Nd_(60)Al_(10)Fe_(20)Co_(10)金属玻璃的变形行为

利用材料测试系统(MTS)、X-Ray 衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段研究了Nd 基大块金属玻璃的变形行为和断裂特征。Nd 基大块金属玻璃样品在室温下是脆性断裂,大约在500 K 时变形模式从非均匀变形转变为均匀变形,在523 K 以上表现出显著的塑性变形。在5×10-4 m/s 的应变速率下,这种Nd 基大块金属玻璃材料在523 K~600 K 之间出现明显的屈服应力下降现象,随后进入1 种稳定的粘性流动状态,而且这种屈服下降现象与温度和应变速率有关。这种在过冷液相区的变形行为与其他大块金属玻璃变形特征相似。合金的这种塑性变形行为表明了其存在稳定的过冷液相区,同时对其变形行为的研究有助于进一步了解Nd 基大块金属玻璃的反常热稳定性。

Nano-Hardness Tester and its Application in MEMS

微机电系统(MEMS)技术的迅速崛起,推动了对其所用材料和结构的力学性能研究。简要介绍纳米硬度技术的发展展、理论模型和MTS公司的Nano Indenter XP系统的配置、测量原理及功能。并根据我们的一些研究结果,说明它在微机电系统中的应用。

影响纳米压入测试结果的因素

纳米硬度计,又称深度测量压入仪.该仪器在刚性压针上施加特定载荷,同时记录压入试样深度.此技术广泛应用于微纳米尺度力学性能的研究.以MTS Nano Indenter○ RXP为测试手段,参考试样熔融硅为研究对象,进行了不同压入深度的测试.结果显示,硬度和模量有随压入深度减小而增大的趋势.分析了接触零点的确定、压针尖端缺陷、试样表面的吸湿和粗糙度、弹塑性转变等因素对测试结果的影响.在压入深度为微米和亚微米量级时,上述因素对测试结果无显著影响;而在纳米量级时,有显著影响.所以,当压入深度为几十纳米时,纳米压入测试结果的可靠性值得注意.

冲击剪切载荷下SiC_P_6151Al复合材料变形局部化及增强颗粒尺寸效

利用特殊设计的“hat shape”试样,在分离式Hopkinson压杆和MTS通用材料试验机上实验研究了颗粒尺寸和应变率对颗粒增强金属基复合材料(SiC/6151Al)变形局部化行为的影响。结果表明：颗粒尺寸对复合材料的变形强化与变形局部化行为有显著影响。具体表现为：颗粒越小,复合材料流动应力越高,即强化效果越好；另一方面,对受载试样的微观检测发现,颗粒越小,复合材料剪切变形局部化越明显。同时发现,冲击载荷（高应变率）下复合材料更容易发生变形局部化。

SiC_p/6151Al复合材料的微结构效应

利用分离式Hopkinson压杆和MTS通用材料试验机研究了SiC_p/6151Al颗粒增强复合材料在不同应变率下的变形行为和增强颗粒的尺寸对复合材料微结构及变形行为的影响。结果表明，对于在不同应变率下的SiC_p/6151Al复合材料，增强颗粒尺寸大小的流动应力高于增强颗粒尺寸的流动应力。根据位错强化理论中的Hall-Petch关系对这个结果进行了解释。首次在实验上观测到增强颗粒对复合材料微损伤-微带形成的影响，并根据微带（microband）形成的双位错墙理论（double dislocation walls）, 分析了增强颗粒对复合材料微带损伤及力学性能影响的微结构效应。

SiC_P颗粒增强金属基6151Al复合材料中的增强颗粒尺寸效应

利用分离式Hopkinson压杆和MTS-810通用材料试验机研究了SiC_p/6151Al复合材料在不同应变率下的变形行为和增强颗粒尺寸对复合材料力学性能的影响。结果表明：对于这类复合材料，存在着明显的增强颗粒尺寸效应，具体表面为颗粒越小，材料的强化效果越明显。基于位错增强理论并结合Gao H等人基于压痕实验提出的应变梯度概念，发展了颗粒增强金属基复合材料中应变梯度强化率，并对增强颗粒尺寸效应给予了合理的解释。

冲击剪切载荷下SiC_P/6151Al复合材料变形局部化及增强颗粒尺寸效应

利用特殊设计的“hat shape”试样，在分离式Hopkinson压杆和MTS通用材料试验机上实验研究了颗粒尺寸和应变率对颗粒增强金属基复合材料（SiC_P/6151Al）变形局部化行为的影响。结果表明：颗粒尺寸对复合材料的变形强化与变形局部化行为有显著影响。具体表现为：颗粒越小，复合材料流动应力越高，即强化效果越好；另一方面，对受载试样的微观检测发现，颗粒越小，复合材料剪切变形局部分越明显。同时发现，冲击载荷（高应变率）下复合材料更容易发生变形局部化。

宏观深度测量压入仪器的研制

基于深度测量压入方法,以材料试验机Instron 5848 Microtester作为加载平台,外接高分辨力位移传感器,设计专用夹具,开发出该材料试验机的宏观压入功能.研究发现:对于机架柔度,无需再进行修正;对于压针接触面积,可用相关的方法计算.采用Oliver-Pharr方法处理测试数据,可获得材料的硬度和弹性模量.为了验证试验的可靠性,选用5种典型金属材料,将宏观压入测试结果与MTS Nano Indenter(R) XP测试结果进行对比,二者基本一致,其分散性均在10%以内.显示了开发传统材料试验机宏观压入测试功能的可行性

微电子机械系统中的残余应力问题

残余应力一直是微系统技术(MTS)发展中一个令人关注的问题，它影响着MEMS器件设计、加 工和封装的全过程。考虑薄膜中残余应力的起源，介绍测量残余应力的主要方法，并就计算薄膜中残余应力的Stoney公式及其推广形式作了详细的讨论，针对微尺度下残余应力对MEMS结构力学行为的影响，例如屈曲和粘附等进行了初步的分析。

纳米硬度计及其在微机电系统中的应用

微机电系统 (MEMS)技术的迅速崛起 ,推动了对其所用材料和结构的力学性能研究。本文简要介绍纳米硬度技术的发展、理论模型和MTS公司的NanoIndenterXP系统的配置、测量原理及功能。并根据我们的一些研究结果 ,说明它在微机电系统中的应用

微/纳米力学测试技术及其应用

　　本书系统地介绍了微/纳米力学测试技术中最常用压入和划入技术及其典型应用。
全书共分13章。测量技术方面，内容涉及接触力学，测试原理、方法、校准、仪器、
力学参量、影响因素。典型应用方面，内容涉及在表面工程、微机电系统、生物、高
聚物和金属玻璃等领域内的微/纳米力学行为的测试。
　　本书可供力学、材料、物理、电子、机械、生物和化学等领域的研究人员、工程技术人员以及大专院校相关专业的师生参考。

 

陶瓷晶须增强铝基复合材料初始段性能预测

本文利用挤铸造方法结合热压的方法制备了Al_(18)B_4O_(33)w/Al和SiCw/Al复合材料，实现了对增强体取向的调整。利用SEM在位观测、MTS宏观拉伸等实验方法研究了复合材料的细观结构、细观损伤演化规律和材料的宏观性能。通过理论分析、数值计算，结合实验的方法，定量地讨论了材料性能和其微观结构参数之间的关系，定性地总结了短纤维增强金属基复合材料的细观损伤演化规律。经过分析和实验，阐明了热挤压对短纤维增强金属基复合材料增强体空间取向性（取向密度）的影响；讨论了在短纤维增强金属基复合材料中宏观应变和基体、增强体应变的关系；并且进一步研究了密排、多取向群体短纤维增强体的应变，在材料处于弹性和塑性阶段的演化规律；提出了利用增强体轴向应变和材料宏观应变在该方向的分量之比值λ_f来描述增强体增强效果，给出了λ_f在材料承载过程中的演化规律；总结了短纤维增强金属基复合材料的性能（弹性模量）和晶须空间取向之间的关系；利用修正了的混合定律比较好地预测了短纤维增强金属基复合材料的弹性模量；并且进一步预测了短纤维增强金属基复合材料的弹塑性性能。

Microfluidic effects of transporting signaling components in cell coculture chips

A theoretical model has been developed to investigate the microfluidic transport of the signaling chemicals in the cell coculture chips. Using an epidermal growth factor (EGF)-like growth factor as the sample chemical, the effects of velocities and channel geometry were studied for the continuous-flow microchannel bioreactors. It is found that different perfusion velocities must be applied in the parallel channels to facilitate the communication, i.e., transport of the signaling component, between the coculture channels. Such communication occurs in a unidirectional way because the signaling chemicals can only flow from the high velocity area to the low velocity area. Moreover, the effect of the transport of the signaling component between the coculture channels on the growth of the monolayer cells and the multicellular tumor spheroid (MTS) in the continuous-flow coculture environment were simulated using 3D models. The numerical results demonstrated that the concentration gradients will induce the heterogeneous growth of the cells and the MTSs, which should be taken into account in designing the continuous-flow perfusion bioreactor for the cell coculture research.