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纳米力学进展(续)

1引 纳米力学的研究受到三项技术发展的推动.其一来自于材料科学与工程,尤其是对更强固、更轻、更韧、更具有多功能性的材料需求【lJ.其二来自于信息技术的飞速发展,包括以NEMS为代表的微电子器件,以光绝缘体、光导体、光半导体为代表的光电子器件.多尺度力学行为将对其能带结构有重要影响[2,引.其三来自于纳米科学与技术的推动【引. 在2002年,纳米力学呈加速发展的态势.2002年8月,国际理论与应用力学联合会(IL;TAM)于英国剑桥举行的IUTAM全委会上将“力学中的微纳米尺度行为’’设立为IUqlAM的第7个工作委员会(wP7),并力求沟通力学与物理学和材料科学在这一共同研究方向上的联系. 2002年11月,美国国家科学基金会利用因特网进行了纳米力学研究概况的网络演示.国内的同仁们在推动纳米力学的进展方面作出了巨大的努力:中国国家自然科学基金委在2002年夏批准了对“纳米力学”重点项目的立项;关于2004年在中国香港召开“在微纳...  (本文共12页) 阅读全文>>

太原理工大学
太原理工大学

医用钛合金的纳米力学性能、腐蚀磨损和抗菌性能研究

近年来,钛(Ti)和钛合金有较好的生物兼容性和力学性能等优点,而被广泛地作为生物医用材料植入人体。为了进一步改善生物力学兼容性,含有无毒元素锆(Zr)、锡(Sn)、钼(Mo)和铌(Nb)的新型钛合金引起了科研工作者的关注。Zr元素是一种有良好生物相容性的元素,且Zr元素与Ti元素处于同一主族,因此,他们的性质相似,比如密度小、力学性能较好及生物兼容性优良。因此,Ti-Zr合金在学术领域引起了广泛的关注。本文制备出新型二元合金Ti-1Zr,Ti-2Zr及Ti-16Zr合金,利用摩擦磨损仪测试合金在模拟人工体液中的耐磨性能,利用纳米压痕仪测试合金的纳米力学性能,利用电化学方法测试试样在人工体液中的耐腐蚀性能。此外,合金植入人体后容易感染细菌,使其不能正常发挥作用,因此,在Ti-Zr合金上,利用阳极氧化和恒电位电沉积复合法制备Cu/TiO_2薄膜,研究其抗菌性能。本文所做工作和结果如下:(1)采用纳米压痕测试,研究cpTi、Ti-1Z...  (本文共81页) 本文目录 | 阅读全文>>

河北工业大学
河北工业大学

磁控溅射TiN/CrN多层膜纳米力学性能研究

随着工业的不断发展,机械零件和工程构件服役环境的多样化对机械零部件的性能提出了更高的要求,硬质TiN薄膜由于其高硬度和高耐磨性等优点而广泛应用在机械零部件的表面防护方面。然而常规的TiN薄膜容易在工作过程中从基体上剥落,在循环往复的动态载荷下容易产生疲劳失效,并且高温环境下力学性能较差,以上不足均限制了其在航空航天发动机、高速钢等环境中工作的可能性。为此,发展了以TiN薄膜为基础的多层薄膜,研究表明多层结构增强了薄膜的断裂韧性、抗冲击疲劳性能和高温力学性能等。本课题采用磁控溅射技术制备了TiN和CrN单层薄膜,并交替沉积两种薄膜制备了TiN/CrN多层薄膜,并探索研究了溅射功率对单层薄膜和调制周期对多层薄膜力学性能的影响。分别使用扫描电子显微镜、原子力显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱和纳米力学测试系统对薄膜的表面形貌、微观结构、相组成和多项纳米力学性能进行了测试。重点针对纳米尺度的多层薄膜微观结构的特殊性,...  (本文共81页) 本文目录 | 阅读全文>>

郑州大学
郑州大学

用原子力显微镜研究聚乳酸基共混物及纳米复合材料的形貌和纳米力学性能

聚乳酸(PLA)是重要的源于可再生资源的生物降解塑料,有望取代传统的石油基非降解塑料。然而,PLA存在脆性大的缺点。将PLA与聚己内酯(PCL)或聚氧化乙烯(PEO)等柔性聚合物共混是改善其韧性的重要手段。而在共混物中添加纳米填料有助于进一步调控其形态结构和性能。本论文着重用原子力显微镜(AFM)研究了PLA/PCL/多壁碳纳米管(MWCNTs)纳米复合材料以及形变的PLA/PEO共混物的形貌和纳米力学性能。主要结果如下:(1)用AFM的ScanAsyst模式和力曲线阵列(FV)模式研究了PLA/PCL/MWCNTs(80/20/0.5)纳米复合材料的微观形貌和纳米力学性能。在ScanAsyst模式下,能清晰地获得试样的表面形貌特征。PLA和PCL试样分别为无定型态和结晶态,混合物形貌特征是典型的“海-岛”结构。在PLA/PCL/MWCNTs的纳米复合材料中,MWCNTs主要分散在PLA与PCL的相界面与PCL相中,MWCNTs...  (本文共73页) 本文目录 | 阅读全文>>

太原理工大学
太原理工大学

添加镍元素对钛铜合金力学与腐蚀磨损性能的影响规律

钛合金由于具有质轻,比强度高,无毒性,良好的抗蚀性能以及优异的生物相容性,已经成为临床广泛使用的医用金属材料。TiCu合金作为医用植入材料具有很大的应用潜力。近年来,对该合金的成分、相组成、抗菌性能及电催化特性均做了较为深入的研究。作为医用植入材料,需要综合考虑其抗菌性能、力学性能和腐蚀磨损性能拓宽其应用领域。基于TiNi合金具有独特的形状记忆性能,本文在已有合金Ti_(70)Cu_(30)的基础上,添加Ni对其进行合金化。制备出新型块体三元合金Ti_(65)Cu_(30)Ni_5和Ti_(60)Cu_(30)Ni_(10)。利用X射线衍射仪和辉光放电光谱仪对其相结构和成分分布进行表征;采用纳米压痕仪对Ti_(70)Cu_(30)、Ti_(65)Cu_(30)Ni_5和Ti_(60)Cu_(30)Ni_(10)合金的纳米力学性能进行了研究;采用电化学方法研究了合金在模拟人工体液中的电化学行为;采用球-盘摩擦磨损试验仪研究了合金的...  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>

《北京科技大学学报》2003年06期
北京科技大学学报

氢对不锈钢钝化膜纳米力学性能的影响

金属材料在腐蚀、焊接、酸洗、电镀、阴极保护及其他表面处理过程中,经常会有氢进入材料中‘,,2,.金属中的氢对其力学性能及电化学行为有显著的影响,例如氢提高合金应力腐蚀敏感性‘3]及腐蚀速率l4.”,降低钝化膜的稳定性〔6],增加点腐蚀的敏感性‘7例.金属表面的钝化膜的性能是控制其腐蚀行为的关键因素.氢对腐蚀行为最显著的影响是氢促进钝化膜的破裂,导致金属点蚀的发生.因此,研究氢对不锈钢钝化膜纳米力学性能的影响是非常重要的.钝化膜很薄.通常只有几个纳米,其力学性能很难用常规的仪器和设备测量,纳米力学探针技术为研究和分析氢对钝化膜的力学性能的影响提供了可能的机会. 本文利用电化学实验方法和纳米压痕实验系统,通过测量不锈钢钝化膜的载荷一位移关系曲线来研究氢对不锈钢钝化膜纳米力学性能的影响.1实验方法 实验所用的材料是316奥氏体不锈钢,样品为护6mmxZ~的圆片,材料的化学成分(质量分数,%)为:Cr,17.05:Ni,11.15;Mo...  (本文共5页) 阅读全文>>