多孔材料性能模型研究2:实验验证

在三维网状多孔材料"八面体结构模型"及其系列基本物理、力学性能相关数理模型和表征方式基础上,本文对传导和拉伸等若干性能指标的数理关系验证进行了综述。重点讨论了数理关系的实践性、修正系数的合理性、对计算结果的影响、对应致密体的许用应力取值和塑性指数取值等问题。按照这种数理关系,通过多孔产品孔率等基本参量即可计算其电阻率等性能指标,实验结果证明了其可行性。本方法可以优越于有限元等复杂计算。

SiCP/AZ31镁基复合材料微弧氧化膜结构与性能分析

采用微弧氧化表面处理技术在SiC颗粒增强AZ31镁基复合材料表面制备保护性陶瓷膜.分析了陶瓷膜的表面形貌、截面组织和相组成,并测量了膜层的硬度、热震和电化学腐蚀特性.结果表明,陶瓷膜由MgO、Mg2SiO4和少量同电解液组成元素相关的相所组成,膜内还残留少量SiCP增强体.膜层的最高硬度可达到HV800,比复合材料基体提高五倍以上.经过100次热循环(500℃→水淬)后膜层与复合材料结合良好,显示该膜层有较好的抗热震性能.微弧氧化处理后,SiCP/AZ31镁基复合材料的抗腐蚀能力得到较大提高.

X射线荧光分析测定不同品牌大米中的微量元素

大米是人类从外界获得营养的主要方式之一,大米中的微量元素对人体的健康有重要的意义.为人体合理补充微量元素提供参考意见.本文利用X射线荧光分析方法并结合干灰化样品前处理方法研究了岳阳、五常、新民、哈尔滨、万昌等5种不同品牌大米中K、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Sr等微量元素的含量;同时,用毛细管X光透镜聚焦的微束X射线荧光扫描了单粒大米中多元素的分布.结果表明,5种品牌大米中所含微量元素种类基本相同,五常大米中对人体有益的元素Ca、Fe、Ni、Zn等含量较高;此外,P、Cl、K、Ca等元素主要富集在大米的胚芽处.大米中微量的金属元素Fe、Cu、Zn等元素分布均匀.

GIC4117串列加速器外束PIXE/PIGE分析系统

本文介绍在北京师范大学GIC4117串列加速器上建立的外束PIXE/PIGE分析系统,和基于此系统的薄样品外束PIXE/PIGE定量分析方法。给出了2010年Teflon滤膜采集的361个气溶胶样品外束PIXE分析得到的各元素平均探测限和最低探测限,并同真空PIXE分析探测限进行了比较。利用标准样品给出了激发曲线不同坪区薄样品外束PIGE分析F和Na的探测限,通过测定19 F(p,p′γ)19 F激发的197keVγ射线得到的F的探测限可达73.9ng·cm-2,Na的探测限可达198.9ng·cm-2。

He气氛对大气颗粒物样品外束PIXE分析影响的初步研究

为改善北师大外束PIXE系统对Al、Si等较轻元素的探测限,在该系统探测器前加装进He装置。采用美国MicroMatter公司的标准样品,在进He量为92.0 SCCM(标况毫升每分钟)的条件下对系统进行刻度,得到GUPIXWIN软件进行定量分析用的16种元素的刻度因子,并同不进He条件下的刻度因子进行比较。在保持实验几何条件不变的情况下,研究He气量对大气颗粒物样品中Si、S、Cl等元素探测限的影响,结果表明:进He量为92.0 SCCM时,可使大气颗粒物样品中Al、Si元素的探测限较不进He气时分别降低80%和47%。

NaI晶体谱仪采集X射线能谱测量方法研究

为准确测量轫致辐射X射线能谱,利用NaI晶体谱仪对于测量光子的能谱展宽效应,结合理论模拟分析,提出了采用变能量矩阵求解法实现X射线能谱的重建。该方法通过合理选择能量区间,可有效消除能谱响应矩阵中各矢量的相关性,从而实现能谱的准确重建。并分别以均匀能谱分布和实际轫致辐射X射线能谱为例,进行了X射线的能谱重建。获得结果与原始能谱的相关性约为0.98。

多孔材料性能模型研究3:数理推演

基于三维网状多孔材料的八面体结构模型,本文介绍了多孔材料基本物理、力学性能数理关系的推演过程。此过程覆盖了多孔材料的单向拉伸、多向拉压、传导性和疲劳性能等方面。重点描述了多孔材料内部构成的等效电路、多孔材料单向拉伸的准刚体结构受力模型和变形体结构受力模型,在此基础上讨论了压缩强度问题,并对双向拉伸和三向拉压的有关数理关系展开推演和分析。根据本八面体模型,多孔材料在弯曲等非直接拉压受力形式下的力学性能数理关系,同样可由单向拉压的推演而获得。

多孔材料性能模型研究1:数理关系

三维网状多孔材料是一类优秀的工程材料,其用途覆盖能源、生物、航空航天、环境保护、交通运输等诸多领域。本文作者根据三维网状多孔材料的结构特征,提出了综合简化的八面体结构模型,并在此基础上获得了该材料的系列性能关系。本文综合介绍了该模型及此类材料的基本物理、力学性能数理关系,从单向拉伸到多向拉压,以及传导性能和比表面积等。对该简化结构模型的根源、特点等进行了比较全面的描述,同时与同类模型进行了对比分析,并对不同性能模型及其性能关系进行了逐一诠释,其中代表性的问题有多孔体承载时涉及的孔棱细梁假设、孔棱弯曲、承载单元约束力,以及拉压性能关系中涉及的修正系数、塑性指数取值等。经实验验证该模型具有良好的实用性。

2219铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织对微弧氧化膜生长的影响

采用微弧氧化方法在硅酸盐电解液里在2219铝合金搅拌摩擦焊接头表面均匀生长一层50μm陶瓷膜,分析了铝合金基体和焊缝区陶瓷膜的形貌、相组成和显微硬度分布,探讨了合金显微组织和微弧氧化膜生长过程的相互影响.结果表明,铝合金显微组织对微弧氧化膜的生长影响较小,铝合金基体和焊缝区的微弧氧化膜特性几乎相同,陶瓷膜都是由α-Al2O3、γ-Al2O3和莫来石(3Al2O3.2SiO2)相组成;不同区域膜层的显微硬度相等,其平均硬度约为HV 1500.另外,微弧放电高温过程对膜/基界面附近的铝合金显微组织没有影响.

甘油浓度对不锈钢表面液相等离子体电解渗透过程的影响

以50%～90%(体积分数)甘油水溶液为电解液,研究304不锈钢表面液相等离子体电解快速渗碳工艺;分析不同甘油浓度和电压下渗碳层的显微组织、相组成和显微硬度。结果表明,随甘油浓度的提高,渗透电压上升,渗碳层厚度增加,渗碳层硬度增大,最大硬度达到762HV;且渗碳层中固溶碳的奥氏体(γC)含量急剧增加,但碳化物含量降低。在80%(体积分数)甘油水溶液和电压350 V工艺条件下获得的渗碳层质量较好。

钛表面阴极微弧沉积氧化铝涂层的组织结构及其性能研究

以Al(NO3)3乙醇溶液为电解液,利用阴极微弧电沉积技术在纯钛表面制备了较厚的氧化铝涂层。分析了涂层的形貌、成分和相组成,测试了涂层的抗高温氧化、电化学腐蚀及抗热震性能,并探讨了阴极微弧沉积氧化铝涂层的机理。涂层由γ-Al2O3和少量的α-Al2O3组成。涂层中含有少量的钛元素,表明涂层/钛界面附近的钛基体在微弧放电作用下也参与氧化铝涂层的沉积和烧结过程。涂层经过100次(700℃水淬)热循环后仍与钛基体结合良好。700℃恒温氧化结果表明,具有氧化铝涂层的钛氧化速率降低了4倍。

AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头微弧氧化表面防护研究

在硅酸盐溶液中于AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头表面制备一层均匀的微弧氧化膜。分析微弧氧化膜的截面组织、相组成和显微硬度分布,并采用浸泡和电化学方法评估微弧氧化表面处理对焊接接头腐蚀行为的影响。结果表明:接头搅拌区的显微硬度高于镁合金母相区,热影响区硬度低于母相区,但接头不同区域对应的微弧氧化膜硬度都相同,比镁合金基体提高约7倍。在3.5%NaCl溶液中浸泡后,焊接样品热影响区腐蚀严重,而微弧氧化膜表面形貌没有明显变化。未表面处理的接头热影响区电位低于搅拌区和母相区,其腐蚀电流密度也较大,但不同区域微弧氧化膜的腐蚀电流密度都相近,并明显低于未氧化处理的焊接样品。微弧氧化表面处理能显著改善镁合金搅拌摩擦焊接头抗腐蚀性能。

微束X射线荧光分析清代金釉碗彩料的化学成分和元素分布

清代官窑釉上彩瓷器彩料的化学成分和烧制工艺缺乏系统的科学研究。用自行研制的毛细管聚焦的微束X射线荧光研究了一只清代金釉碗的不同颜色彩料的化学成分和元素分布。分析结果表明,Cu、Fe、Mn、Au等是彩料的主要着色元素,Pb是彩料的主要熔剂;彩料中红釉是高温釉,而金色、浅黄色和绿色彩料是低温釉。微束X射线荧光扫描分析表明,金鱼的眼睛是由Cu、Au、Fe、Pb等混合彩料绘制,金鱼的整体图案是由Fe和Pb等混合颜料绘制,而金鱼的鱼鳞用Au和Pb的彩料绘制而成。此外,不同颜色彩料中的着色元素的纯度较高,能谱中没有其他微量元素杂质的干扰,这些特征可以作为辨别清代官窑彩料真伪的参考。

Q235低碳钢等离子体电解硼碳共渗处理及性能分析

采用液相等离子体电解渗方法对Q235低碳钢进行硼碳共渗(PEB/C)处理,研究了Q235低碳钢表面硼碳共渗层的形貌、结构和显微硬度。评估了PEB/C处理前后Q235钢的电化学腐蚀性能,以及以GCr15钢球作为摩擦副在不同载荷条件下PEB/C渗层的摩擦磨损特性。结果表明,经过PEB/C处理后(330V/30min),形成厚度约为20μm并主要由Fe2B相组成的渗硼层。PEB/C处理轻微提高了Q235钢的耐腐蚀性能,但明显降低了Q235低碳钢与GCr15钢球对磨的摩擦因数和磨损率。当载荷为5N时,PEB/C样品的摩擦因数和磨损率分别是Q235钢基体的1/4和1/59。

离子注入诱变微生物应用与研究进展

离子注入微生物诱变选育是核技术应用于生物研究,进行物理科学与生命科学交叉学科研究的典型范例.自该技术应用以来,我国在微生物的离子注入诱变选育及机制研究方面取得了丰硕的成果.北京师范大学核科学与技术学院是国内较早开展相关研究的单位之一,通过10多年的学科发展与研究积累,学院在离子注入微生物研究的条件建设和科研方面都取得了良好的发展.

槽电压对纯铁表面液相等离子体电解硼碳氮三元共渗层摩擦磨损性能的影响

利用液相等离子体电解渗技术分别在340,360V和380V槽电压下对纯铁进行硼碳氮三元共渗(PEB/C/N)表面处理。分析纯铁表面PEB/C/N共渗层的形貌、成分、相组成和显微硬度分布。采用球-盘摩擦磨损仪评估槽电压对渗层摩擦磨损性能的影响,并分析渗层与ZrO_2球对磨时磨损机理。纯铁表面的PEB/C/N三元共渗层厚度随着放电电压升高而增大,最高硬度也相应增加。380V处理1h后硼碳氮三元共渗层中渗硼层和过渡层厚度分别达到26μm和34μm,渗层最高硬度可以达到2318HV。硼碳氮三元共渗层的磨损率仅为纯铁基体的1/10。硼碳氮共渗处理大幅度降低纯铁的摩擦因数和磨损率,但不同槽电压下制备的PEB/C/N共渗层的摩擦因数和磨损率变化较小。

不锈钢在甘油体系中等离子体电解渗碳层特性研究

以甘油+20%水溶液为电解液,利用液相等离子体电解渗技术在AISI304不锈钢表面成功实现了快速渗碳。分析了渗碳层的组织结构,并评估了渗碳层与GCr15钢球对磨时摩擦学行为。结果表明,经过3min/350 V等离子体电解渗处理,渗碳层深度达到85μm,最大显微硬度达到762 HV0.02。干摩擦条件下,渗碳层的磨损率比不锈钢基体降低了一个数量级。

多孔隔热陶瓷的研究进展

多孔隔热陶瓷以低导热率陶瓷为基体,在空腔结构内充满气体形成复合材料,具有良好的隔热效果,作为高温绝热材料广泛应用于建筑、航天、仓储、机械等领域。针对多孔隔热陶瓷的制备方法、隔热机理、研究进展及导热过程的常用分析方法等进行了系统的概述。

泡沫金属在弯矩作用下的表征分析

在对泡沫金属单向拉伸和压缩性能的研究基础上,进一步探讨该材料在弯矩作用下的力学行为。结果表明:在泡沫金属材料受到弯矩作用而产生破坏时,其承受的名义弯矩大小可表达为多孔体孔率的函数形式,且该数理关系可视为该材料在单向拉压载荷作用下产生破坏时所承受名义应力大小表征的延伸。

轻质多孔陶瓷的制备及吸声性能研究

通过模压法成功制备轻质多孔陶瓷吸声材料,采用JTZB吸声系数测试系统研究造孔剂粒径、含量以及样品厚度对多孔陶瓷材料吸声性能的影响。结果表明:造孔剂含量为50vol%时,大孔径多孔陶瓷吸声性能优于小孔径多孔陶瓷;随着造孔剂含量的增加,第一吸收峰从低频向高频移动,峰值从0.41增加到0.82,孔隙率过高和过低都不利于提高材料吸声性能;样品厚度从10 mm增加到30 mm,第一吸收峰逐渐向着低频方向移动;造孔剂含量为60vol%,样品厚度为20 mm时,样品整体具有优异吸声性能,并逐层在其背后加入空腔发现,随着空腔层数的增加,样品的第一吸收峰从高频向低频移动,平均吸声系数逐渐增大。