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近年来,利用石墨烯和聚合物复合以及通过纳米复合实现高分子材料高性能化成为聚合物复合材料新的研究热点和前沿.综述了纳米复合材料与高分子材料高性能化的研究现状,重点分析了石墨烯与聚合物界面之间的氢键、π-π堆栈、共价、配位、成核-结晶五个方面的作用机理;介绍了一些高性能纳米复合材料的主要性能;此外,高分子材料的失效研究和寿命预测对于材料的实际应用具有重要意义,以橡胶密封材料为例,重点讨论了其老化失效机理,以及添加剂、应力和油介质对其老化行为的影响,并指出了其今后的发展方向.

关键词: 聚合物 , 纳米复合 , 石墨烯 , 界面 , 高性能化 , 失效机制 , 寿命预测

铁电薄膜及铁电存储器的研究进展

周益春 , 唐明华

材料导报

铁电薄膜是具有铁电性且厚度尺寸为数纳米到数微米的薄膜材料,因其在非挥发性铁电随机存储器方面的潜在应用而受到广泛关注.综述了新型无铅、无疲劳Bi4Ti3O12(BIT)基铁电薄膜材料的制备和改性及性能表征方法,阐述了铁电薄膜的3种失效机制及铁电薄膜存储器的研究现状,最后提出了铁电薄膜及存储器今后可能的研究方向.

关键词: 铁电薄膜 , 掺杂改性 , 失效机制 , 铁电薄膜存储器

钛基IrO2-Ta2 O5氧化物阳极失效过程监测及失效机制探讨

赵雅玲 , 龙秀慧 , 初立英

材料保护 doi:10.3969/j.issn.1001-1560.2005.06.015

为探讨氧化物阳极的失效机制,采用热分解法制备了钛基IrO2-Ta2O5氧化物阳极,利用扫描电镜(SEM)、循环伏安测试(CV)、电化学阻抗(EIS)监测了阳极在硫酸溶液的强化电解过程中表面形貌和电化学性能的变化.结果表明,氧化物阳极的失效并非由氧化物涂层本身失去电催化活性所致,而是由于工作过程中基体金属腐蚀钝化、失去导电载体作用而使涂层大面积剥离所致.

关键词: 氧化物阳极 , 强化电解 , 过程监测 , 电催化活性 , 失效机制

等离子弧喷涂Al2O3陶瓷涂层低温抗热震性能的研究

王赫莹 , 李德元 , 马晓丽

材料保护 doi:10.3969/j.issn.1001-1560.2006.04.007

为研究等离子弧喷涂Al2O3陶瓷涂层的低温抗热震性能,对不同结构的涂层进行了600 ℃低温热震试验,并分析、探讨了涂层的热震失效机制.结果表明,Al2O3陶瓷涂层低温下热震失效是由层间裂纹或层内裂纹引起的.对于单一Al2O3涂层,涂层与基体的界面是最薄弱处,层间裂纹的萌生及扩展导致涂层自界面处脱落;对于有FeCrAl金属过渡层的涂层,层内粒子间的结合是最薄弱处,层内片层间裂纹的萌生、扩展导致涂层局部脱落.在陶瓷工作层与基体间增加金属过渡层可有效地缓和涂层界面处的热应力,阻碍裂纹的形成及扩展,从而提高涂层的抗热震性能.

关键词: 等离子弧喷涂 , 陶瓷涂层 , 抗热震性 , 失效机制

先进镍基高温合金疲劳损伤的微观机制

刘新灵 , 陶春虎 , 刘德林

稀有金属材料与工程

通过对FGH96粉末高温合金、DZ125定向凝固高温合金、DD6单晶高温合金大量疲劳断口的断裂特征进行统计分析,研究了这3类镍基高温合金疲劳损伤的微观机制.结果表明,这3类合金疲劳断裂的宏观形貌有较大的区别,但由于这几类合金均为镍基面心立方晶体结构,因此其疲劳损伤断裂具有相同的微观演变规律和断裂机制,即:从疲劳裂纹的萌生至裂纹的快速扩展均是以滑移机制进行;疲劳扩展第1阶段均为类解理特征,疲劳扩展第2阶段为疲劳条带,快速扩展区呈现为滑移面、滑移台阶、韧窝特征.由于其组织和成形工艺的区别,其共同的特征表现的具体形貌有所区别.

关键词: 粉末高温合金 , 定向凝固高温合金 , 单晶高温合金 , 疲劳断裂 , 失效机制

高应变率下热挤压态细晶钨合金的动态力学性能及失效行为

杨昌麟 , 范景莲 , 郑春晓 , 龚星 , 刘涛

稀有金属材料与工程

采用快速热挤压技术对细晶93W-4.9Ni-2.1Fe-0.03Y％进行变形强化,研究了高应变率下挤压态细晶钨合金动态力学性能及失效行为.结果表明:在较低应变速率下的挤压态细晶钨合金的屈服强度相近,约2000 MPa;断面上的钨颗粒被严重拉长直至破碎,破碎的细小钨颗粒粘附在软化的粘结相中,随着应变率的增加钨颗粒变形更加明显;剖面观察发现:沿着断裂面的钨颗粒发生了高度的剪切变形,而内部区域则基本没有变形,表现出了剪切局域化迹象.实验结果证明了挤压态细晶钨合金在动态加载条件下的失效方式是绝热剪切失效.

关键词: 细晶钨合金 , 快速-热挤压 , 应变率 , 动态力学性能 , 失效机制

不同氮流量比制备纳米Ta-N薄膜及其性能

李幼真 , 周继承 , 陈海波 , 黄迪辉 , 刘正

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2008.04.007

超大规模集成电路Cu互连中的核心技术之一是制备性能优异的扩散阻挡层.本文采用直流磁控反应溅射在N2/Ar气氛中制备了不同组分比的Ta-N薄膜,并原位制备了Cu/Ta-N/基底复合结构,对部分样品在N2保护下进行了快速热处理(RTA),采用台阶仪、四探针测试仪、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜、X射线衍射(XRD)对薄膜形貌结构进行了表征.结果表明,随着N2流量比的增加,薄膜沉积速率下降,表面趋于平滑,Ta-N薄膜热稳定性能及阻挡性能随之提高,而电阻率则上升.氮流量比为0.3制备的厚度为100nm的Ta-N薄膜经600℃/5min RTA后,仍可保持对Cu的有效阻挡;在更高温度下退火,Cu将穿过阻挡层与Si发生反应,导致阻挡层失效.

关键词: Cu互连 , Ta-N阻挡层 , 氮分压 , 失效机制

铝合金基体上含化学镀过渡层的二氧化锆热障涂层失效机制

陆冠雄 , 郝利军 , 刘彻 , 叶福兴

中国有色金属学报

为了缓解涂层和基体之间的热失配应力，采用化学镀方法在2A70铝合金表面上制备Ni-P和Ni-Cu-P过渡层；然后在镀层表面依次制备CoNiCrAlY粘结层和ZrO2-8%Y2O3(8YSZ)陶瓷层(质量分数)，获得复合热障涂层；并采用热循环方法评定该涂层体系的抗热震性能。结果表明，采用Ni-P镀层和Ni-Cu-P镀层作为过渡层的试样的热震寿命分别约为1000次和500次；Ni和Al元素的互扩散使过渡层与基体界面区域形成了扩散层和岛状颗粒，一些颗粒与扩散层连通后提高了涂层与基体的结合强度，但孤立的颗粒由于变形能力差，对涂层的寿命有不利影响；在交变应力下颗粒与基体界面处会形成裂纹，并最终导致涂层剥离。

关键词: 热障涂层 , 大气等离子喷涂 , 化学镀 , 失效机制

低温条件下磷酸镁水泥的失效研究

伊海赫 , 张毅 , 陆建兵 , 李东旭

硅酸盐通报

运用X射线衍射、压汞、扫电子显微镜等测试分析手段研究了低温养护条件下MPC失效试件的表面析出物性质和水化产物,从机理上探讨低温对MPC材料的破坏作用.结果表明:结果表明低温养护下失效材料表面析出结晶的主要成分为MgKPO4·6H2O (MKP),低温下,材料毛细孔的自由水结冰膨胀和膨胀性针状MKP结晶在浆体内部孔隙和微裂纹处生长,是材料的主要破坏失效机制.同时粉煤灰的加入对于改善材料孔结构、促进浆体水化程度有一定的作用.

关键词: 磷酸镁水泥 , 低温养护条件 , 失效机制 , 浸出物 , 粉煤灰