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異構(gòu)層狀材料

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創(chuàng)建者:匿名 創(chuàng)建時(shí)間:2021-07-22

異構(gòu)層狀材料的視頻教程

準(zhǔn)靜態(tài)拉伸模擬及提取期刊論文曲線(xiàn)參數(shù)方法、層狀復(fù)合材料拉伸模擬
準(zhǔn)靜態(tài)拉伸模擬及提取期刊論文曲線(xiàn)參數(shù)方法、層狀復(fù)合材料拉伸模擬

后序有時(shí)間會(huì)制作,層狀復(fù)合材料的拉伸與裂紋分層斷裂擴(kuò)展過(guò)程 附件模型是當(dāng)晚臨時(shí)做的,供大家學(xué)習(xí)(2021.8.14)。 另外,發(fā)現(xiàn)在學(xué)校的時(shí)候用的一個(gè)小軟件也能在平時(shí)工作用到,小巧且好用,推薦給各位學(xué)習(xí)。用來(lái)作為一門(mén)補(bǔ)充課程。

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異構(gòu)層狀材料圖1

異構(gòu)層狀材料的實(shí)例教程

異構(gòu)層狀材料中相鄰層在成分、厚度、晶粒尺寸、晶體結(jié)構(gòu)、晶體取向等方面均可調(diào)可控,因此微結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有巨大的空間。與傳統(tǒng)均勻金屬材料相比,異構(gòu)層狀金屬材料可將各組元材料的優(yōu)勢(shì)協(xié)同發(fā)揮,兼具輕質(zhì)、高強(qiáng)、高韌、熱穩(wěn)定、抗輻照、耐磨損和抗疲勞等性能,引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注,并有望作為結(jié)構(gòu)材料應(yīng)于汽車(chē)工業(yè)、航空航天和核防護(hù)等領(lǐng)域。 由于具備典型的層狀結(jié)構(gòu),界面主導(dǎo)的變形機(jī)制和力學(xué)響應(yīng)是異構(gòu)層狀材料研究的重中之重。近年來(lái),針對(duì)異構(gòu)層狀材料的制備、表征以及單拉和疲勞性能測(cè)試已經(jīng)有豐富的研究成果報(bào)道,然而,層狀材料的本構(gòu)模型研究還相當(dāng)匱乏,材料中的多尺度界面(晶界、層間界面)對(duì)宏觀力學(xué)性能的定量影響不清楚,導(dǎo)致材料微結(jié)構(gòu)與宏觀力學(xué)性能缺乏定量關(guān)聯(lián),限制了材料進(jìn)一步的性能優(yōu)化。 針對(duì)上述問(wèn)題,西南交通大學(xué)“材料本構(gòu)關(guān)系和疲勞斷裂”研究團(tuán)隊(duì)“多尺度材料力學(xué)”研究組張旭教授(https://faculty.swjtu.edu.cn/xu_zhang/)與中國(guó)工程物理研究院總體工程研究所趙建鋒助理研究員、德國(guó)埃爾朗根紐倫堡大學(xué)的MichaelZaiser教授、西南交通大學(xué)康國(guó)政教授、四川大學(xué)黃崇湘教授等合作,考慮層狀材料中晶界和層間界面引入的非均勻變形,基于位錯(cuò)塞積理論引入不同層級(jí)的界面對(duì)位錯(cuò)的阻礙效果(如圖1所示),導(dǎo)出了幾何必需位錯(cuò)密度和背應(yīng)力演化模型,最終建立了關(guān)聯(lián)層狀材料的微結(jié)構(gòu)與宏觀力學(xué)響應(yīng)的本構(gòu)模型,并對(duì)層狀Cu/Cu10Zn材料進(jìn)行了模擬。 圖1.層狀材料中晶界和層間界面處位錯(cuò)塞積示意圖 所建立的本構(gòu)模型可以很好地描述不同晶粒尺寸的均勻晶粒材料以及不同層厚的層狀材料的單軸拉伸響應(yīng),如圖2所示。 圖2.
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【引言】 高強(qiáng)度和高塑性對(duì)于金屬結(jié)構(gòu)材料是至關(guān)重要的,但它們通常是倒置的。材料的組織很大程度上決定了材料具有的性能,研究人員發(fā)現(xiàn),可以通過(guò)改善材料中的微觀結(jié)構(gòu)和分布實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的增強(qiáng)和增韌,如層狀金屬?gòu)?fù)合材料(LMC)。目前,已有許多變形機(jī)制能夠很好解釋LMC塑性變形行為,但是層狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)變形過(guò)程的影響并不清楚。層狀結(jié)構(gòu)對(duì)于LMC變形過(guò)程的局域應(yīng)變(應(yīng)力)的演化行為研究尚不系統(tǒng),然而,這對(duì)實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的強(qiáng)韌化調(diào)控是關(guān)鍵性的。本文將從局域應(yīng)變研究入手,通過(guò)中子衍射測(cè)量LMC拉伸下的晶格應(yīng)變,并引入X射線(xiàn)斷層掃描及數(shù)字圖像相關(guān)(DIC)直接觀測(cè)局域應(yīng)變及裂紋分布,構(gòu)建局域應(yīng)變(應(yīng)力)分布與層狀結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)規(guī)律。 【成果簡(jiǎn)介】 近日,哈爾濱工業(yè)大學(xué)耿林教授、范國(guó)華副教授(通訊作者)及共同指導(dǎo)的博士生黃猛等與大連理工大學(xué)、上海光源、哈爾濱理工大學(xué)、德國(guó)赫姆霍茲研究中心、魯汶大學(xué)等單位合作在Acta Materialia上發(fā)表題為“Role of layered structure in ductility improvement of layered Ti-Al metal composite”的文章。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)中子衍射,X射線(xiàn)斷層掃描及數(shù)字圖像相關(guān)(DIC)等原位手段表征了在拉伸變形過(guò)程中LMC的應(yīng)力/應(yīng)變狀態(tài)和斷裂行為,深刻地解釋了層狀結(jié)構(gòu)對(duì)LMC變形行為的影響:層狀結(jié)構(gòu)改變了其形變過(guò)程中的應(yīng)力狀態(tài),使得LMC形變可明顯分為三個(gè)階段:彈性階段、彈塑性階段以及塑性階段。此外,在LMC形變過(guò)程中,層狀結(jié)構(gòu)對(duì)其微觀組織,局域應(yīng)變分布以及斷裂行為存在明顯的影響,使得LMC能克服強(qiáng)度—塑性的倒置關(guān)系,進(jìn)而達(dá)到良好的性能兼容性。 【圖文導(dǎo)讀】 圖1.LMC的微觀組織及取向分析 a. Ti-Al層狀金屬?gòu)?fù)合材料的掃描電鏡圖。 b.沿法線(xiàn)方向的反極圖。
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清華大學(xué)材料學(xué)院博士生徐健為論文第一作者。 【圖文導(dǎo)讀】 圖一:優(yōu)異的空穴型透明導(dǎo)電材料的篩選標(biāo)準(zhǔn) (a)Cs4M2+B3+2XVII12層狀雙鈣鈦礦化合物的晶體結(jié)構(gòu);(b)化學(xué)元素演化方法示意圖;(c)優(yōu)異的空穴型透明導(dǎo)電材料的篩選標(biāo)準(zhǔn)。 圖二:優(yōu)異的空穴型透明導(dǎo)電材料的篩選過(guò)程 在54種潛在的層狀雙鈣鈦礦化合物Cs4M2+B3+2XVII12 (M2+=Mg2+/Ca2+/Sr2+/Zn2+/Cd2+/Sn2+, B3+=Sb3+/In3+/Bi3+; XVII=Cl-/Br-/I-) 中篩選優(yōu)異的空穴型透明導(dǎo)電材料。確定了嚴(yán)苛的五級(jí)篩選標(biāo)準(zhǔn):鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性(第一級(jí)),熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性(第二級(jí)),擁有足夠大的帶隙并確保光學(xué)透明性(第三級(jí)),輕空穴有效質(zhì)量(第四級(jí)),本征優(yōu)良的空穴型透明導(dǎo)電性質(zhì)(第五級(jí))。黑色對(duì)號(hào)代表通過(guò)此級(jí)篩選,紅色叉號(hào)代表沒(méi)有通過(guò)此級(jí)篩選。 圖三:鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱力學(xué)穩(wěn)定性的篩選 (a)鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的篩選。灰色區(qū)域代表鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)性穩(wěn)定區(qū)域。(b)層狀鈣鈦礦化合物的分解焓。
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來(lái)自韓國(guó)建國(guó)大學(xué)的Hoonkyung Lee領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用原子模擬進(jìn)行了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)搜索和幾何優(yōu)化,以探索和設(shè)計(jì)能夠容納量子自旋霍爾相的原子級(jí)層狀材料(2D材料)。從二維sp2-sp2雜化網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始,原子模擬提供了31個(gè)碳層,這些碳層都具有各種類(lèi)型無(wú)質(zhì)量的狄拉克錐,同時(shí)包括各向同性或各向異性的狄拉克錐,以及共存的具有不同各向異性的不對(duì)稱(chēng)狄拉克錐。此外,他們還發(fā)現(xiàn)了21個(gè)沒(méi)有自旋軌道耦合的狄拉克費(fèi)米子系統(tǒng),其中的19個(gè)有可能成為量子自旋霍爾絕緣體,卻具有相當(dāng)大的自旋軌道耦合。這些結(jié)果表明利用第一性原理可以預(yù)測(cè)各種無(wú)質(zhì)量狄拉克錐的碳基系統(tǒng),同時(shí)也為揭示二維材料中實(shí)現(xiàn)狄拉克錐提供了可行路線(xiàn)。 該文近期發(fā)表于npj Computational Materials 4: 54 (2018),英文標(biāo)題與摘要如下,點(diǎn)擊左下角“閱讀原文”可以自由獲取論文PDF。
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圖1 貝殼微觀結(jié)構(gòu)形貌及疊層復(fù)合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 (a) 珍珠層截面形貌;(b) 表面納米有機(jī)蛋白顆粒;(c),(d) 珍珠層俯視形貌;(e)珍珠層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 金屬陶瓷層狀復(fù)合材料(laminated metal/ceramics composites,LMCCs)正是在這種契機(jī)下應(yīng)運(yùn)而生,并在其誕生之后迅速成為復(fù)合材料研究領(lǐng)域的熱門(mén)課題之一。金屬陶瓷層狀復(fù)合材料是由至少一種金屬以片層形式與陶瓷交替排列而成,是將擁有不同化學(xué)、物理性能的兩種或多種材料按照不同的層間距、層厚比以及疊層數(shù)相互疊層制備的新型材料,通常是由基體材料和增強(qiáng)體復(fù)合制備而成,圖2是通過(guò)粉末冶金法制備金屬陶瓷層狀復(fù)合材料的工藝流程。微疊層復(fù)合材料中的強(qiáng)性層一般選用較高強(qiáng)度和彈性模量的結(jié)構(gòu)陶瓷,該層主要起強(qiáng)化的作用,當(dāng)受外界載荷時(shí)能保證材料具有較高的強(qiáng)度。陶瓷層通常選用SiC、Si3N4、Al2O3、ZrO2等材料。韌性層一般選用金屬或有機(jī)物質(zhì)等韌性好的材料,保證材料具有良好的韌性。常見(jiàn)的韌性層材料有Ti、Ni、Fe等金屬材料,非金屬的石墨以及高分子材料的樹(shù)脂等。微疊層復(fù)合材料每個(gè)疊層的厚度通常要求為0.01~100 μm,而其性能是由每一個(gè)組分特性、體積分?jǐn)?shù)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、層間距和各組分之間的互溶度共同決定的。由于材料結(jié)構(gòu)的特殊性,金屬陶瓷層狀復(fù)合材料可以改善材料的斷裂韌度、疲勞性能、抗沖擊性能、抗磨損性能、抗腐蝕性能和阻尼性能等。 圖2 粉末冶金制備金屬陶瓷層狀復(fù)合材料工藝流程 最常見(jiàn)的金屬陶瓷層狀復(fù)合材料主要包括Ti基、Ni基、Al基、Mg基、Fe基、Cr基、耐熱金屬基、金屬間化物基等,其中以Al基、Ti基、Ni基復(fù)合材料發(fā)展較為成熟。
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異構(gòu)層狀材料圖2

異構(gòu)層狀材料的最新內(nèi)容

通過(guò)不同方法合成的復(fù)合材料已經(jīng)得到了廣泛的研究,包括纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料和層狀復(fù)合材料(LMCs)。在傳統(tǒng)材料中,LMC具有密度低、強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕、耐沖擊等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是在航空航天、汽車(chē)等工業(yè)環(huán)境中有應(yīng)用前景的結(jié)構(gòu)材料。多種工藝(如滾壓復(fù)合、擠壓復(fù)合和爆炸復(fù)合)已被用于制造各種LMC。軟硬層在LMC中的配置符合增韌的需求。層狀結(jié)構(gòu)中軟層的引入降低了硬層的體積分?jǐn)?shù),改變了變形過(guò)
作為環(huán)境刺激響應(yīng)材料的重要組成一員,光敏感材料的諸多關(guān)鍵性質(zhì)在外界光照作用下能夠發(fā)生可控且往復(fù)的變化,包括光學(xué)性質(zhì)(顏色、折射率、透射率)、力學(xué)性質(zhì)(模量、硬度、粘彈性)、電學(xué)性質(zhì)(導(dǎo)電性、介電性)等。相比于其它環(huán)境刺激源來(lái)說(shuō),例如溫度、pH、電場(chǎng)、光照、磁場(chǎng)、氣體、水等,光作為刺激源其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:其一,光照在時(shí)間與空間上精確可控
異構(gòu)層狀材料中相鄰層在成分、厚度、晶粒尺寸、晶體結(jié)構(gòu)、晶體取向等方面均可調(diào)可控,因此微結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有巨大的空間。與傳統(tǒng)均勻金屬材料相比,異構(gòu)層狀金屬材料可將各組元材料的優(yōu)勢(shì)協(xié)同發(fā)揮,兼具輕質(zhì)、高強(qiáng)、高韌、熱穩(wěn)定、抗輻照、耐磨損和抗疲勞等性能,引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注,并有望作為結(jié)構(gòu)材料應(yīng)于汽車(chē)工業(yè)、航空航天和核防護(hù)等領(lǐng)域。
金屬材料、陶瓷材料與有機(jī)高分子材料被稱(chēng)為現(xiàn)代社會(huì)三大固體工程材料。其中金屬材料因其擁有優(yōu)異的韌性、良好的導(dǎo)電傳熱性,而被廣泛應(yīng)用在工程機(jī)械的關(guān)鍵零部件和結(jié)構(gòu)件中,但耐腐性能差、易氧化、高溫強(qiáng)度較低等缺點(diǎn)限制了金屬材料的發(fā)展。陶瓷材料的高硬度、高強(qiáng)度及其擁有的極佳的耐磨損、耐腐蝕、耐高溫等特性使其在金屬冶煉、石油化工、航空航天及新能源等領(lǐng)域擁有著極其廣闊的應(yīng)用前景
石墨烯等二維材料一直是眾多科學(xué)發(fā)現(xiàn)的主要關(guān)注點(diǎn)。然而,過(guò)渡金屬單硫?qū)僭鼗铮ㄈ鏘V族單硫?qū)僭鼗铮∕X,M = Sn,Ge,Pb等,X = S,Se))的巨大潛力仍相對(duì)未開(kāi)發(fā)。這些材料的理論研究已經(jīng)揭示了其量子極限的特殊電子和光電性能,但由于無(wú)法獲得大的長(zhǎng)寬比,因此尚未受到實(shí)驗(yàn)性推力。而原子層面的輕薄材料盡管具有引人入勝的性能,但仍面臨著不斷的挑戰(zhàn)。單硫化錫(SnS)是一種低成本,自然豐富的層狀材料
【引言】 電子型的透明導(dǎo)電材料,比如摻雜的In2O3,SnO2, ZnO, 和CdO等,目前已在工業(yè)界得到了非常廣泛和成功的應(yīng)用。但是,目前還沒(méi)有成熟的商業(yè)化的空穴型的透明導(dǎo)電材料。近些年來(lái)研究者嘗試通過(guò)引入Cu以及重陽(yáng)離子Bi等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)透明導(dǎo)電氧化物的空穴型摻雜,但是遺憾的是這些材料的空穴有效質(zhì)量都太大,從而使得其載流子遷移率過(guò)低。因此探索和發(fā)現(xiàn)具有低空穴有效質(zhì)量和高導(dǎo)電性的空穴型透明導(dǎo)電材料具有重大的研究意義
【引言】 熱電效應(yīng)是指在給定溫度梯度下產(chǎn)生電勢(shì)差的一種物理現(xiàn)象。通常用品質(zhì)因子ZT = S2σT/,(其中S是Seebeck系數(shù),σ代表電導(dǎo)率,T是溫度,則表示熱導(dǎo)率)來(lái)表征材料的熱電性能。具有高品質(zhì)因子的熱電材料能夠有效地將廢熱轉(zhuǎn)換為電能,具有廣泛的應(yīng)用前景,因此尋找具有高品質(zhì)因子的熱電材料是能源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。為了提高熱電材料的品質(zhì)因子,有兩種途徑
【引言】 隨著柔性電子器件的發(fā)展以及對(duì)可持續(xù)和多用途能源需求的不斷增長(zhǎng),柔性電子器件由于可以直接將廢舊的熱能轉(zhuǎn)換為有用的電能,因此已經(jīng)引起各國(guó)研究人員的極大關(guān)注。與傳統(tǒng)的脆性和剛性熱電器件相比,柔性電子器件具有一些無(wú)可替代的優(yōu)點(diǎn)。要獲得熱源表面和任意形狀之間的緊密接觸,良好的柔性是必不可少的;無(wú)支撐薄膜熱電材料由于可以容易地轉(zhuǎn)移到任何襯底上,通過(guò)減少熱能損失而顯著提高效率
石墨烯是一種無(wú)質(zhì)量的狄拉克費(fèi)米子系統(tǒng),在動(dòng)量空間中具有狄拉克點(diǎn)。石墨烯因具有自旋軌道耦合(SOC),也首次被確定為量子自旋霍爾(QSH)絕緣體,它能在狄拉克點(diǎn)處打開(kāi)帶隙。這一發(fā)現(xiàn)給人以新的啟發(fā),即研究石墨烯QSH效應(yīng)有可能實(shí)現(xiàn)其在量子計(jì)算和自旋電子學(xué)方面的應(yīng)用。盡管人們已在HgTe量子阱中觀察到了QSH效應(yīng),但由于石墨烯的
【引言】 由于對(duì)稱(chēng)性破缺,許多二維層狀材料能表現(xiàn)出塊體材料所不具備的壓電或熱釋電效應(yīng),因此,二維材料已經(jīng)成為當(dāng)前最有價(jià)值的研究領(lǐng)域之一。二維層狀材料如黑磷、金屬硫化物是繼石墨烯之后的熱門(mén)的二維半導(dǎo)體材料,它們具備獨(dú)特的各向異性光電特性和電學(xué)特性,被應(yīng)用在場(chǎng)效應(yīng)晶體管、光電元件、氣體傳感器以及太陽(yáng)能電池等多個(gè)方面。氫能被視為未來(lái)的理想清潔能源。目前國(guó)際上對(duì)于光催化制氫研究較多