通过立方体抗压试验、劈裂抗拉试验与三点弯曲试验，探讨再生粗、细骨料较高取代率和钢纤维掺量对再生混凝土力学性能与断裂性能的影响。测试了试件28 d的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度与双K断裂韧度，分析了再生混凝土基本力学性能与断裂性能之间的相关性，提出了钢纤维增强大掺量再生骨料混凝土起裂断裂韧度及失稳断裂韧度与劈裂抗拉强度的计算关系。结果表明：再生粗、细骨料以50%质量取代率分别替换天然碎石与河砂，钢纤维体积掺量为1.0%时，抗压强度与劈裂抗拉强度达到最高，分别达到天然混凝土的77.12%与93.97%。掺加1.0%的钢纤维后，试块的失稳断裂韧度明显增加，并且在再生细骨料掺量为50%时均超过了天然混凝土。
再生混凝土 三点弯曲试验 劈裂抗拉强度 立方体抗压强度 起裂断裂韧度 失稳断裂韧度 recycled aggregate concrete three-point bending beam test splitting tensile strength cube compressive strength initiation fracture toughness unstable fracture toughness
太原理工大学 材料科学与工程学院, 太原 030024
采用共沉淀法结合煅烧工艺制备La(Co0.2Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2)O3钙钛矿结构高熵陶瓷粉体, 显著降低了材料的合成温度。采用不同手段对其进行物相及形貌表征, 研究结果表明, 当煅烧温度为800 ℃时, 样品已经形成钙钛矿结构, 但有少量第二相; 当煅烧温度为1000 ℃时, La(Co0.2Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2)O3陶瓷粉体形成了纯钙钛矿结构。以La(Co0.2Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2)O3为电极材料制成工作电极, 采用三电极体系对工作电极进行电学性能测试, 包括循环伏安(CV)及恒流充放电(GCD)测试, 结果显示该电极材料在1 A/g电流密度下具有154.8 F/g的比容量;当电流密度增大到10 A/g时, 该电极材料仍然能保持初始比容量的47%(73 F/g), 说明La(Co0.2Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2)O3高熵陶瓷具有较好的倍率性能。
太原理工大学 材料科学与工程学院, 太原 030024
近年来, 不同体系的高熵陶瓷迅猛发展, 但萤石结构高熵氧化物仍处于研发初期。本研究采用机械球磨和常压烧结的方法合成一种新型高熵萤石氧化物, 利用XRD, SEM, TG-DSC和可视化形变分析仪研究了陶瓷的物相转变、表面形貌以及烧结行为。研究结果表明, (Zr1/7Hf1/7Ce1/7Y2/7La2/7)O2-δ是一种非等摩尔的“高熵”陶瓷, 其内部各元素分布均匀。湿法球磨和干法球磨制备的粉末结构和粒度均有所不同, 单相转变温度为1600和1300 ℃, 圆盘状坯体在1600 ℃保温1 h, 尺寸收缩率约为8.5%和17.8%, 致密度分别为82.25%和93.23%, 说明球磨工艺是影响高熵陶瓷烧结的重要因素。此外, 常压烧结制备(Zr1/7Hf1/7Ce1/7Y2/7La2/7)O2-δ时, 在1300~1600 ℃应适当减缓升温速率并延长保温时间, 避免生坯收缩开裂, 并提高陶瓷致密度。
1 燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室，河北 秦皇岛 066004
2 燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，河北 秦皇岛 066004
为了对H13模具钢进行更好的强化和修复，在H13钢基体上采用激光熔覆制备了H13/Ni/WC混合粉末双层梯度熔覆层，在两层熔覆层的初始粉末中，Ni/WC混合粉末的质量分数分别为15%和30%。测试并比较了基体与熔覆层的显微硬度、高温硬度、热疲劳性能和耐磨损性能，探讨了熔覆层的磨损机理。熔覆层横截面的显微硬度从基体到熔覆层外表面呈明显的梯度分布规律，接近熔覆层外表面区域的显微硬度为1100 HV，而基体的显微硬度仅为400 HV。高温硬度测试结果表明：随着测试温度升高，基体和接近熔覆层外表面区域的硬度均下降，且熔覆层下降的幅度大于基体，室温时基体和熔覆层的硬度分别为1347.68 HV和1510.35 HV；当测试温度达到800 ℃时，基体和熔覆层的硬度分别下降到1006.8 HV和921.4 HV；当测试温度为500 ℃左右时，两区域的硬度相当。耐磨性测试结果表明：当测试温度在500 ℃以下时，熔覆层的耐磨性优于基体；当测试温度在500 ℃及以上时，熔覆层的耐磨性低于基体。主要原因是当测试温度低于500 ℃时，熔覆层中马氏体的强度和硬度很高，使得熔覆层较基体具有更高的硬度；但当测试温度高于500 ℃时，会发生退火现象，从而导致熔覆层表面的硬度和耐磨性急剧下降。
激光技术 H13钢 激光熔覆 梯度熔覆层 高温硬度 高温耐磨性 激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0314006
1 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
2 天津大学微光机电系统技术教育部重点实验室, 天津 300072
针对小目标(像素占比小于0.02)检测存在的目标特征容易丢失、分辨率低的问题,提出了一种基于改进YOLOv3(You only look once)卷积神经网络的检测方法。首先,对数据集中的小目标进行复制变换增强,以提升训练过程中网络对小目标的注意力。其次,针对浅层视觉信息与深层语义信息的尺度融合,提出了跨尺度检测层的网络结构,提高了网络对小目标的适应能力。最后,针对高分辨率图像的检测效果,提出了深度和广度结合的残差块组传递结构,丰富了深层特征图的感受野。实验结果表明,相比YOLOv3网络,改进跨级尺度预测层的网络检测小目标的精确率提升了1.9个百分点,召回率提升了5.9个百分点;优化感受野的网络检测小目标的精确率提升了31.6个百分点,召回率提升了46.4个百分点。
图像处理 卷积网络 小目标 尺度融合 高分辨率 激光与光电子学进展
2021, 58(6): 0610012
中国科学院上海光学精密机械研究所，上海201800
氟镓酸盐玻璃是一种性能良好的红外光窗材料。为了提升窗口观测、探测及防护性能，在氟镓酸盐基底上设计和制备了0.4～0.9 m、1.064 m、3.7～4.8 m三波段复合增透保护膜。根据光学性能及环境稳定性要求选择薄膜材料并对膜系进行了设计，然后利用电子束蒸发方法对多层膜进行了制备。测量结果表明，2.9 m处的水吸收峰拉低了中红外波段的透过率。通过改进工艺及后处理等途径提高了膜层致密度，有效抑制了膜层的水吸收。利用沸水浸泡法对镀膜元件的环境稳定性进行了实验验证。结果表明，经过离子束辅助沉积及退火处理的薄膜样品具有较好的光学性能和环境适应性。
氟镓酸盐玻璃 红外窗口 三波段 增透保护膜 fluorogallate glass infrared window three-band anti-reflection protective film
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Thin Film Optics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
4 Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310024, China
Ultrathin Ge films with thickness of about 15 nm at different deposition temperatures were prepared by electron beam evaporation. Spectral measurement results showed that as the deposition temperature increased from 100°C to 300°C, the transmittance of the films in the wavelength range from 350 nm to 2100 nm decreased. After annealing in air at 500°C, the transmittance significantly increased and approached that of uncoated fused quartz. Based on the Tauc plot method and Mott–Davis–Paracrystalline model, the optical band gap of Ge films was calculated and interpreted. The difference in optical band gap reveals that the deposition temperature has an effect on the optical band gap before annealing, while having little effect on the optical band gap after annealing. Furthermore, due to oxidation of Ge films, the optical band gap was significantly increased to ～5.7 eV after annealing.
Ge films transmittance optical band gap deposition temperature annealing Chinese Optics Letters
2020, 18(10): 103101
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
基于表面热透镜技术搭建了光学薄膜弱吸收测量系统，使用不同功率的抽运光辐照样品，并通过光束质量分析仪记录经样品表面反射后的探测光强度的空间分布，以探测光强度最强点所对应的像素坐标为中心两边对称取多个像素点表示不同尺寸的接收器，从而分析不同尺寸光电信号接收器得到的光热信号强度。结果表明，随着接收器尺寸的增加，探测面积覆盖范围超过探测光束峰值区域，得到的光热信号与抽运光功率的比值逐渐偏离线性，从而引入的测量误差也就增大。因此，实际测量中应在保证测量极限的前提下尽量缩小探测器尺寸以提高测量的准确度。
光学器件 光学薄膜 弱吸收测量 表面热透镜 接收器口径
1 中国科学院 上海光学精密机械研究所,强激光材料重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
随着光刻胶厚度的不断增大,制作的光刻图形畸变愈发严重,这极大的影响了微结构器件的性能与应用.针对高深宽比柱状微结构在光刻胶厚度方向上畸变的特点,提出了双面曝光和亮衬线、灰阶掩模相结合的办法,利用遗传算法对失真影响最大的区域进行搜索,光刻胶内部各层的衍射光场分布作为评价函数,对光刻过程引起的畸变进行优化.仿真结果显示,优化后光刻胶各层面型质量得到极大的改善,特征尺寸和边墙角等参数与理论值吻合得更好.优化算法具有很好的灵活性,因此在用于更厚光刻胶、更复杂掩模图形的优化上,具有重要的指导意义.
光刻 光学邻近效应 掩模优化 厚胶 遗传算法 lithography optical proximity effect mask optimization thick resist genetic algorithm 强激光与粒子束
2015, 27(7): 074104
北京工业大学 激光工程研究院, 北京 100124
对LD泵浦的掠入射板条放大器链系统激光介质的热效应进行研究。针对掠入射放大器结构建立了相应的热力学模型, 对激光介质的温度场分布、热致波前畸变和热透镜效应进行了详细的理论分析。利用有限元分析软件COMSOL模拟了晶体内部的温度、应力及应变的分布情况, 并进一步讨论了板条厚度、泵浦尺寸以及种子光入射角对光程差和热透镜造成的影响。结果表明, 随着泵浦光斑尺寸和种子光入射角的增大, 光程差变小, 热透镜效应减弱；板条厚度对光程差和热透镜的影响较小。模拟计算结果对于预测板条热效应的强弱、热效应的补偿, 以及放大器链结构参数的设计提供了依据。
掠入射板条放大器 热效应 热透镜 光程差 热畸变 grazing-incidence slab amplifier thermal effect thermal lens optical path difference thermal distortion 强激光与粒子束
2015, 27(5): 051009
