石墨包覆纳米镍颗粒的结构及磁性能的表征

在密闭容器中,用爆轰分解掺杂含有镍离子的混合炸药前驱体合成了核壳结构石墨包覆镍纳米颗 粒。调整混合炸药前驱体中碳源材料和金属源材料的有效摩尔比合成了球形、不同尺寸、核壳结构的磁性石 墨包覆纳米镍颗粒。采用X 射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、能谱分析仪(EDX)和振动样品磁强计 (VSM)表征化学构成、结构形貌及磁性能。结果表明:颗粒大小主要分布在10~55nm 之间,复合纳米颗粒 主要由面心立方镍纳米晶体和石墨碳构成,常温下这些复合纳米颗粒主要表现出超顺磁性和铁磁性能。     

20^#钢碳氮共渗表面渗硫层组成和化学状态的AES和XPS研究

对20^#钢进行碳氮共渗,然后在溶液介质中室温下进行电解渗硫处理,采用俄歇电子谱和X射线光电子能谱对硫化层表面及深度成分进行分析。结果表明,硫化固体润滑膜主要由FeS组成,而不含低温电解渗硫处理时形成的亚硫酸亚铁,硫化层的结构比较疏松。     

采用数字图像体相关方法的核级石墨断裂特性研究

为研究核工程备选石墨(SNG742细粒石墨)的断裂性能,探明材料的三维断裂力学特性,对压缩双裂纹圆孔板(DCDC)试件进行压缩试验,使用X射线计算机断层扫描(XCT)技术对试件内部进行测量。采用数字图像体相关(DVC)方法对XCT扫描图像进行分析,获得了DCDC试件的三维位移场和应变场。通过对比DVC和有限元模型的x方向应变场,反演了试件的弹性模量。结果表明,当弹性模量取10.6 GPa时,有限元模拟结果与试验结果最接近,二者的最小应变误差约为0.09×10^-3。此外,利用XCT图像中裂缝与周围区域灰度差异明显的特点,定量分析了尺度上与主裂缝宽度接近的内部缺陷,整体上受拉区域的缺陷密度高于受压区域的,其平均值大约是受压区域的2.7倍。从试件的位移场得到裂缝的三维特征,分析表明：局部裂缝长度沿试件厚度方向呈现内部高、表面低的分布规律,裂缝张开位移与局部裂缝长度成正比,裂尖张开角基本保持不变,约为1.5°。最后,分析了裂缝前缘处应变,发现应变不随局部裂缝长度的变化而改变,其值始终保持在5.8×10^-3上下。本研究方法可为通过小尺寸试件获得材料的断...     

DAC加载技术中的准静水压状态方程测量

介绍了应力场理论及其在非静水压下状态方程研究中的应用。利用应力场理论不仅可以有效减小DAC加载实验中非静水压对实验结果的影响,同时可以得到超高压下应力偏量、剪切强度、弹性柔度等物理量。对比了两种测量高压下应力偏量的实验方法的优点和缺点。     

生物质燃油碳烟的组成和结构以及摩擦学特性研究

用自制碳烟捕集装置收集了生物质燃油碳烟(Bio-fuel soot,简称BS),采用四球摩擦磨损试验机考察了BS对液体石蜡(Liquid paraffin,简称LP)摩擦学特性的影响,借助扫描电镜/能谱仪、X射线光电子能谱仪、高分辨透射电镜、X射线衍射仪等分析了BS的组成、结构及摩擦学作用机理.结果表明:BS由平均粒径约40 nm的球形颗粒组成链状团聚体,主要成分为无定型碳和氧,并含少量石墨烯微晶,且其氧含量高于柴油碳烟.随着BS在LP中添加质量百分数的增大,最大无卡咬负荷先增大后减小,钢球平均磨斑直径呈线性增大,而平均摩擦系数先稍有减小后趋于增大.就摩擦学作用机理而言,一方面,BS中的含氧官能团使BS在摩擦过程中易于吸附到摩擦表面,影响边界润滑膜的作用;另一方面,BS引起磨粒磨损和腐蚀磨损,使得摩擦表面的金属氧化膜在摩擦过程中易脱落成磨粒,从而加剧磨损.     

石墨相形态对铜/石墨复合材料摩擦学性能和可靠性的影响

采用真空热压烧结工艺制备了石墨相形态为粉体(粒径约5 μm)、鳞片状(粒径445~636 μm)和近球形颗粒状(粒径200~300 μm)的铜/石墨复合材料,考察了以Al₂O₃陶瓷为摩擦副条件下石墨相形态对铜/石墨复合材料摩擦磨损性能及作用机制的影响,并探讨了材料在外载作用下的可靠性. 结果表明:石墨相形态不同时,石墨相和金属铜在材料中的分布方式也随之改变,进而影响到材料的摩擦学性能和力学性能. 在保持复合材料中石墨相含量不变的基础上,将石墨相形态从微米级粉体转变为各向异性的大块鳞片状石墨,再转变为各向同性较好的大尺寸近球形颗粒状石墨时,石墨相在材料中与金属铜形成的弱界面含量逐渐减小,金属铜的三维连续性变得更好. 材料在受到外载破坏时,从石墨相与铜基体界面萌生裂纹的扩展应力可被连续金属铜及时吸收钝化,使材料抵抗裂纹破坏的能力明显提高. 当石墨相为近球形颗粒状时,材料的抗弯强度、抗压强度、断裂韧性和冲击韧性分别高达155.4±3.6 MPa、353.5±24.7 MPa、5.3±0.6 MPa·m1/2和4.0±0.4 J/cm2. 此外,石墨相形态对材料的摩擦学性能也有重要影响,当石墨相以粉体形态存在时,石墨相与金属铜间形成的弱界面越多,铜基体的连续程度被石墨显著割裂,在摩擦力作用下割裂的铜颗粒易被剥离进入摩擦界面,与摩擦副形成“三体”磨损,导致材料的大量磨损. 当石墨相以鳞片状形态存在时,石墨相的聚集程度相对增加,使得金属铜的连续程度相对提高,可避免发生类似复合粉体形态石墨材料的磨损. 但是,鳞片状石墨呈大块片层状,形状各向异性,随着材料表面鳞片石墨的摩擦损耗,或者垂直于材料表面的鳞片石墨较多时,将造成摩擦副间摩擦系数较大的波动. 当石墨相为近球形颗粒状时,较为均匀的石墨相空间分布状态、三维连续结构的铜基体和润滑相/承载基体呈现的软/硬交替结构使得铜/石墨复合材料具有低且平稳的摩擦系数以及优异的减摩抗磨性能. 本文中以Al₂O₃栓为摩擦对偶时,复合材料的摩擦系数和磨损率分别低至0.13±0.02和5.4×10?6 mm3/(N·m).      

Fe-Mo-石墨和Fe-Mo-Ni-石墨的高温摩擦磨损行为

采用粉末冶金技术制备了Fe-Mo-石墨材料(FM)和Fe-Mo-Ni-石墨材料(FMN),分析了其显微组织及组成,并研究了其在室温、320 ℃和450 ℃下的摩擦磨损性能.结果表明:FM 和FMN两种复合材料主要含有铁素体、珠光体、Fe₃Mo金属间化合物、Mo₂C、Fe₂MoC以及少量石墨,各相分布均匀.FMN较FM珠光体数量要少, Ni元素的加入在一定程度上抑制了珠光体的生成;室温条件下,富含石墨的摩擦层发挥了减摩作用,而在高温条件下,复合材料中的石墨与对偶表面生成的Fe氧化物Fe₂O₃+Fe₃O₄+FeO·Cr₂O₃对其减摩降磨至关重要.     

用于X射线衍射测量的静高压装置及发展趋势

侧重介绍了国外静高压装置的发展和在各种装置上进行X射线衍射测量的方法，以及用各种X射线衍射装置测量材料物性参数的优缺点。各种装置中，X光源由普通的X射线管，单色X光源发展到同步辐射光源，而光子能量从数十keV到几GeV；高压下材料物性的X射线衍射测量经历了底片记录，光子计数器到自动化的原位光强测量的发展过程，测量时间从几减少到几分钟。这些实验装置和测量技术可以实现从1GPa到数百GPa压力范围，并适合于各种材料的高温高压物性和状态方程研究，它们在材料科学，地球科学等研究领域中有广阔的应用前景。     

残余应力分析方法比较:X射线衍射法与应力释放法

残余应力分析方法主要有衍射法、应力释放法和声、光、磁等方法。其中,X射线衍射法与应力释放中的钻孔技术与理论最为成熟,应用最广。在应力均匀且数值较小时,两者可以给出相互接近的结果。然而当样品微小且微观结构复杂时,两者给出的结果会有明显的差异。本文利用上述两种方法对同一纯铜样品表面的残余应力进行分析,对比分析结果并讨论了相关的影响因素。我们对X射线衍射法与环芯法的适用性进行了讨论:前者适用于晶体材料的无损检测,而后者更能反映当前应力水平。此外,对方法的选用需要考虑应力测试的目的。     

摩擦诱导生物燃料碳烟微粒组分与结构变化机制研究

摩擦会诱导碳烟微粒参与润滑膜形成,但对润滑界面碳烟微粒组分和结构变化研究较少.为了进一步丰富碳烟摩擦学理论,在端面摩擦试验机上,分别以3%(质量分数)生物燃料碳烟(BS)污染的液体石蜡和CD SAE 15W-40全配方油为润滑油,探索了摩擦力诱导及Ti F3和Fe F3的催化作用下,BS微粒组分和结构的变化情况.利用XPS对摩痕区域表面膜碳元素Csp2和Csp3含量进行了定性定量表征;利用拉曼光谱仪分析了表面膜碳烟微粒结构变化,并对BS微粒组分和结构变化机制进行了讨论.结果表明:在294 N、1 500 r/min,催化剂Ti F3和Fe F3存在下,无定型碳含量降低(R3降低),表面有序化石墨烯含量明显增多(ID2/IG’增加),表面石墨烯缺陷位点明显增多(ID1/IG’).碳烟微粒在摩擦剪切及摩擦热的作用下,其外层结构容易发生剥离并在摩擦副表面形成润滑膜,然后因Ti F3和Fe F3的催化作用,润滑膜中碳元素会向有序化石墨烯转化.     

聚合物热解合成类金刚石薄膜的结构及摩擦学性能研究

合成了一种新型的碳基阶梯聚合物－聚碳苯，将其涂于氮化硅陶瓷上，在常压、惰性气氛条件下经１０００￣１２００℃热处理，在氮化硅底材上合成出类金刚石薄膜。利用扫描电子显微镜、喇曼光谱和Ｘ射线衍射等技术对类金刚石薄膜的表面形貌和结构进行了分析，并且对其磨擦学性能进行了考察。结果表明：类金刚石薄膜是由金刚石、石墨碳等相组成，具有较高的硬度、较低的摩擦系数和良好的耐磨损性能。     

天然气驱长岩心室内实验研究

低渗透油藏注水开发效果差、采收率低,而采用气驱技术是动用此类难采储量的有效方法之一。本文利用长岩心实验模型,进行了物理模拟研究,得到了该油藏在纯气驱、纯水驱、完全水驱后气水交替驱、原始状态下气水交替驱和油藏目前注水倍数下气水交替驱等方式下的采收率和压力等变化情况,为油藏选择合理的开采方式提供了依据,并且为进一步的数值模拟工作提供了基础数据。     

硬度对碳钢微动磨损行为和磨屑组分的影响

人们已经研究过诸多因素对金属和合金微动磨损行为的影响，但对试样硬度与磨屑组分、微动磨损表面形貌及压实氧化物层的形成之间的关系却还很少有人研究。因此，利用ＳＤＶ微动磨损试验机在室温下于大气中就硬度对４５＾＃钢微动磨损行为和磨屑组分的影响进行了考察。     

多孔介质中天然气水合物注热+降压开采的实验研究

为研究注热与降压相结合的开采方式是否更加有利于天然气水合物的开采,在自制的天然气水合物开采模拟实验系统上进行了实验研究.在一维填砂模型中人工生成天然气水合物之后,进行先注热盐水然后再降低压力(注热+降压)的开采模拟实验,分析了开采过程中系统温度、电阻率变化规律以及产气量、能量效率等.结果表明:产气规律具有明显的阶段性,...     

Natural dynamic characteristics of a circular cylindrical Timoshenko tube made of three-directional functionally graded material

The natural dynamic characteristics of a circular cylindrical tube made of three-directional(3 D) functional graded material(FGM) based on the Timoshenko beam theory are investigated. Hamilton’s principle is utilized to derive the novel motion equations of the tube, considering the interactions among the longitudinal, transverse,and rotation deformations. By dint of the differential quadrature method(DQM), the governing equations are discretized to conduct the analysis of natural dynamic charact...     

变阶梯结构自适应径向滑动轴承的研究

分析了变阶梯结构自适应径向滑动轴承膜压力的形成机理,并建立了二段油膜形耦合变形阶梯结构的流量控制方程,采用有限差分法交叉循环迭代求解了油压力的雷诺方程和变阶梯结构的流量控制方程,比较了设计参数对这咎径向滑动轴承的最小油膜厚度、压力分布、承载能力、摩擦阻力等性能和温升的影响,研究结果表明;合理地选择设计参数可以使得这种滑动轴承具有较好的润滑性能和承载特性。     

钢筋混凝土结构锈胀开裂宽度的试验研究及预测模型

设计了45片钢筋混凝土(RC)构件,基于RC构件通电加速锈蚀,对该批构件进行腐蚀试验研究,测试了锈胀裂缝宽度及其位置和发生时间。以钢筋锈蚀率、保护层锈胀开裂、锈胀裂缝宽度、相对保护层厚度和混凝土强度为分析参数,结合测试数据,利用加速腐蚀和自然腐蚀的对应关系,通过数理统计回归分析建立了锈胀开裂宽度的预测模型。分析了各参数对锈胀开裂扩展的影响。该模型对RC结构耐久性设计提供一定的参考。使用本文建立的模型以及规范模型对文献试验数据和一座服役近40年的实桥构件的锈蚀率和锈胀裂缝宽度进行了预测,计算结果表明本文模型有较强的适用性,能够用于实桥锈胀损伤分析。