汶川地震主滑移带(PSZ):映秀—北川断裂带内的斜切逆冲断裂

2008年5月12日在青藏高原东缘龙门山地区发生了毁灭性的汶川地震(Ms 8.0),并沿映秀—北川断裂和灌县—安县断裂分别产生约270 km和80 km长、并具不同运动性质的地表破裂带。大地震后的断裂带科学钻探是研究地震机制的有效方法,为更好地了解汶川地震过程中的断裂机制、岩石的物理、化学变化和特征,2008年11月4日(汶川地震后的178 d)快速实施了汶川地震断裂带科学钻探项目(WFSD),该项目在这两条断裂带的上盘布置深浅不一的五口群钻(500～3000 m深)。笔者以汶川科钻一号孔(WFSD-1)岩心为主要研究对象,通过对岩心的岩石学研究和构造分析,识别出映秀—北川断裂带中的不同断裂岩分布和组合,以及确定了汶川地震主滑移带位置,为进一步研究汶川地震断裂机制提供了基础。

化学共沉淀法制备微晶PSZ陶瓷的显微结构与力学性能

采用化学共沉淀法制备ＺｒＯ＿２－ＭｇＯ－Ｙ＿２Ｏ＿３系和ＺｒＯ＿２－ＭｇＯ－Ｙ＿２Ｏ＿３－Ａｌ＿２Ｏ＿３系均匀超细活性粉末，经化学组成和显微结构设计，获得了固溶温度小于等于１５５０℃且致密饶结的微晶ＰＳＺ复相陶瓷，其常温抗弯强度为７６６ＭＰａ，断裂韧世Ｋ＿（１ｃ）为１２．５ＭＰａ·ｍ￣（１／２）。研究了ＭｇＯ和Ａｌ＿２Ｏ＿３以及１１００℃热处理时间对材料显微结构、相组成和力学性能的影响。

PSZ(3Y)含量对Al_2O_3陶瓷力学性能的影响

对部分稳定ZrO2(简称PSZ(3Y))含量与Al2O3基陶瓷烧结致密化及力学性能的关系进行了测试,用X射线衍射定量相分析计算了m-ZrO2和t-ZrO2相在断裂前后相含量的变化.结果表明:当Al2O3中添加15％(体积分数)PSZ(3Y)时,1550℃真空烧结后Al2O3基复合陶瓷的抗弯强度达到884 MPa,断裂韧性达到8.2 MPa·m1/2.PSZ(3Y)的相变增韧提高了Al2O3/PSZ(3Y)复合陶瓷材料的抗弯强度和断裂韧性.

MSP试验法评价Mo/PSZ系复合材料的强度特性(Ⅰ)

利用 MSP试验在全组成范围和不同的实验温度下对 Mo/PSZ系两相复合材料进行了高温力学性能的测试,详细讨论了各组成复合材料在不同温度下的破坏模式和强度与温度的依存性.实验结果证明,利用简便的MSP实验法不仅可以精确地表征Mo/PSZ系复合材料的破坏行为,而且MSP强度与抗弯强度有很好的对应关系,利用这种关系可以从测得的MSP强度来预测抗弯强度.

316L不锈钢/Y-PSZ复合材料的制备与性能

采用粉末冶金方法制备了316L不锈钢/Y-PSZ复合材料,研究了316L不锈钢含量与粉末粒度对复合材料的显微组织、烧结收缩率、密度及硬度的影响.结果表明:随着316L含量的增加,复合材料的密度增高,相对密度和烧结收缩率逐渐降低,试样的HRC硬度值下降;在316L含量一定的情况下,随着316L颗粒尺寸的增大,复合材料的密度略有降低,相对密度和线收缩率逐渐减小,试样的HRC硬度值下降.在本文的研究条件下,所制备复合材料的相对密度值在92·5%～95·5%之间.

Mg-PSZ陶瓷在不同环境温度下的摩擦磨损行为与机制研究

研究了氧化镁部分稳定氧化锆陶瓷（Ｍｇ－ＰＳＺ）在不同环境温度下的摩擦磨损行为与机制．结果表明：室温时，Ｍｇ－ＰＳＺ陶瓷的磨损机制主要是微观犁削和微观断裂；温度为２００ ℃时，陶瓷磨损表面形成的针（轴）状磨屑呈现“滚动轴承”效应，表现出最低的摩擦系数和磨损率；随着温度的进一步升高磨损率增大；４００ ℃以上时可使偶件的磨损率急剧上升，其磨损机制则转变为脆性断裂和晶粒剥落．

Mo/PSZ系复合材料的热学、力学性能与组成的关系

在全组成范围内对 Ｍｏ／ＰＳＺ系两相复合材料进行了组织结构的定量表征和热物理性能及高温力学性能的测试．详细讨沦了两相复合材料在不同温度下热传导待性和变形、破坏特性与复合组织的依存关系 实验结果证明．Ｍｏ／ＰＳＺ系复合材科的热传导率、变形及破坏举动等特性不仅与测定温度和组成有关、而且强烈依存于复合材料的组织特征。

含超细颗粒固液二相流对PSZ陶瓷与钢摩擦磨损特性的影响

在往复式摩擦磨损试验机上研究了含超细颗粒固液二相流对部分稳定二氧化锆 (PSZ)陶瓷与GCr15钢滑动副的摩擦磨损性能的影响。选择 90 # 机械油和QC30汽机油为基础油 ,分别加入五种超细固体颗粒 ,配制出不同浓度的2 0种油样 ,分别在 16℃和 10 0℃温度下进行试验。结果表明 :超细固体颗粒添加剂的用量、试验温度和基础油都影响陶瓷与钢滑动副的摩擦磨损性能。对超细颗粒添加剂的润滑机理进行了初步探讨。

细晶(Y/Ce,Mg)-PSZ/MgAl_2O_4陶瓷制备工艺及性能的研究

在化学共沉淀法制备细晶PSZ陶瓷的基础上，用工业ZrO2作原料，以MgO、Y2O3、CeO2及α-Al2O3作为复合稳定剂及添加剂，采用机械球磨混合法，并在制备过程中部分用去离子水代替乙醇作为球磨介质，探讨了水磨混合法制备粉料的可行性．实验结果表明：在较低的固溶烧结温度（1550℃）下，经1100℃适当时间热处理，亦可制备出具有较好力学性能的细晶PSZ陶瓷材料，其室温强度约700MPa，断裂韧性在15MPa·m1／2左右；在（180℃，1MPa）水热条件下，采用CeO2作复合稳定剂的PSZ陶瓷材料要比Y2O3复合稳定的PSZ材料更具良好的抗水化性．

MSP试验法评价Mo/PSZ系复合材料的强度特性(Ⅱ)

首先利用图像处理系统对Mo/PSZ系两相复合材料的微观组织进行了定量分析,然后在不同的实验温度下利用MSP试验法对该系复合材料的高温力学性能进行了测试,详细讨论了该系复合材料不同温度下的MSP强度与其组成,特别是与其对应的微观组织结构特征的关系.实验结果表明,不同温度下复合材料的MSP强度显示出不同的组织依存性,室温时呈W形状变化,在873K、1273K时分别在Mo分散组成和两相连续组成范围呈极大值,这种变化趋势依赖于复合材料所具有的微观组织结构.

电沉积 Ni-PSZ 复合镀层摩擦磨损行为的研究

用沉降法在ＧＣｒ１８钢球表面制备了电沉积Ｎｉ－ＰＳＺ复合镀层，并且对镀层的摩擦磨损性能进行了试验研究，用扫描电子显微镜对其磨损表面进行了观察与分析，同时还就镀层的磨损机理作了探讨．结果表明：随着ＰＳＺ含量的增大，镀层的耐磨性提高，摩擦因数降低，但当镀层所含ＰＳＺ的体积分数达到３８．５％时，其耐磨性急剧降低；热处理能改善镀层的耐磨性，而且热处理温度愈高，耐磨性愈好，但对摩擦性能的影响甚微；随着环境温度的升高，镀层的耐磨性起初变差，当温度高于１５０℃之后，耐磨性又逐渐变好，摩擦性能也发生相应的变化；纯Ｎｉ镀层的磨损机理以粘着磨损为主，复合镀层的是以磨粒磨损为主，而经过热处理后则以磨合磨损为主．

PSZ/Mo功能梯度材料

利用有限元分析方法,对PSZ/Mo功能梯度材料进行了优化设计,确定了最佳形状因子、层数和每一层的厚度。在此基础上,用热压烧结方法制备了六层结构的PSZ/Mo功能梯度材料。利用自制的FGM热性能测试仪,对制备的试样进行了热震性能实验,通过该实验条件下应力场和温度场的有限元计算,阐述了PSZ/Mo功能梯度材料优良抗热震性的原因。

PSZ/Mo功能梯度材料的有限元设计

利用有限元分析的方法,依据拉应力和比应力最小原则对PSZ/Mo功能梯度材料进行了优化设计,确定了FGM的最佳形状分布因子、层数和每一层的厚度。并对最优成分分布FGM在稳态隔热状态下所产生的温度场和热应力进行了计算,得出进行PSZ/Mo功能梯度材料优化设计所需考虑的主要因素。

Y_2O_3、MgO复合稳定微晶PSZ陶瓷热处理过程的研究

本文采用工业级ZrO2作主要原料，利用机械球磨混合工艺，在Y2O3-MgO-ZrO2-Al2O3四元体系中，利用MgO、Y2O3的复合稳定作用制备出微晶（Y，Mg）-PSZ／MgAl2O4陶瓷。探讨了热处理工艺过程对材料力学性能、相组成及显微结构的影响。

纳米Y-PSZ基高温封严涂层微观结构的研究

采用大气等离子喷涂(APS)工艺制备了纳米氧化钇部分稳定的氧化锆(Y-PSZ)基高温封严涂层,对涂层的元素分布、孔隙率及孔隙分布等微观结构特征进行了研究,探讨了高分子聚合物(高聚物)的造孔机理。结果表明:涂层的成分均匀,纳米Y-PSZ对h-BN具有良好的包覆效果,在高聚物烧蚀后的涂层中留下均匀分布的孔隙,涂层的孔隙率可达33.0%。

Mg－PSZ中二种析出相的初步研究

本文采用了较简便的烧成工艺制度制备Ｍｇ－ＰＳＺ材料．用ＴＥＭ对这种Ｍｇ－ＰＳＺ材料中的析出相进行了观察，对析出相的结构进行了初步的研究，发现了其中的二种未知析出相Ｘ１相和Ｘ２相．Ｘ１相具有简单四方结构，点阵常数约为ａ＝１．４４８ｎｍｃ＝２．１００ｎｍ．Ｘ２相也具有简单四方结构，点阵常数约为ａ＝１．４４０ｎｍ，ｃ＝４．０７２ｎｍ．

Ni─PSZ复合镀层750℃氧化行为的研究

采用电铸技术制备了不同ＰＳＺ微粒含量的Ｎｉ－ＰＳＺ复合镀层，并用纯Ｎｉ镀层做比较，考察ＰＳＺ微粒在复合镀层中的热稳定性，研究了ＰＳＺ微粒含量对镀层氧化行为的影响。结果表明，ＰＳＺ微粒的加入降低了镀层的氧化速率。复合镀层的抗氧化能力不是随着ＰＳＺ微粒含量单调增大，ＰＳＺ微粒弥散在基体Ｎｉ中，达到一定含量，在氧化温度下发生聚团，使镀层抗氧化能力下降，直到ＰＳＺ微粒含量较高时，才能更有效的抑制氧化。

钢水定氧中共沉淀法制备MgO-PSZ粉末的工艺优化

本文采用氯离子检验、激光粒度分析、XRD等手段对共沉淀法制备MgO-PSZ粉末工艺中洗涤条件,煅烧温度,保温时间等工艺参数进行了比较.试验采用稀氨水洗涤,洗涤次数越多,制得粉末的粒度越细小,适量次数的洗涤不会影响成分的偏离.球磨工艺可以明显消除前工序引起的团聚,是粉体制备过程中不可缺少的工艺.煅烧可以基本除去残留的氯离子,粒度最佳的煅烧温度是800℃,保温时间为2 h,过高的温度和过长的保温时间会引起微烧结.模拟试验发现粒度均匀细小有利于提高抗热震性.

微晶PSZ的显微结构

本文对ＺｒＯ＿２－ＭｇＯ－Ｙ＿２Ｏ＿３－Ａｌ＿２Ｏ＿３四元系微晶ＰＳＺ材料的显微结构特征进行了ＴＥＭ分析．认为１１００℃热处理后试样显微结构的变化与ＰＳＺ亚共析分解过程有关；处理后试样中ｔ－ＺｒＯ＿２析出体的形貌兼具有Ｍｇ－ＰＳＺ中梭形交叉及Ｙ－ＰＳＺ中平行“群集”的显微形貌特征．

电沉积Ni-PSZ梯度镀层过程中阴极电流效率的研究

采用动电位扫描，电化学交流阻抗及扫描电子显微镜研究电沉积Ｎｉ－ＰＳＺ梯度镀层过程中阴极电流效率的变化规律及其机理．结果表明，Ｎｉ－ＰＳＺ复合镀层对氢的析出反应具有催化作用，在镀液中加入ＰＳＺ微粒后，能增大镍还原过电位，降低氢析出过电位，从而不断降低电沉积梯度镀层过程中的阴极电流效率．在电沉积Ｎｉ的过程中，有中间吸附相Ｎｉ＋ａｄｓ生成，ＰＳＺ微粒的加入能优先催化Ｈａｄｓ。