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Ni-Co-Mn合金的电镀工艺优化及与金刚石复合镀的摩擦磨损性能 被引量:11
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作者 奚小波 缪宏 +3 位作者 金亦富 郑再象 程吉林 张瑞宏 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期2523-2530,共8页
通过电镀法制备Ni-Co-Mn三元合金并进行工艺优化,同时制备Ni-Co-Mn-金刚石复合镀层,采用硬度、纳米划痕、SEM、EDS、摩擦磨损等分析镀层性能。结果表明:Ni-Co-Mn三元合金电镀最佳主盐配方为Ni SO4 280g/L、Co SO4 11 g/L、Mn SO4 1 g/L... 通过电镀法制备Ni-Co-Mn三元合金并进行工艺优化,同时制备Ni-Co-Mn-金刚石复合镀层,采用硬度、纳米划痕、SEM、EDS、摩擦磨损等分析镀层性能。结果表明:Ni-Co-Mn三元合金电镀最佳主盐配方为Ni SO4 280g/L、Co SO4 11 g/L、Mn SO4 1 g/L;镀液温度低于50℃时镀层易"烧焦",高于60℃时,镀层硬度及结合力下降;当电流密度增大至3 A/dm2时,有利于形成平整致密的镀层;当电流密度超过5 A/dm2时,镀层表面易出现析氢、积瘤等缺陷;最佳电镀工艺条件下的镀层硬度达520.7 HV,膜基结合力达25.52 N;Mn含量越高,镀层硬度越大;Co含量越高,镀层与基体结合越好;Ni-Co-Mn-金刚石复合镀层的硬度达890.2 HV,摩擦因数为0.72,体积磨损率仅为5.46×10-6 mm3/(N·m),金刚石与胎体Ni-Co-Mn合金结合牢固,复合镀层的磨削性好,耐磨性强。 展开更多
关键词 Ni-Co-Mn合金 电镀 复合镀 纳米划痕 摩擦 磨损
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镁合金表面磁控溅射沉积铝膜的力学性能 被引量:8
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作者 张津 杨栋华 +2 位作者 王东亚 欧信兵 王振林 《北京科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期1388-1392,共5页
采用直流磁控溅射法在镁合金上沉积铝膜,在高真空下对铝膜进行加热后处理.用X射线衍射仪(XRD)分析膜层为纯铝多晶态,扫描电子显微镜(SEM)观察铝膜晶粒细小.采用纳米压痕/划痕仪对铝膜的厚度、临界附着力、硬度和弹性模量进行了测试,并... 采用直流磁控溅射法在镁合金上沉积铝膜,在高真空下对铝膜进行加热后处理.用X射线衍射仪(XRD)分析膜层为纯铝多晶态,扫描电子显微镜(SEM)观察铝膜晶粒细小.采用纳米压痕/划痕仪对铝膜的厚度、临界附着力、硬度和弹性模量进行了测试,并且用辉光放电光谱仪(GDS)测试了镁合金表面铝膜的成分和性能随薄膜深度的分布.结果表明,铝膜的厚度随后处理温度的升高而降低,其表面硬度和弹性模量高于镁合金基体并且随深度增加而逐渐降低.铝膜与镁合金基体间存在一个过渡层,结合良好且表现出一定的弹塑性能,有利于镁合金表面的防护. 展开更多
关键词 镁合金 磁控溅射 铝膜 力学性能 纳米划痕 纳米压痕
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基于Nano Indenter的纳米刻划性能试验研究 被引量:7
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作者 张华丽 张飞虎 《机械与电子》 2006年第3期3-6,共4页
概述了纳米划痕试验在研究材料纳米刻划性能方面的研究进展,着重介绍了材料刻划破裂机理和刻划临界载荷,以及薄膜材料厚度效应和基底效应对纳米刻划性能的影响等方面的研究状况,讨论了今后尚需进一步研究的问题.
关键词 纳米划痕 破裂机理 临界载荷 薄膜
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混凝土微观界面纳米划痕试验表征研究 被引量:6
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作者 舒畅 乔丕忠 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2015年第2期205-212,共8页
鉴于混凝土微观结构对宏观性能的重要影响,利用纳米划痕试验方法,对常规水灰比配比的混凝土样品骨料-水泥浆体微观界面及界面过渡区进行了表征研究.基于纳米划痕试验方法和扫描电镜显微技术,对于样品微观情况下的骨料-水泥浆体界面进行... 鉴于混凝土微观结构对宏观性能的重要影响,利用纳米划痕试验方法,对常规水灰比配比的混凝土样品骨料-水泥浆体微观界面及界面过渡区进行了表征研究.基于纳米划痕试验方法和扫描电镜显微技术,对于样品微观情况下的骨料-水泥浆体界面进行了表征分析,并对表征结果经过多个高斯分布拟合的统计学分析方法得到基于界面位置的结构划痕硬度分布情况.通过划痕硬度与骨料-浆体界面的距离变化,定义了骨料和水泥浆体之间的界面过渡区,并得到界面过渡区厚度约为40μm,界面过渡区划痕硬度约为水泥浆料硬度的75%左右.通过比较划痕断裂韧性与宏观试验结果,证明利用纳米划痕试验可以初步分析材料断裂韧性.本研究为更好地研究混凝土微观性能对宏观力学性能的影响提供了可靠的数据支持,也为评价混凝土微观界面力学性能提供了一种新的可行方法. 展开更多
关键词 混凝土 界面过渡区 纳米划痕 划痕硬度 断裂韧性
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聚酰亚胺/纳米MgO复合材料的制备与性能研究 被引量:6
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作者 李应龙 饶元元 +3 位作者 王维 谈发堂 陈建国 乔学亮 《高分子学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2014年第7期970-975,共6页
采用直接分散法将纳米MgO颗粒均匀分散在聚酰胺酸溶液中,经旋涂、热亚胺化制得聚酰亚胺/纳米MgO复合材料.利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)、热重分析(TGA)和纳米划痕等测试... 采用直接分散法将纳米MgO颗粒均匀分散在聚酰胺酸溶液中,经旋涂、热亚胺化制得聚酰亚胺/纳米MgO复合材料.利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)、热重分析(TGA)和纳米划痕等测试技术对复合材料的结构和性能进行了表征.结果表明,平均粒径约为20 nm的纳米MgO颗粒均匀地分散在聚酰亚胺基体中,有机无机两组分相容性良好;复合材料在可见光区具有优良的光学透明性,在近紫外光区随着纳米MgO含量的增加呈现出了显著的紫外屏蔽性能;纳米MgO的加入能大幅提高复合薄膜的抗划伤性能,在100μN的划痕力下,划痕深度由纯聚酰亚胺的57.4 nm降至10 nm左右,且划痕的宽度也明显减小;尽管复合材料的热稳定性能较纯聚酰亚胺略有下降,但在300℃以下仍具有较好的热稳定性. 展开更多
关键词 聚酰亚胺 纳米氧化镁 复合材料 纳米划痕
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超精密磨削YAG晶体的脆塑转变临界深度预测
6
作者 敖萌灿 黄金星 +3 位作者 曾毓贤 吴跃勤 康仁科 高尚 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期84-94,共11页
钇铝石榴石(YAG)晶体是制造固体激光器的重要材料,超精密磨削是加工YAG晶体等硬脆材料零件的重要方法,研究硬脆材料加工表面的微观变形、脆塑转变机理对超精密磨削加工具有重要的指导作用。为了实现YAG晶体低损伤磨削加工,获得高质量表... 钇铝石榴石(YAG)晶体是制造固体激光器的重要材料,超精密磨削是加工YAG晶体等硬脆材料零件的重要方法,研究硬脆材料加工表面的微观变形、脆塑转变机理对超精密磨削加工具有重要的指导作用。为了实现YAG晶体低损伤磨削加工,获得高质量表面,基于弹塑性接触理论和压痕断裂力学,通过分析单磨粒划擦作用下材料表面的变形过程,考虑材料的弹性回复、微观下力学性能的尺寸效应,建立了脆塑转变临界深度的预测模型,并计算得到YAG晶体的脆塑转变临界深度为66.7 nm。在此基础上,通过不同粒度砂轮超精密磨削YAG晶体试验对建立的脆塑转变临界深度预测模型进行验证,并计算不同粒度砂轮在相应工艺条件下的磨粒切深。结果表明,磨粒切深高于脆塑转变临界深度时,YAG晶体磨削表面材料以脆性方式被去除,磨削表面损伤严重;磨粒切深低于脆塑转变临界深度时,磨削表面材料以塑性方式被去除,能够获得高质量磨削表面,加工表面粗糙度达到1 nm。建立的脆塑转变临界深度预测模型能够为YAG晶体的低损伤超精密磨削加工提供理论指导。 展开更多
关键词 超精密磨削 YAG晶体 纳米压痕 纳米划痕 脆塑转变
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Microstructural features of biomedical cobalt–chromium–molybdenum(CoCrMo) alloy from powder bed fusion to aging heat treatment 被引量:6
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作者 Haoqing Li Ming Wang +2 位作者 Dianjun Lou Weilong Xia Xiaoying Fang 《Journal of Materials Science & Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第10期146-156,共11页
The design freedom of powder bed fusion process selective laser melting(SLM)enables flexibility to manufacture customized,geometrically complex medical implants directly from the CAD models.Cobased alloys have adequat... The design freedom of powder bed fusion process selective laser melting(SLM)enables flexibility to manufacture customized,geometrically complex medical implants directly from the CAD models.Cobased alloys have adequate wear and corrosion resistance,fatigue strength,and biocompatibility,which enables the alloys to be widely used in medical devices.This work aims to investigate the evolution of microstructures and their influence on tribological property of CoCrMo alloy processed by SLM and aging heat treatment.The results showed that very weak<110>texture along the building direction and microsegregation along cellular boundaries were produced.The presence of high residual stress and fine cellular dendrite structure has a pronounced hardening effect on the as-SLM and aging-treated alloys at moderate temperatures.Furthermore,the hexagonalεphase transformed from theγmatrix during SLM became significant after subsequent aging at moderate temperatures,which further increased the nanohardness and scratch resistance.High temperature(1150℃)heating caused homogenized recrystallization microstructure free of residual stress andεphase,which sharply decreased the hardness and scratch resistance.The material parallel to the building direction exhibited improved tribological property in both SLMed and aging-treated alloy than that of the material perpendicular to the building direction.The anisotropy in frictional performance may be considered when designing CoCrMo dental implants using laser additive manufacturing. 展开更多
关键词 Selective laser melting CoCrMo alloy nanoINDENTATION nano-scratch test
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考虑压痕尺寸效应的岩石矿物摩擦特性研究
8
作者 黄曼 刘海俊 +3 位作者 洪陈杰 刘丹 杜时贵 罗战友 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1371-1382,共12页
岩石矿物组分间的力学特性差异是影响宏观摩擦行为的关键因素。基于靶向试验法测试砂岩矿物在8种法向荷载下的压痕力学特性,并研究其在基本稳定法向荷载下的划痕摩擦特性。结果表明:随着法向荷载的增加,硬相矿物的变形参数(硬度和弹性模... 岩石矿物组分间的力学特性差异是影响宏观摩擦行为的关键因素。基于靶向试验法测试砂岩矿物在8种法向荷载下的压痕力学特性,并研究其在基本稳定法向荷载下的划痕摩擦特性。结果表明:随着法向荷载的增加,硬相矿物的变形参数(硬度和弹性模量)呈现负压痕尺寸效应,软相矿物的变形参数呈现无明显压痕尺寸效应,综合确定4种矿物的基本稳定法向荷载为8 mN;在稳定法向荷载下,随着划痕长度的增加,硬相矿物中石英和钠长石的摩擦力先快速增加后保持稳定,而方解石与软相矿物中绿泥石的摩擦力均先快速后缓慢增加,统计计算得到4种矿物对应的平均弹性恢复率分别为13.29%,15.81%,35.91%和42.28%。进一步结合微观机制分析发现,矿物的位错蠕变和位错演化分别是影响压痕尺寸效应和划痕黏滑行为的关键因素。上述研究结果为岩石宏微观力学行为的关联性研究提供参考意义。 展开更多
关键词 岩石力学 纳米压痕 纳米划痕 压痕尺寸效应 位错 黏滑
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304不锈钢滑动摩擦学行为的分子动力学模拟
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作者 周安 刘秀波 +2 位作者 王权 孟元 张世宏 《摩擦学学报(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期551-561,共11页
采用分子动力学模拟方法研究了压入深度与滑动速度对304不锈钢磨损量、摩擦系数、位错演变及剪切应变的影响.结果表明:在较大的压入深度下平均摩擦系数及位错长度明显较高,导致了更严重的塑性变形;在相同的压入深度下较高滑动速度的摩... 采用分子动力学模拟方法研究了压入深度与滑动速度对304不锈钢磨损量、摩擦系数、位错演变及剪切应变的影响.结果表明:在较大的压入深度下平均摩擦系数及位错长度明显较高,导致了更严重的塑性变形;在相同的压入深度下较高滑动速度的摩擦力明显升高而位错长度降低,这是由于高速下不锈钢内部位错形核缺乏持续驱动力,从而减轻了不锈钢的变形.此外滑动摩擦过程中产生的摩擦热促进了内应力的释放,导致离散结构位错、多节点位错及位错锁(环)的形成,从而阻碍位错进一步传播并提高不锈钢抗变形能力.本工作中所计算磨损原子数量几乎与滑动距离呈线性正比,符合经典Archard定律. 展开更多
关键词 304不锈钢 分子动力学模拟 滑动摩擦学行为 纳米划痕
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基于分子动力学模拟的多主元合金滑动摩擦学行为研究
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作者 宋馨怡 刘秀波 +2 位作者 孟元 周安 张世宏 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期36-44,共9页
随着高性能多主元合金被相继开发并在摩擦学领域的应用迅速扩展,研究并揭示多主元合金的摩擦学行为至关重要。采用分子动力学模拟,构建多主元合金原子尺度滑动摩擦模型,研究FeCoCrNiCu(M1)、FeCoCrNi(M2)、FeNiCr(M3)3种多主元合金的表... 随着高性能多主元合金被相继开发并在摩擦学领域的应用迅速扩展,研究并揭示多主元合金的摩擦学行为至关重要。采用分子动力学模拟,构建多主元合金原子尺度滑动摩擦模型,研究FeCoCrNiCu(M1)、FeCoCrNi(M2)、FeNiCr(M3)3种多主元合金的表面形貌、磨损原子、摩擦力、位错及应力的演变。结果表明:M2合金在相同的划痕深度下表面变形最小、磨损粒子数最少、法向力最大,这是由于Co元素的加入使得合金的硬度增强;M1合金展现出更剧烈的塑性变形以及更复杂的位错变形,这是由于Cu元素的加入降低了合金的硬度;M1和M2合金中产生了棱柱位错环,M3合金中却没有观察到,这是由于M3合金的堆垛层错能较低难以形成棱柱位错环。研究结果对多主元合金的开发和应用提供了参考。 展开更多
关键词 多主元合金 合金材料 分子动力学模拟 摩擦学行为 纳米划痕
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纳米划擦速度对单晶硅去除行为的影响
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作者 田海兰 闫少华 +2 位作者 孙真真 王浩昌 闫海鹏 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2024年第3期319-326,共8页
单晶硅作为典型的硬脆材料在不同的划擦速度下会有不同的应变率,进而产生不同的材料去除行为,采用分子动力学从应变率角度研究不同划擦速度下材料的变形与去除过程。结果表明:划擦过程中随划擦速度由25 m/s增加到250 m/s,单晶硅的应变率... 单晶硅作为典型的硬脆材料在不同的划擦速度下会有不同的应变率,进而产生不同的材料去除行为,采用分子动力学从应变率角度研究不同划擦速度下材料的变形与去除过程。结果表明:划擦过程中随划擦速度由25 m/s增加到250 m/s,单晶硅的应变率从1.25×10^(10) s^(−1)提高至1.25×10^(11) s^(−1),其划擦力、剪切应力和摩擦系数减小,划擦温度升高,且划擦表面的轮廓精度和粗糙度随划擦速度的增大而改善。划擦过程中的非晶化和相变是单晶硅纳米尺度变形的主要发生机制,剪切应力减小造成其亚表面损伤层深度由2.24 nm减小到1.89 nm,划擦温度升高导致其表面非晶层深度增加。 展开更多
关键词 单晶硅 纳米划擦 分子动力学 划擦速度 应变率
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基于不同纳米划痕顺序的6H-SiC单晶片材料去除机理研究 被引量:4
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作者 郜伟 张银霞 黄鹏举 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2021年第4期92-97,共6页
通过微纳米力学测试系统对6H-SiC单晶片(0001)晶面进行不同间距和不同顺序的纳米刻划试验,并用摩擦力传感器、超景深显微系统和三维形貌仪对产生的划痕的划痕横截面轮廓曲线、划痕深度、摩擦力以及表面形貌进行分析,研究单晶片刻划过程... 通过微纳米力学测试系统对6H-SiC单晶片(0001)晶面进行不同间距和不同顺序的纳米刻划试验,并用摩擦力传感器、超景深显微系统和三维形貌仪对产生的划痕的划痕横截面轮廓曲线、划痕深度、摩擦力以及表面形貌进行分析,研究单晶片刻划过程中不同划痕间距和划痕顺序下的材料去除过程。结果表明:当静载荷为100 mN时,不同划痕间距影响单晶片表面的横截面轮廓和平均摩擦力。随着划痕间距增大,2条划痕之间的深度差逐渐减小,划痕2的平均摩擦力逐渐减小并接近划痕1的;当划痕间距为14μm时,最大划痕深度为-183.4 nm,平均摩擦力为18.8 mN。划痕顺序对表面形态和材料去除影响显著,当静载荷为90 mN,划痕间距为6μm和8μm时,非顺序划痕的表面材料堆积较少,表面粗糙度值更低,表面质量较好。当划痕间距为6μm时,0~180 mN的动载荷均匀加载下顺序划痕末端表面的材料破碎情况严重,而非顺序划痕则在一定程度上能减少晶片划痕的裂纹程度;顺序划痕中的最大摩擦力为76.8 mN,大于非顺序划痕中的最大摩擦力63.3 mN,非顺序划痕更有助于实现SiC晶片的塑性加工,提高其表面加工质量。 展开更多
关键词 SiC单晶片 纳米划痕 划痕顺序 划痕间距 材料去除
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Microstructure and mechanical properties of interface between laser cladded Hastelloy coating and steel substrate 被引量:5
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作者 Qin-ying WANG Yu-chen XI +3 位作者 Xiao-yu LIU Shuang LIU Shu-lin BAI Zong-de LIU 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第3期733-740,共8页
In order to improve the corrosion resistance of carbon steel,Hastelloy coatings were prepared on E235steel substrate by ahigh power diode laser with laser scanning speeds of6and12mm/s,respectively.The interface betwee... In order to improve the corrosion resistance of carbon steel,Hastelloy coatings were prepared on E235steel substrate by ahigh power diode laser with laser scanning speeds of6and12mm/s,respectively.The interface between the coating and substratewas firstly exposed by dissolving off the substrate.Its microstructure,composition and mechanical properties were systemicallystudied.Special“edges”along the grain boundary were found at coating/substrate interface.These“edges”consisted of intergranularcorrosion area and real grain boundary.The interface of coating mainly displayed austenite structure ascribed to the rapidsolidification as well as the dilution of Ni during preparation.Additionally,Hastelloy coating and its interface prepared at the speedof12mm/s showed higher hardness than that prepared at the speed of6mm/s.Grain boundaries had higher friction coefficient thangrains at both coating/substrate interfaces.Moreover,the interface at higher laser scanning speed exhibited smaller grains,lowerdilution rates of Ni and Fe as well as a better tribological property. 展开更多
关键词 Hastelloy coating laser cladding INTERFACE MICROSTRUCTURE nano-scratch
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基于粘着摩擦理论的塑料微观摩擦特性研究 被引量:5
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作者 雷帆 温彤 +1 位作者 于建明 吴诗仁 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2012年第8期85-88,共4页
利用纳米压痕仪测试ABS塑料的弹性模量,为了研究塑料材料微观摩擦性能,设计了一套测试制样方案,采用纳米划痕技术实测了ABS塑料的微观摩擦性能,并结合粘着摩擦理论对塑料摩擦特性进行了分析。纳米压痕结果,ABS塑料弹性模量均值约为4.20 ... 利用纳米压痕仪测试ABS塑料的弹性模量,为了研究塑料材料微观摩擦性能,设计了一套测试制样方案,采用纳米划痕技术实测了ABS塑料的微观摩擦性能,并结合粘着摩擦理论对塑料摩擦特性进行了分析。纳米压痕结果,ABS塑料弹性模量均值约为4.20 GPa;纳米划痕结果,弹性接触和塑性接触时摩擦因数分别约为0.1和0.25;对比理论分析和实验结果发现,粘着摩擦理论用于解释塑料材料微观摩擦行为是可行的。 展开更多
关键词 塑料 纳米划痕 摩擦性能 粘着理论
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水泥净浆非碳化区与脱钙碳化区的微观力学表征 被引量:1
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作者 张弛 李克非 王俊杰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期50-57,共8页
本工作重点讨论了如何运用压痕技术来表征水泥净浆试块上非碳化区和脱钙碳化区在微米尺度上的力学特性,并配合使用扫描电子显微镜和电子探针技术,得出了在脱钙后,随着Ca/Si物质的量比的下降,碳化区主体C-S-H结构中部分区域微观力学性能... 本工作重点讨论了如何运用压痕技术来表征水泥净浆试块上非碳化区和脱钙碳化区在微米尺度上的力学特性,并配合使用扫描电子显微镜和电子探针技术,得出了在脱钙后,随着Ca/Si物质的量比的下降,碳化区主体C-S-H结构中部分区域微观力学性能降低的结论。其硬度和弹性模量分别降低了33%、37%。同时,运用纳米划痕、扫描电子显微镜、扫描电子探针,以及热重技术,依次获取了水泥净浆试块在两个区域上的表面倾斜度、表面粗糙度、元素种类、沿碳化深度方向上的元素组成与分布,以及热重试验中的质量烧失。在脱钙前的碳化过程中,水泥浆体会吸收二氧化碳而增加质量,使弹性模量等力学性能增强;而脱钙后碳化会导致水泥浆体的骨架变得松散、表面变得粗糙,以及裂纹和孔隙数量增加。非碳化区和脱钙碳化区的水泥净浆试块磨制的粉末在热重试验中烧失的质量占比分别为26.7%和36.2%。 展开更多
关键词 水泥浆体 碳化 微米压痕 热重 纳米划痕
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基于纳米划痕试验的砂岩结构面宏-微观摩擦系数关系研究 被引量:1
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作者 郑爽 雍睿 +4 位作者 杜时贵 何智海 钟祯 章莹莹 眭素刚 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1022-1034,共13页
基本摩擦系数是影响岩体结构面抗剪强度的重要参数。常规室内试验方法所确定的基本摩擦系数往往受矿物成分、温度等因素影响,为系统揭示结构面的基本摩擦性质,分别研究了砂岩宏观摩擦系数与微观摩擦系数,并建立了两者的关系。首先,通过... 基本摩擦系数是影响岩体结构面抗剪强度的重要参数。常规室内试验方法所确定的基本摩擦系数往往受矿物成分、温度等因素影响,为系统揭示结构面的基本摩擦性质,分别研究了砂岩宏观摩擦系数与微观摩擦系数,并建立了两者的关系。首先,通过X射线衍射、纳米压痕试验确定砂岩矿物组分与力学参数。其次,采用倾斜试验、直剪试验开展摩擦系数的宏观尺度研究,对规格为10 cm×10 cm×5 cm的平直结构面试样开展直剪试验,分别施加1、2、3、8、12 MPa的恒定法向应力,研究表明,摩擦系数随法向应力增加呈对数降低趋势,随剪切速率增加呈对数增长趋势。再次,采用纳米划痕试验开展摩擦系数的微观尺度研究,研究表明,低荷载条件下,长石矿物摩擦系数随荷载增加表现出先降低后保持不变的趋势,石英矿物摩擦系数随荷载增加表现出先降低后增加的趋势;此外,随着剪切速率的增加,两种矿物的摩擦系数在低荷载条件下呈增长的趋势,在高荷载条件下基本保持稳定。最后,基于摩擦系数的宏-微观摩擦系数试验结果,采用速度-状态摩擦(RSF)定律建立红砂岩基本摩擦系数与矿物摩擦系数的线性回归方程,并通过直剪试验验证了该经验关系的可靠性,其误差范围为0.17%~0.91%。研究结果为基本摩擦系数的测定与取值提供了新思路。 展开更多
关键词 摩擦系数 微观尺度 直剪试验 纳米划痕 RSF定律
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Al含量对Ti_(1-x)Al_xN涂层组织结构、力学性能和铣削性能的影响 被引量:4
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作者 林亮亮 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期175-181,共7页
目的研究不同Al含量对Ti_(1-x)Al_xN涂层的影响,以获得铣削铸铁材料性能最佳的Ti AlN涂层。方法采用阴极电弧蒸发沉积法在WC-Co硬质合金表面制备两种不同Al含量的Ti_(0.5)Al_(0.5)N和Ti_(0.33)Al_(0.67)N涂层,通过X射线衍射仪(XRD)、扫... 目的研究不同Al含量对Ti_(1-x)Al_xN涂层的影响,以获得铣削铸铁材料性能最佳的Ti AlN涂层。方法采用阴极电弧蒸发沉积法在WC-Co硬质合金表面制备两种不同Al含量的Ti_(0.5)Al_(0.5)N和Ti_(0.33)Al_(0.67)N涂层,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电子探针微区分析仪(EPMA)分析合金的微观组织和成分组成,通过CSM纳米硬度计和纳米划痕仪测定涂层的纳米硬度、弹性模量、抗塑性变形因子、显微硬度耗散系数MDP和划痕裂纹扩展阻力CPRs等性能指标,同时比较不同Al含量涂层刀片在铣削灰口铸铁HT250和球墨铸铁QT450时的性能和磨损机理。结果 Ti_(0.5)Al_(0.5)N和Ti_(0.33)Al_(0.67)N涂层主要物相均呈NaCl型面心立方结构,以(200)方向为择优取向,且高铝涂层的XRD衍射峰向高角度偏移量大于中铝涂层,说明高铝涂层具有更高的铝固溶量。与Ti_(0.5)Al_(0.5)N涂层相比,Ti_(0.33)Al_(0.67)N涂层的抗塑性变形因子较小,MDP和CPRs较大,表现出更优的塑性、韧性和膜基结合力。在铣削HT250和QT450时,Ti_(0.33)Al_(0.67)N涂层刀片的平均寿命分别为30、60 min,相比Ti_(0.5)Al_(0.5)N涂层,切削性能更好。结论对于Ti AlN涂层来说,提高Al的质量分数至67%可以获得更优的塑性、韧性和膜基结合力,在铣削HT250和QT450时,Ti_(0.33)Al_(0.67)N涂层刀片的切削性能较优。 展开更多
关键词 Ti1-xAlxN涂层 纳米硬度 纳米划痕 力学性能 铣削性能
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Nano-Mechanical Behavior and Nano-Tribological Properties of 316 Stainless Steel 被引量:4
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作者 LUO Yong GE Shi-rong 《Journal of China University of Mining and Technology》 EI 2006年第3期249-253,共5页
The microstructure and nano-tribological properties of 316 austenitic stainless steel have been investigated by using the in situ nano-mechanical testing system Tribolndenter, in which six different normal forces were... The microstructure and nano-tribological properties of 316 austenitic stainless steel have been investigated by using the in situ nano-mechanical testing system Tribolndenter, in which six different normal forces were chosen to make a scratch and indentation. The results show that the contact depth of the indentation increases with the normal force and material is piled up on the edge of the indentation as plastic distortion. The stable nano-hardness and the reduced modulus of 316 austenitic stainless steel are approximately 6 GPa and 160 GPa, respectively. The friction coefficients of 316 stainless steel with conic-type diamond tip have a typical value of about 0.13, 0.15, 0.17, 0.19, 0.22 and 0.25 when the normal forces are kept at 500 μN, 1000 μN, 1500 μN, 2000 μN, 2500 μN and 3000 μN, revealing an increasing trend with the normal forces. The increase of the friction coefficient in the unloading segment may result from the adhesion force caused by the material piled up. 展开更多
关键词 nano-scratch nano-indentation 316 stainless steel biomaterial FRICTION WEAR
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Li_2O-Al_2O_3-SiO_2微晶玻璃加工脆延转变临界条件实验研究 被引量:4
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作者 向勇 陈静 +2 位作者 白满社 任杰 张晋宽 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期500-504,共5页
介绍了Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃的加工特点。基于纳米划痕技术对Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃进行了纳米划痕实验,测得微晶玻璃材料脆延转变临界切削深度和临界载荷的平均值分别为125.6nm和29.78mN。将实验所得临界切削深度值与基于压痕断... 介绍了Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃的加工特点。基于纳米划痕技术对Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃进行了纳米划痕实验,测得微晶玻璃材料脆延转变临界切削深度和临界载荷的平均值分别为125.6nm和29.78mN。将实验所得临界切削深度值与基于压痕断裂力学模型建立的脆延转变临界切削深度计算值进行了对比,结果表明,T.G.Bifano基于显微压痕法给出的临界切削深度计算值与实验结果差别较大,结合实验结果对其公式进行了修正;基于压痕断裂力学模型建立的延性域磨削临界切削深度计算值与实验结果相差较小,并分析了产生差异的原因。 展开更多
关键词 脆性-延性转变 临界条件 纳米划痕
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单晶GaN纳米力学性能与切削特性试验研究
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作者 唐昆 梁杰 +2 位作者 张先源 欧旺平 张墨客 《长沙理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2023年第6期119-127,共9页
【目的】研究单晶GaN微纳米量级下的力学性能与切削特性,为微纳制造提供理论基础和数据支撑,也为半导体硬脆材料的超精密加工提供技术依据。【方法】通过纳米压入和变载、恒载纳米刻划试验,研究单晶GaN的纳米力学性能,分析其在变载纳米... 【目的】研究单晶GaN微纳米量级下的力学性能与切削特性,为微纳制造提供理论基础和数据支撑,也为半导体硬脆材料的超精密加工提供技术依据。【方法】通过纳米压入和变载、恒载纳米刻划试验,研究单晶GaN的纳米力学性能,分析其在变载纳米刻划过程中的材料去除机制,探讨恒载刻划参数对材料表面切削特性的影响。【结果】单晶GaN的硬度和弹性模量的均值分别为6.06、92.90 GPa,弹性回复率和弹性能回复率均随压入载荷的增加而降低;材料弹塑性转变与脆塑性转变的临界载荷分别约为390、1 200 mN;切削力与摩擦系数均随刻划速度、法向载荷的增加而增大。【结论】在390~1 200 mN法向载荷加载范围内,单晶GaN能够被塑性域去除,减少刻划过程中的脆性断裂损伤,提高加工表面的质量。 展开更多
关键词 单晶GaN 纳米压入 纳米刻划 力学性能 切削特性
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