泥浆中磨粒对Al2O3增强Y-TZP复合陶瓷材料耐磨性的影响

在不同磨粒的5;NaOH泥浆中,采用销-盘式摩擦磨损试验机考察了磨粒对氧化铝增强四方氧化锆多晶陶瓷材料(ADZ)耐磨性的影响进行了研究.结果表明:尖锐SiO2磨粒对ADZ复合陶瓷材料磨损的影响要比球形SiO2磨粒严重得多,磨料硬度是影响陶瓷材料磨损率的重要因素,磨损率随磨粒硬度的提高而增大.在不同形状的SiO2磨粒的泥浆中,ADZ陶瓷材料的主要磨损机理为塑性变形和微犁削.在高硬度Al2O3磨料的泥浆中,ADZ陶瓷材料磨损表面以断裂机制占主导地位.     

超硬B-C-N材料的电子结构、硬度和光学性质的第一性原理计算

本文基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法计算了z-BC₂N和z-B₂CN的4种晶体结构的电子结构、硬度和光学性质。结果表明，z-BC₂N(2)为直接带隙半导体，其禁带宽度2.449 eV,z-BC₂N(1)为间接宽带隙半导体，其禁带宽度为3.381 eV,而z-B₂CN(1)和z-B₂CN(2)为导体；硬度结果显示z-BC₂N(1)、z-BC₂N(2)和z-B₂CN(1)为超硬材料。最后通过计算z-BC₂N基本光学函数与光子能量的关系表征了其光学性质。分析结果表明，z-BC₂N结构可以用作良好的耐磨材料和窗口耐热材料。     

无铅焊料合金压入蠕变性能参数表征研究

微互连焊点高温下的服役可靠性很大程度上决定了电子产品性能的优劣，本文通过微纳米压入法开展了典型无铅焊料合金Sn-3.0Ag-0.5Cu 的高温蠕变性能研究，采用“快速加载–保载–快速卸载”的测试方式获取不同温度下完备的蠕变行为，分析发现温度升高焊料软化加剧、蠕变变形更为明显；得到了焊料合金不同温度下的稳态蠕变应力指数n 与不同硬度下的蠕变激活能Q，分析了温度与硬度对二者的影响并给出激活能Q 与lnH之间的关系．     

Pc-carbon:一种可能的超硬碳材料

基于密度泛函理论计算预测了一种新型碳同素异形体（Pc-carbon）.声子色散谱和弹性常数计算证实了Pc-carbon的动力学和力学稳定性.计算结果显示，Pc-carbon是弹性各向异性的，其维氏硬度达到87.6 GPa.应力应变计算结果表明，Pc-carbon的理想拉伸强度和剪切强度分别为65.8 GPa和56.5 GPa，进一步证实了其超硬特性.电子结构计算结果表明，Pc-carbon是带宽为0.99 eV的半导体.     

钆钪铝石榴石单晶缺陷的微观形貌与成因研究

采用提拉法生长了2%Dy³⁺和1%Tb³⁺(原子数分数)共掺的钆钪铝石榴石激光晶体(Gd₃Sc₂Al₃O₁₂, GSAG)。研究了晶体(111)晶面的腐蚀缺陷形貌并对缺陷形成机理进行了解释,讨论了晶体缺陷的特征形貌与晶体结构之间的关系。表征并计算了晶体(111)晶面的维氏硬度和莫氏硬度,在0.2 kgf载荷和10 s保荷时间条件下,晶体(111)面的维氏硬度为1 267 kg/mm²,对应的莫氏硬度为7.3。研究结果对揭示混晶石榴石晶体中缺陷的成因和探索高品质晶体生长与加工工艺具有一定的参考价值。     

密度泛函理论派生概念和原理在摩擦化学中的应用

评述了密度泛函理论派生概念和原理在摩擦化学中的应用，指出可以采用摩擦化学势(或摩擦化学电负性)和摩擦化学硬度作为表征固体摩擦材料和润滑剂分子力化学反应活性的量化参数，从而为摩擦化学计算与设计提供量子化学参数。     

NANOINDENTATION OF THIN-FILM-SUBSTRATE SYSTEM： DETERMINATION OF FILM HARDNESS AND YOUNG’S MODULUS

In the present paper, the hardness and Young‘s modulus of film-substrate systems are determined by means of nanoindentation experiments and modified models. Aluminum film and two kinds of substrates, i.e. glass and silicon, are studied. Nanoindentation XP Ⅱ and continuous stiffness mode are used during the experiments. In order to avoid the influence of the Oliver and Pharr method used in the experiments, the experiment data are analyzed with the constant Young‘s modulus assumption and the equal hardness assumption. The volume fraction model (CZ model) proposed by Fabes et al. (1992) is used and modified to analyze the measured hardness. The method proposed by Doerner and Nix (DN formula) (1986) is modified to analyze the measured Young‘s modulus. Two kinds of modified empirical formula are used to predict the present experiment results and those in the literature, which include the results of two kinds of systems, i.e., a soft film on a hard substrate and a hard film on a soft substrate. In the modified CZ model, the indentation influence angle, φ, is considered as a relevant physical parameter, which embodies the effects of the indenter tip radius, pile-up or sink-in phenomena and deformation of film and substrate.     

B_6O/TiB_2复合材料的高温高压反应烧结

以B和TiO2为初始原料,依据压力可抑制原子长程扩散的动力学效应,通过高温高压(4~5GPa,1 200~1 500℃)一步反应烧结法制备B6O/TiB2复合材料。当B和TiO2物质的量之比为14.0∶0.8时,在5GPa、1 200℃、保温30min条件下得到的烧结样品性能较好,非晶硼(纯度93%~94%)过量混合粉末样品的硬度最高约为29GPa,高纯晶体硼(纯度99.99%)过量混合粉末样品的硬度最高约为32GPa,相对密度可高达99%。实验结果表明:高压抑制晶粒过度长大,同时又有利于B6O的合成,使其合成温度比常压下有所降低;在高压反应烧结过程中,合成的第二相TiB2晶粒和样品中的非晶相有效地消耗了残余应力,起到了增韧作用。     

方沸石大单晶及多晶粉饼力学性能的实验研究

报道了采用纳米压痕硬度计和Instron仪器分别对方沸石ANA大单晶和方沸石ANA多晶粉饼进行的力学性能测试工作。在纳米压痕实验中可实时测得连续载荷和随载荷连续变化而变化的位移,得到载荷-位移曲线图。根据W.C.O live算法,利用接触刚度连续测量(CSM)技术,实现了ANA沸石的硬度、弹性模量随压痕深度变化的连续测量,得到了ANA沸石单晶的硬度、弹性模量分别为0.25GPa和4GPa。用Instron仪器测得ANA多晶粉饼的弹性模量值为125MPa。对ANA沸石大单晶和ANA沸石多晶粉饼的力学性能进行了比较。     

碳化硅薄膜的力学性能测试分析

对利用射频磁控溅射及真空退火方法在(100)硅晶片衬底上制备的纳米晶碳化硅(SiC)薄膜,用纳米压痕仪进行了力学性能测试分析。纳米压痕技术测试给出两块SiC薄膜样品I和II的弹性模量/硬度分别约为106GPa/9.5GPa和175GPa/15.6GPa。纳米划痕技术测试两块SiC薄膜的摩擦系数分别约为0.02~0.15和0.05~0.18,显示出良好的润滑性能;对薄膜的临界附着力等进行测量以评价膜基结合强度,分析了划痕过程中薄膜近表面弹塑性变形和断裂信息。在原子力显微镜下对SiC薄膜样品的初始表面及残余压痕和划痕形貌进行了观察分析,与测试结果相符。综合比较,样品II的整体性能优于样品I。本文中薄膜的弹性模量和硬度值较低可归因于制膜技术的不同和表层碳含量偏高。