ZrCu基非晶合金/CNTs复合材料形变过程离散元模拟及可控制备

来源 :河南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xboy123
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
非晶合金(MG)/碳纳米管(CNTs)复合材料在光电和机械材料领域有着广阔的应用前景。制备碳纳米管分散均匀、与基体材料界面结合良好并且具有取向性的复合材料是实现其良好性能的关键。碳纳米管的定向排列问题一直是该领域的研究难点和热点。本论文以ZrCu基非晶合金为基体材料与碳纳米管制备复合材料,利用离散元方法模拟了非晶合金单轴压缩和复合材料的超塑性形变过程,利用机械合金化、热压烧结及电致成型等方法研究了复合材料的制备和超塑性变形行为。本论文主要进行了以下研究:(1)采用离散元法建立了ZrCu基非晶合金单轴压缩仿真模型,对ZrCu基非晶合金的细观参数进行了标定,研究了变径挤压中心锥角和挤压比对复合材料中碳纳米管取向性的影响。结果表明:平行黏结模型适合模拟ZrCu基非晶合金室温下的力学特性,线性接触黏结模型适合模拟其过冷液相区温度下的超塑性变形行为;复合材料中的碳纳米管在形变过程中会受到剪切、拉伸等力的作用,从而产生取向分布。挤压模具的中心锥角和挤压比对碳纳米管的取向有直接影响。当挤压比为9,模具中心锥角为100°时,碳纳米管的取向性最好。(2)利用机械合金化法制备了(Zr47Cu44Al9)98Nb2非晶合金粉末,研究了球磨条件对合金粉末微观结构、颗粒形貌等的影响,并研究了非晶合金的热稳定性。结果表明:在球磨机转速为360r/min,球料比为12:1,氩气保护条件下,间歇式球磨70h成功制备出(Zr47Cu44Al9)98Nb2非晶合金粉末。非晶粉末的过冷液相区宽度为50.1K。利用Kissinger法计算出非晶合金粉末的表观玻璃转变激活能(Eg)为345.297k J/mol,表观晶化激活能(Ex)为409.068k J/mol,表观晶化峰值激活能(Ep)为333.757k J/mol,说明该非晶合金具有优异的非晶形成能力、宽的过冷液相区和良好的热稳定性。(3)采用冷冻干燥法和热压烧结相结合的方法制备了(Zr47Cu44Al9)98Nb2非晶合金/CNTs复合材料,研究了烧结温度、压力及碳纳米管含量对复合材料微观结构和致密度的影响。利用霍尔测试仪对不同碳纳米管含量的复合材料的电学特性进行测试。结果表明:在(Zr47Cu44Al9)98Nb2非晶合金过冷液相区温度范围内,烧结温度越高,烧结后块体合金试样的致密化程度越高且仍保持为非晶态结构;施加的压力越大,烧结后试样的致密度越高。当复合材料中碳纳米管含量超过0.5wt%以后其致密度明显降低。碳纳米管含量为0.3wt%时,载流子浓度最高达4.38×1021/cm3,比基体提高了2个数量级。(4)参考模拟结果和前期试验结果,利用电致成型技术对复合材料进行变径挤压。当脉冲电压为4V,电流为100A,加载压力为120MPa时,碳纳米管含量为0.3wt%的(Zr47Cu44Al9)98Nb2非晶合金/CNTs复合材料经变径挤压后,基体依然为非晶态结构,并且碳纳米管具有了明显的取向性。
其他文献
最近几十年,排序已经被广泛地应用于运筹学、管理科学、计算机理论科学等各个领域.在线排序作为排序的一个重要领域,近年来得到越来越多的关注.与离线排序不同,在在线排序中,关于未来工件的任何信息在该工件到达之前都是不知道的.而且,通过利用过去的信息,决策者必须做出一系列决策.可是,在很多实际情况中,所有工件的部分信息会被提前知道,这就是所谓的半在线排序.一般情况下,我们把半在线排序归入在线排序中.在传统
非线性偏微分方程在很多领域都有应用,如工业制造、天气预报、油藏的模拟及新能源的开发等.由于人们对非线性问题本质的认识有限,且大多数非线性偏微分方程精确求解异常困难,因此数值模拟成为认识非线性问题解的变化规律的重要工具.但直接数值模拟非线性偏微分方程存在如下困难:计算规模大,时间较长,非线性及变量间的耦合性.因此,寻找具有长时间稳定性、高效且低耗的算法就显得比较重要.投影方法是处理多变量耦合模型的高
本文主要对不可压磁流体(MHD)方程的两种有限元方法进行了研究.首先,考虑含有电场项的二维或三维非定常不可压MHD方程:#12且满足下面的初始边界条件:u(x,0)=u0(x),B(x,0)=B0(x),(?)x ∈Ω,u=0,B·n=0,E×n=0,(?)x∈(?)Ω,t>0,其中u代表速度场,Re是流体雷诺数,Rm是磁雷诺数,S为耦合系数,B是磁场,E是电场强度,j=E+u × B代表欧姆定律
粘弹性流体模型作为偏微分方程的重要组成部分,在食品、熔融塑料、生物流体等方面得到了广泛的应用.近几年来,人们对粘弹性流体模型的理论分析和数值模拟进行了许多重要的研究,寻找高效的混合有限元方法是数值求解粘弹性流体模型的关键.本文我们主要对Kelvin-Voigt粘弹性流体模型有限元算法进行研究.首先,基于最低等阶混合有限元对,考虑Kelvin-Voigt粘弹性流体模型的稳定化有限元方法.该方法是基于
代数图论是代数与图论相结合产生的交叉学科,主要是借助代数知识研究图的性质,其中对图的对称性的研究是代数图论最重要的课题之一.称一个图X是点传递图或边传递图,如果图的全自同构群在X的点集、边集上的作用是传递的.称一个图是弧传递的,如果X无孤立点并且图的全自同构群在X的弧集上的作用是传递的.称一个图是群H上的Cayley图,如果它有一个同构于H的正则自同构群.称一个图是群H上的bi-Cayley图,如
奇性微分方程由于在物理、生物、工程、经济等领域的广泛应用而成为众多学者关注的焦点.近些年来,利用连续性定理、不动点定理及拓扑度理论等方法对奇性微分方程周期正解存在性的研究成果颇多,其中绝大部分的成果是关于吸引型奇性或者排斥型奇性微分方程周期正解的存在性.然而,不定奇性微分方程一直以来却很少受到学者的关注.不定奇性作为吸引型奇性、排斥型奇性及无奇性的结合形式,研究起来颇为复杂,与其有关的成果更是寥寥
将整数阶微分偏微分方程中的导数替换成分数阶导数便得到了分数阶偏微分方程.分数阶微积分是经典整数阶微积分的推广,但并非仅是指分数而言,准确讲应该是任意阶微积分.近年来,随着分数阶微分方程建模在某些自然现象和物理过程中发挥越来越重要的作用,学者们对其进行了大量的研究,创造出分解法、迭代法、同伦法和积分变换法等各种求解方法.但是对分数阶微分方程的定性分析很少有系统性的结果,大多数的分数阶微分方程也无法求
基于临床中药安全观的"毒"-"效"药物研究及实践的视角和观点,在理论与实践相结合的基础之上,以《本草图经》为例,探究毒效相关的理论基础及科学实践认知。主要从"毒"-"效"中药的涵变及认识发展变化、"毒"-"效"与《本草图经》及药味分析、基于"毒"-"效"的《本草图经》药味的认识发展变化、临床中药安全观及实践方面来研究以《本草图经》为例的"毒"-"效"药物理论基础及实践转化情况,主要从毒效相关、毒效
目前,可开采的浅部煤炭资源已接近枯竭,煤矿已进入深部开采阶段。随着开采深度增加,煤岩破碎程度增大,地温和地应力的影响愈发明显,将导致更为突显的煤自燃问题。为了弥补目前煤自燃研究成果没有考虑轴向应力加载的不足,设计研发了承压破碎煤体渗透演化及自燃特性测试装置,并将其与GC-4000A系列气相色谱仪连用,模拟煤体在不同应力状态及围岩温度下空隙率、渗透率的变化特征及响应机制和在应力、温度耦合作用下的煤自
随着航天、国防、生物工程、精密机械等高端装备的快速发展,高性能零部件的使役性能、可靠性和寿命有待快速提高,传统加工难以满足日益增长的精度和表面加工质量要求。钛合金等由于其硬度高、比强度高、耐高温及耐腐蚀性等优良特性被广泛应用于航天航空、军工、人工智能等先进制造领域,然而因其高强度、高硬度、导热性差等特点导致切削加工性能较差,零件加工后产生的表面沟痕、微裂纹等缺陷加剧缩短了材料的疲劳周期,该现象在高