以Li2O、Al2O3、SiO2为主要成分熔制了基础微晶玻璃样品, 采用DSC、XRD、膨胀仪、分光光度计等研究了热处理工艺对低膨胀透明微晶玻璃透过率和膨胀系数的影响, 确定了合适的热处理制度。实践发现, 当选择720 ℃核化10 h, 880 ℃晶化1.5 h, 可制备出主晶相为β-石英的高透过率和近零膨胀系数的微晶玻璃, 透过率为76.58%。
热处理 微晶玻璃 透过率 膨胀系数 heat treatment glass ceramic transmittance thermal expansion coefficient
1 中南大学粉末冶金国家重点实验室, 长沙 410083
2 珠海市巨海科技有限公司,珠海 519110
本文通过调整Fe-Co-Cu-Sn中石墨烯的含量来探究石墨烯对铁基金属结合剂金刚石磨具性能的影响。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、万能力学试验机等测试了铁基金属结合剂金刚石磨具的显微结构、物相结构、力学性能和物理性能。结果表明: 结合剂中石墨烯的含量仅对晶相含量有影响; 当石墨烯含量为0.4%(质量分数)时, 磨具的抗弯强度最高, 为256.0 MPa, 较无石墨烯磨具提高了17.4%; 随着石墨烯含量增加, 石墨烯由片状均匀分布转变为逐渐团聚, 断口组织由脆性断裂转变为韧性断裂, 磨具的热膨胀系数逐渐降低, 导热系数逐渐提高; 磨具的磨耗比呈先增加后减少的趋势, 当石墨烯含量为0.4%时, 磨耗比最高, 为199.8, 较不添加石墨烯的磨具提高了约21%。
石墨烯 铁基金属结合剂 金刚石磨具 抗弯强度 热膨胀系数 磨耗比 graphene Fe-based metal binder diamond abrasive tool bending strength thermal expansion coefficient abrasive ratio
1 1.中国矿业大学(北京) 机电与信息工程学院, 北京 100083
2 2.河南工程学院 机械工程学院, 郑州 450019
寻求具有良好热物理性能的新型陶瓷材料是热障涂层领域的研究热点之一。本研究采用固相反应法制备了(Sm0.2Gd0.2Dy0.2Y0.2Yb0.2)3TaO7高熵陶瓷材料, 对其晶体结构、显微组织、元素分布、结构稳定性和热物理性能进行了研究。结果表明: 制备的高熵陶瓷具有单一的缺陷萤石结构, 元素分布均匀, 晶粒尺寸在0.2~3 μm之间。经高温循环热处理后依然保持单一的萤石结构, 表现出良好的高温结构稳定性。25~800 ℃范围内热导率为0.72~0.74 W/(m•K), 远低于7YSZ, 1200 ℃下的热膨胀系数约为5.6×10-6K-1, 低于热障涂层(TBCs)对表面陶瓷层材料的要求, 但与环境障涂层(EBCs)硅基陶瓷基体的热膨胀系数((3.4~5.5)×10-6K-1)接近。
1 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
2 中国科学院大学，北京 100049
聚酰亚胺(PI)薄膜因具有优良的热稳定性、良好的机械强度等性能广泛应用于航空航天、微电子等领域，但应用在光学成像方向的报道极少。要将PI薄膜用于成像，对其本身的光学均匀性要求极为苛刻。本文实现了100 mm口径低热膨胀系数抗拉伸PI薄膜的光学均匀性满足瑞利判据，具有了成像领域应用的潜力。除了光学均匀性之外，该PI的拉伸强度为285 MPa，是PMDA-ODA型PI拉伸强度的~2.6倍；热膨胀系数约为3.2 ppm?K-1，可以与Novastrat?905相媲美，比商品化PI薄膜低一个数量级。这些优良的基础性能为进一步改进PI薄膜的空间适应性预留了更大的空间。PI光学均匀性的解决将为其在薄膜衍射光学元件中的应用奠定基础。
成像 低热膨胀系数 拉伸强度 光学均匀性 imaging low thermal expansion coefficient tensile strength optical homogeneity
重庆水利电力职业技术学院, 智能制造学院, 重庆 402160
为寻求新型热障涂层用陶瓷材料, 本文采用高温固相烧结法制备了(Sm0.5Gd0.2Nd0.3)2(Hf0.3Ce0.7)2O7复合氧化物。利用XRD分析了其晶体结构, SEM分析其显微组织, 膨胀仪测试其热膨胀性能, 激光热导仪测试其热扩散系数。结果表明, 成功制备了具有单一萤石晶体结构的(Sm0.5Gd0.2Nd0.3)2(Hf0.3Ce0.7)2O7复合氧化物。其显微组织结构致密, 晶界清晰无其他相存在。由于复杂的元素组成和较大的原子量, 其热导率明显低于7YSZ和Sm2Ce2O7。其较低的热膨胀系数则归因于B位离子较小的离子半径, 但其热膨胀系数依然满足热障涂层的要求。
稀土铈酸盐 高温固相烧结法 热障涂层 热导率 热膨胀系数 rare earth cerium oxide high temperature sintering method thermal barrier coating thermal conductivity thermal expansion coefficient
西安石油大学 陕西省油气资源光纤探测工程研究中心, 陕西省油气井测控技术重点实验室, 陕西 西安710065
为了解决光纤光栅在低温环境中的应用问题, 该文从光纤布喇格光栅(FBG)的传感理论出发, 通过深入分析了FBG在-60~25 ℃时热光系数和热膨胀系数的变化。采用2根未封装的FBG进行实验验证, 得到了FBG在低温环境下的响应情况。研究结果表明, FBG在低温环境下具有良好的响应和重复性, 这对FBG在低温环境中的应用具有重要指导意义。
光纤布喇格光栅(FBG) 低温 热光系数 热膨胀系数 fiber Bragg grating(FBG) low temperature thermo-optical coefficient thermal expansion coefficient
1 武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室, 湖北 武汉430081
2 华中科技大学武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430074
本文提出了一种测量固体材料高温热膨胀系数的新方法(激光位移法), 该方法在样品两端装置高精度激光位移传感器, 利用激光作用在样品端面后散射返回, 经过光学传输与变换进入传感器, 从而实时测量固态材料在长度方向上随温度变化的位移, 得到固态材料随温度引起的长度变化, 测量精度达到1 μm。利用该方法, 对金属铝棒、耐火材料和硼硅酸盐玻璃进行了测试验证, 将结果与按照国标GB/T 7320-2018测量的热膨胀系数进行比较, 结果表明其准确度和重复性较好, 证明了这种方法的可行性。相对于传统方法, 该测量方法无需接触样品, 结构简单, 操作简便, 误差引入因素少, 具有高精度、免维护, 可重复性好和抗干扰能力强的优势。
热膨胀系数 激光位移法 国标 传感器 thermal expansion coefficient laser displacement method national standard sensor
1 无锡工艺职业技术学院,宜兴 214206
2 江苏省陶瓷材料与工艺工程技术研究开发中心,宜兴 214206
以正硅酸乙酯、乙酸钡、乙酸钙为原料,通过液相混溶的方式将三者均匀混合获得预处理粉体,而后利用XRD与DTA-TG研究固相合成法过程中预处理粉体中各物质间的相互反应,同时利用XRD探究不同的升温速率、不同的煅烧工艺以及保温时间对合成高膨胀系数Ba1.55Ca0.45SiO4晶体的影响。结果表明,在固相反应的过程中,预处理粉体中的乙酸盐首先分解生成相对应的碳酸盐,同时可能形成相对应的BaCa(CO3)2固溶体; 随着温度升高,低熔点的碳酸盐开始分解,当温度升高至1 063 ℃时,BaCO3与SiO2反应生成Ba2SiO4晶体,继续升温至1 144 ℃时,Ca2+固溶进入Ba2SiO4晶体形成Ba1.55Ca0.45SiO4晶体; 另外,将预处理粉体二次煅烧或压制成条状样品进行加热时,粉体中的BaCO3难以完全参与反应,而当粉体自然堆积、以1 ℃/min的升温速率加热至1 250 ℃保温5 h后可获得平均线性热膨胀系数为12.63×10-6 K-1的Ba1.55Ca0.45SiO4晶体。
Ba1.55Ca0.45SiO4晶体 液相混溶法 固相合成法 合成过程 热膨胀系数 Ba1.55Ca0.45SiO4 crystal liquid phase miscible method solid phase synthesis process synthesis process thermal expansion coefficient
中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室，四川 绵阳 621900；中国工程物理研究院 应用电子学研究所，四川 绵阳 621900
仿真分析了热膨胀系数不同的金属和玻璃胶合体在不同温度下的形变，同时使用热膨胀仪测试了不同金属的热膨胀系数，随后，将热膨胀系数不同的金属分别与相同材料的玻璃进行胶合，最后将胶合体置于半封闭空间并对其整体进行加热，采用哈特曼波前测试系统测试胶合体的形变。结果表明，胶合体的仿真数据和实验数据基本吻合。该仿真与实验结果，对不同材料属性的胶合体在热膨胀匹配设计方面具有一定的指导意义。
热膨胀系数 胶合体 哈特曼 thermal expansion coefficient adhesive body hartmann 强激光与粒子束
2019, 31(12): 121002
北京工业大学 材料科学与工程学院, 北京 100124
为了研究W-Ni-Cu合金选区激光熔化技术(SLM)直接成形工艺及其热物理性能, 设计了以激光功率、扫描速度、扫描线长度、搭接率为变量的工艺实验, 研究各参数对致密度的影响, 采用SEM、热分析仪、差式扫描量热仪、热-机械分析仪研究合金的微观组织、导热率与热膨胀系数。结果表明：选择合理的优化工艺参数, W-Ni-Cu(SLM)成形致密度最高达到94.5%; 微观组织为难熔相W发生了桥接与团聚, 基体相CuNi呈网络状包裹于W相周围; 测试试样所加载热流平行于烧结成形方向时, 导热系数与热膨胀系数分别是120.314 0 W/(m·K)及7.16×10-6/K, 加载热流方向垂直于烧结成形方向时, 导热系数与热膨胀系数分别是99.257 2 W/(m·K)及7.02×10-6/K。不同方向成形测试件导热系数和热膨胀系数的差异是由难熔相W在CuNi相中的分布以及孔隙数量决定的。采用选区激光熔化成形技术可以成形性能较好的W-Ni-Cu合金。
选区激光熔化 W-Ni-Cu合金 工艺参数 微观组织 热导率 热膨胀系数 selective laser melting W-Ni-Cu alloy process parameter microstructure thermal conductivity thermal expansion coefficient
