NiTi形状记忆合金材料力学性能的试验研究

形状记忆合金是近几十年发展起来的一种兼有感知和驱动功能的新型智能材料,其力学性能与材料本身的元素构成比例、马氏体相含量、应力状态和环境温度等存在着复杂的关系。笔者进行了NiTi形状记忆合金丝的温控拉伸试验,研究了超弹性形状记忆合金丝的主要力学性能,着重探讨环境温度、加载速率、应变幅值和循环加载次数等因素对超弹性形状记忆合金材料在奥氏体初始状态下加卸载循环时等效割线刚度、最大单圈循环消能能力和等效阻尼比等力学性能的影响,得到相应的变化规律。

含碳耐火材料酚醛树脂结合剂的研究现状与展望

含碳耐火材料不仅热导率较高,具有较好的抗热冲击性能,而且与熔渣不润湿,具有良好的抗侵蚀性能,因此大量生产并在冶金工业中广泛应用。酚醛树脂因具有与石墨润湿、残碳率高、环境友好、结合强度较高的特点而广泛用作含碳耐火材料结合剂。然而,酚醛树脂热解碳为脆性的非晶结构,不仅在应力作用下易脆性断裂,而且在高温下容易氧化。很多研究致力于酚醛树脂的化学改性。为提高酚醛热解碳的抗氧化性能或力学性能,提高酚醛树脂残碳率,通常添加过渡金属化合物、纳米碳、半导体陶瓷作为催化剂以提高热解碳的有序度,或者在其酚醛树脂热解碳基体中生成具有较高石墨化度的碳纳米管、碳纳米纤维以及Si C纳米线。

含碳耐火材料防氧化技术综述

以Mg O或Al2O3与鳞片石墨复合制备的含碳耐火材料具有优异的抗热震性、抗侵蚀性能,被广泛应用于浸入式水口、长水口、塞棒、滑板,以及具有控流和钢水净化作用的功能耐火材料部件和炼钢转炉、电炉、钢包内衬、冶金窑炉内衬等。同时,随着钢铁冶金等行业趋向于高效化和智能化,对含碳耐火材料的抗渣侵蚀性能和抗热震性能提出了更高的要求。而含碳耐火材料的损毁往往是从其中的石墨被氧化开始,碳的易氧化不仅消耗鳞片石墨资源释放温室气体,而且使含碳耐火材料的性能下降、使用寿命缩短。因此,含碳耐火材料防氧化技术的发展对钢铁冶金行业提质增效、资源环境保护具有重要的现实意义。然而,含碳耐火材料的原料组成复杂,使用过程中性能相互制约,在提高抗氧化性能的同时,导致含碳耐火材料的其他性能下降。因此,研究者们除了通过调整不同抗氧化剂的含量和粒径优化抗氧化性能外,主要从抗氧化剂的复合化和含碳耐火材料微观结构演变方面不断尝试,在提高含碳耐火材料抗氧化性能的同时,协同提高其抗渣侵蚀性能和力学性能。根据含碳耐火材料的氧化损毁机理,添加抗氧化剂法依旧是含碳耐火材料最常用的防氧化技术。金属抗氧化剂除了生成金属氧化物和碳化物阻止含碳耐火材料的氧化外,通过固相反应生成的陶瓷相产物还可以提高含碳耐火材料的力学性能和抗渣侵蚀性能,过渡金属和金属合金作为抗氧化剂还可以催化热解碳石墨化以及促进碳化物晶须的生成。碳化物抗氧化剂除了常见的碳化硅和碳化硼外,MAX相和Al与碳化物结合制备的复杂化合物不仅具有优异的抗氧化性能,还可以有效避免由金属碳化物水化导致的含碳耐火材料的开裂问题。含硼氧化物作为抗氧化剂不但可以生成致密的氧化层减缓氧气的渗透,而且容易通过离子迁移形成镁铝尖晶石。此外,纳米抗氧化剂和复合粉抗氧化剂更易于分散在含碳耐火材料基质中形成均质微观结构,从而改善其综合性能。本文综述了含碳耐火材料的氧化损毁机理,主要分析了金属、碳化物和含硼氧化物三种类型抗氧化剂的研究现状,着重阐述了抗氧化剂在反应机理、微观结构演变方面的研究进展,最后提出了含碳耐火材料防氧化技术新的研究方向。

高性能大掺量粉煤灰混凝土研究

通过系统的试验,重点研究了较长龄期下,粉煤灰掺量为50%和60%的混凝土的力学性能、抗碳化性能和收缩性能。研究结果表明:对于煤灰掺量为50%和60%的混凝土,经较长时间养护和适量激发剂作用后,其后期强度发展较快,与基准混凝土强度相当;长期养护对其抗碳化性能有明显提高,并可以改善混凝土的收缩性能,但对其收缩变化趋势影响不大。

基于SMA阻尼器的古塔模型结构振动台试验研究

针对某古塔结构的主要受力和变形特点,并遵循"保护第一"和"修旧如旧"的古建筑保护原则,设计了3种SMA阻尼器,提出了将其安装于古塔结构以提高其抗震性能的保护方案,探讨了SMA阻尼器的安装方式及确定其数量的计算方法,并进行了装有SMA阻尼器的古塔模型结构振动台试验。试验结果表明,文中所提SMA阻尼器可有效地提高该古塔结构的抗震能力,且对其他历史建筑的保护和修复也具有一定的参考意义。

利用煤矸石低温合成堇青石陶瓷粉体的研究

以煤矸石为主要原料,辅以组分氧化物调节配方,采用固相反应在低温下合成了堇青石陶瓷粉体,并利用XRD、SEM对试样进行表征。实验结果表明,以50%的煤矸石辅以50%的组分氧化物配料,在1150～1250℃下煅烧3～5 h,合成了形貌不规则的颗粒状堇青石陶瓷粉体;其中,在1200℃保温时间4 h合成的粉体粒度分布相对均匀,粒径约20μm。煤矸石中的杂质可以降低堇青石陶瓷粉体的合成温度,同时也产生了少量二次镁铝尖晶石杂相。

大掺量粉煤灰混凝土抗碳化性能研究

通过快速碳化试验,系统研究了水胶比、养护龄期和激发剂等因素对掺量为50%和60%的粉煤灰混凝土抗碳化性能的影响。研究结果表明:水胶比和养护龄期对其抗碳化性能的影响比较明显,尤其是在长期养护情况下;而激发剂对其影响并不明显。当养护龄期从28 d增到365 d时,对掺量为50%、60%的粉煤灰混凝土,其快速碳化28 d的碳化深度从9.3、13.7 mm分别降到6.7、9.0 mm,抗碳化性能明显改善。

超细粉煤灰对甲基橙的吸附性能和机理研究

以粉煤灰为原料,通过球磨制得超细粉煤灰,研究了其对水中偶氮染料甲基橙的吸附性能和机理。结果表明,在25℃,pH值为2,投加量为0.7g,反应时间为120min时,粉煤灰对甲基橙的去除率为79.4%,超细粉煤灰对甲基橙的去除率可达93.8%。随温度升高,吸附量降低,证明该吸附为放热过程,并计算不同温度下各热力学参数△G,△H和△S。对实验数据运用相关数学模型拟合,显示等温吸附平衡符合Freundlich吸附等温式,吸附过程动力学更适合二级吸附动力学模型。

粉煤灰基混凝剂制备及处理印钞废水研究

将粉煤灰经过超细球磨后再采用微波处理,用于制备粉煤灰基混凝剂。结果表明,超细和微波处理能明显增加混凝剂的产率和性能。通过正交实验确定了去除印钞废水中浊度的粉煤灰基混凝剂的最佳制备工艺条件:粉煤灰/酸比为1∶4(w/v),粉煤灰/碱比为1∶3(w/v),熟化温度为40℃。当投加量为5 mL/100 mL时,粉煤灰基混凝剂对印钞废水处理的浊度去除率为98.37%。对粉煤灰基混凝剂的混凝机理进行了分析。

温度对半水硫酸钙晶须水化过程的影响

对半水硫酸钙晶须在不同水化温度下的水化过程进行了研究。通过XRD、SEM等对晶须水化产物进行了表征,结果表明:半水硫酸钙晶须水化过程随着静置水化温度的升高而延迟,静置水化温度大于100℃时,晶须不水化。晶须长径比减小的趋势随水化温度的升高逐渐减弱。静置水化温度为80℃时,半水硫酸钙晶须的长径比在水化30 min后可保持为30左右。

粉煤灰廉价吸附剂资源化利用的现状和对策分析

粉煤灰是燃煤电厂排放的固体废弃物,其大量堆积造成环境污染和资源浪费,对粉煤灰的资源化利用近年来引起人们的广泛关注.粉煤灰呈多孔结构,具有良好的吸附性能,可用作处理废水中污染物质的廉价吸附剂.本文对粉煤灰吸附剂在水污染治理中的研究现状进行分析和总结,在此基础上,根据粉煤灰的组成和性质,提出粉煤灰资源化利用的方向为化学处理提高吸附性能和成型造粒以利于其工业化利用.

Y形高强钢组合偏心支撑框架结构抗震性能简化分析方法研究

通过对1∶2缩尺三层Y形高强钢组合偏心支撑框架结构(Y-HSS-EBF)模型试件的振动台试验,考察了结构的抗震性能。基于结构的恢复力模型与等代拉杆简化模型,采用SAP2000程序中的多线段塑性Kinematic连接单元代替拉杆,进行Y-HSS-EBF结构的地震反应简化分析,并将简化分析计算结果与试验结果、有限元计算结果进行了对比。研究结果表明:Y-HSS-EBF结构具有良好的抗震性能;由简化计算方法得到的Y-HSS-EBF结构滞回曲线与试验结果基本一致,简化分析模型能较好地模拟结构的非线性性能;振动台模型的简化计算结果具有一定的精度,简化分析模型能够较好的用于Y-HSS-EBF结构的弹性与弹塑性地震反应分析。在初步设计时,可采用简化分析模型对结构地震作用进行计算。

高性能粉煤灰混凝土工作性能与收缩性能研究

在对不同粉煤灰掺量混凝土的坍落度、扩展度和坍落度经时损失测定的基础上,研究了粉煤灰掺量为50%和60%的混凝土在不同水胶比条件下的收缩性能。研究结果表明:与基准混凝土相比,粉煤灰可以有效提高混凝土的流动性,降低其坍落度经时损失;对于煤灰掺量为50%和60%的混凝土,其初期收缩较快,后期收缩较为缓慢;尽管粉煤灰可以改善混凝土的收缩性能,但对其收缩变化趋势影响不大。

碳化对碱矿渣水泥石孔结构的影响

以水玻璃(WG)和氢氧化钠(NH)为碱组分配制碱矿渣水泥石(AASS),采用氮吸附方法分析了这两种碱矿渣水泥石碳化前后的孔结构,并与硅酸盐水泥石(PC)作对比.结果表明:碳化前,以水玻璃为碱组分的矿渣水泥石比表面积最大,平均孔径最小,累积孔体积最大,最可几孔径最小;以氢氧化钠为碱组分的碱矿渣水泥石比表面积最小,平均孔径最大,累积孔体积最小,最可几孔径最大;而硅酸盐水泥石的比表面积、平均孔径、累积孔体积及最可几孔径均介于上述两者之间.碳化后,上述3种水泥石平均孔径、最可几孔径均减小;碱矿渣水泥石比表面积增大,硅酸盐水泥石比表面积减小.

超高压作用下ZA27合金溶质Al的分布规律

ZA合金在凝固过程中存在偏析严重的特点,为了得到偏析少、组织均匀的ZA合金,通过对高压凝固ZA合金样品的分析,研究了超高压作用下溶质Al的分布规律和运动特征.试验结果表明,随着压力在1～5 GPa范围内的增加,溶质分布也经历了大块聚集状态→小块聚集状态→固溶于基体等3种状态.5 GPa时溶质Al分布接近于均匀,表明压力大大抑制了溶质偏析,其原因可通过溶质再分配、溶质扩散和粘度系数在超高压作用下的变化特征予以解释.

某云母矿工艺矿物学研究

运用多元素分析、X射线衍射分析、扫描电镜和镜下鉴定等手段,对某云母矿进行了详细的工艺矿物学研究。查明了该云母矿石的化学组成、矿物组成、微观形貌、粒度组成及嵌布特征。结果表明:云母主要以白云母和黑云母为主,少量以绢云母存在;脉石矿物主要为石英、石榴子石、赤铁矿和纤铁矿。云母矿物互层生长且嵌布关系复杂,脉石矿物呈中细粒均匀嵌布,且与云母存在共生现象,属于易解理难选型矿石。该研究结果可作为此云母矿合理开发利用的参考依据。

溶胶-凝胶法制备的阻挡层对双层复合TiO_2光阳极性能的影响

用溶胶-凝胶法在导电玻璃上制备不同成膜方式和层厚的TiO2致密膜阻挡层,采用水热法制备外层多孔TiO2薄膜。用场发射扫描电镜(FE-SEM)和紫外-可见分光光度计分析阻挡层成膜方式和层厚对复合光阳极薄膜的表面形貌和吸光度的影响,并研究其对应的DSSC的电学性能。结果表明:阻挡层经层层烧结,复合光阳极具有较疏松的表面形貌,吸光度和DSSC的电学性能最佳;阻挡层的层厚对复合膜的吸光度和DSSC的电学性能影响不大,但层数为8层时具有最好的吸光度和电学性能。

大跨空间结构减震控制装置设计与试验研究

基于大跨空间结构振动主动控制方法,以超磁致伸缩材料为核心元件,充分利用其输出力大、响应速度快、可靠性高、驱动电压低等优良磁控特性设计出一种将电磁能转化为机械能的减震控制装置—超磁致伸缩作动器,分析了其工作原理和设计方法,然后对其进行力和位移输出性能测试.结果表明,该作动器磁路结构良好,磁机转换效率较高,在驱动电流作用下可输出较大的力和位移,其与驱动电流基本呈线性关系且对电流的变化非常敏感,为这种作动器在大跨空间结构中的应用打下了良好的基础.

超级电容器用PVDC基碳电极的研究现状

碳电极是超级电容器的关键材料,在很大程度上决定了超级电容器的性能,其发展趋势是高比表面积、高堆积密度、高中孔率、高电导率、高纯度和高性价比以及良好的电解液浸润性(即"六高一良好")。目前,活性碳纤维、碳凝胶、碳纳米管、模板碳等各种碳材料作为超级电容器电极材料的研究均有报道,但较低的比电容和相对较低的体积密度限制了它们在高能量需求的超级电容器电极方面的实际应用。为解决上述问题,关于具有高比表面积的多孔碳材料的研究逐渐活跃起来,特别是一些免活化的制备方法如共混聚合物裂解法、微乳液模板溶胶-凝胶聚合法及模板法等。然而,共聚混合物的制备、超临界干燥、模板的去除等使以上免活化制备方法较传统方法更为复杂。用聚偏二氯乙烯(PVDC)作为前驱体制备多孔碳可实现脱氯-活化一步完成。PVDC基碳作为超级电容器电极材料的优势在于:(1)来源广、成本低;(2)PVDC高碳密度的长链构型可促进芳香环化,与小分子相比,其所需碳化能量低,制备多孔碳材料无需额外活化过程;(3)以PVDC为碳前驱体比以其他材料为前驱体制备的多孔碳材料具有较高的比电容,目前PVDC基碳电极的比电容可达400F·g^(-1)。然而,高性能超级电容器的碳电极材料既要有高比表面积,又要有与电解液离子尺寸相适应的孔径,二者彼此制约。因此,目前研究的重点是在更微观层面上实现碳材料微观结构的调控与优化。目前,超级电容器用PVDC基碳电极的制备方法可分为脱氯-活化多步法与脱氯-活法一步法。脱氯-活化多步法是将PVDC直接机械研磨或高温热解,接着在不同活化作用后得到多孔碳材料的方法。此法得到的多孔碳具有较高的比表面积,但制备过程复杂。模板法不需要额外活化作用,但仍需两步才可得到多孔结构,获得的多孔碳材料虽然具有比表面积大、孔体积大及分级孔径分布的优点,但比电容相对较低。PVDC结构特殊,在高温热解或机械研磨过程中加入强碱,可实现脱氯-活化一步完成,得到PVDC基多孔碳材料,该法工序简单,脱氯率较高,且不会破坏PVDC的固有结构。此外,PVDC连接在亚乙烯基上的氯元素活性高,与含N-/O-聚合物中的N-/O-相比更易离开基团,可在较低温度实现脱氯碳化,且脱氯后的空位对杂质原子较敏感,易实现掺杂。本文分别从PVDC脱氯-活化多步碳化、脱氯-活化一步碳化及氮掺杂三方面综述了超级电容器用PVDC基碳电极的孔结构、比表面积及电化学性能方面的研究进展,并对超级电容器用PVDC基碳电极的研究进行了展望。

酚醛树脂热解炭的电磁屏蔽性能

以热固性酚醛树脂（PF2123）为原料,经固化、成型和热解制备了块体碳材料,通过XRD、TG-DSC、激光拉曼光谱、SEM等对热解产物进行了表征,考察了热解温度和Fe Cl3催化剂对热解产物的微观形貌、有序化程度和X波段电磁屏蔽性能的影响。结果表明：热解的最终产物为无定形碳,1000℃热解时的残炭率为55%;随着热解温度的升高,热解炭的有序化程度提高,电导率增大,电磁屏蔽效能（EMI SE）先增大后减小,900℃热解时的电磁屏蔽效能最高达28.2 d B;添加占酚醛树脂质量0.5%的Fe Cl3催化剂在1000℃进行催化热解时,酚醛树脂热解炭内原位生成了大量多壁碳纳米管,形成了导电网络,提高了其电磁屏蔽性能;加入质量分数0.5%Fe Cl3催化剂对于1500℃热解试样的电磁屏蔽性能改善作用更为明显,特别是在低频段。