多孔银的微观结构与纳米压痕法力学性能

采用去合金化法制备多孔银,研究了浓盐酸浸泡处理对多孔结构的影响,利用纳米压痕技术测试多孔银的硬度并研究其与多孔结构的关系.结果表明:多孔银的孔壁尺寸随浸泡时间增长而增大,孔隙度随浸泡时间增长而减小,硬度随孔隙度的增大而增大,多孔银孔壁的屈服强度远高于多晶银.     

粉末冶金多孔钛的研究

采用粉末冶金法在10-3 Pa的真空度下烧结多孔钛,获得开孔隙度＜50%,孔径分布在5～50μm之间的多孔钛.借助金相显微观察孔隙形貌、利用数理统计方法确定孔径分布、进行压缩试验测定压缩性能.分析了原始粉末的粒度、成型压力、烧结制度对多孔钛的孔隙度、孔径及压缩性能的影响规律.实验结果表明:多孔钛的孔隙度及开孔隙度都随成型压力的增大、烧结温度的升高和烧结时间的延长而降低;孔隙的尺寸随粉末粒度的增大、烧结温度的降低而增大;成型压力增大和烧结时间的延长对孔隙尺寸的影响表现在小孔径孔隙的比例增大,而大孔径孔隙的比例降低;但是粉末粒度变化对多孔钛孔隙度、孔隙尺寸的影响要比成型压力、烧结温度和烧结时间变化的影响强烈的多;多孔钛的开孔隙度越大,其压缩强度越低;当多孔钛的开孔隙度由16%增大至44%时,其断裂强度由0.75GPa降至0.18 Gpa.     

粉末冶金多孔钛的研究

采用粉末冶金法在10-3Pa的真空度下烧结多孔钛,获得开孔隙度<50%,孔径分布在5～50μm之间的多孔钛 借助金相显微观察孔隙形貌、利用数理统计方法确定孔径分布、进行压缩试验测定压缩性能 分析了原始粉末的粒度、成型压力、烧结制度对多孔钛的孔隙度、孔径及压缩性能的影响规律 实验结果表明:多孔钛的孔隙度及开孔隙度都随成型压力的增大、烧结温度的升高和烧结时间的延长而降低;孔隙的尺寸随粉末粒度的增大、烧结温度的降低而增大;成型压力增大和烧结时间的延长对孔隙尺寸的影响表现在小孔径孔隙的比例增大,而大孔径孔隙的比例降低;但是粉末粒度变化对多孔钛孔隙度、孔隙尺寸的影响要比成型压力、烧结温度和烧结时间变化的影响强烈的多;多孔钛的开孔隙度越大,其压缩强度越低;当多孔钛的开孔隙度由16%增大至44%时,其断裂强度由0.75GPa降至0.18Gpa     

制备工艺对多孔钛的微观结构和压缩性能的影响

采用粉末冶金法制备出孔隙度为2%～50% (开孔率＞60%),孔径为5～50 μm,抗压强度为0.2～1.8 GPa,杨氏模量＞6.58 GPa的多孔钛.利用金相显微镜和扫描电镜观察多孔钛的显微组织;采用定量金相法测定孔隙尺寸与分布;根据液体静力平衡法测定孔隙度,最后测定其压缩性能.实验结果表明:成型压力增大,孔隙尺寸和孔隙度减小,但孔隙形状未发生显著变化;随着烧结温度的增加与时间的延长,多孔钛的孔隙尺寸和孔隙度都随之减小,孔隙逐渐趋于球形;多孔钛的杨氏模量和压缩强度随孔隙度的增大不断降低.     

制备工艺对多孔钛的微观结构和压缩性能的影响

采用粉末冶金法制备出孔隙度为2%~50%(开孔率>60%),孔径为5~50μm,抗压强度为0.2~1.8 GPa,杨氏模量>6.58 GPa的多孔钛.利用金相显微镜和扫描电镜观察多孔钛的显微组织;采用定量金相法测定孔隙尺寸与分布;根据液体静力平衡法测定孔隙度,最后测定其压缩性能.实验结果表明:成型压力增大,孔隙尺寸和孔隙度减小,但孔隙形状未发生显著变化;随着烧结温度的增加与时间的延长,多孔钛的孔隙尺寸和孔隙度都随之减小,孔隙逐渐趋于球形;多孔钛的杨氏模量和压缩强度随孔隙度的增大不断降低.     

地下水燃油污染物迁移模型的参数敏感性分析

为了减少地下水溶质迁移模拟中参数的不确定性带来的误差,应用Visual MODFLOW软件对渗入地下含水层的燃油原料迁移进行模拟,建立了燃料溶质地下含水层的理想型迁移模型,用实测数据对模型可信度进行了验证,并采用因子变换法以敏感性指数为量化指标对渗透系数、孔隙度和弥散度三个参数进行分析.结果表明:燃料溶质地下含水层的理想型迁移模型与地下污染物实际扩散的情况基本吻合;孔隙度与渗透系数的敏感性较高,两者的敏感性指数相差了1%,弥散度的敏感性最低;而弥散度的敏感性指数比孔隙度差了8%,比渗透系数差了7%.此外,孔隙度、渗透系数和污染物的扩散范围相关,在渗透系数和孔隙度上下20%的变化中,其中污染物迁移距离随渗透系数的增大而增大,随孔隙度的增大而减小.另外,参数的敏感性指数不随迁移时间而发生改变.     

多孔改性混凝土结构抗冻融性能研究

针对国内外研究空隙型多孔改性混凝土结构抗冻融少的现状,通过结构特性影响分析及抗冻融性能试验,分析了多孔改性混凝土结构抗冻融性能,结果显示,多孔改性混凝土经冻融循环后,其抗弯拉强度大幅降低,抗冻融性系数随冻融次数增加而增大,相对动弹模随冻融循环次数增加而逐渐降低.通过研究冻融破坏机理,为采取措施提高多孔改性混凝土的抗冻融性能提供理论依据.     

AZ31镁合金在Na2SO4溶液中的电化学腐蚀行为

将AZ31镁合金在pH6.1的0.1mol/L Na2 SO4溶液中长时间浸泡,利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析不同浸泡时间腐蚀产物膜的相结构和形貌变化;利用阳极极化和电化学交流阻抗谱(EIS)测量技术研究AZ31镁合金腐蚀产物膜的形成过程及浸泡时间对合金耐蚀性能的影响规律.研究结果表明:AZ31镁合金在0.1mol/L NaSO4溶液中可形成固态的多孔氧化膜,腐蚀产物膜主要由MgSO4组成;随着浸泡时间的延长,腐蚀产物膜在合金表面的覆盖率和厚度逐渐增加,阳极极化曲线呈现类似于自钝化的现象,且自腐蚀电位逐渐升高,腐蚀电流密度减小,表明腐蚀产物膜对基体具有一定的保护作用;腐蚀产物成膜过程中的EIS均呈现两个容抗弧,具有两个时间常数,两个容抗弧的直径均随浸泡时间的增加而增大,同时相位角平台变宽,相位角提高,说明腐蚀产物膜的厚度越厚,对阻碍反应离子向基体扩散和迁移的影响越大.     

无底釉一次涂搪法制备搪瓷层工艺研究

采用浸搪法制备搪瓷基板,研究了不同烧结温度和时间对钢铁基板搪瓷制备工艺、组织和性能的影响,测定了搪瓷层的硬度,并分析了搪瓷层硬度与烧结温度和时间的关系,以及晶核添加剂对搪瓷层硬度的影响.实验结果表明,在烧结时间相同时,搪瓷层的硬度随烧结温度的升高而增大;在烧结温度相同时,搪瓷层的硬度随烧结时间的延长而提高;添加形核剂能够提高搪瓷层的强度.X射线衍射结果分析表明,搪瓷层中出现NaAlSi2O6和Na2Si2O5相.搪瓷层的耐酸度为94.36%,耐碱度为97.87%,耐热温度为600℃,热震温度为400℃     

多孔混凝土基层缩缝处沥青面层温度应力分析

为研究多孔混凝土基层上覆沥青面层的受力状态,建立了沥青路面三维有限元模型.引入横观各向同性弹性本构关系模型实现沥青路面结构层间接触状态的数值模拟.利用有限元方法计算了多孔混凝土基层缩缝处沥青面层的温度应力.结果表明:降温时,面层模量的变化对面层的拉应力和剪应力影响较大.计算点A的拉应力随着面层模量的增大而减小,计算点B的拉应力随着面层模量的增大而增大.计算点A和计算点B的剪应力随面层模量的增大而明显增大.     

基于有限元分析的透水沥青路面结构优化方案

为深入分析降雨条件下透水沥青路面排水层内部渗流状况,更充分地发挥透水材料的渗透性能优势,对透水沥青路面的结构进行了优化。采用有限元软件SEEP/W,基于非饱和渗流理论分析了排水层在降雨过程中的内部渗流状况,针对影响排水层排水效率的结构性因素,提出了透水沥青路面的结构优化方案,并对该方案进行瞬态模拟。模拟结果表明,与常规方案相比,所提出的优化方案均在不增加排水层材料用量的情况下,大幅度提高了路面排水能力。其中,2%横坡路段,不等厚上面层模型和增设排水沟模型相较常规模型,在对降雨强度的适应能力方面分别提高了38.2%和158.8%;8%横坡路段,不等厚上面层模型和不等厚-增沟模型相较常规模型,在对降雨强度的适应能力方面分别提高了130.8%和234.6%。研究表明,对透水沥青路面结构进行的优化有效提高了其排水性能,增强了透水路面排水层对降雨的应对能力。     

多孔介质海床对单桩所受波浪力的影响分析

为研究多孔介质海床的波浪衰减作用及单桩所受波浪力的变化规律,采用修正RANS方程和Forchheimer饱和阻力模型控制多孔介质内部流体流动,运用流体体积法追踪自由液面,建立波浪-多孔介质海床-单桩相互作用三维数值分析模型. 首先,基于波浪与多孔介质海床相互作用过程,研究了多孔介质海床对波浪传播的衰减作用;其次,分析了相同波浪条件下多孔介质海床及刚性海床时单桩所受波浪力的数值变化,突出了考虑海床多孔特性的必要性;最后,采用单一变量控制法,进一步研究了单桩所受波浪力数值随海床多孔特性参数的变化规律. 研究结果表明,海床多孔特性对波浪传播具有明显的衰减作用;给定的波浪参数和多孔介质海床条件下,单桩所受波浪力最大值比刚性海床情况提高约35%,若忽略海床多孔特性结构物会因低估波浪力数值而造成安全隐患;另外,结构物所受波浪力与海床孔隙率、颗粒直径、海床厚度及双层海床分布厚度及每层孔隙率密切相关. 其中,波浪力最大值随着海床颗粒直径的增加而递减,随着孔隙率的增大先增加后降低,且孔隙率会影响波浪力随海床厚度变化的趋势.      

路用聚合物骨架空隙混凝土干缩性能研究

聚合物骨架空隙混凝土是用聚合物水泥结合料固结骨料形成的骨架+节点+空隙的内部空间网架结构混凝土,在道路路面结构中应用具有透水、降噪等优点。根据规范进行了干缩性试验,对聚合物骨架空隙混凝土和普通水泥混凝土、无砂多孔混凝土的干缩性能进行了对比,得到聚合物骨架空隙混凝土不同龄期的干缩率,表明聚合物骨架空隙混凝土具有良好的干缩性能。     

泡沫混凝土气孔结构数学表征及其分析

为分析泡沫混凝土孔结构表征参数之间的关系和气孔结构特点,建立了紧密堆积模型和非紧密堆积模型,基于不同的理论模型推导了孔结构主要参数包括孔隙率、气孔内表面积、气孔壁厚度的计算公式,分析各参数之间的关系;通过实测泡沫混凝土的孔结构参数,验证了计算公式的可行性,并将计算公式应用于泡沫混凝土孔结构特征分析. 研究结果表明:当容重等级小于1 000 kg/m3时,泡沫混凝土形成的气孔结构为紧密堆积型结构,气孔壁厚计算结果与统计结果偏差在12%以内,验证了紧密堆积型结构计算公式的可行性;当容重等级大于或等于1 000 kg/m3时,泡沫混凝土形成的气孔结构为非紧密堆积型结构,气孔壁厚计算结果与统计结果偏差在3%以内,验证了非紧密堆积型结构计算公式的可行性;在相同容重下,气孔壁厚度随气孔直径的增大而增大,随孔隙率的增大而减小;1 m3泡沫混凝土的气孔内表面积可达到3 000 m2以上,气孔壁厚可低至60 μm以下,泡沫混凝土具有多孔薄壁、小体积物料与大体积的气孔空气共存于一体、小体积物料以巨大的面积暴露在气孔的气体之中的结构特征.      

不同空隙结构沥青混合料对路面径流污染的控制效能

为了明确透水路面控制路表径流非点源污染的功效,在明确路表径流污染主要评价指标基础上,从不同空隙结构沥青混合料的材料组成角度研究其控制路表径流污染的效能。试验结果表明,具有不同空隙结构的多孔沥青混合料对路表径流均具有一定的有机污染物和固体悬浮物的去除效果,去除效果与沥青混合料的空隙结构形成因素有关。在充分压实基础上通过级配设计所形成的不同空隙结构中,随着空隙率的降低,污染物去除效果越明显,兼顾透水与去污效果,推荐沥青混合料的有效空隙率为20％左右。     

路用聚合物骨架空隙混凝土干缩性能研究

聚合物骨架空隙混凝土是用聚合物水泥结合料固结骨料形成的骨架+节点+空隙的内部空间网架结构混凝土,在道路路面结构中应用具有透水、降噪等优点。根据规范进行了干缩性试验,对聚合物骨架空隙混凝土和普通水泥混凝土、无砂多孔混凝土的干缩性能进行了对比,得到聚合物骨架空隙混凝土不同龄期的干缩率,表明聚合物骨架空隙混凝土具有良好的干缩性能。     

多空隙排水性沥青路面在大坡度桥面上的应用

为了有效降低路表积水引起的一系列问题,分别提出了多空隙排水性沥青路面在大坡道桥面上的结构层设计和排水沟设计,同时通过对不同原材料分析、测试以及混合料配合比设计,为相关设计提供了可靠依据.通车跟踪观测表明,路面排水效果良好,符合透水沥青路面技术规范要求.     

多孔玄武岩沥青混合料在赤朝高速中的应用

采用Superpave结构设计方法,根据内蒙古地区的气候特征及公路设计要求,对赤朝高速第4合同段上面层采用多孔玄武岩沥青混合料进行了设计,并介绍了以多孔玄武岩为石料的沥青上面层施工工艺.     

Thermal Transport in Nanoporous Yttria-Stabilized Zirconia by Molecular Dynamics Simulation

Yttria-stabilized zirconia (YSZ) is widely used as thermal barrier coatings (TBCs) to reduce heat transfer between hot gases and metallic components in gas-turbine engines. Porous structure can generally reduce the lattice thermal conductivity of bulk material, so porous YSZ can be potentially used as TBCs with better thermal performance. In this work, we investigate the thermal conductivity of nanoporous YSZ using the nonequilibrium molecular dynamics (NEMD) simulation, and comprehensively discuss the effects of cross-sectional area, pore size, structure length, porosity, Y₂O₃ concentration and temperature on the thermal conductivity. To compare with the results of the NEMD simulation, we solve the heat diffusion equation and the gray Boltzmann transport equation (BTE) to calculate the thermal conductivity of the same porous structure. From the results, we find that the thermal conductivity of YSZ has a weak dependence on the structure length at the length range from 10 to 26 nm, which indicates that the majority of heat carriers have very short mean free path (MFP) but there exists small percentage (about 3%) of phonons with longer MFP (larger than 10 nm) contributing to the thermal conductivity. The thermal conductivity predicted by NEMD simulation is smaller than that of solving heat diffusion equation (diffusive limit) with the same porous structure. It shows that the presence of pores affects phonon scattering and further affects the thermal conductivity of nanoporous YSZ. The results agree well with the solution of gray BTE with a average MFP of 0.6 nm. The thermal conductivity of nanoporous YSZ weakly depends on the Y₂O₃ concentration and temperature, which shows the phonons with very short MFP play the major contribution to the thermal conductivity. The results help to better understand the heat transfer in porous YSZ structure and develop better TBCs.     

排水性沥青路面结构设计与施工工艺研究

根据三种典型路面结构形式的有限元分析提出了排水性沥青面层半刚性基层路面的推荐结构形式和排水结构,结合依托工程的试验路铺筑经验总结,可对同类工程提供有益的借鉴和参考.