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TiO?掺杂对定向激光沉积氧化铝/钛酸铝复合材料微观结构与性能的影响
摘要： 以Al2O3为基体的复合陶瓷具有优异的高温性能，是制备热端部件的理想材料。但其较差的断裂韧性和抗热震性限制了应用。基于Al2TiO5陶瓷优良的低热膨胀特性和抗热震性，采用定向激光沉积（DLD）技术制备了不同组分比的Al2O3/Al2TiO5复合陶瓷，研究了TiO2掺杂量对复合陶瓷微观结构及性能的影响。结果表明：当TiO2掺杂量为2-30 mol%时，α-Al2O3相呈离散状分布于连续的钛酸铝基体中；随着TiO2掺杂量增加，Al2O3含量逐渐降低且形貌由胞状转变为枝晶状；当TiO2掺杂量达43.9 mol%时，微观结构转变为细小的Al2TiO5/Al6Ti2O13共晶组织。性能测试表明：TiO2掺杂量为2-6 mol%时，Al2O3/Al2TiO5复合陶瓷具有优良的综合力学性能。
关键词： Al2O3/Al2TiO5，微观结构，增材制造，性能，复合陶瓷
更新于2025-11-21 11:03:13
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添加CuO的低烧结温度(Ba,Ca)(Zr,Ti)O3压电陶瓷的致密化行为改善与能量收集性能提升
摘要： 压电能量收集技术因其能为极低能耗设备提供可持续能源而备受关注。本研究提出一种氧化铜掺杂策略，开发出兼具低温烧结特性与优异发电性能的环保型(Ba,Ca)(Zr,Ti)O3(BCZT)压电能量收集器。氧化铜掺杂剂显著促进了BCZT陶瓷的致密化行为，在比未掺杂BCZT降低125°C的烧结温度下实现了致密细晶微观结构。此外，与未掺杂BCZT相比，氧化铜添加大幅减小了畴尺寸，从而促进陶瓷中的畴翻转。在保持居里温度(Tc)约120oC的同时，0.50摩尔%氧化铜掺杂陶瓷展现出显著增强的机电性能：优值d33×g33达6661×10-15 m2/N，高场压电常数d33*为873 pm/V，机电耦合系数kp为0.53，能量转换效率η达97%。在10 m/s2加速度下，0.50摩尔%氧化铜掺杂BCZT能量收集器实现了1.8 μW/mm3的高功率密度，较未掺杂BCZT提升约360%。这些发现表明氧化铜掺杂(Ba,Ca)(Zr,Ti)O3压电陶瓷在高功率密度能量收集应用中具有巨大潜力。
关键词： A. 烧结，C. 电学性能，D. 钛酸钡，B. 微观结构
更新于2025-11-14 17:28:48
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高性能K0.5Na0.5NbO3陶瓷的高效合成
摘要： 通过机械化学活化辅助工艺制备了高致密、细小且晶粒尺寸均匀的纯(K0.5Na0.5)NbO3(KNN)陶瓷。其合成时间仅需100分钟，比传统固相法6-24小时的工艺缩短了72%-93%。研究详细对比了传统固相法样品，发现该工艺不仅优化了微观结构演变过程，更显著提升了电学性能?；竦玫腒NN陶瓷介电与铁电性能对初始粉体晶粒尺寸呈现强依赖性。其中优化样品HKNN100展现出优异储能特性：高电能存储密度(Wtol=1.612 J/cm3)与可恢复储能密度(Wrec=0.431 J/cm3)，这主要归因于其高达110 kV/cm的介电击穿强度(DBS)。本研究表明机械化学活化辅助法在高效制备KNN基陶瓷方面具有显著优势。
关键词： 介电性能、铁电性、(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷、机械化学活化、微观结构
更新于2025-11-14 17:04:02
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通过脉冲激光工程解决卤化物钙钛矿薄膜的可靠性和电子传输动力学问题
摘要： 钙钛矿材料的长期性能与稳定性会受到其多孔微观结构、拉应力残余及电子传输动力学的负面影响。本研究采用高速脉冲激光加工技术对有机-无机卤化物钙钛矿进行结构调控，成功实现了无孔隙晶体结构、缺陷减少及拉应力残余降低等有益改性。该技术还能促使钙钛矿薄膜从p型半导体转变为n型半导体，这一转变源于晶体结构变化引发的载流子动力学行为改变。与传统热退火相比，脉冲激光处理后钙钛矿薄膜的残余拉应力降低40%，显著提升了材料稳定性。脉冲激光诱导的热机械冲击动量可制备无孔隙钙钛矿薄膜，从而大幅增强器件可靠性。在室温80%湿度环境下经过500小时测试，脉冲激光处理薄膜的分解速率较传统热退火样品降低两倍以上。经脉冲激光处理的钙钛矿薄膜热分解温度提升约20°C，达到220°C。该脉冲激光加工技术通过精准的温度与载荷控制，为钙钛矿薄膜的结构定制提供了可扩展的工艺方案，不仅有助于开发适用于严苛工况的钙钛矿器件，还将推动高性能光电器件应用的发展。
关键词： 半导体、钙钛矿、稳定性、微观结构、残余应力
更新于2025-11-14 15:24:45
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一种光学测试方法，用于揭示球晶中双折射晶体的扭转现象
摘要： 在材料中经?？梢怨鄄斓铰菪瓜蠛徒峁?。晶体晶胞的某些点位上、更大尺度的晶格结构中乃至晶体微观结构里出现的螺旋，会影响固体的理化性质，进而改变其与光的相互作用。本文重点探讨了透明晶体受假想扭矩作用产生的螺旋几何特性，并分析了通过偏光显微镜易于观测的扭转晶体的光学特性。大多数从熔体结晶的物质都会形成径向生长的球晶。球晶较大尺度上的圆形光学排列行为，使得开展单独晶体上难以实现的观测研究成为可能。根据细长物体的扭转分析和双折射理论，如下文所述，可以从球晶的显微形貌和双折射图样中推断出螺旋状晶体的存在信息。事实上，扭转会降低细长晶体整体的双折射率，因此由扭转径向晶体形成的球晶其双折射率也会相应减弱。
关键词： 光学显微镜、微观结构、螺旋形变、双折射、晶体、条带状构造
更新于2025-10-24 16:38:51
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含二氧化钛无机/有机杂化材料的合成及其体外与体内行为
摘要： 本研究通过引入钛酸丁酯形式的钛（TiO2）制备了无机/有机杂化材料?？疾炝怂圃踊牧系奈锵嘧槌?、微观结构和力学性能。随着钛含量逐渐增加，所制杂化材料的力学性能数据持续提升。在模拟体液（SBF）中检测了所制杂化材料表面的磷灰石形成情况。体内研究表明，该杂化材料在成年雄兔股骨缺损部位术后五个月表现出骨组织再生能力。认为所制杂化材料是极具前景的骨替代或骨填充材料。
关键词： 体外测试、体内测试、机械性能、无机/有机杂化材料、微观结构
更新于2025-09-23 15:23:52
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激光熔覆WC/Fe涂层的裂纹抑制方法及其对微观组织和性能的影响
摘要： 激光熔覆WC/Fe涂层具有成本低、耐磨性高的优势，但涂层中常出现裂纹，限制了其工业应用。本文研究了重熔工艺、热处理及Co元素含量对WC/Fe激光熔覆涂层裂纹敏感性、微观组织及力学性能的协同影响。实验结果表明：重熔工艺有助于提升涂层表面质量并降低裂纹敏感性，涂层硬度略有下降但分布更均匀；通过将基体预热至250℃并在熔覆过程中保温，同时实施300℃×1h退火处理，可有效抑制涂层裂纹，但热处理会使硬度轻微下降；当熔覆大面积涂层时，上述两种方法仍无法完全抑制裂纹萌生。在此基础上，向涂层中添加Co元素能进一步提升韧性并降低裂纹敏感性，当Co含量为8%时可制备无裂纹WC/Fe涂层，其耐磨性显著优于淬火中碳钢，尤其在长期磨损条件下表现更优。
关键词： 激光熔覆、力学性能、微观结构、WC/Fe涂层、裂纹抑制方法
更新于2025-09-23 15:23:52
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覆盖层对经大能量激光冲击喷丸处理的Mg-Al-Mn合金电化学腐蚀行为的影响
摘要： 通过动电位极化测试、电化学阻抗谱（EIS）和扫描电子显微镜（SEM）观察，研究了覆盖层对经大能量激光冲击喷丸（LSP）处理的Mg-Al-Mn合金电化学腐蚀行为及点蚀形貌的影响。同时表征了大能量LSP处理后Mg-Al-Mn合金的微观结构。结果表明：随着覆盖层增加，LSP显著提升了合金的电化学耐蚀性，即便在高浓度腐蚀溶液中仍能一定程度抑制腐蚀。这种耐蚀性改善源于大能量LSP处理诱导的晶粒细化和残余压应力。最终揭示了覆盖层对Mg-Al-Mn合金电化学腐蚀行为的影响机制。
关键词： 微观结构、电化学腐蚀、镁铝锰合金、覆盖层、激光冲击喷丸
更新于2025-09-23 15:23:52
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利用金属-半导体界面处的高原子迁移率来定制金属薄膜纹理
摘要： 研究了在非晶态SiO2(a-SiO2)和非晶态Ge(a-Ge)衬底上生长的Al薄膜的微观结构和织构演变差异。令人惊讶的是，发现a-Ge衬底能将Al晶粒的择优取向从常规的(111)面转变为非常规的(110)面。本研究探讨了金属-半导体界面处Ge原子高迁移率对金属薄膜微观结构和织构演变的影响。由于Ge原子在薄膜表面的偏析，抑制了Al吸附原子在a-Ge衬底上的扩散。同时Ge原子的晶界润湿作用也抑制了Al晶界的迁移。研究表明，a-Ge衬底通过改变薄膜生长模式（从三维成核转变为二维成核），能够调控Al晶粒取向从(111)面转向(110)面。本文还讨论了基于Volmer-Weber生长模型的相互作用诱导岛状生长模型概念。该工作揭示了金属薄膜与半导体衬底界面处的原子迁移率如何控制沉积过程中的薄膜微观结构和织构。
关键词： 基底、微观结构、表面扩散、织构、金属薄膜、晶界润湿
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于图像分析技术的膏体充填材料微观结构纹理特征分析
摘要： 水泥基材料（如砂浆、混凝土和水泥充填料回填体CPB）的强度取决于其微观结构（例如孔隙结构和颗粒与骨架的排列）。已有大量研究探讨了强度与孔隙结构（如孔径及其分布）之间的关系，但微观形貌特征却鲜少受到关注。纹理作为描述样品表面特性的全局特征，是量化微观形貌属性的有效途径。在统计分析中，灰度共生矩阵（GLCM）特征和田村纹理是最具代表性的纹理特征表征方法。通过单轴抗压强度试验和扫描电子显微镜分别获取了三种不同固体浓度浆体制备的回填体试样的力学强度和截面图像?；谕枷穹治黾际跫扑懔瞬煌琒EM图像的纹理特征，进而分析了这些参数与强度之间的相关性。实验证明该方法能有效对CPB的微观形貌特征进行定量分析。纹理特征与无侧限抗压强度存在显著相关性，利用CPB微观结构的纹理参数进行强度预测具有可行性。
关键词： 水泥膏体充填体、无侧限抗压强度、田村纹理、微观结构、定量分析、纹理特征、灰度共生矩阵特征
更新于2025-09-23 15:23:52