冷热冲击下纳米粒子改性硅橡胶/环氧树脂绝缘修复涂料耐电特性

为解决现有绝缘修复材料在大范围温度波动时出现绝缘件剥落、二次开裂、电气失效等问题,研制了多种纳米粒子填充的硅橡胶/环氧树脂复合修复涂料,对比分析了冷热冲击循环前后修复涂料的粘合强度、电气性能和微观结构。结果表明:冷热冲击会造成修复涂料分子主链断裂,产生低分子产物和氧化游离基团,导致涂料相对介电常数和介质损耗增大,击穿场强减小;而功能纳米母粒可提高界面结合能,阻碍聚合物分子的拉伸和扭转,使涂料具有相对稳定的化学结构,可防止冷热冲击下基体内局部劣化通道的延伸,从而有效抑制修复涂料耐电性能的下降;当玻璃纤维、纳米ZnO、SiO_(2)共混,填充量(质量分数)为16%时,涂料电气性能良好,且硅橡胶/环氧树脂复合修复涂料固化时间短,无溶胀现象发生,附着力良好,为设备绝缘快速修复提供可能。

液氮冷冲击煤的作用范围及力学损伤机理

低温流体液氮对煤冷冲击的作用范围、煤内部因温差形成的热应力变化规律及其对煤形成损伤的力学作用机理,均是液氮在煤岩增透领域应用中亟待研究的关键问题。利用非接触式全场应变测量装置、红外温度场测量装置和热电偶温度测量装置,测得开放环境下液氮冷冲击煤样钻孔后,钻孔周边煤体温度场及应变场随冷冲击时间的变化规律。通过建立包含弹性模量、泊松比、热膨胀系数、测点温差及测点所在半径参数的热应力模型,设计实验测得模型各参数并代入其中求解,计算得到煤岩内部不同位置处的热应力及其随冷冲击距离和时间的变化规律,并针对3类不同变质程度煤的上述规律进行对比。研究结果表明,在液氮冷冲击过程中,3类煤样内部各测点处的温度均呈现出快速降低—缓慢降低—稳定的变化规律,各测点处的热应力均经历了快速增长—缓慢增长—无增长3个阶段。距离冷冲击钻孔越近,相邻测点间的温度相差越大,所产生的热应力越大。液氮冷冲击1 800 s后,3类煤样各测点处的热应力均基本达到稳定阶段,距离冷冲击钻孔1 cm处所产生的热应力均≥1.84 MPa。液氮冷冲击能够使煤内部产生4类变形进而对煤造成损伤,其中“因压致拉”所产生的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类变形及3者相互组合的复合型变形,是煤体形成损伤产生复杂裂缝的根本原因。然而,液氮冷冲击对不同煤的降温及变形范围虽存在差异,但总体作用范围有限,仅能够在钻孔周边产生损伤,因此,液氮冷冲击技术建议结合压裂工艺进行应用,冷冲击所产生的损伤可用于降低起裂压力,并使压裂裂缝更为复杂。

冷热冲击条件下饱水煤样渗流及力学特性研究

为探究煤体在冷热冲击影响下的渗流规律及力学损伤机制,利用高低温系统、三轴渗流系统,对饱水煤样进行不同温度条件下冲击试验,基于声发射、金相显微图像技术分别对饱水煤样经冷热冲击处理后结构损伤演化进行定位、定量分析。研究结果表明:经不同冷热温度冲击,煤样渗透率均有增加,增幅为20.59%~253.26%,但不同孔隙压力下煤体的渗透率增幅随温度梯度并非正相关,而是呈现低—高—低的趋势;在温度冲击下饱水煤体在热应力及水冰相变产生冻胀力作用下内部结构损伤显著;冷热冲击过程中,温度梯度越大,孔裂隙扩展量越大,煤体结构劣化更为显著;冷热冲击对煤体细观损伤较为复杂,新生成主裂隙呈“S”形分布,对煤层致裂效果显著。

冷热冲击下BGA焊接失效的分析研究

采用冷热冲击的方法,以温度改变率为90℃/min,温度循环范围为–65^+125℃,高低温段停留时间为15 min的条件对无铅焊接的BGA焊接位置进行可靠性测试,用金相显微镜,SEM和EDS进行表征分析。结果表明,冷热冲击下BGA的失效点多集中于焊料与焊盘间。SnAgCu焊料与焊盘以及形成的IMC之间的热膨胀系数(CTE)不匹配,还有IMC被氧化是导致在冷热冲击下BGA焊接位置失效的主要原因。

冷热冲击工况下发动机水套多场耦合分析与优化

利用CFD软件对某直列式4缸发动机在冷热冲击工况下进行多场耦合分析。通过模拟汽车上下坡过程,制定冷热冲击工况规范。采用双向流固耦合方法全面分析冷却水套内流场参数的变化特点,得知冷却液流速对冷却效果影响显著,自第1缸到第4缸冷却效果逐渐增强。温度场分析可得冷热冲击循环过程中发动机缸体及缸盖火力面的热负荷分布规律,将其作为静力学边界条件对发动机进行热-机耦合分析,得到了缸盖火力面等危险区域的应力/应变分布情况。根据分析结果优化缸间冷却水套结构。结果表明优化后发动机c、e两点所在区域性能得到明显改善,从而验证了冷热冲击为发动机可靠性研究提供了准确的工况环境。

冷热冲击工况下发动机冷却水套传热分析

通过模拟整车在上下坡过程中发动机工作状况,建立了冷却水套非稳态工作环境,利用CFX流体分析软件对非稳态工况下的冷却水套流动传热状况进行仿真分析,得到了冷却液流场和温度场,通过流固耦合分析得出了发动机缸体缸盖热负荷的分布情况。对发动机进行了实际的变工况试验验证,证明了仿真分析的正确性,验证了冷热冲击试验可以为冷却水套换热分析提供准确的工况环境。

核主泵主轴机械-热耦合疲劳分析

文章研究机械应力与热应力对核主泵主轴疲劳寿命的影响。机械应力分析表明,在正常工况下,单纯的机械荷载不会导致主轴出现疲劳裂纹。文章深入考察了主轴服役环境下的特殊载荷-热冲击导致的热应力。该主轴服役环境存在着一个十分明显的冷热水混合区域,由于该区域的存在使得主轴热应力发生较大程度的应力波动。研究热分析中关键的参数-对流换热系数的变化范围及规律,重点讨论了影响热应力的几个因素:对流换热系数、外界温度、热冲击时间。在温度场分析的基础上,得到了热应力的分布情况。热应力的波动是疲劳裂纹产生的最主要的原因。文章特别考察了对流换热系数对热应力的影响程度指出在一定范围内,减少对流换热系数可以有效地降低热应力从而提高主轴疲劳寿命。

冷轧中工作辊的热冲击影响及减小影响措施

本文对冷轧厂 2 0多年冷轧工作辊轧钢时受到的热冲击和辊身热冲击抗力进行现场分析与研究 ,阐明工作辊表面热冲击产生的机理和发展过程 。

固体Hugoniot线上热压变化的研究

在冲击压力为0-500GPa范围内，应用点阵动力学和冲击波理论，对金属、离子晶体、矿物质等不同种类的固体物质的冲击压缩数据及其相应的热力学参数进行数值分析和理论计算，其结果表明：不同初始密度的固体物质，在一定冲击压力和孔隙率范围内，沿Hugoniot线的热压与总压的比值近似保持为一个常数，该常数的大小及其存在的冲击压力范围和孔隙率范围因物质不同而异．根据这一结论，从理论上验证了一个表征材料特性沿其Hugoniot线不随压力而变的经验常数的存在．

温度骤降对大黄鱼Larimichthys crocea鱼卵与仔鱼的影响

滨海电厂温排水停止排放以及季节更替、寒潮来袭等现象会引起海水温度降低,从而对鱼类等变温生物产生冷冲击效应。本研究通过模拟水温骤降情形,以孵化率、死亡率、畸形率等为指标,探讨了温度骤降对大黄鱼早期发育阶段(鱼卵和仔鱼)的冷冲击作用。研究发现,大黄鱼仔鱼(3日龄)对温度骤降的敏感性略高于鱼卵。在大黄鱼鱼卵和仔鱼的适温范围内,当水温由22℃骤降至19℃或16℃时,鱼卵的孵化率和死亡率无明显变化,而胚胎发育和仔鱼的生长发育均减缓,仔鱼的死亡率提高;水温超出适温范围,由22℃骤降至13℃或10℃时,对鱼卵和仔鱼造成致命的冷冲击伤害,48h累积死亡率分别为84.6%～100%和72.1%～98.2%。由此推测:当水温骤降超出适温范围后,大黄鱼的早期发育阶段遭受致命的冷冲击伤害,从而影响种群补充和年龄结构。

基于响应面法的氧化物结合碳化硅材料制备工艺优化

以碳化硅和高岭土为原料,利用原位反应合成法制备了氧化物结合碳化硅材料,并基于响应面法,采用材料显气孔率、常温抗折强度和热震稳定性为评价指标,研究了热处理温度、成型压力和高岭土添加量对材料性能的影响。模型分析及验证性实验结果表明,制备氧化物结合碳化硅材料的最佳热处理温度、成型压力以及高岭土添加量分别为1400℃、80 MPa、10%,在该工艺条件下所制材料的显气孔率、常温抗折强度以及残余强度保持率分别为15.9%、22.7 MPa、45.8%。

NiAl/NiCoCrAlY/8YSZ复合喷涂层的微观结构与性能研究

目的提高金属/陶瓷隔热涂层体系在海洋环境下的耐腐蚀性能。方法利用冷喷涂方法制备NiAl复合打底层和Ni CoCrAlY粘结层,与等离子喷涂制备的8YSZ陶瓷层构成适用于海洋环境的多层结构耐蚀隔热涂层体系。利用FE-SEM分别观察喷涂态粘结层和陶瓷层的表面、横截面形貌,通过EDS分析涂层元素分布;利用XRD分析表征涂层的物相组成;借助万能材料试验机,采用拉伸法测试涂层结合强度;利用热循环试验和焰流冲刷试验测试涂层的耐高温性能。结果微观分析表明,冷喷涂制备的NiAl复合打底层和Ni CoCrAlY粘结层形貌致密,涂层材料未发生明显氧化,颗粒变形程度不一,粘结层与基体间的结合强度约为18.4 MPa,粘结层与8YSZ陶瓷层界面结合紧密。陶瓷层物相结构和成分稳定,涂层经12次热震循环和1000个周期的高温焰流冲击后,表面未出现开裂、起皮和脱落。结论采用冷喷涂法和等离子喷涂法联合制备的耐蚀隔热复合涂层体系具备良好的耐热性和耐腐蚀性。冷喷涂制备的金属涂层结构致密,孔隙率低,与陶瓷层结合良好,能够有效提高涂层体系在腐蚀性环境中的耐蚀性能。NiAl复合涂层可以缓解Ni CoCrAlY粘结层和铝合金基材间的热匹配问题,增强涂层的结合性能。

基于硅树脂的封严涂层的制备及其性能研究

为开发航空发动机使用的无金属填料的低温封严涂层(300~300℃)并提高飞机发动机密封涂层的使用温度,制备了基于甲基苯基硅树脂的密封涂层。采用氯硅烷共水解的方法合成了具有高热稳定性的甲基苯基硅树脂,并采用傅里叶红外光谱(FTIR)、差式扫描量热(DSC)和热重分析法(TGA)表征了其结构、固化行为和热稳定性;理想的涂层组成为:硅树脂∶石墨∶氮化硼∶石棉(质量比)=50∶15∶5∶15,以合成的甲基苯基硅树脂为基体树脂,添加石棉、石墨和氮化硼作为填料制备了封严涂层,对其综合性能进行了分析。所得结果显示:涂层于400℃老化100 h后,粘结强度仍达到10 MPa以上;涂层具有良好的耐热冲击性,在400℃~室温之间的冷热循环次数可达50次以上。该涂层经考核验证,可以满足某型号航空发动机对低温封严涂层的要求。

环氧改性不饱和聚酯亚胺浸渍树脂在直驱风力发电机定子上的应用研究

为了提高直驱风力发电机绝缘系统的力学性能和特殊环境下的耐候性,采用环氧改性不饱和聚酯亚胺浸渍树脂浸渍直驱风力发电机定子局部模型,首先测试环氧改性不饱和聚酯亚胺树脂材料的性能和局部模型的初始性能,然后对局部模型进行12个周期的浸水冷热冲击试验,分析试验前后的性能变化。结果表明:该树脂具有气味小、固化挥发分低,力学性能、绝缘性能和贮存稳定性优良等特点;局部模型的初始性能优异;模型线圈的150℃绝缘电阻和浸水绝缘电阻在试验过程中先增大后减小,而150℃介质损耗因数在试验过程中逐渐增大;试验后模型线圈的绝缘性能能够满足直驱风力发电机的产品要求。

水泥窑用低水泥浇注料性能的研究

以矾土为主要原料,铝酸钙水泥和硅微粉为结合系统,研究了不同热处理温度对水泥窑用低水泥浇注料性能的影响。试样自然干燥24h脱模后,再经110℃烘干24h,分别于300℃、500℃、700℃、900℃、1100℃、1300℃和1500℃热处理3h。检测各温度热处理后试样的体积密度(B.D)、线变化率(P.L.C)、常温抗折强度(M.O.R)、常温耐压强度(C.C.S)、常温耐磨性能以及试样的热膨胀系数和抗热震性能。结果表明,随着热处理温度的提高,水泥窑用低水泥浇注料的体积密度呈现先减小后不变再增大的变化规律;线变化率呈现收缩先增大后减小再增大的变化规律;常温抗折强度和常温耐压强度呈现先增大后减小再增大的变化规律。水泥窑用低水泥浇注料经过1500℃热处理后的磨损量小于经过1300℃热处理后的磨损量。水泥窑用低水泥浇注料具有相对优良的抗热震性能。

冷轧工作辊用钢的抗热冲击性

采用摩擦热冲击的方法,研究了冷轧工作辊用86CrMoV7钢在不同热处理条件下的抗热冲击性。结果表明:淬火温度越高,抗裂性越差。在相同淬火温度下,回火温度越高,抗裂性越好。

Preparation of SiC Porous Ceramics by Crystalline Silicon Cutting Waste

SiC porous ceramics were prepared at 1 400 ℃ for4 h with crystalline silicon cutting waste and activated carbon as main starting materials and NH4HCO3 as the pore-forming agent. Effects of NH4HCO3 additions( 0,20%,30%,40%,by mass) on the phase composition,microstructure,sintering properties,cold compressive strength and thermal shock resistance of as-prepared Si C porous ceramics were investigated. The results show that:( 1) addition of NH4HCO3 remarkably influences the apparent porosity and cold compressive strength of specimens. The apparent porosity achieves its maximum value( 63. 40%) when 40% NH4HCO3 is added,while the minimum cold compressive strength is 4. 77 MPa;( 2) the specimen with 40% NH4HCO3 has the best thermal shock resistance. The thermal cycling times between1 000 ℃ to room temperature reach 62;( 3) the addition of NH4HCO3 does not remarkably affect the phase composition of the specimens;( 4) the specimens include a large number of SiC particles and a small amount of SiC whiskers.

缸盖冷热冲击低周疲劳的研究

在设计高功率小型化发动机时,需要一种方法来提前预测缸盖冷热冲击低周疲劳问题。主要采用CAE的方法来预测发动机缸盖是否满足设计要求,并通过试验来验证该方法的可行性。

低温环境中热冲击载荷对电液伺服比例阀动态性能影响测试

低温环境中液压元件动态特性对系统整体性能与功能的影响至关重要。为研究电液伺服比例阀在低温环境中受到高温油液热冲击载荷时动态性能的变化,在设计的低温液压综合试验系统中对某型电液伺服比例阀进行了不同温度下的冷启动与热冲击阶跃响应特性和频率响应特性试验。对比分析测试结果表明,无论是冷启动还是热冲击工况下,随着环境温度降低,油液黏度增加,被试阀的响应时间都会逐渐变长。热冲击工况下的响应时间比冷启动工况下短,但相较于常温启动要长。当环境温度越接近于油液工作的极限低温,其对阀动态性能的影响越显著。

天然气发动机气缸盖冷热冲击试验方法研究

为了探究冷热冲击试验对天然气发动机气缸盖耐久测试的合理性,通过在某型号天然气发动机气缸盖上加装热电偶传感器,研究冷却水出口温度和转速对气缸盖温度的影响。结果表明:发动机稳定在额定点工况下,火花塞孔附近温度最高,排气门桥间温度最低,其中冷却水出口温度与气缸盖温度呈正相关;在标准冷热冲击试验工况下,气缸盖最大温差在100~150 K,取消标准冷热冲击试验工况的怠速和停机工况后,冷冲击阶段冷却水温度设置为30℃时,发动机高怠速工况时气缸盖最大温差在100~150 K,而低怠速工况时气缸盖最大温差在180~220 K,此时的温差对于天然气发动机气缸盖的影响较大。