二维α-In2Se3的物理性质及其应用

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作者 陈诚 王鑫豪 +1 位作者 侯鹏飞 王金斌 《湘潭大学学报（自然科学版）》 CAS 2020年第4期29-47,共19页

二维(2D)材料是一类具有原子级别厚度的层状材料,其物理性质包括了绝缘、超导、金属、光电、压电、铁电和磁性等.α-In2Se3是一种特殊的2D材料,因其面内-面外耦合室温铁电性的发现掀起了科研人员对它的新一轮研究热潮.α-In2Se3作为铁... 二维(2D)材料是一类具有原子级别厚度的层状材料,其物理性质包括了绝缘、超导、金属、光电、压电、铁电和磁性等.α-In2Se3是一种特殊的2D材料,因其面内-面外耦合室温铁电性的发现掀起了科研人员对它的新一轮研究热潮.α-In2Se3作为铁电体本身具有压电性和铁电性,另外,α-In2Se3还具有良好的光电响应,故2Dα-In2Se3在微型压电马达、非易失性铁电存储器、光电探测器等领域有丰富的应用价值.该文首先回顾了2Dα-In2Se3材料物理性质研究的相关背景,并针对α-In2Se3在技术应用上较为重要的光电性、压电性以及铁电性做了详细介绍,最后总结了2Dα-In2Se3的研究和应用进展. 展开更多

关键词 α-硒化铟 光电 压电 铁电

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航空发动机涡轮叶片热障涂层冲蚀试验装置的研制 被引量：11

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作者 杨丽 谭明 +1 位作者 周文峰 周益春 《装备环境工程》 CAS 2016年第3期48-56,共9页

目的通过研制热障涂层冲蚀服役环境的模拟装置,来研究冲蚀失效机制。方法通过研制模拟热障涂层高温热冲击的燃气喷枪,在喷枪中设计速度、流量可控的颗粒送料系统,同时在装置中集成裂纹演化实时检测的声发射系统。结果该系统实现了热障... 目的通过研制热障涂层冲蚀服役环境的模拟装置,来研究冲蚀失效机制。方法通过研制模拟热障涂层高温热冲击的燃气喷枪,在喷枪中设计速度、流量可控的颗粒送料系统,同时在装置中集成裂纹演化实时检测的声发射系统。结果该系统实现了热障涂层冲蚀服役环境的模拟,温度场、裂纹演化损伤参量的同步采集、输出与显示,从而完成了冲蚀服役环境模拟与关键损伤参量实时检测的一体化设计。结论装置能完成热障涂层常温、高温等各种服役温度、各种冲蚀角度、各种冲蚀速度等条件下的模拟试验,并提供较为系统的损伤参量检测数据,为理解热障涂层的冲蚀机理、优化其设计制备提供有效的试验数据。 展开更多

关键词 热障涂层 冲蚀 无损检测 航空发动机

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Ni、Ti单独/复合掺杂对MgH_2组织结构与解氢性能的影响及机理 被引量：1

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作者 张健 孙立芹 +2 位作者 毛聪 龙春光 陈荐 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第22期91-95,共5页

镁氢化物(MgH_2)解氢温度偏高是目前制约其实际应用的主要瓶颈。采用机械球磨方法制备了MgH_2、MgH_2-10%Ni、MgH_2-10%Ti、MgH_2-15%Ni-5%Ti(质量分数)四种不同储氢体系,借助XRD、SEM、DSC等检测手段表征了不同体系的组织结构与解氢性... 镁氢化物(MgH_2)解氢温度偏高是目前制约其实际应用的主要瓶颈。采用机械球磨方法制备了MgH_2、MgH_2-10%Ni、MgH_2-10%Ti、MgH_2-15%Ni-5%Ti(质量分数)四种不同储氢体系,借助XRD、SEM、DSC等检测手段表征了不同体系的组织结构与解氢性能,并就Ni、Ti单独与复合掺杂对MgH_2解氢性能的影响机理进行了分析。结果表明:Ni、Ti单独掺杂时,较纯MgH_2球磨体系而言,MgH_2颗粒与晶粒尺寸减小且均匀,颗粒团聚现象缓解,初始解氢温度明显降低,其原因在于少量Ni、Ti原子固溶于MgH_2基体,导致其晶格变形、结构稳定性降低,其中,Ni的固溶效果尤为明显;而Ni、Ti复合掺杂时,由于球磨过程中NiTi新相的出现,导致MgH_2颗粒与晶粒细化效果较单独掺杂时有所减弱,然而球磨体系的初始解氢温度较单独掺杂时却进一步降低,实现了Ni、Ti两种元素的协同固溶效应。 展开更多

关键词 镁氢化物 过渡金属 掺杂 组织结构 解氢性能

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涡轮叶片热障涂层隔热性能和应力数值模拟 被引量：5

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作者 刘志远 肖杰 +1 位作者 杨丽 周益春 《湘潭大学学报（自然科学版）》 CAS 2020年第3期107-115,共9页

提高涡轮发动机进口温度是提升航空发动机推重比和热效率的主要手段,但当今先进航空发动机的进口温度已经远远超过了现有涡轮叶片材料的极限温度,发展冷却技术和热障涂层技术成为解决这一问题的关键.在热失配应力下热障涂层界面易出现... 提高涡轮发动机进口温度是提升航空发动机推重比和热效率的主要手段,但当今先进航空发动机的进口温度已经远远超过了现有涡轮叶片材料的极限温度,发展冷却技术和热障涂层技术成为解决这一问题的关键.在热失配应力下热障涂层界面易出现裂纹的萌生和扩展,会直接导致热障涂层的失效,进而威胁到整个发动机的性能,因此,模拟热障涂层真实服役环境下的温度场和应力场分布,对于预测热障涂层的隔热效率和剥落位置极其重要.该文基于流固耦合的方法,运用商业软件ANASYS CFX模拟了带TBCs的三维涡轮叶片的温度场,并进一步计算了热障涂层的热应力.结果发现热障涂层在叶片前缘和压力面区域有更好的隔热性能,热障涂层在叶根和气膜孔处有更大的应力,是热障涂层剥落的危险区域. 展开更多

关键词 热障涂层 气膜冷却 流固耦合 热应力

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航空发动机压气机叶片防护涂层冲蚀破坏模拟 被引量：4

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作者 肖逸奇 唐雯 +1 位作者 杨丽 周益春 《湘潭大学学报（自然科学版）》 CAS 2020年第3期116-126,共11页

压气机叶片是航空发动机的重要零件之一,直升机飞行、起飞、降落过程中,空气中的固体粒子会随着高速气流进入压气机,对压气机叶片造成冲蚀破坏.在叶片表面镀抗冲蚀防护涂层是保护压气机叶片的有效措施,目前使用最多的抗冲蚀涂层为TiAlN... 压气机叶片是航空发动机的重要零件之一,直升机飞行、起飞、降落过程中,空气中的固体粒子会随着高速气流进入压气机,对压气机叶片造成冲蚀破坏.在叶片表面镀抗冲蚀防护涂层是保护压气机叶片的有效措施,目前使用最多的抗冲蚀涂层为TiAlN涂层.由于固体粒子的冲蚀速度、冲击角度、粒子粒径等条件不同,对叶片造成的冲蚀破坏也不一样.对压气机叶片进行防护涂层冲蚀破坏模拟可以有效地预测冲蚀位置和冲蚀程度.该文通过建立冲蚀模型,从粒子粒径、冲蚀速度方面对冲蚀结果进行分析. 展开更多

关键词 压气机叶片 固体粒子 冲蚀模拟 TIALN涂层

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先进热障涂层的强韧和破坏机制的标准规范研究 被引量：3

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作者 杨丽 《湘潭大学学报（自然科学版）》 CAS 2020年第3期1-12,共12页

燃气涡轮发动机是高性能航空发动机和重型燃气轮机的主要形式与发展趋势,是体现国家核心竞争力与科技水平的重要标志.热障涂层是提高航空发动机和重型燃气轮机服役温度最切实可行的办法,但热障涂层的应用与发展面临系列挑战,在我国尤为... 燃气涡轮发动机是高性能航空发动机和重型燃气轮机的主要形式与发展趋势,是体现国家核心竞争力与科技水平的重要标志.热障涂层是提高航空发动机和重型燃气轮机服役温度最切实可行的办法,但热障涂层的应用与发展面临系列挑战,在我国尤为突出,如涂层过早剥落,性能不稳定,承温能力不足等.该文对先进热障涂层的强韧和破坏机制的标准规范研究进行了详细的评述.具体包括:锆钽系涂层有望成为下一代高性能热障涂层,基于铁弹增韧的应变梯度调控的涂层成分与结构设计,基于界面粗糙度与晶粒纳米化的尺度效应的强界面设计,先进热障涂层微结构与强韧及破坏的关联,热障涂层制备装备与跨尺度力学行为的表征技术,跨尺度力学性能与破坏表征的标准规范.最后提出了未来的重点研究方向. 展开更多

关键词 先进热障涂层 强韧机制 标准规范

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不同制备工艺的热障涂层高温下TGO生长规律及微观结构的演变分析 被引量：2

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作者 葛龙飞 朱旺 杨丽 《湘潭大学学报（自然科学版）》 CAS 2020年第3期13-23,共11页

热障涂层作为一种耐高温、耐腐蚀的热防护陶瓷材料,被广泛应用于航空发动机的高温部件,改善了发动机的耐高温性能且延长了其服役寿命.在高温服役环境中,由于界面氧化导致的TGO生长是诱发涂层剥落失效的主要原因.剥落失效是制约热障涂层... 热障涂层作为一种耐高温、耐腐蚀的热防护陶瓷材料,被广泛应用于航空发动机的高温部件,改善了发动机的耐高温性能且延长了其服役寿命.在高温服役环境中,由于界面氧化导致的TGO生长是诱发涂层剥落失效的主要原因.剥落失效是制约热障涂层在高性能航空发动机上安全应用的重要瓶颈,因此准确预测高温下热障涂层TGO的生长规律及微观形貌的演变规律对理解热障涂层界面氧化剥落失效至关重要.基于此,该文开展了不同制备工艺热障涂层材料的高温氧化实验,来分析TGO的生长规律以及微观形貌演变规律.实验结果表明:NiCrAlYSi黏结层氧化速率最快,抗氧化性能最差,TGO的生长不规则,氧化后期容易剥落.NiCrAl合金样品在高温下的氧化速率较慢,TGO的生长缓慢,抗氧化性能较好.Pt扩散黏结层的氧化速率介于两者之间,TGO的生长速率缓慢.在分析合金材料氧化的过程中,发现样品表面的粗糙度对TGO的生长有较大的影响,表面粗糙度越小TGO的生长速率越快,与基底的结合性越好. 展开更多

关键词 热障涂层 热生长氧化物 高温氧化 微观形貌

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2D In2Se3面内外极化强度及弹性性能的第一性原理研究 被引量：1

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作者 刘云霞 张宇科 +2 位作者 冯国发 周攀 侯鹏飞 《湘潭大学学报（自然科学版）》 CAS 2019年第4期114-120,共7页

α-In2Se3是一种典型的铁电材料,同时具有面内和面外方向的自发极化,可应用于发展通用的二维数据存储技术.该文利用第一性原理计算方法对单胞α-In2Se3进行了电学性质、弹性性能、面内面外极化强度的研究,发现在不同拉压应变下,面外的... α-In2Se3是一种典型的铁电材料,同时具有面内和面外方向的自发极化,可应用于发展通用的二维数据存储技术.该文利用第一性原理计算方法对单胞α-In2Se3进行了电学性质、弹性性能、面内面外极化强度的研究,发现在不同拉压应变下,面外的极化强度比面内变化更明显,极化向上的晶体结构面内刚度大于极化向下的,y方向的泊松比均大于x方向的. 展开更多

关键词 α-硒化铟 铁电极化 第一性原理 极化强度 面内刚度 泊松比

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失配应变对钛酸铅薄膜正负弹卡效应的影响 被引量：1

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作者 杨淼 王金斌 +1 位作者 钟向丽 李波 《湘潭大学学报（自然科学版）》 CAS 2019年第4期47-56,共10页

基于朗道-德文希尔理论,通过热力学分析,描述了钛酸铅薄膜的正负弹卡效应与应力场的关系,以及失配应变对钛酸铅薄膜正负弹卡效应的影响.结果表明,对钛酸铅薄膜施加不同应力场可以得到正负弹卡效应.失配应变对钛酸铅薄膜弹卡效应有较大... 基于朗道-德文希尔理论,通过热力学分析,描述了钛酸铅薄膜的正负弹卡效应与应力场的关系,以及失配应变对钛酸铅薄膜正负弹卡效应的影响.结果表明,对钛酸铅薄膜施加不同应力场可以得到正负弹卡效应.失配应变对钛酸铅薄膜弹卡效应有较大的影响,拉伸失配应变增强钛酸铅薄膜负弹卡效应,拉伸失配应变为0.0004时使钛酸铅薄膜负弹卡效应温度变化峰值增大约2.3K,室温附近的温度变化增大约1.2K,同时温度变化的峰值向室温方向偏移约55℃;压缩失配应变对钛酸铅薄膜正弹卡效应有促进作用,压缩失配应变为-0.002时使钛酸铅薄膜正弹卡效应室温温度变化增大约1K.在失配应变调控下,同时利用钛酸铅薄膜正负弹卡效应,钛酸铅薄膜可以在室温附近获得约14K的温度改变,对于钛酸铅薄膜弹卡效应在固体制冷上的应用有重要意义. 展开更多

关键词 钛酸铅薄膜 朗道-德文希尔理论 失配应变 正/负弹卡效应

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航空发动机涡轮叶片热障涂层模拟试验装置 被引量：1

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作者 周益春 《湘潭大学学报（自然科学版）》 CAS 2019年第6期1-16,共16页

热障涂层是决定未来航空发动机与燃气轮机发展水平的核心技术.涂层剥落失效是热障涂层,尤其是我国热障涂层应用与发展所急需解决的关键问题.服役环境试验模拟装置是解决热障涂层剥落失效问题的必然措施.该文从静态试验模拟装置、动态试... 热障涂层是决定未来航空发动机与燃气轮机发展水平的核心技术.涂层剥落失效是热障涂层,尤其是我国热障涂层应用与发展所急需解决的关键问题.服役环境试验模拟装置是解决热障涂层剥落失效问题的必然措施.该文从静态试验模拟装置、动态试验模拟装置两个方面对试验模拟装置的国内外研究现状和发展趋势进行了详细的评述.最后,对航空发动机涡轮叶片热障涂层模拟试验装置的关键科学和技术问题进行了展望. 展开更多

关键词 热障涂层 剥落失效 模拟装置

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基于相场法的高温烧结条件下等离子喷涂热障涂层微结构演化模拟

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作者 谭振宇 杨紫涵 +2 位作者 朱旺 杨丽 周益春 《湘潭大学学报（自然科学版）》 CAS 2020年第3期82-89,共8页

为提高航空发动机性能,热障涂层被广泛地用于涡轮叶片上.涂层在高温下服役时,会发生烧结,使涂层变得更加致密,从而不可避免地增加了热障涂层的弹性模量和热导系数,强烈地影响了涂层的耐用性、效率和性能.该文针对等离子喷涂制备的热障涂... 为提高航空发动机性能,热障涂层被广泛地用于涡轮叶片上.涂层在高温下服役时,会发生烧结,使涂层变得更加致密,从而不可避免地增加了热障涂层的弹性模量和热导系数,强烈地影响了涂层的耐用性、效率和性能.该文针对等离子喷涂制备的热障涂层,建立了涂层的二维真实微结构有限元模型,并运用相场模型研究了在1400℃烧结条件下涂层微结构随时间演化的动态规律.计算结果表明:在烧结初期,涂层中微裂纹在最窄处迅速愈合,并开始形成不连续的单个小孔隙.烧结中期,前期由微裂纹产生的孔隙不断愈合,或者与相邻孔隙合并.烧结后期,涂层前期微裂纹大都形成了球形,孔隙间相对距离大,较小孔隙主要是以愈合的方式消失,涂层孔隙率随烧结时间的增加先迅速下降后趋于平稳.模拟的结果与实验结果相吻合. 展开更多

关键词 热障涂层 相场法 真实微结构 烧结

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