微合金化低碳马氏体钢的显微组织及力学性能

制备了钛、铌和钼等元素掺杂的微合金化低碳马氏体钢,并对其进行热轧+880℃淬火+不同温度(170,190,210,230,250℃)回火处理,研究了不同热处理态试验钢的显微组织、拉伸性能和冲击性能,以190℃回火态钢为例分析了强韧化机制。结果表明:热轧态试验钢由铁素体和贝氏体组成,淬火态试验钢由铁素体和马氏体组成,不同温度回火态试验钢均由回火马氏体和少量铁素体组成,回火态试验钢的铁素体面积分数在15%~20%,低于热轧态和淬火态;淬火态试验钢的抗拉强度和布氏硬度最高;随着回火温度升高,回火态试验钢的抗拉强度和布氏硬度下降,断后伸长率、屈服强度和冲击吸收功均先增大后减小;190℃回火态试验钢的断后伸长率和冲击吸收功最高,拉伸断口和冲击断口处纤维区中韧窝占比最高,抗拉强度、布氏硬度和屈服强度适中,综合力学性能最好;190℃回火态试验钢中析出的纳米级小尺寸(Ti,Nb,Mo,Cr)C相起到沉淀强化作用,纳米级大尺寸(Ti,Nb,Mo,Cr)C相起细晶强化作用,大角度晶界占比较高,提高了裂纹扩展功,因此试验钢强度和韧性提高。

单轴拉伸下氧化锆纳米柱相变机理的分子动力学研究

通过分子动力学模拟,观察到[001]取向的四方氧化锆纳米柱在拉伸载荷下具有两个线弹性变形的应力-应变关系.这一现象是四方结构向单斜结构相变的结果 .为了进一步阐明应力-应变曲线,进行了包括晶体结构分析和原子应变计算在内的详细研究.晶格取向强烈影响塑性变形机制,即[001]和[111]取向的纳米柱在拉伸载荷下经历相变,而沿[110]取向的纳米柱导致脆性断裂.观察到显著的温度效应,随着温度从300K升高到1500K,弹性模量从573.45GPa线性降低到482.65GPa.此外,还用轻推弹性带(NEB)理论估算了相变能垒,观察到相变能垒随温度的升高而降低.这一工作将有助于加深对氧化锆的四方相到单斜相转变和纳米尺度力学行为的理解.

微纳米颗粒三相泡沫体系构筑及特性

为进一步提高聚驱后采收率,结合聚驱后油藏特征,构筑具有自适应堵调驱功能的微纳米颗粒三相泡沫体系,通过黏度、界面、泡沫和堵调驱性能试验,研究微纳米颗粒三相泡沫体系特性,应用归一化和权重系数方法,分析三相泡沫体系溶液特性与驱油效果的相关性。结果表明:软体微米颗粒三相泡沫体系的特性参数较好,具有超低界面张力,剖面改善率超过82%,聚驱后可提高采收率超过14%;硬质纳米颗粒三相泡沫体系的特性参数相对较差,但聚驱后仍可提高采收率超过10%;三相泡沫体系泡沫综合指数和运动黏度是驱油效果的主要影响因素,而剪切黏度和界面张力是次要影响因素。

碳纳米管和纳米铜导热粒子的热调节性能研究

采用原位聚合法制备了以石蜡(PA)为芯材、三聚氰胺-甲醛-树脂为壁材、碳纳米管(CNT)及纳米铜(CNP)为导热粒子的改性相变微胶囊。结果表明:随着CNT和CNP添加量的增加,CNT改性相变微胶囊(MPCM/CNTs)的导热系数从0.25W/(m·K)增大到0.38W/(m·K),最大增加率为52%;CNP改性相变微胶囊(MPCM/CNPs)导热系数从0.25W/(m·K)增大到0.47W/(m·K),最大增加率为88%。

耐老化马氏体时效不锈钢纳米析出相和逆变奥氏体调控研究进展

马氏体时效不锈钢通过中温时效可析出高数密度超细纳米级析出相,使其获得高强度和一定的韧性。但是,当马氏体时效不锈钢在中低温下长期服役时,由于富Cu相、NiAl相等析出强化相的粗化及Fe-Cr基体调幅分解形成脆性富Cr相等,其延展性和冲击性能大幅降低,出现明显的热老化脆化问题,给服役安全性带来隐患。通过适当降低铬含量和析出元素含量、提高镍含量可有效抑制析出强化相的粗化及脆性相的析出。若进一步通过成分设计和热处理调控获得适量的逆变奥氏体,可望有效改善其热老化脆化问题。本文介绍了马氏体时效不锈钢的成分设计原则、析出相特点及其热稳定性对热老化脆化的影响,综述了有利于提高组织热老化稳定性的马氏体时效不锈钢中纳米析出强化相和逆变奥氏体的调控方法,为新型耐老化马氏体时效不锈钢的成分设计和制备提供参考。

面向微纳遥感星座构建的阻力差分控制方法

基于整星质量、功耗、体积和成本考虑,一些微纳卫星通常不加装推进系统。为满足这类微纳遥感卫星构建星座的要求,提出采用阻力差分控制(无动力控制)技术实现星座构建的方法。通过调整太阳翼迎风面积,利用星间阻力差增大或减小2颗卫星轨道半长轴之差,在不改变卫星飞行姿态、不影响有效载荷应用的情况下实现微纳遥感星座相位控制。利用20颗微纳遥感卫星构建星座对阻力差分控制方法进行验证,结果表明:将阻力差分控制技术应用于微纳遥感星座相位控制,能顺利完成微纳遥感卫星同一轨道面的等相位部署,并成功实现星座构建。

新型压力容器用钢25CrMo3NiTiVNbZr的析出相特征和强化机制

为了进一步提高25Cr3Mo3NiNbZr钢的室温力学性能,对其进行成分优化,设计制备了25CrMo3NiTiVNbZr钢。利用场发射扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术以及拉伸试验机等研究了两种试验钢经1050℃淬火及640℃回火2 h后的室温力学性能、析出相特征和强化机理。结果表明:25Cr3Mo3NiNbZr钢主要析出相为纺锤状富Mo的M_(2)C相,其平均直径为18 nm,25CrMo3NiTiVNbZr钢中析出了更加细小的M_(2)C和MC碳化物,其平均直径为7.93 nm。25CrMo3NiTiVNbZr钢的室温抗拉强度达到1412 MPa,屈服强度达到1279 MPa,相比25Cr3Mo3NiNbZr钢分别提高了283和336 MPa。通过理论计算,两种试验钢室温下的强化机制均以析出强化、细晶强化和位错强化为主,其中25CrMo3NiTiVNbZr钢的位错强化增量和析出强化增量较25Cr3Mo3NiNbZr钢明显增加,分别增加了174和205 MPa。

Al−Cu−Li−Mg合金纳米相之间溶质配分行为的第一性原理研究

采用一性原理计算考察25种合金化元素在大多数商业牌号Al−Cu−Li−Mg合金中主要纳米相(δʹ-Al3Li、θʹ-Al2Cu、T1-Al6Cu4Li3和S-Al2CuMg)之间的溶质配分能和配分行为。计算结果表明,主合金化元素Li不能直接影响θʹ和S相,Cu不能直接影响δʹ相,Mg不能直接影响θʹ和δʹ相,但可以较弱地固溶于T1相。对于微合金化元素,Si是唯一一种可以固溶于4种纳米相的元素。Au能固溶于δʹ、θʹ和S相,Cd能固溶于δʹ、T1和S相,Zr能固溶于δʹ和T1相,Ni仅有微弱的趋势固溶于θʹ和S相。Ti、V、Zn、Ag和Mo只能固溶于δʹ相,而Cr、Mn、Fe和Co对这4种纳米相均没有直接影响。几乎所有的稀土元素均能强烈固溶于T1、δʹ和S相,但无法固溶于θʹ相。仅Sc略显特殊,对S相没有明显的固溶趋势。计算预测的溶质配分能构成了一个原型数据库,有利于指导和加速Al−Li合金及其他相关Al合金的设计。

纳米材料在食品生产和保鲜中的应用

为了保证日常食品新鲜,针对食品加工、包装和运输过程中的杀菌、防腐、冷藏工序进行优化变得尤为重要。纳米材料因具有良好的热学、磁学、力学性能被广泛应用到食品生产领域,可以缩短食品杀菌时间,保持食品的感官和营养特性。本文围绕纳米材料在食品工业领域的应用进行了概述,分别从纳米流体应用于液态食品杀菌、细菌纳米纤维素薄膜应用于食品包装、纳米相变蓄冷材料应用于冷链物流3个方面展开,介绍了纳米流体、细菌纳米纤维素薄膜和纳米相变蓄冷材料的制备方法,分析了纳米材料应用过程中存在的技术难点,并总结了纳米材料在食品工业领域的应用前景。

L1_(2)型纳米有序相析出强化(FeNiCoCr)_(93)Al_(5)Ti_(2)高熵合金

L1_(2)型纳米有序相析出强化面心立方结构高熵合金有望获得理想的强度-延性平衡。受此启发,本工作采用热压成形技术制备了一种L1_(2)型纳米有序相析出强化的(FeNiCoCr)_(93)Al_(5)Ti_(2)高熵合金。研究发现,该合金由FCC基体相、少量富Cr相及富Fe相组成,其中基体相晶粒内析出呈圆球状L1_(2)型结构的Ni_(3)(Al,Ti)颗粒,L1_(2)有序析出相与基体相呈共格关系。经估算,有序相强化对高熵合金屈服强度的贡献增量达221.0 MPa,远高于共格弥散强化和模量错配强化。(FeNiCoCr)_(93)Al_(5)Ti_(2)高熵合金具有优异的压缩性能,其工程屈服强度、压缩强度和压缩应变分别为717 MPa、2304 MPa和44%。

胶合板用氯氧镁胶黏剂的改性工艺与性能研究

为了提高氯氧镁胶黏剂制备胶合板的胶合强度及耐水性能,采用磷酸和纳米二氧化硅作为改性剂,分析单一和复合添加改性剂后氯氧镁胶黏剂及其制备胶合板的各项性能。结果表明:磷酸和纳米二氧化硅的加入可以改善氯氧镁胶黏剂的物理力学性能,且两种改性剂在合适比例下复合添加的效果优于单一添加。当同时添加磷酸和纳米二氧化硅,两者添加量(以MgO质量计)分别为1%和3%时,改性氯氧镁胶黏剂的软化系数可达到0.95。傅立叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析结果表明,两种改性剂并没有与氯氧镁胶黏剂发生化学反应,而是通过改变518相晶体的状态和纳米级颗粒填充孔隙,阻止518相晶体水解,抑制Mg(OH)2生成,使其具有更致密的结构。改性优化氯氧镁胶黏剂制备的胶合板的干、湿态胶合强度可达到1.51、1.25 MPa,满足GB/T 9846—2015《普通胶合板》≥0.70 MPa的要求。

轧制形变热处理对Cu-Ni-Si系合金性能和微结构的影响

对比了Cu-Ni-Si合金二次固溶态(790℃×120 min)和大变形冷轧(98.42%累积变形量)+二次时效态(420℃×480 min)的强度、硬度、导电率等性能的变化规律,分析了两种不同形变热处理工艺状态下合金的显微组织和断口形貌。结果表明:大变形冷轧+二次时效工艺条件下制备的合金平均晶粒尺寸为4.28μm;析出相主要由Cr3Si与Ni2Si构成,平均尺寸分别为65 nm和11 nm,呈弥散分布,且合金内出现大量纳米孪晶。累积大变形产生的形变强化和弥散分布的纳米级析出相形成的析出强化,以及大量纳米孪晶的形成,是Cu-Ni-Si合金力学性能显著提升的主要因素。大变形冷轧+二次时效处理后的合金导电率、硬度、抗拉强度、屈服强度分别为27.2%IACS,HV 231.98,707 MPa,703MPa,较二次固溶态合金分别提升了32.60%,94.67%,204.74%,575.96%。二次固溶态合金断口形貌主要由大而深的韧窝组成,大变形冷轧+二次时效态合金断口形貌主要由小而浅的韧窝组成,数量较多,分布致密。

纳米二氧化硅改性石蜡相变乳液的制备及其性能研究

相变乳液作为一种新型的储热工质,可用于太阳能的高效集热,但使用过程中存在乳液导热性差、光热转换效率低等问题。以石蜡相变乳液(PCME)为研究对象,系统地考察了乳化剂种类、亲水亲油平衡值(HLB值)、乳化剂含量对PCME性能的影响;同时,通过向PCME中添加气相纳米二氧化硅(纳米SiO_(2))作为改性材料,考察其对提高乳液导热性的影响,并搭建了模拟太阳能集热装置测试相变乳液的集热性能。结果表明:当乳化剂为司班60/吐温80、HLB值为12、质量分数选用4%时,所制备出的乳液性能较好;当向该乳液中添加0.3%纳米SiO_(2)时,改性后的SiO_(2)/PCME导热系数由原乳液的0.2750W/(m·K)提高至0.3892W/(m·K),其光热转换效率与纯水相比提高了24.73%,与SiO_(2)纳米流体相比提高了17.14%。

二维材料纳米油墨的制备及喷墨打印研究进展

以石墨烯为代表的二维材料具有出色的综合性能,可用其制作功能纳米油墨,通过喷墨打印可加工得到光电功能器件,其在能源、环境、生命健康等领域具有广阔的应用前景。本文总结了几种典型二维材料的性能、其纳米油墨的制备及喷墨打印应用等,重点介绍了液相剥离和喷墨打印过程的调控。对比不同剥离方法及原理,并对喷墨打印相关理论如咖啡环效应、马兰戈尼效应等进行综述。指出可通过对二维材料剥离过程及其纳米油墨打印过程的精准调控,形成基于喷墨打印的先进微纳制造技术,实现不同功能微纳电子元件和器件的低成本加工,推动生物传感、柔性电子等领域的发展。

纳米棒状MgO固相萃取结合高效液相色谱荧光法测定食用油中的苯并[a]芘

采用直接沉淀法合成了一种纳米棒状Mg O吸附剂,结合固相萃取-高效液相色谱荧光检测(SPE-HPLC/FLD)建立了食用油中苯并[a]芘(Ba P)的快速分析方法。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积和孔径分析仪(BET)对合成的棒状Mg O进行了表征,结果表明Mg O纳米材料是多晶立方结构,呈棒状形貌,具有较大的比表面积,非常适合作为SPE的吸附剂。对SPE过程中吸附剂用量、清洗液种类、解吸液种类及用量、上样液体积进行了详细的优化。在优化的条件下,食用油中Ba P在0.5~20.0μg/kg浓度范围内,线性方程回归系数的平方(R^(2))为0.9999,以信噪比的3倍和10倍计算方法检出限和定量限分别为0.10μg/kg和0.33μg/kg。同时,Ba P在低、中、高3种加标浓度下回收率在85.3%~96.5%,日内日间相对标准偏差范围在2.3%~9.0%,表明本方法具有很好的准确度和精密度。最后,将该方法应用于8种实际油样中Ba P的分析,所有样品的回收率在77.8%~92.5%之间,相对标准偏差小于9.8%,表明该方法具有很好的适用性,在实际样品分析中具有很好的应用前景。

致密油藏高起泡强渗吸驱油剂的构建及性能研究

针对致密油藏经“水平井+体积压裂”技术改造开发后井间流体发生窜流及致密油采收率偏低的问题,研制了一种高起泡强渗吸纳米驱油剂。以自研双子表面活性剂BD-2、CHSB、LAB为纳米驱油剂的主剂,通过三元相图法得出纳米驱油剂的配方为:25%BD-2+10%LAB+4.5%CHSB+5%油溶性增效剂+15.5%小分子醇。对纳米驱油剂界面性能、润湿调节性能、渗吸性能、起泡性能、耐温抗盐性能、增容性能、静态洗油性能进行评价,同时研究了驱油剂对岩心中致密油动用情况。结果表明,在2000 mg/L下,纳米驱油剂YYC-2与玛湖原油的界面张力可达6.318×10^(-3)mN/m,可将接触角降低至20.36°,渗吸采出程度达到21.37%;在90℃、10×10^(4)mg/L NaCl和5×10^(3)mg/L CaCl_(2)矿化度下均能达到超低界面水平,最大增容粒径可达593.6 nm,静态洗油效率最大可达80%左右。高压压汞曲线与核磁共振曲线的转换系数C为791 nm/ms,能启动岩心最小孔隙直径为20.0304 nm。

钙源粒度对低导热钙长石陶瓷性能的影响

为制备性能良好的低导热多孔钙长石耐火材料,以石英砂细粉为硅源,Al(OH)_(3)为铝源,选取石灰石细粉(平均粒径为1110.3 nm)、4种不同粒度的纳米碳酸钙(平均粒径分别为653.1、564.4、362.2和313.5 nm)作为钙源,分别在1100、1200、1300和1400℃保温3 h,采用高温固相反应制备了钙长石陶瓷,研究了热处理温度、钙源对钙长石陶瓷性能的影响。结果表明:不同种类钙源(石灰石和纳米碳酸钙)对合成的钙长石试样的物相组成影响不大,但纳米碳酸钙可明显降低生成钙长石相所需温度;随着钙源平均粒径从653.1 nm降低到313.5 nm,钙长石陶瓷由颗粒状向片层状和板柱状转变;试样的显气孔率在18.0%左右,体积密度在1.40 g·cm^(-3)左右,两者受影响不大;随着钙源粒度的减小,试样的常温耐压强度由15.3 MPa提升至19.3 MPa,热导率由1.893 W·m^(-1)·K^(-1)降低至1.633 W·m^(-1)·K^(-1),使用纳米碳酸钙可以降低钙长石陶瓷的热导率,为制备低导热陶瓷提供了一种技术途径。

贻贝壳负载纳米零价铁去除钒(Ⅴ)的性能与机制

针对采矿、冶金、石油炼制等行业产生的含钒废水导致的环境污染难题,以热解后的贻贝壳粉(CMS)为载体,通过液相还原法制备了贻贝壳负载纳米零价铁复合材料(nZVI@CMS),采用SEM、TEM、XRD、BET、FT-IR和XPS等对其进行了表征,通过批量吸附实验考察了nZVI@CMS对V(Ⅴ)的吸附性能,利用吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学分析了nZVI@CMS对V(Ⅴ)的吸附机制。结果表明:nZVI@CMS具有疏松多孔的链球状结构,含有多种含氧官能团;在nZVI@CMS投加量0.05 g/L、初始pH=7、V(Ⅴ)初始质量浓度20 mg/L、溶液体积100 mL、温度25℃的条件下,nZVI@CMS在600 min内对V(Ⅴ)的最大吸附量为149.33 mg/g。nZVI@CMS对V(Ⅴ)的吸附过程可通过Langmuir吸附等温模型与准二级反应动力学方程拟合,且该过程是自发的吸热过程。nZVI@CMS对V(Ⅴ)的去除机制主要包括吸附、还原和共沉淀作用。本研究将贻贝壳变废为宝,同时为废水中V(Ⅴ)的高效治理提供了新思路。

纳米MgO对聚苯乙烯基相变复合纤维形貌及热学性能的影响

采用静电纺丝法制备负载不同含量纳米氧化镁(MgO)的聚苯乙烯(PS)基复合纤维膜作为支撑材料,以癸酸-月桂酸-棕榈酸(CLP)三元低共熔物为固-液相变储能材料,通过物理吸附法制备CLP/PS/MgO相变复合纤维膜,研究了纳米MgO含量对相变复合纤维膜形貌结构、储热性能以及热稳定性的影响。结果表明:静电纺PS/MgO复合纤维膜呈现三维网络结构特征,纤维呈圆柱形且表面光滑,表明纳米MgO与PS相容性良好,随着纳米MgO含量的增加,纤维的平均直径呈先增大后减小的趋势,纤维平均直径在1.35~1.82μm之间,CLP三元低共熔物可以很好地封装在复合纤维膜中。热稳定性能分析结果表明CLP/PS/MgO相变复合纤维膜的熔化温度约为20℃,结晶温度约为10℃,相变焓为106~124kJ/kg,适用于储能调温纺织品以及建筑节能领域。纳米MgO的加入对相变复合纤维的相变温度没有显著影响,相变焓略微下降,热稳定性明显提高。

化妆品用纳米TiO_(2)的制备及改性研究进展

纳米二氧化钛(TiO_(2))是一种重要的功能性材料,因具有优异的紫外吸收性、良好的遮盖性和抗菌性在化妆品、医疗等领域具有广泛应用。制备方法不同所得纳米TiO_(2)晶型、粒度、性能均存在差异,化妆品用纳米TiO_(2)需具有良好的分散性、耐候性及广谱紫外吸收性能。因此,旨在综述其常见制备方法及改性方法,根据化妆品功效发展趋势预测化妆品用纳米TiO_(2)改性研究方向。