学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

Nd：YAG激光照射制备SiC纳米晶须的研究

作　者: 袁鑫
导　师: 赵剑峰
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 激光照射 SiC晶须温度场生长机理粘结剂
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 44次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

激光加工,以激光作为热源,具有瞬时高能量密度输出及超快加热效应,已在纳米材料制备领域获得广泛重视。激光与材料相互作用时,空间呈高斯分布,并形成梯度分布的温度场,使得材料制备亦呈现梯度分布。本文以Nd:YAG激光为热源,以SiC纳米颗粒材料为前驱体,进行了激光照射下纳米SiC颗粒原位生长晶须的试验。通过对比Nd:YAG激光器与CO₂激光器,探索SiC晶须在激光照射下稳定生长的工艺参数及生长机理。所完成的主要工作如下:1.对比分析CO₂激光与Nd:YAG激光在波长、空间分布、激光工作模式及材料吸收率方面的异同。2.以CO₂激光为例,简化激光束为基模高斯光束,建立激光照射纳米SiC模型,并使用Ansys软件对该过程温度场进行仿真分析。分析温度场可用于指导试验中激光参数的选择。3.以Nd:YAG激光作为热源,采用激光与材料照射表面相互垂直的方式,进行纳米SiC颗粒照射试验,优化参数配置,进而找出最优参数组合。同时,对样品照射层进行扫描电镜及X射线衍射分析,结合CO₂激光照射试验,参照对比,初步分析了照射层不同微观形貌的形成机制。4.按晶须生长的四个阶段（晶须晶核的形成、晶须生长的初级阶段、晶须生长的二次增厚阶段、晶须停止生长阶段）详细分析晶须生长机理。5.详细分析CO₂激光器及Nd:YAG激光器激光参数对SiC晶须生长的影响,深入分析了PVA、PVB、CMC三种粘结剂对晶须生长数量及形态的影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
图表清单  9-12
第一章绪论  12-26
  1.1 引言  12-14
    1.1.1 纳米技术与材料的新发展  12-13
    1.1.2 纳米技术与材料的概念  13
    1.1.3 纳米材料的性能  13-14
  1.2 一维纳米材料  14-16
    1.2.1 一维纳米材料的生长  14-15
    1.2.2 一维纳米材料的特性及应用  15-16
  1.3 SiC 晶须  16-22
    1.3.1 SiC 晶须的性能  17
    1.3.2 SiC 晶须的制备方法  17-21
      1.3.2.1 固相法  18-19
      1.3.2.2 液相法  19-20
      1.3.2.3 气相法  20-21
    1.3.3 SiC 晶须的生长机理  21-22
  1.4 SiC 晶须的应用  22-24
  1.5 激光制备碳质纳米材料  24
  1.6 本文的主要研究内容  24-26
第二章激光照射纳米SiC 材料温度场有限元分析  26-44
  2.1 激光器输出激光分析  26-29
  2.2 激光照射纳米SiC 模型的建立  29-36
    2.2.1 几何模型的建立  30-32
    2.2.2 物理模型的建立  32-36
  2.3 激光照射纳米SiC 模型温度场模拟  36-43
    2.3.1 加载求解  36-37
    2.3.2 激光工艺参数对温度场的影响  37-43
      2.3.2.1 激光功率的影响  37-39
      2.3.2.2 激光扫描速度的影响  39-41
      2.3.2.3 激光光斑直径的影响  41-43
  2.4 本章小结  43-44
第三章激光照射纳米SiC 原位生长晶须试验  44-60
  3.1 纳米SiC 材料试样制备  44-46
    3.1.1 不同有机粘结剂的配制  44-45
    3.1.2 冷等静压原理及压块素坯成型  45-46
  3.2 Nd:YAG 激光照射纳米SiC 试验  46-49
  3.3 试件照射层显微观察  49-58
    3.3.1 试件照射层相组成  50-51
    3.3.2 样件照射层结构分析  51-58
  3.4 本章小结  58-60
第四章激光照射纳米SiC 原位生长晶须机理研究  60-79
  4.1 激光照射下纳米SiC 晶须生长机理  60-68
    4.1.1 晶须生长的形态  60-63
      4.1.1.1 晶体生长速度对实际晶体的影响  60-62
      4.1.1.2 晶须的光洁度、长径比和直晶率  62-63
    4.1.2 晶须生长的过程  63-68
      4.1.2.1 晶须晶核的形成  63-65
      4.1.2.2 晶须生长的初级阶段  65-67
      4.1.2.3 晶须生长的二次增厚阶段或过生长阶段  67-68
      4.1.2.4 晶须停止生长  68
  4.2 激光参数对SiC 晶须生长的影响机理  68-74
    4.2.1 C0_2 激光器参数对SiC 晶须生长的影响  69-71
    4.2.2 Nd:YAG 激光器参数对SiC 晶须生长的影响  71-74
  4.3 粘结剂及激光参数对SiC 晶须生长的影响机理  74-78
    4.3.1 粘结剂对SiC 晶须生长的影响  74-78
      4.3.1.1 照射层的晶须形态  74-76
      4.3.1.2 粘结剂对晶须生长机制的影响  76-78
  4.4 本章小结  78-79
第五章总结展望  79-83
  5.1 本文工作总结  79-81
  5.2 对今后工作的展望  81-83
参考文献  83-87
致谢  87-88
在学期间的研究成果及发表的学术论文  88

Nd：YAG激光照射制备SiC纳米晶须的研究

内容摘要

全文目录

相似论文