热障涂层相关金属/陶瓷界面失效的原子尺度研究

热障涂层体系层裂往往发生在热生长氧化铝层与镍基合金粘结层之间,为了理解这一金属/陶瓷界面失效的物理机制,人们针对相关金属/陶瓷界面的断裂问题开展了大量原子尺度模拟研究[1-2]。针对Ni/Al_2O_3界面的第一原理计算显示,一定量的杂质稀土铪元素可提高该界面的黏附性能及分离功[3]。但第一原理方法受计算规模所限,不易刻划较大尺度界面的失效行为。分子动力学方法是一种选择,其中界面势函数是一难点,对系列金属/氧化镁(氧化铝),经第一原理反演得到的对势势参数已被证明可以有效刻划界面黏附性能[4-5]。因此本工作基于对势针对典型的Ag/MgO和Ni/Al_2O_3的界面失效开展了系列原子尺度研究。分子动力学模拟结果发现金属/陶瓷界面剪切本构呈周期准脆行为,剪切一个周期内界面剪应力逐渐增加达到剪切强度值后突然下降,界面剪切位移由之前缓慢连续增加突跳至下一个平衡位置,呈阶越形式,理想界面剪切是原子断键机制;对含有位错的缺陷界面,界面强度和周期位移都减小,界面位移从理想界面的阶越形式变得相对连续化,界面剪切是位错滑移主导。对理想界面拉伸情况,随厚度增加断裂灾变特征变得显著;含位错界面的强度也比理想界面降低,灾变特征弱化。通过分析相关的能量机制,揭示了微观界面失效行为的缺陷和厚度效应;结合原子结合能和位错滑移力的温度效应理论分析,以期理解宏观高温界面失效机制

新疆灌木植物地理成分分析

新疆灌木植物共416种(包括20个变种),隶属于109属,35科。对新疆灌木区系科、属的组成和地理成分进行分析,结果表明:新疆灌木植物地理成分多样,区系性质以温带为主。在科级水平上,除去世界分布科,温带分布科占80%。在属级水平上,北温带分布、旧世界温带分布和温带亚洲分布共有54属,占新疆灌木植物非世界属的56.25%;植物区系的种类趋向于集中在有限的少数科内,单种属和寡种属居多,区系的优势现象比较明显;在属的水平上,北温带成分和地中海成分占优势,分别占总属数的37.5%和23.96%,无中国特有成分,表明新疆灌木植物区系与本地区所处的北温带和古地中海地理位置是一致的

金属/陶瓷界面断裂的原子尺度研究

金属/陶瓷界面在化工、机械、电子以及航空航天领域有广泛应用,如航空发动机叶片由于较高的服役温度,合金基底上往往要沉积或涂覆上一层耐高温、抗氧化的陶瓷涂层作为热保护,金属/陶瓷界面的稳定性直接影响了器件的服役性能和寿命。因此金属/陶瓷界面的失效吸引了广泛的研究兴趣,为了理解界面的基本断裂机制,对金属/陶瓷界面断裂的原子尺度研究具有重要意义。本文针对Ag/Mg O界面采用分子力学方法,系统研究了共格界面和含位错的半共格界面的拉伸和剪切行为,发现了界面本征特性、厚度效应以及缺陷效应。对共格界面揭示了独立于整体结构厚度的界面本构、以及理想的界面强度和界面断裂韧度等界面特征参数。研究还表明整体结构的断裂方式依赖于结构的厚度:随厚度增加,拉伸断裂从连续断裂转变为灾变突断。界面剪切呈现周期特征,每周期界面位移随加载开始缓慢增加,界面断裂时呈现突跳,对应原子键断裂、界面滑移一个单胞;随厚度增加,由于金属和陶瓷的弹性应变能增加,第一周期突跳前的界面位移增加。对含有位错的半共格界面的研究表明,无论拉伸还是剪切,界面强度都较理想强度降低。拉伸情况,界面不再是均匀断裂而是从位错核开始;剪切情况界面滑移对应位错运动,滑移周期比起共格界面大大减小,界面位移比共格界面增加,随加载变得连续。缺陷效应从一定程度解释了界面强度和断裂位移在微观和宏观尺度上的差异

Modeling of atomistic scale shear failure of Ag/MgO interface with misfit dislocation network

Metal/ceramic interfaces have broad applications and misfit dislocation network (MDN) is a prominent feature of the equilibrium metal/ceramic interfaces. As one main failure mode, interface shear failure is strongly affected by the motion of MDN. In this work, we investigate the equilibrium interface structure and shear failure of Ag/MgO interface via atomistic simulation method. Periodically distributed in-plane strain field caused by MDN and severe strain concentration at dislocation node regions are found by strain analysis. During interface shearing, these dislocation nodes act as strong pinning points to the gliding motion of MDN, which leads to bending of dislocation lines. Besides, energy analysis shows the interface shear stress is largely dependent on the variation of misfit dislocation energy. To understand interface shear failure under more complex conditions, we study the effect of model thickness and shear direction further. Due to transformation of nodal structure, the shear strength of thick model eventually decreases by almost a quarter; shear failure along the direction of Burgers vector is found to be energetically favored, with the lowest interface shear strength. This work reveals the crucial role of MDN in interface shear process, and the theoretical understanding gives some hints to metal/ceramic interface design

甲烷水合物分解过程的微尺度测量

实验采用激光拉曼和X射线粉末衍射(PXRD)在253K,常压条件下对甲烷水合物的分解过程分别进行了原位测量。研究发现,位于表层的甲烷水合物在前30~50min内发生分解并生成Ⅰh冰相,随后表层冰相对内层水合物相的包覆引起了"自保护"效应的产生并导致甲烷水合物分解速率显著降低。分解过程中,甲烷在水合物大小笼中的含量之比始终保持在3.2左右,同时水合物晶面特征峰峰面积也按照相同的曲线下降,表明甲烷水合物以晶胞为单位进行整体分解。Ⅰh冰的各个晶面特征峰峰面积差异化的增长曲线表明形成的Ⅰh冰相倾向于片状生长,有助于在水合物表面生成一层冰膜,进而产生"自保护"效应

新疆灌木植物物种多样性分布格局及其与地理因子的关系[C]

利用大尺度的物种分布数据以及地理信息，结合GIS和数理统计方法，本文探讨了新疆灌木植物物种多样性的空间分布格局及其与地理因子的关系。结果表明：在科级、属级和种级水平上，新疆灌木植物均集中分布于北疆，阿勒泰地区、伊犁地区及乌鲁木齐是新疆灌木植物分布的三个中心；从南到北，研究区域内灌木物种丰富度总体上呈递增趋势；在经度梯度上，从东到西，物种丰富度呈递减趋势，这可能与其它地理因子的影响有关；经过相关性分析，物种丰富度与面积呈负相关关系，这可能与研究区面积较大的县市却包含大面积的沙漠、戈壁有关。新疆灌木植物物种丰富度随着海拔变幅的增加，呈显著递增趋势。总体上，纬度、海拔及海拔变幅均显著影响新疆灌木植物丰富度的分布格局，但相对而言，纬度起着更为重要的影响

喀什地区景观格局时空演变及驱动力分析/Landscape changes and its driving force in Kashi[J]

基于遥感和GIS技术,利用喀什地区1990、2000、2008年3个时期土地利用数据,结合统计年鉴,对研究区景观格局动态变化及驱动力进行了定量分析.得出:1990～2008年喀什地区单一景观类型格局发生了显著变化,耕地和城乡工矿用地面积持续增加,草地和未利用土地面积减少,分离度和破碎度因人为和自然干扰各景观类型的变化有所差异;人工景观稳定性和复杂性增强,自然景观结构简单,稳定性较差;景观动态呈"显著变化-缓慢变化"的趋势;20 a来,整个景观破碎度增加,景观形状趋于复杂和不规则化,景观异质性和均衡度增强;土地利用程度较低,但呈上升趋势,土地利用信息熵先增后减,区域景观经历了"有序-无序-有序"的变化.驱动力分析表明:对于能带来较高收益的半自然景观和人工景观受人为干扰的影响较大,对于自然景观,自然干扰是其变化的主要因素