梯度结构

摘要： 机载电子系统性能不断提高,功耗不断增大,体积不断减小,传统散热方式已无法满足散热需求,超轻多孔金属材料能够有效强化传热,但其流阻相比于传统翅片高出数倍。文中提出了超轻多孔金属材料梯度结构,建立了数值仿真模型,研究其换热性能和流阻特性,结果表明,梯度结构能够在强化换热的基础上,有效地降低系统流动阻力,从而得到更好的综合评价性能。

摘要： 金属表面机械处理得到的纳米梯度结构可显著提高金属的综合性能,但目前制备工艺应用范围较窄,仅适用于具有简单平面和回转面的金属件,因此还停留在实验阶段。本研究旨在研究表面机械处理新工艺——数控渐进碾压,并揭示其中工艺、组织和性能的关系,为其工业应用奠定基础。

摘要： 表面改性是使材料表面获得与其基体不同微观组织的处理技术,能够有效调控材料表面的力学性能。因此,将表面改性方法应用于改善硬质合金表面的微观组织,能够有效避免均匀结构硬质合金显微结构–宏观性能的局限性,为制备高性能非均匀结构硬质合金提供技术方案。由于硬质合金表面改性研究的起步较晚且表面改性方法较多,表面改性方法的选取及其改性机理依然面临思路不清的问题。本文总结了化学表面改性梯度硬质合金的材料体系、制备机理、微观结构及力学性能,概括了物理表面改性得到的硬质合金涂层方法与功能,综述了表面改性在硬质合金领域的应用和研究进展,以期为制备高耐磨和高韧性的非均匀结构硬质合金提供参考。

摘要： 为探究梯度结构对双组份纺粘水刺超细纤维非织造布透气性能的影响,采用三步法工艺制备了系列梯度结构双组份纺粘水刺超细纤维非织造布并测试其特征参数;利用Geodict软件建立了梯度结构双组份纺粘水刺超细纤维非织造布的三维纤维分布模型,分析了梯度结构对超细纤维非织造布的流速、流线和流场压力的影响,预测了其透气系数,结果分别为3544.07 mDarcy,2527.90 mDarcy,2320.68 mDarcy,1860.18 mDarcy和1770.46 mDarcy。得到的模拟结果与实验数据吻合良好,验证了模拟结果的有效性,揭示了梯度结构与性能之间的构效关系,且表明梯度结构明显的双组份纺粘水刺超细纤维非织造布具有较高的透气性能。

摘要： 以透水砖为研究对象,模拟耐磨性强的仿生结构,构建软硬梯度结构和缓冲空穴结构,提高透水路面砖的面层耐磨性。使用Image-Pro Plus软件分析磨损面空穴结构比例,控制胶砂比改变空穴结构数量,当胶砂比为0.22时,耐磨性最佳。对比不同粒径和不同强度的骨料对透水砖面层耐磨性的影响,发现粒径对面层耐磨性影响有限,提高骨料强度可以有效提高面层耐磨性。通过替代部分骨料和增韧胶凝材料来构造软硬相间的梯度材料,在环氧树脂胶凝材料中添加3%纳米SiO2的条件下,用6%橡胶颗粒替代骨料能够大幅提高耐磨性。综上结果,模拟仿生结构透水砖较水泥基透水砖面层耐磨性提高43%。

摘要： 面对超高层的大幅振动、地铁运动中的颠簸振动及精密仪器的轻微振动等问题,提高水泥基材料的阻尼特性就成为当前迫切解决的难题,目前相关研究取得了阶段性的成果,但提高水泥基材料阻尼特性的同时难以兼顾其力学性能。基于国内外研究成果对水泥基材料的阻尼性能及梯度结构水泥基材料的理论与实践研究进展进行了综述,介绍了不同添加物对水泥基材料阻尼特性的影响情况,介绍了梯度结构水泥基材料的性能特点及制备方法,介绍了梯度结构水泥基材料的实验室应用及建筑应用发展。

摘要： 镁合金作为21世纪的绿色金属材料,广泛应用于交通运输、航空航天等领域,但其绝对强度较低。为解决此问题,采用激光冲击方法对AZ31镁合金矩形试样表面分别开展单面冲击和双面冲击试验,通过调整激光能量得到了具有不同梯度层体积分数的镁合金试样,再进行单轴拉伸加载试验。在Johnson-Cook模型基础上,提出一种塑性应力-应变自然对数二次多项式拟合的方法对单轴拉伸试验数据进行应力-应变响应分析,并对不同梯度层体积分数的AZ31镁合金进行预测。研究结果表明:激光冲击后镁合金表面生成晶粒梯度结构层,可有效提高AZ31镁合金的屈服强度和抗拉强度,且双面冲击强化效果优于单面冲击;改进后的模拟数据与试验数据基本吻合,成功地再现了梯度结构镁合金应变硬化增强效应;最后,拟合得出含梯度层体积分数的改进模型参数表达式,其预测结果验证了模型的合理性。

摘要： 为缓解当前我国汽车内饰用黄麻吸声复合材料产量缩减的现状,研究了棕榈纤维毡/聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)热压复合材料的吸声性能。在分析Johnson-Allard吸声模型后,研究了棕榈纤维毡与PHBV质量比、棕榈纤维毡面密度、棕榈纤维线密度、棕榈纤维毡梯度结构、多孔粉煤灰陶粒等对热压复合材料吸声系数的影响;探讨了优化工艺下棕榈纤维毡/PHBV热压复合材料的结构和性能。结果表明:当棕榈纤维毡与PHBV质量比为40∶60,棕榈纤维线密度为14.5 dtex,棕榈纤维毡梯度结构为143.3/102.5 g/m^(2)时,制备的复合材料的平均吸声系数(200~1600 Hz)最高,可达到0.53,添加质量分数为5%的多孔粉煤灰陶粒,可将复合材料的平均吸声系数提高到0.66,具有部分替代黄麻制备吸声复合材料的潜力。

摘要： 通过湿法成形制备了超细纤维在厚度方向呈梯度分布的复合空气过滤材料,并分析了滤材对不同粒径的NaCl颗粒的过滤效率及对纯A2灰、纯癸二酸二异辛(DEHS)和不同DEHS含量的DEHS-A2灰混合尘的容尘量。结果表明,滤材最易穿透粒径为100nm,对纯A2灰及纯DEHS的容尘量分别为92.0g/m^(2)和182.5g/m^(2)。对DEHS含量为20%的混合尘的容尘量最大,为414.7g/m^(2),对DEHS含量为60%的混合尘的容尘量最低,为84.1g/m^(2),远高于商业化产品熔喷纤维复合滤材的容尘量(26.5g/m^(2))。对DEHS含量为20%的混合尘滤材压差增加速率最小,混合尘在滤材表面形成疏松的滤饼;对DEHS含量为80%的混合尘滤材压差增加速率最大,A2灰颗粒浸没在DEHS中,灰尘颗粒间的孔隙被完全堵塞,混合尘形成“海岛”结构的滤饼。

摘要： 为了提高大型航空热锻模的服役寿命、降低其制造成本,将电弧熔丝增材制造技术应用于大型航空热锻模的再制造修复。首先,利用数值仿真技术得到模具在服役时的温度场和应力场,并根据其分布状态设计了模具的三层梯度结构,实现原模具基体上覆盖少量具有较好高温红硬性材料的目的,进而在降低模具再制造成本的同时提升模具寿命。其次,针对三层结构中的过渡层和强化层,分别设计了铁基和钴基材料。分析表明在室温下过渡层材料的强度最高、硬度最大、塑性最差,强化层材料在室温下的塑性和强度都略高于基体材料;在650°C高温下,强化层材料的强度最高,并且显著高于过渡层材料和基体材料。这种分层材料的设计,能够保证模具在服役时候表面强化层在高温下能够抵抗磨损和塑性变形,而过渡层温度较低又能提供强有力的强度支撑。最后,对某钛合金一梁大型锻模、超高强度钢起落架大型锻模进行了再制造修复验证,经多批次生产的考核验证,比传统方法制造的模具寿命提高了数倍,再制造锻模未出现裂纹、塑性变形等缺陷,表面层保持良好,变形量较原5CrNiMo模具小得多。

摘要： 本文从除尘滤料过滤机理入手,论述超细面层梯度结构滤料的表面过滤特性和提效降阻的潜在优势;总结中国超细面层梯度结构滤料的研发进程及其在电力、冶金、建材等工业领域超低排放改造所取得的成果;确认超细面层梯度结构滤料具有高效、低阻、长寿命的综合高性能和优良性价比,符合超低排放发展要求,适宜进一步推广应用.

摘要： 随着经济的发展,所带来的空气问题也越来越突出.本文介绍一种超细面层梯度结构滤料,对其常规性能、过滤性能以及扫描电镜测试,分析其结构特点和过滤性能,在实验状态下能够实现零排放的要求.

摘要： 采用同轴电纺和混合电纺的方法制备纳米梯度纤维膜,并在核壳结构中载入生物活性因子辛伐他汀,评价含生物活性的梯度结构纳米纤维屏障膜在GTR/GBR技术中的应用前景.

摘要： 通过研究基础油的烃类组成、碳数分布和链烷碳结构,对基础油分子结构与降凝剂感受性的相互影响进行了探讨,针对现有降凝剂在基础油中通用性差的问题,提出并合成了具有梯度结构的甲基丙烯酸酯共聚物,并完成了工业化试生产,结果表明:基础油的碳数分布和链烷碳异构程度是影响降凝剂感受性的重要因素,碳数分布越宽、异构烷碳占比越低的基础油对降凝剂感受性越差;梯度结构能够改善降凝剂的通用性,在多种基础油和发动机油中具有优异的降凝效果;工业试生产结果表明,实验室结果所推荐的工艺过程和试验条件是切实可行,工业生产结果与实验室一致.

摘要： 通过真空液相烧结制备Ti(C,N)基金属陶瓷基体,并对基体进行固体渗碳处理制备了梯度结构金属陶瓷.运用扫描电子显微镜(SEM)和电子探针(EPMA)等方法,分析了材料的表面显微组织特征和成分分布,测试了材料表面层的显微硬度分布.结果表明,经固体渗碳后金属陶瓷表面层显微组织和合金元素呈梯度分布,表层显微组织中富含Ti、C元素的硬质相体积分数大幅增加,"白芯-灰壳"结构小颗粒的数量明显减少,且硬质相晶粒长大较明显;在表层与芯部基体之间形成了富Ni区.渗碳处理使金属陶瓷表层硬度明显提高.表面较高的C活度是促使Ti向外扩散,迫使Ni向内迁移,形成上述组织特征和硬度梯度分布的最终驱动力,并且梯度层的形成因受元素扩散控制而遵循抛物线法则.

摘要： 采用表面机械研磨处理技术对Ag-Cu共晶合金进行了表面严重塑性变形处理.采用硬度、透射电镜(TEM)等手段对Ag-Cu共晶合金结构演变进行了研究.研究表明,采用表面严重塑性变形方法获得了具有纳米表层的Ag-Cu共晶梯度结构,合金变形层厚度为～100 μm,最表层纳米晶尺寸～10nm.同时对其晶粒细化机制进行了讨论.

摘要： 连铸功能耐火材料是钢铁制造流程高效运行的重要支撑材料,没有功能耐火材料,连铸无法进行.随着连铸技术快速发展,要求连铸功能耐火材料具备安全可靠性和更高的使用寿命.由于功能耐火材料多因素使用环境以及非均衡蚀损特点,严重影响着功能耐火材料使用安全性和使用寿命.本文通过梯度结构设计理念进行功能耐火材料优化组成、设计产品结构,重点解决了产品抗热震性以保障可靠性,解决产品关键部位抗侵蚀性以提高使用寿命,实现了功能耐火材料使用可靠性、服役寿命、服役功能的共同改善.

摘要： 粘结相呈梯度分布的WC-Co梯度硬质合金可有效解决传统结构硬质合金存在的性能瓶颈问题,具有良好的应用前景.本文介绍了控制气氛烧结法制备WC-Co梯度硬质合金的方法,综述了梯度硬质合金制备过程中Co相梯度结构形成机理的研究进展,讨论了WC-Co梯度硬质合金的进一步研究方向.

摘要： 本文应用多弧离子镀技术,在M2高速钢基体表面沉积了三种不同涂层结构的Cr-Al-N涂层,并使用箱式电阻炉测试其高温氧化行为.采用X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子天平等手段分别对样品物相结构、表面形貌、表面颗粒元素、氧化增重进行分析.结果表明相对于单层结构,梯度结构可以提高CrAlN涂层的抗氧化能力,而TiN中间层不利于CrAlN涂层的抗氧化性能.梯度结构中形成的Al的"内扩散"作用抑制了Ti、Fe元素的外扩散速度,从而提高了CrAlN涂层的高温抗氧化性能.

摘要： 利用表面机械多重碾磨(MMGS)装置对2024铝合金薄板表面进行了两道次的表面微纳米化加工,将加工后的材料做成试样进行XRD、力学性能测试、TEM和HRTEM表征.研究结果表明,MMGS是一种对金属材料表面强化行之有效的表面塑性变形方法.MMGS处理两道次后的板料屈服强度可达475MPa,伸长率可达15％;导致MMGS试样具有较高屈服强度和抗拉强度的原因是试样内部高密度的位错和晶粒的细化;硬化率指标分析可知,MMGS试样在真应变超过0.018之后的大范围内均低于T351状态试样的硬化率,且粗大S相在强塑性变形过程中易产生裂纹,因而最终导致MMGS处理后试样的伸长率略低于T351状态试样的伸长率.

摘要： 本发明公开了一种疏密梯度微结构、疏密梯度微结构的制备方法及磁控开关，涉及微流控技术领域，包括基体，所述基体上设置有若干阵列区域，各所述阵列区域包括若干均布的微柱，不同的所述阵列区域的所述微柱的间距由所述基体的一端向所述基体的另一端依次增大，所述微柱均具有磁性。本发明的疏密梯度微结构的微柱按照一定规则形成疏密的阵列区域，微柱可以在外部磁场的条件下定向偏转。通过控制磁场的强弱，可以控制微柱的偏转角度，继而控制液膜铺展方向，由此可以实现液体的定向调控。本发明可以实现微流控领域的液体铺展方向实时调控，为微流控、药物定向筛选、以及微流控芯片的设计提供新思路。

摘要： 本发明提供了一种支架，用于组织再生和骨生长的至少一种，所述支架是由至少两种聚合物制造的，所述聚合物具有不同的生物降解速率。所述至少两种聚合物中的第一种能被溶剂沥滤，所述至少两种聚合物中的所有其它聚合物对该溶剂呈惰性或在该溶剂中具有较低的溶解速率。该支架具有梯度变化的孔隙率，支架表面孔隙率高，支架核心孔隙率低。

摘要： 本发明提供了一种梯度防弹抗冲击材料结构体及其制备方法，将增强型纤维丝束有序插入由典型微桁架晶胞按照密度需求有序排列组成的金属拱形点阵结构孔隙内，沿厚度方向从外到里增强型纤维的丝束依次增多，再填充环氧树脂固化，实现金属点阵结构与纤维增强树脂型复合材料的贯穿锁紧，形成从外到里密度和强度依次增加的梯度复合材料，可有效衰减弹体或碎片的冲击动能，在较小的重量下显著提高材料的防弹抗冲击特性。

摘要： 本发明公开了一种弹性模量环向呈梯度变化的功能梯度井壁结构及施工方法，该井壁结构沿环向分为8个区域，为中心对称结构。每一区域内配置同一种混凝土材料，在弯矩和变形较大的区域配置较大的弹性模量，在弯矩和变形较小的区域配置较小的弹性模量；各区域的混凝土材料为普通混凝土，不同区域之间直接接触连接，整个功能梯度井壁的弹性模量沿环向呈梯度变化。功能梯度井壁通过改变弹性模量使环向不同位置的材料强度不同，从而最大限度地利用混凝土强度，节省材料成本，在保证结构安全的前提下，降低井壁结构部分区域的弹性模量，提高结构的经济性。

摘要： 本发明公开了一种疏密梯度微结构、疏密梯度微结构的制备方法及磁控开关，涉及微流控技术领域，包括基体，所述基体上设置有若干阵列区域，各所述阵列区域包括若干均布的微柱，不同的所述阵列区域的所述微柱的间距由所述基体的一端向所述基体的另一端依次增大，所述微柱均具有磁性。本发明的疏密梯度微结构的微柱按照一定规则形成疏密的阵列区域，微柱可以在外部磁场的条件下定向偏转。通过控制磁场的强弱，可以控制微柱的偏转角度，继而控制液膜铺展方向，由此可以实现液体的定向调控。本发明可以实现微流控领域的液体铺展方向实时调控，为微流控、药物定向筛选、以及微流控芯片的设计提供新思路。

摘要： 本发明提供了一种用于形成点阵梯度多孔结构的结构单元和梯度多孔材料，该结构单元包括立方体框架和多个支撑结构，所述多个支撑结构设置在所述立方体框架的内部，所述多个支撑结构分别通过所述立方体框架的体心且其两端分别连接在所述立方体框架上。该结构单元通过设计立方体框架内部支撑结构的尺寸大小以及在立方体框架上的位置，可得到内部结构不同或支撑结构尺寸不同或结构和尺寸均不同的结构单元，且结构单元结构简单，大大缩短生产周期；可以根据实际情况，合理设计结构单元，得到具有目标性能的梯度多孔材料，解决现有点阵单元结构所形成的梯度多孔材料存在强度较低或质量和弹性模量较大的问题。

摘要： 本发明提供了一种支架，用于组织再生和骨生长的至少一种，所述支架是由至少两种聚合物制造的，所述聚合物具有不同的生物降解速率。所述至少两种聚合物中的第一种能被溶剂沥滤，所述至少两种聚合物中的所有其它聚合物对该溶剂呈惰性或在该溶剂中具有较低的溶解速率。该支架具有梯度变化的孔隙率，支架表面孔隙率高，支架核心孔隙率低。

摘要： 本发明公开了一种金属材料表面构筑晶粒尺寸梯度结构的方法，其包括以下步骤：对金属材料进行前处理获得冷轧组织或者细晶组织，然后对冷轧板或细晶板进行去油污，表面打磨抛光等处理，以及增加冷轧板表面激光吸收效率的毛化、黑化处理；采用连续激光器，设置合理参数对冷轧板表面激光热处理，获得金属材料表面形成粗晶‑细晶的梯度结构。该加工方法得到的梯度结构材料具有表面晶粒尺寸大、芯部晶粒尺寸小且无明显界面层的优点，该粗晶‑细晶结构使得金属材料表面的梯度结构厚度比现有技术中的大，且该梯度结构表面的粗糙度不会因该表面加工处理过而发生变化。

摘要： 本发明公开了一种金属材料表面构筑晶粒尺寸梯度结构的方法，其包括以下步骤：对金属材料进行前处理获得冷轧组织或者细晶组织，然后对冷轧板或细晶板进行去油污，表面打磨抛光等处理，以及增加冷轧板表面激光吸收效率的毛化、黑化处理；采用连续激光器，设置合理参数对冷轧板表面激光热处理，获得金属材料表面形成粗晶?细晶的梯度结构。该加工方法得到的梯度结构材料具有表面晶粒尺寸大、芯部晶粒尺寸小且无明显界面层的优点，该粗晶?细晶结构使得金属材料表面的梯度结构厚度比现有技术中的大，且该梯度结构表面的粗糙度不会因该表面加工处理过而发生变化。

摘要： 本发明提供的一种梯度率可调的梯度结构金属材料及其制备方法，通过在粗晶组织的合金板上下面加工具有对称结构的近似梯形结构，使材料在不同位置不同程度的塑性变形，两侧不发生变形依然保持原始组织。随后退火时不同的再结晶驱动力产生显著差异从而产生尺寸差异较大的晶粒从而产生尺寸呈梯度分布的晶粒。并且可根据具体材料尺寸和实际需求通过改变特征尺寸改变梯度材料的梯度率。本制备方法简单可行，无需特殊加工热处理设备，可实现梯度率可调的中部细晶两侧粗晶梯度异质结构金属材料的制备具有，良好的普适性和经济性，本制备方法具有极大的工程应用前景。