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。

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.

多孔泡沫金属材料吸声性能探讨

以不同工艺制备的泡沫铝样品为代表,探讨了泡沫金属材料的吸声性能。根据泡沫金属材料样品吸声系数的实验数据,对其吸声数据与声波频率的关系进行了非线性拟合。拟合结果发现,利用高斯函数的形式获得了很好的拟合效果。拟合函数表征显示,泡沫金属的吸声系数与声波频率因素的平方呈exp指数关系,而且吸声系数曲线对于声波频率在低频端有一条水平渐近线。

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。

Fe掺杂改性TiO_2光催化膜的性能

二氧化钛是一种具有半导体性质的光催化剂,可利用低能量的紫外光照射,进行有机污染物光催化的分解反应。用溶胶凝胶法合成Ti O2,并在其中掺杂Fe3+。在玻璃片上制备了Ti O2薄膜,并用此薄膜对甲基橙在紫外光和可见光下进行降解。发现经过掺杂的薄膜在450℃处理后,不会对Ti O2结构产生明显的影响,但可大大提高Ti O2在紫外光照射下对污染物的分解效率,并且大大拓展了Ti O2对可见光的响应范围。

串列加速器电离性束流截面探测器设计

基于GIC 4117串列加速器束流引出线束流测量需求,开展了电离型束流截面探测器设计工作,主要包括系统收集信号强度的计算,采用有限元软件进行电场系统、磁场系统优化设计,给出了电场系统与磁场系统设计参数。通过引入辅助磁场,测量系统能够实现束流轨道的自动校正,系统对束流的影响可以忽略。对影响测量精度的电离电子横向位置偏移进行了分析,并对电离电子进行轨迹跟踪。跟踪结果表明:电离电子在横向位置的运动偏移可以控制在0.3mm以内,与理论分析一致。

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。

椭球形单毛细管在材料微区分析中的优化

介绍了旋转椭球单毛细管的传输特性,并围绕其在材料的微区分析领域中的应用进行优化设计.用模拟计算的方法,计算了点光源和面光源条件下椭球管传输性能随管长、截取位置变化的规律,并计算得到300μm面光源条件下椭球管最佳光强增益条件:椭球管参数半长轴250mm,半短轴0.5mm,管长200mm,会聚光斑40μm,光阑尺寸100μm时增益为175倍.经椭球管会聚后出射的X射线焦斑尺寸更小,功率密度增益更大,显著提高了分辨率,更有利于材料的微区分析.

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。

毛细管X光透镜的能量色散X射线散射技术识别液体种类的方法研究

能量色散的X射线散射(EDXRS)技术是一种识别液体种类的有效方法。实验用毛细管X光半透镜代替狭缝,用能量色散的X射线散射技术进行液体种类的识别研究。实验结果表明,两个毛细管X光半透镜组成的准直系统,能显著地提高光源的X射线利用效率,提高散射能谱的分辨率等;毛细管半透镜组成的能量色散X射线散射方法是一种良好的液体种类和含量的识别技术,在液体的种类和含量的识别领域有广泛的应用前景。

5083铝合金搅拌摩擦焊接头微弧氧化表面防护

采用微弧氧化技术在5083铝合金搅拌摩擦焊接头表面制备一层均匀的陶瓷膜。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和显微硬度测试分析了微弧氧化膜的形貌、相组成和显微硬度,并采用浸泡方法研究了微弧氧化膜对焊接接头耐腐蚀性能的影响。结果表明,接头表面微弧氧化膜均匀致密,铝合金焊缝区的显微硬度低于母相区,但微弧氧化膜的硬度比铝合金基体提高一个数量级,并且不同区域对应的微弧氧化膜硬度相同。在0.2 mol/L NaHSO3+0.6 mol/L NaCl溶液中浸泡3天后,未氧化处理的焊接样品表面出现孔蚀,而微弧氧化处理的样品表面没有观察到腐蚀迹象。

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。

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。