砌块组合影响数值模拟方法 |
6.2.1 缓冲回填材料平面构造及尺寸 |
6.2.2 缓冲回填材料组合形式及尺寸 |
6.2.3 计算模型及参数 |
6.3 热膨胀对高压实膨润土砌块组合的影响 |
6.3.1 温度场变化规律 |
6.3.2 位移场变化规律 |
6.3.3 应力场变化规律 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(2)液相硅熔渗制备金刚石/碳化硅复合材料及性能研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 文献综述及选题意义 |
2.1 电子封装材料 |
2.2 常见的电子封装材料 |
2.2.1 树脂类电子封装材料 |
2.2.2 金属类电子封装材料 |
2.2.3 陶瓷类电子封装材料 |
2.3 电子封装材料中金刚石的应用研究 |
2.3.1 金刚石的特性 |
2.3.2 金刚石增强树脂基复合材料 |
2.3.3 金刚石增强铝基复合材料 |
2.3.4 金刚石增强铜基复合材料 |
2.4 金刚石/碳化硅复合材料 |
2.5 金刚石/碳化硅复合材料的制备方法 |
2.5.1 高温高压烧结法 |
2.5.2 先驱体转化法 |
2.5.3 真空放电等离子烧结法 |
2.5.4 热等静压烧结法 |
2.5.5 渗透法 |
2.6 金刚石/碳化硅复合材料的研究现状 |
2.7 选题背景及意义 |
3 研究内容及技术路线 |
3.1 研究内容 |
3.1.1 金刚石/碳化硅复合材料坯体特性研究 |
3.1.2 硅渗透过程中金刚石石墨化的研究 |
3.1.3 硅渗透过程中复合材料致密化的研究 |
3.1.4 金刚石/碳化硅复合材料性能的研究 |
3.1.5 金刚石/碳化硅复合材料的制备工艺及参数优化 |
3.1.6 典型复合材料性能对比分析 |
3.2 复合材料试验表征方法 |
3.2.1 密度及相对密度表征 |
3.2.2 孔隙度表征 |
3.2.3 热导率表征 |
3.2.4 热膨胀系数表征 |
3.2.5 力学性能表征 |
3.2.6 显微结构及物相分析 |
3.3 金刚石/碳化硅复合材料制备技术路线 |
4 多孔硅渗透坯体制备及特性研究 |
4.1 多孔硅渗透坯体制备 |
4.2 多孔硅渗透坯体特性 |
4.2.1 多孔坯体的微观结构及成分分布 |
4.2.2 多孔坯体物理性能研究 |
4.2.3 纳米线生成机理分析 |
4.3 本章内容小结 |
5 金刚石/碳化硅复合材料渗硅工艺优化 |
5.1 金刚石石墨化研究 |
5.2 气相硅渗透模具设计及工艺参数优化 |
5.2.1 气相硅渗透模具改进 |
5.2.2 气相硅渗透工艺参数优化 |
5.2.3 气相硅渗透机理分析 |
5.3 液相硅熔渗模具设计及工艺参数优化 |
5.3.1 液相硅熔渗模具改进 |
5.3.2 液相硅熔渗工艺参数优化 |
5.3.3 液相硅熔渗机理分析 |
5.4 本章内容小结 |
6 金刚石/碳化硅复合材料的组织形貌及致密化研究 |
6.1 镀碳化硅金刚石的制备 |
6.2 金刚石/碳化硅复合材料中各组分体积分数的确定 |
6.3 金刚石/碳化硅复合材料的制备 |
6.4 金刚石/碳化硅复合材料成分及典型微观形貌 |
6.4.1 金刚石/碳化硅复合材料成分分析 |
6.4.2 金刚石/碳化硅复合材料典型微观形貌 |
6.5 金刚石/碳化硅复合材料致密化机理 |
6.6 本章内容小结 |
7 金刚石/碳化硅复合材料性能研究 |
7.1 金刚石/碳化硅复合材料导热系数 |
7.1.1 典型复合材料导热系数对比 |
7.2 金刚石/碳化硅复合材料热导率模型分析 |
7.3 金刚石/碳化硅复合材料热膨胀系数 |
7.3.1 典型复合材料热膨胀系数对比 |
7.4 金刚石/碳化硅复合材料热膨胀系数模型分析 |
7.5 金刚石/碳化硅复合材料的弯曲强度 |
7.5.1 典型复合材料弯曲强度对比 |
7.6 本章内容小结 |
8 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 展望 |
主要创新点 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(3)钙钛矿化合物负热膨胀增强与调控(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 文献综述 |
2.1 负热膨胀材料简述 |
2.1.1 材料的热膨胀性 |
2.1.2 负热膨胀材料的发展历程 |
2.1.3 负热膨胀机理简述 |
2.2 钙钛矿负热膨胀材料研究进展 |
2.2.1 钙钛矿PbTiO_3及其负热膨胀研究进展 |
2.2.2 PbTiO_3负热膨胀性能调控 |
2.2.3 其他钙钛矿氧化物负热膨胀材料 |
2.3 本课题研究内容及意义 |
3 PbTiO_3基钙钛矿化合物的制备及研究方法 |
3.1 PbTiO_3基化合物的制备方法 |
3.1.1 实验原料 |
3.1.2 实验方法 |
3.2 PbTiO_3基钙钛矿化合物的研究方法 |
3.2.1 晶体结构的测定 |
3.2.2 居里温度的测定 |
3.2.3 热膨胀系数的测定 |
3.2.4 铁电性测试 |
3.2.5 晶格动力学Raman光谱研究 |
3.2.6 最大熵法计算电荷密度 |
3.2.7 其他研究方法 |
4 钙钛矿化合物(1-x)PbTiO_(3-x)BiGaO_3增强的负热膨胀性 |
4.1 引言 |
4.2 样品制备 |
4.3 样品分析 |
4.4 结果与讨论 |
4.4.1 结构分析 |
4.4.2 负热膨胀性 |
4.4.3 负热膨胀增强的机理及最大熵法计算的电荷密度 |
4.4.4 中子衍射结构精修 |
4.5 小结 |
5 钙钛矿化合物0.6PbTiO_3-0.4Bi(Ga_xFe_(1-x))O_3负热膨胀增强行为 |
5.1 引言 |
5.2 样品制备 |
5.3 样品分析 |
5.4 结果与讨论 |
5.4.1 物相分析 |
5.4.2 负热膨胀性 |
5.4.3 负热膨胀增强原因分析 |
5.5 小结 |
6 钙钛矿化合物(1-x)PbTiO_(3-x)Bi(Zn_(2/3)Ta_(1/3))O_3增强的负热膨胀 |
6.1 引言 |
6.2 样品制备 |
6.3 样品分析 |
6.4 结果与讨论 |
6.4.1 物相分析 |
6.4.2 负热膨胀性 |
6.4.3 负热膨胀增强的机理及球差电镜图像分析 |
6.4.4 电荷密度第一性原理计算 |
6.5 小结 |
7 钙钛矿化合物(0.9-x)PbTiO_3-0.1Bi(Zn_(2/3)Ta_(1/3))O_(3-x)CaTiO_3热膨胀性调控及力学性能 |
7.1 引言 |
7.2 样品制备 |
7.3 样品分析 |
7.4 结果与讨论 |
7.4.1 物相分析 |
7.4.2 热膨胀性 |
7.4.3 可控热膨胀原因分析 |
7.4.4 (0.9-x)PbTiO_3-0.1Bi(Zn_(2/3)Ta_(1/3))O_(3-x)CaTiO_3体系的高硬度 |
7.5 小结 |
8 PbTiO_3基钙钛矿化合物负热膨胀增强的预测方法 |
9 结论与展望 |
9.1 结论 |
9.2 创新点 |
9.3 展望 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(4)近红外1.064μm亚纳米带宽干涉滤光片的制备和光谱稳定性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景介绍 |
1.2 亚纳米带宽滤波技术 |
1.2.1 声光调制技术 |
1.2.2 原子滤波技术 |
1.2.3 法布里-珀络标准具形式的滤波器 |
1.2.4 薄膜干涉滤光技术 |
1.3 窄带干涉滤光片的原理及应用 |
1.3.1 窄带干涉滤光片的原理 |
1.3.2 超窄带干涉滤光片的应用 |
1.4 本论文的研究内容及成果 |
第2章 亚纳米带宽滤光片的设计与分析 |
2.1 自动优化设计方法 |
2.2 基于F-P滤光片的设计 |
2.2.1 类比微波滤波器的设计方法 |
2.2.2 类比LC电路滤波器的设计方法 |
2.2.3 迭代Chebyshev方法 |
2.3 用Matlab程序实现的亚纳米带宽滤光片设计 |
2.3.1 构建评价函数 |
2.3.2 程序设计 |
2.3.3 膜系设计实例 |
2.4 小结 |
第3章 薄膜沉积与滤光片的制备 |
3.1 常见的光学薄膜制备技术 |
3.1.1 热蒸发技术 |
3.1.2 离子束辅助沉积技术 |
3.1.3 离子束溅射沉积技术 |
3.1.4 原子层沉积技术 |
3.2 薄膜沉积设备介绍 |
3.3 膜层沉积工艺 |
3.4 薄膜材料的选择及其特性 |
3.4.1 光学薄膜材料的选择 |
3.4.2 光学常数的测定方法 |
3.4.3 Ta_2O_5薄膜的光学特性 |
3.4.4 SiO_2薄膜的光学特性 |
3.5 膜厚分布均匀性的调整 |
3.6 监控方法分析 |
3.6.1 时间监控技术 |
3.6.2 石英晶体监控 |
3.6.3 光电极值法 |
3.6.4 监控实施 |
3.7 小结 |
第4章 测量与误差分析 |
4.1 滤光片的测量 |
4.1.1 测量设备的搭建 |
4.1.2 测量前的调试与准备 |
4.1.3 测量结果及分析 |
4.2 制备过程中的误差分析 |
4.2.1 光学常数误差 |
4.2.2 厚度误差 |
4.3 误差对滤光片光谱曲线的影响 |
4.3.1 膜系误差灵敏度分析 |
4.3.2 随机膜厚误差对设计滤光片的影响 |
4.4 小结 |
第5章 滤光片的可靠性和光谱稳定性研究 |
5.1 可靠性实验 |
5.2 湿度对滤光片光谱特性的影响 |
5.3 温度对滤光片光谱特性的影响 |
5.3.1 温度对膜层材料物理特性的影响 |
5.3.2 基片的线膨胀系数对滤光片温度稳定性的影响 |
5.3.3 滤光片的温度稳定性实验 |
5.4 入射角度对滤光片光谱特性的影响 |
5.5 退火温度对滤光片表面形貌和光谱特性的影响 |
5.5.1 光谱特性变化 |
5.5.2 表面形貌变化 |
5.5.3 截面形貌变化 |
5.6 质子辐照对滤光片光谱特性的影响 |
5.7 小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 研究过程 |
6.1.1 确定膜系设计方法 |
6.1.2 滤光片的制备 |
6.1.3 光谱测量与误差分析 |
6.1.4 可靠性和稳定性研究 |
6.2 主要研究结果 |
6.3 主要创新点 |
6.4 展望及后续工作建议 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(5)寒区隧道洞口段纵向冻胀力研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 寒区隧道冻胀特性研究现状 |
1.2.2 寒区隧道水、热、力单场及多场耦合研究现状 |
1.3 研究内容 |
1.4 技术路线 |
2 冻土水热力耦合理论 |
2.1 水热力耦合机制 |
2.2 水热力耦合模型 |
2.2.1 流体动力学模型 |
2.2.2 刚冰模型 |
2.2.3 热力学模型 |
2.3 温度场分析 |
2.3.1 容积热容量 |
2.3.2 导热系数 |
2.4 水分场分析 |
2.4.1 水热耦合联系方程 |
2.4.2 水分场各物理参数 |
2.5 应力场分析 |
2.6 本章小结 |
3 寒区隧道洞口段温度场与应力场试验研究 |
3.1 工程概况 |
3.2 土样基本性能试验 |
3.3 模型尺寸及试验参数 |
3.3.1 模型相似比推导 |
3.3.2 模型设计 |
3.4 仪器设备 |
3.5 测试断面及测点布置 |
3.6 试验过程 |
3.7 试验结果分析 |
3.7.1 温度场分析 |
3.7.2 隧道衬砌纵向应变分析 |
3.7.3 隧道衬砌纵向应力分析 |
3.7.4 隧道衬砌压力分析 |
3.8 本章小结 |
4 不同水热条件下寒区隧道洞口段纵向冻胀力数值模拟 |
4.1 封闭系统土柱冻结试验数学模型验证 |
4.2 寒区隧道洞口段纵向冻胀力数值模拟 |
4.2.1 模型建立 |
4.2.2 温度场分析 |
4.2.3 水分场分析 |
4.2.4 应力场分析 |
4.3 工程实例 |
4.3.1 隧道进口段模型 |
4.3.2 衬砌纵向冻胀力分析 |
4.4 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
(6)金属基磁性化合物负热膨胀调控及机理(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 文献综述 |
2.1 固体的负热膨胀性 |
2.1.1 热膨胀的本质 |
2.1.2 负热膨胀化合物的发展概述 |
2.1.3 负热膨胀机理 |
2.1.4 负热膨胀调控 |
2.2 磁性和磁体积效应概述 |
2.2.1 物质的磁性 |
2.2.2 磁体积效应 |
2.3 磁性化合物负热膨胀研究进展 |
2.3.1 Invar合金 |
2.3.2 反钙钛矿 |
2.3.3 La(Fe,Si)_(13) |
2.3.4 R_2Fe_(17) |
2.3.5 (Hf,Ta)Fe_2 |
2.3.6 R(Fe,V)_(12) |
2.3.7 CrAs |
2.3.8 MnCoGe |
2.4 本课题研究内容及意义 |
3 样品制备与研究方法 |
3.1 金属基化合物制备方法 |
3.1.1 实验材料 |
3.1.2 制备方法 |
3.2 宏观线膨胀测试 |
3.3 宏观磁性测试 |
3.4 同步辐射X射线衍射 |
3.5 中子衍射 |
3.6 全散射和原子对分布函数 |
3.7 小角中子散射 |
3.8 其它研究方法 |
4 磁有序-无序转变诱导磁性金属基化合物负热膨胀 |
4.1 引言 |
4.2 样品的制备与表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 铁磁-顺磁转变型 |
4.3.2 亚铁磁-顺磁转变型 |
4.3.3 反铁磁-顺磁转变型 |
4.4 小结 |
5 固有磁矩减少诱导(Sc,Ti)Fe2负热膨胀 |
5.1 引言 |
5.2 样品的制备与表征 |
5.3 结果与讨论 |
5.4 小结 |
6 磁相共存调控(Hf,Nb)Fe_2负热膨胀 |
6.1 引言 |
6.2 样品的制备与表征 |
6.3 结果与讨论 |
6.4 小结 |
7 原位磁场调控La(Fe,Al)_(13)负热膨胀 |
7.1 引言 |
7.2 样品的制备与表征 |
7.3 结果与讨论 |
7.4 小结 |
8 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 创新点 |
8.3 展望 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(7)Ti-Ti5Si3复合梯度多孔材料的制备及性能表征(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 多孔材料简介 |
1.1.1 金属多孔材料 |
1.1.2 金属间化合物多孔材料 |
1.1.3 陶瓷多孔材料 |
1.1.4 高分子多孔材料 |
1.2 梯度多孔材料简介 |
1.2.1 陶瓷梯度多孔材料 |
1.2.2 金属梯度多孔材料 |
1.2.3 金属-陶瓷梯度多孔材料 |
1.3 本文的研究背景、主要内容及研究意义 |
1.3.1 研究背景 |
1.3.2 主要内容 |
1.3.3 研究意义 |
第二章 实验设计及方法 |
2.1 实验材料及设备 |
2.1.1 实验原料参数 |
2.1.2 实验仪器参数 |
2.2 实验方案 |
2.2.1 实验流程 |
2.2.2 样品制备 |
2.2.3 反应原理 |
2.3 Ti-Ti_5Si_3复合梯度多孔材料的组织成分、结构分析及性能表征 |
2.3.1 成分及组织形貌分析 |
2.3.2 物理性能测试 |
2.3.3 多孔材料的过滤性能表征 |
2.3.4 多孔材料的热膨胀系数 |
第三章 Ti-Ti_5Si_3复合梯度多孔材料的制备与表征 |
3.1 Ti-Ti_5Si_3复合梯度多孔材料的制备工艺 |
3.1.1 烧结设备 |
3.1.2 烧结工艺 |
3.2 粉末粒度对Ti-Ti_5Si_3复合梯度多孔材料的影响 |
3.2.1 Ti粉的表征 |
3.2.2 粉末粒度对基体层微观孔结构的影响 |
3.2.3 粉末粒度对多孔膜层微观孔结构的影响 |
3.2.4 粉末粒度对多孔膜层微观断口形貌的影响 |
3.2.5 物相分析 |
3.3 烧结温度对Ti-Ti_5Si_3复合梯度多孔材料的影响 |
3.3.1 烧结温度对基体层微观孔结构的影响 |
3.3.2 烧结温度对多孔膜层微观孔结构的影响 |
3.3.3 烧结温度对多孔膜层微观断口形貌的影响 |
3.3.4 物相分析 |
3.4 保温时间对Ti-Ti_5Si_3复合梯度多孔材料的影响 |
3.4.1 保温时间对基体层微观孔结构的影响 |
3.4.2 保温时间对多孔膜层微观孔结构的影响 |
3.4.3 保温时间对多孔膜层微观断口形貌的影响 |
3.4.4 物相分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 梯度多孔材料的过滤性能 |
4.1 粉末粒度对孔径的影响 |
4.2 粉末粒度对相对透气系数的影响 |
4.3 粉末粒度对相对渗透系数的影响 |
4.4 烧结工艺对相对透气系数的影响 |
4.5 烧结工艺对相对渗透系数的影响 |
4.6 本章小结 |
第五章 Ti_5Si_3多孔膜层孔结构成形机理 |
5.1 生坯的制备 |
5.2 生坯的孔隙率 |
5.3 热膨胀系数 |
5.4 孔结构成形机理 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
(8)基于分子动力学模拟探究氧化物掺杂对无碱铝硼硅酸盐玻璃体系结构与性能的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 铝硼硅酸盐玻璃简介 |
1.2 无碱铝硼硅酸盐玻璃 |
1.2.1 无碱铝硼硅酸盐玻璃简介 |
1.2.2 国内外研究现状 |
1.3 分子动力学模拟 |
1.3.1 计算机模拟简介 |
1.3.2 分子动力学模拟简介 |
1.3.3 国内外研究现状 |
1.4 研究内容与意义 |
第二章 实验方案设计与研究方法 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 无碱铝硼硅酸盐玻璃的制备 |
2.2.2 密度测试 |
2.2.3 热膨胀性能测试及玻璃化转变温度的标定 |
2.2.4 高温粘度测试 |
2.2.5 力学性能测试 |
2.3 分子动力学模拟部分 |
2.3.1 MD模拟势函数的选择 |
2.3.2 MD模拟制备玻璃流程 |
2.3.3 MD模拟结果表征方法 |
第三章 氧化铝掺杂对无碱铝硼硅酸盐玻璃结构与性能的影响 |
3.1 引言 |
3.2 氧化铝掺杂对无碱铝硼硅酸盐玻璃结构的影响 |
3.2.1 玻璃中离子间的径向分布函数分析 |
3.2.2 玻璃中各网络形成体配位数分析 |
3.2.3 玻璃中键角分布分析 |
3.2.4 玻璃的网络聚合度分析 |
3.3 氧化铝掺杂对无碱铝硼硅酸盐玻璃性能的影响 |
3.3.1 玻璃密度分析 |
3.3.2 玻璃热膨胀系数和玻璃化转变温度分析 |
3.3.3 玻璃熔体粘度分析 |
3.3.4 玻璃力学性质分析 |
3.4 本章小节 |
第四章 氧化硼掺杂对无碱铝硼硅酸盐玻璃结构与性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 氧化硼掺杂对无碱铝硼硅酸盐玻璃结构的影响 |
4.2.1 玻璃中离子间的径向分布函数分析 |
4.2.2 玻璃中各网络形成体配位数分析 |
4.2.3 玻璃中键角分布分析 |
4.2.4 玻璃的网络聚合度分析 |
4.3 氧化硼掺杂对无碱铝硼硅酸盐玻璃性能的影响 |
4.3.1 玻璃密度分析 |
4.3.2 玻璃熔体粘度分析 |
4.3.3 玻璃力学性质分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 混合碱土效应对无碱铝硼硅酸盐玻璃结构与性能的影响 |
5.1 引言 |
5.2 混合碱土效应对无碱铝硼硅酸盐玻璃结构的影响 |
5.2.1 玻璃中离子间的径向分布函数分析 |
5.2.2 玻璃中各阳离子配位数分析 |
5.2.3 玻璃中键角分布分析 |
5.2.4 玻璃的网络聚合度分析 |
5.3 混合碱土效应对无碱铝硼硅酸盐玻璃性能的影响 |
5.3.1 玻璃密度分析 |
5.3.2 玻璃熔体粘度分析 |
5.3.3 玻璃力学性质分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
(9)低膨胀Fe-Ni合金因瓦效应的原子尺度机理及其团簇的热膨胀(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 固体材料的热膨胀性质 |
1.2 因瓦合金的发现及应用 |
1.2.1 因瓦合金的发现 |
1.2.2 因瓦合金的应用 |
1.3 因瓦合金的反常物理性质 |
1.3.1 磁体积效应 |
1.3.2 磁性 |
1.3.3 动力学性质 |
1.3.4 低温电子比热 |
1.3.5 反因瓦效应 |
1.4 具有因瓦效应的材料 |
1.4.1 晶态合金 |
1.4.2 金属间化合物 |
1.4.3 非晶合金 |
1.5 因瓦效应机理的研究 |
1.5.1 主要理论模型 |
1.5.2 主要研究进展 |
1.6 本论文的选题意义和研究内容 |
第2章 研究方法 |
2.1 引言 |
2.2 第一性原理计算 |
2.2.1 近似方法 |
2.2.2 密度泛函理论 |
2.2.3 交换关联泛函 |
2.2.4 赝势 |
2.3 经典分子动力学 |
2.3.1 基本思想 |
2.3.2 原子结构分析方法 |
2.3.3 原子尺度热膨胀的分析方法 |
第3章 Fe-Ni因瓦合金磁体积效应的原子尺度机理 |
3.1 引言 |
3.2 计算细节 |
3.2.1 计算参数设置与模型 |
3.2.2 磁晶各向异性讨论 |
3.3 结果讨论与分析 |
3.3.1 原子结构与磁矩的关系 |
3.3.2 磁矩与体积的关系 |
3.4 本章小结 |
第4章 Fe-Ni因瓦合金低膨胀的原子结构和原子尺度热膨胀 |
4.1 引言 |
4.2 模拟细节 |
4.2.1 模型与模拟过程 |
4.2.2 势函数选取 |
4.3 结果讨论与分析 |
4.3.1 Fe-Ni因瓦合金的原子结构表征 |
4.3.2 Fe-Ni因瓦合金的原子尺度热膨胀 |
4.4 本章小结 |
第5章 Fe-Ni团簇的热膨胀性质研究 |
5.1 引言 |
5.2 模拟细节与计算方法 |
5.2.1 计算参数设置与模型 |
5.2.2 团簇的基态结构搜索 |
5.3 结果讨论与分析 |
5.3.1 Fe-Ni团簇的结构性质 |
5.3.2 Fe-Ni团簇的磁性 |
5.3.3 Fe-Ni团簇的热膨胀性质 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
附录Ⅰ 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
附录Ⅱ 攻读硕士学位期间获得的奖励 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(10)Laves相(Hf,Ta)Fe2反常热膨胀的调控研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 固体物质的热膨胀机制 |
1.2.1 非简谐振动与热膨胀 |
1.2.2 热膨胀的热力学关系 |
1.3 NTE机制 |
1.3.1 传统型NTE |
1.3.2 相变型NTE |
1.3.3 NTE材料用于复合材料的调控研究现状 |
1.4 Laves相RFe_2的NTE研究现状 |
1.4.1 Laves相的晶体结构 |
1.4.2 Laves相HfFe_2基化合物的磁性与NTE研究 |
1.5 论文的选题背景、研究思路及研究意义 |
第二章 实验方法 |
2.1 样品的制备工艺 |
2.2 样品性能的表征 |
2.2.1 X射线衍射 |
2.2.2 热膨胀系数的测定 |
2.2.3 物性测试 |
2.2.4 电子自旋共振测试 |
2.2.5 显微组织分析 |
2.2.6 力学性能测试 |
第三章 Hf_(1-x)Ta_xFe_2的NTE性能及机理研究 |
3.1 Hf_(1-x)Ta_xFe_2的物相分析 |
3.2 Hf_(1-x)Ta_xFe_2的热膨胀性能 |
3.3 Hf_(1-x)Ta_xFe_2的自发磁致伸缩 |
3.4 Hf_(1-x)Ta_xFe_2磁转变的ESR研究 |
3.5 Hf_(1-x)Ta_xFe_2的磁相图 |
3.6 Hf_(1-x)Ta_xFe_2的电输运、热学性质和力学性能 |
3.7 本章小结 |
第四章 Hf_(0.87)Ta_(0.13)Fe_(2+x)的低膨胀性能及机理研究 |
4.1 Hf_(0.87)Ta_(0.13)Fe_(2+x)的物相与形貌分析 |
4.2 Hf_(0.87)Ta_(0.13)Fe_(2+x)的热膨胀性能 |
4.3 Hf_(0.87)Ta_(0.13)Fe_(2+x)的非化学计量比效应 |
4.4 Hf_(0.87)Ta_(0.13)Fe_(2+x)的综合性能 |
4.5 本章小结 |
第五章 Hf_(0.87)Ta_(0.13)Fe_2Cu_x的近零膨胀及高热导性能研究 |
5.1 Hf_(0.87)Ta_(0.13)Fe_2Cu_x的物相与形貌分析 |
5.2 Hf_(0.87)Ta_(0.13)Fe_2Cu_x的热膨胀与磁性能 |
5.3 Hf_(0.87)Ta_(0.13)Fe_2Cu_x的低膨胀与力学性能研究 |
5.4 Hf_(0.87)Ta_(0.13)Fe_2Cu_x的导热性能研究 |
5.5 本章小结 |
第六章 Hf_(0.87)Ta_(0.13)Fe_(2-x)Ni_x的低膨胀性能及机理研究 |
6.1 Hf_(0.87)Ta_(0.13)Fe_(2-x)Ni_x的物相分析 |
6.2 Hf_(0.87)Ta_(0.13)Fe_(2-x)Ni_x的磁性研究 |
6.3 Hf_(0.87)Ta_(0.13)Fe_(2-x)Ni_x的热膨胀性能 |
6.4 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
四、测定固体线膨胀系数的一种方法(论文参考文献)
- [1]高压实非饱和膨润土热膨胀性能及其对砌块组合的影响研究[D]. 闫安. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]液相硅熔渗制备金刚石/碳化硅复合材料及性能研究[D]. 王旭磊. 北京科技大学, 2021
- [3]钙钛矿化合物负热膨胀增强与调控[D]. 杨涛. 北京科技大学, 2021(08)
- [4]近红外1.064μm亚纳米带宽干涉滤光片的制备和光谱稳定性研究[D]. 王凯旋. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [5]寒区隧道洞口段纵向冻胀力研究[D]. 张伟. 兰州交通大学, 2021(02)
- [6]金属基磁性化合物负热膨胀调控及机理[D]. 宋玉柱. 北京科技大学, 2021
- [7]Ti-Ti5Si3复合梯度多孔材料的制备及性能表征[D]. 刘卓萌. 西安石油大学, 2020
- [8]基于分子动力学模拟探究氧化物掺杂对无碱铝硼硅酸盐玻璃体系结构与性能的影响[D]. 万向荣. 济南大学, 2020(01)
- [9]低膨胀Fe-Ni合金因瓦效应的原子尺度机理及其团簇的热膨胀[D]. 付程瑞. 山东大学, 2020(10)
- [10]Laves相(Hf,Ta)Fe2反常热膨胀的调控研究[D]. 黎隆富. 中国科学技术大学, 2020