Na-S电池中的材料反应

本文对Ｎａ－Ｓ电池中固体电解质隔膜、正负电极容器和集流体材料的结构特点、性能要求及相互间的反应等方面作了综述。重点指出了金属材料构件可能受到活性介质的强烈腐蚀而失效，对进一步研究其反应机制并改善材料设计及保护涂层提出了建议。

非反应型材料对煤矿巷道围岩承载性能影响研究

针对建新煤矿小煤柱巷道回采过程中变形较大问题,通过揭示非反应型材料成膜护表原理,结合单轴抗压实验和FLAC^(3D)数值模拟方法,对喷涂前后的试样单轴抗压强度和巷道表面位移、应力、塑性区和弹性势能等参数进行研究。结果表明,喷涂后试样平均抗压强度提升约23%;模拟巷道顶板及两帮位移量分别减小25%、6%,围岩应力分布更加均衡,塑性破坏模式和范围发生明显变化,平均应变能从7.8 J/m3提升至20.8 J/m^(3)。在建新煤矿小煤柱巷道开展现场工业性试验,与未喷涂区域对比,喷涂区域巷道两帮移近量减小14%,顶底板移近量减小18%,离层量降低25%,非反应型材料对巷道围岩承载性能影响主要体现在材料的抗拉和黏结特性对巷道表面位移的减缓作用,进而抑制深部基点移动,具有一定的支护作用。

钨锆合金反应结构材料的研究进展

钨锆(W-Zr)合金兼具高密度、高强度、高反应潜能等优点,既可以发挥W基合金优异的侵彻性能,又可以利用Zr的氧化放热提供后效毁伤,在破片式杀爆战斗部、穿甲弹及小口径弹体中展现出巨大的应用潜力,从而备受国内外关注。本文综述了W-Zr合金反应结构材料的制备方法、力学性能以及反应特性,重点讨论了W-Zr合金在侵彻能力及反应释能方面的表现。在此基础上,提出W-Zr合金的未来发展应聚焦于W的燃烧特性调控以及塑性改善。另外,关于W-Zr合金组织结构、力学性能与动态破碎以及反应释能之间的协同机制仍缺乏系统性研究,后续需要通过实验研究与模拟计算相结合的方式进一步完善。

Fe颗粒增强Al/PTFE反应材料的力学性能、冲击反应特性及能量释放效应

铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)复合材料是一种非常有前景的反应结构材料。为了提高材料的力学性能和反应性,将Fe颗粒加入Al/PTFE反应材料中。对Al/PTFE/Fe反应材料进行准静态和动态压缩试验,观察到明显的应变和应变率硬化现象,且当Fe含量为30%(质量分数)时,在5000 s^(-1)的应变率下,抗压强度达191.8 MPa,较Al/PTFE提升了39%。定向的PTFE纳米纤维丝能有效地阻碍裂纹的扩展。通过高速摄影对霍普金森杆和落锤冲击下的能量释放进程进行观察,且通过新设计的装置对反应活性进行定量表征。结合TG-DSC和XRD,明确了Al/PTFE和Al/Fe之间的反应。通过霍普金森杆的实验数据建立Johnson-Cook本构模型,模型结果与实验数据吻合较好。在冲击状况下,材料的反应性是多重行为的结果。

碳纤维对PTFE/Al反应材料动态力学行为和点火特性影响研究

本研究旨在探讨短切碳纤维(carbon fiber,CF)单丝对聚四氟乙烯/铝(PTFE/Al)反应材料动态力学和点火特性的影响.首先,制备了PTFE/Al和PTFE/Al/CF反应材料,开展了材料的动态力学性能测试,获得了力学性能与点火参数,记录了冲击压缩过程.结果表明,添加CF导致PTFE/Al材料的弹性模量大幅降低,弹性模量因子的应变率效应与失效应变因子的应变率效应降低.在此基础上,分析了不同CF质量分数对反应材料的冲击压缩过程与回收试件、冲击点火速度(应变率)阈值的影响.结果表明,纤维通过固结强化作用,低CF质量分数的PTFE/Al/CF试件具有较好的抗动态压缩性和能量吸收效果.随着CF质量分数的提高,TFE/Al/CF反应材料速度(应变率)点火阈值降低,反应强度和反应时间有提高.为碳纤维填充改性PTFE/Al反应材料的设计和冲击应用提供参考.

反应型彩色薄层铺装材料的制备及性能研究

为考察反应型彩色薄层铺装材料的性能,以双组份反应型甲基丙烯酸酯为基体材料,通过互配填料、助剂、集料等组分制备了彩色薄层铺装材料。研究了胶结料的力学性能、耐磨性和耐老化性能,结果表明:胶结料拉伸强度为11.2MPa,断裂伸长率为197.3%;胶结料磨耗损失量为16mg,耐磨性优异;7d持续紫外光老化后,胶结料力学性能仍保持在较高水平,老化后的拉伸强度和断裂伸长率分别为12.9MPa和80.6%。路用性能研究结果表明:彩色薄层铺装材料与混凝土间的粘结强度较好,在沥青混凝土和水泥混凝土上的粘结强度分别为1.24MPa和2.14MPa;彩色薄层抗滑性能优异,摩擦系数摆值为76BPN,满足规范要求。

PTFE/Al反应材料制备工艺及性能

氟聚物基反应材料是一种主要由氟聚物和金属填料组成的亚稳态含能复合材料,也是近年来国外研究报道较多的一种新型含能材料。采用冷压、热烧结法制备了PTFE/Al反应材料,测试了其理化性能、热分解性能和力学性能,在此基础上,进一步研究了压制成型和烧结工艺参数。

PTFE/Al反应材料的力学性能研究

反应材料是一种由冲击引发的新型含能材料,对其力学性能的研究是其广泛应用的一个重要前提。在室温下,利用万能试验机和改进的摆锤冲击试验机对聚四氟乙烯/铝(PTFE/Al)系列反应材料的拉伸和冲击性能进行了实验研究。随着Al含量的增加,反应材料的密度和燃烧热升高,拉伸强度呈先升高后降低的趋势,在Al含量为6%左右时达到最大值36.1MPa,与计算结果较符合。推测反应材料的损伤过程为变形、开裂和反应3步。Al含量的增加导致反应材料试样的冲击韧性先升高后降低,在Al含量为40%左右时达到最大值72.06J/cm2。随着Al含量的增加,材料的反应难度增加,反应自持性降低。

氟聚物基含能反应材料研究进展

对氟聚物基含能反应材料进行了概述,介绍了反应材料的组分、结构特点以及制备关键技术,并对反应材料各项性能指标进行了综述,对氟聚物基反应材料的应用现状和前景进行了归纳和展望。

Al/PTFE/W反应材料的准静态压缩性能与冲击释能特性

为了提高铝/聚四氟乙烯/钨(Al/PTFE/W)氟聚物基反应材料的冲击反应毁伤效能,开展了Al/PTFE/W反应材料的准静态压缩实验。分析了W的含量(0%,30%,65%)、Al颗粒粒径(13,45,75μm)以及PTFE颗粒尺寸(25,160μm)对反应材料的准静态力学性能的影响。用准静态密闭反应容器对反应材料进行了冲击释能测试,测得反应材料在750~1200 m·s^(-1)的冲击反应压力、释能持续时间。分析了Al颗粒粒径及PTFE材料粒径对冲击反应释能特性的影响。结果表明,当W的含量为0,30%和65%时,反应材料的失效强度分别为55.6、64.8和22.8 MPa,W的含量变化对屈服强度的影响不大。Al颗粒的尺寸从75μm减小到13μm时,反应材料的失效强度从64.7 MPa提高到83.1 MPa,提高幅度为28.4%。增大PTFE基体材料的粒径也可有效地提高反应材料的失效强度。反应材料的初始反应压力阈值和释放能量持续时间受材料粒径和准静态压缩力学性能的影响。

核反应堆材料数据库NRMD的设计与实现

为了收集、整理和共享来自不同数据源的反应堆材料数据,中科院核能安全技术研究所·FDS团队在前期研究的基础上设计研发了基于网络架构的核反应堆材料数据库平台NRMD(Nuclear Reactor Material Database)。目前该库已收集了法国核电标准RCC-MRx、美国ASME标准等标准数据,以及CLAM钢、F82H钢等低活化铁素体马氏体钢(RAFM钢)的相关性能数据。基于JAVA高级编程语言实现了按材料搜索、按性能搜索及按成分搜索三种不同的搜索方式,在线浏览、下载、打印等数据使用功能,数据的增删改查、批量导入、批量导出等数据管理功能。NRMD的实现为核反应堆材料数据的共享利用搭建了一个良好的平台。

三种反应材料药型罩对双靶板毁伤性能实验研究

为验证Al/PTFE、Ni/PTFE、Al/Fe_2O_3/PTFE 3种氟基反应材料的毁伤性能,通过模压烧结的方法制备了3种氟基反应药型罩,同时进行了破甲验证试验。结果显示:3种氟基反应药型罩均能在炸药驱动撞击下发生化学反应,并能有效贯穿第1层靶板,Al/Fe_2O_3/PTFE反应材料制备的药型罩撞击时对靶板的径向膨胀扩孔效应最明显,对第1层靶板的开孔直径达到16cm,但未能贯穿第2层靶板;Ni/PTFE反应材料制备的药型罩在贯穿第1层靶板后能有效贯穿第2层靶板,且对第2层靶板的开孔直径达到1.5cm;3种氟基反应药型罩对第1层靶板的开孔大小依次为Al/Fe_2O_3/PTFE(3~#)、Al/PTFE(1~#)、Ni/PTFE(2~#);对第2层靶板的开孔大小依次为Ni/PTFE(2~#)、Al/PTFE(1~#)、Al/Fe_2O_3/PTFE(3~#)。

一种反应材料制备及准静态力学特性研究

采用热压烧结法制备Zr/W/PTFE反应材料,利用扫描电镜和材料试验机研究其在常态下的微观组织和准静态压缩力学性能;研究结果表明烧结温度过高或过低都会导致Zr/W/PTFE材料密度和强度降低;静态压缩曲线呈现出明显的弹性变形、非弹性变形和应变软化阶段,并具有应变率效应;试件的压缩破坏有劈裂、剪切和劈裂/剪切3种破坏形态.该材料呈现出黏弹塑性,采用修正的Sargin模型唯象地建立了材料在低应变率范围内的本构模型,模拟结果与实验曲线符合较好.

基于超临界火电站锅炉用材的超临界水冷却反应堆堆芯候选材料分析

堆芯材料是超临界水冷却反应堆(SCWR)能否实现的重要制约因素之一,而与其工作环境最为相近的当属超临界火电站(SCU)锅炉用材。本文对比分析了SCWR堆芯材料与SCU锅炉用材的力学性能、使用温度、工作介质等要求,提出SCU锅炉用材T23、T91、T122、316、TP347H(FG)、Super304H可作为SCWR堆芯候选材料。

烧结工艺对Ni/Al/W含能反应材料性能的影响

采用粉末冶金工艺制备Ni/Al/W含能反应材料,对比研究550℃烧结温度下烧结时间对Ni/Al/W含能反应材料密度、抗压强度以及显微组织的影响,并通过烧结样品DSC曲线计算得到不同烧结时间Ni/Al/W材料的反应放热量,分析烧结样品的反应放热特征。研究表明,烧结温度为550℃、烧结时间为1~3 h时,Ni/Al/W材料的密度先降低后升高,抗压强度先升高后降低,反应放热量不断减小;烧结时间为2 h时,Ni/Al/W含能反应材料具有相对较高的密度、强度和反应放热量,密度达到9.8 g/cm3,准静态压缩强度为1 150 MPa,反应放热量为121.2 J/g。

矿用高分子材料液体组分中游离甲醛测量不确定度评定

对煤矿用反应型高分子材料液体组分中游离甲醛测量进行不确定度评定,可为试验室游离甲醛含量测定结果质量控制及检测报告的合理性提供科学依据。按照现行标准AQ 1116—2020及GB 18583—2008对装修材料胶黏剂中有害物质限量的规定,采用乙酰丙酮分光光度法测定煤矿用反应型高分子材料液体组分中游离甲醛含量,并对测量结果的不确定度进行评定。矿用反应型高分子材料液体组分中游离甲醛含量在95%置信概率(k=2)下的测定结果为(0.0568±0.0019)g/kg。结果表明,影响测量不确定度的主要因素包括称量样品、样品吸光度测量重复性、标准曲线绘制以及移取和定容溶液过程等引入的相对标准不确定度,而标准曲线绘制、移取和定容溶液过程是引起测量不确定度的主要因素。为了提升试验室测量结果的准确性,关键在于规范玻璃仪器的使用以及准确进行精细化标准溶液吸光度测试。

内置冲击反应材料弹丸壳体侵彻损伤效应研究

基于冲击波理论、带侵蚀模型的空腔膨胀理论及圆柱壳体动力学模型建立了内置冲击反应材料弹体结构侵彻靶板过程模型和过靶后的壳体变形模型。通过Matlab编程得到反应材料段壳体变形的时间历程,并分析了冲击速度和锥角对弹头速度、加速度、侵蚀质量、等效锥角及侵透靶时壳体变形量的影响。研究成果为内置冲击反应材料弹丸侵彻靶板时的结构变形损伤研究提供理论分析方法,并为反应材料损伤和冲击反应条件研究提供了基础支撑和参考依据。

非水反应型材料灌浆堵漏模型研究

灌浆是解决工程渗漏问题的重要技术手段,堵漏材料是灌浆技术的核心。水泥浆液、水泥膏浆、速凝膏浆、改性沥青、低热沥青等非水反应型浆液是最常用的堵漏材料。根据浆液流变性质、在宽大孔(裂)隙中的扩散方式和封堵机理以及灌浆工艺参数建立了非水反应型灌浆材料的堵漏模型,对不同浆液在不同开度、不同流速地层的堵漏效率和堵漏效果进行了计算分析,可以为非水反应型浆液在堵漏工程中的选择使用提供依据。

反应结构材料制备技术的研究现状

简单介绍反应结构材料(Reactive material structures,RMS)的概念、种类、应用、能量特性、力学性能要求以及应用时存在的主要困难,概述近些年来国内外研究者对RMS开展的研究工作,重点介绍了RMS的常用制备技术及其结构设计方面的研究状况。通过分析材料制备技术的特点、致密化原理和强化机制,并结合RMS的反应特性,对比分析了各种RMS制备技术的优缺点,指出它们的适用范围和应用前景,为RMS制备技术选择提供参考。指出组元多元化、新材料体系开发、强化机制研究、低温致密化和可控塑性变形强化技术开发、大型复杂样件制备技术开发、组织结构和复合方式优化是RMS及其制备技术的主要发展趋势。

非平衡态Al/PTFE反应材料制备及其热性能

用机械合金化方法制备了Al-Ni-Ti-Zr非平衡态合金粉末。将制备的Al基非平衡态合金粉末与聚四氟乙烯(PTFE)微米粉混合压制制备了非平衡态Al-Ni-Ti-Zr/PTFE反应材料。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了球磨过程中粉末的相组成和形貌特征。利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和选区电子衍射(SAED)分析了球磨后合金粉末的相结构。利用差示扫描量热法(DSC)分析了非平衡态Al/PTFE反应材料的热行为。结果表明:通过机械合金化方法可以制备出Al基非平衡态合金粉末。存在弥散在Al基非晶基体中的纳米级微晶岛状区域。在升温速率10 K·min^(-1)、空气气氛下,非平衡态Al/PTFE反应材料的反应峰值温度为495℃,放热峰积面积为1775 J·g^(-1)。连续升温条件下,非平衡态Al/PTFE反应材料的放热反应具有典型的动力学特征,通过Kissinger法计算的反应活化能E_c为309.1 kJ·mol^(-1)。