热等离子体与能源

1.热等离子体及其应用概述等离子体按温度分类是一种较常用的分类方法:粒子温度范围为10~6-10~(8°)K的等离子体称为高温等离子体,如太阳、聚变等离子体等;粒子温度范围为3×10~2-10~(5°)K的等离子体称为低温等离子体,其中按重粒子温度(即气体温度)水平和热力学平衡的程度还可分为热等离子体与冷等离子体.所谓热等离子体是指重粒子温度在3×10~3-10~(5°)K范围,各种粒      

硬镀层轴承钢的滚动接触疲劳之评价

用常规的和新发展的抗滚动接触疲劳试验装置来确定不同类型的轴承钢上沉积几种硬质表面镀层的抗动态粘着和鳞剥(或称散裂),将化学气相沉积(CVD)、反应溅射(RS)、活性反应蒸镀和电镀的硬质镀层镀在常规的和粉末冶金工艺制成的作轴承滚动元件的材料之滚动接触疲劳杆上。这个镀膜和测量计划的目的是为了阐明沉积类型和温度对不同钢底材的变形的影响,以及使用标准化的试验技术将滚动接触粘着定量化。数据表明,在镀层粘结力和变形趋向之间有很大的差别,两者都是随着镀层类型和沉积温度以及钢的显微结构而变化的。发现CVD CrC-TiC复合硬质镀层在赫芝负荷达4.83×10~9Pa(原文错为2.79Gpa——译者注)时显示出特别非凡的抗粘着和鳞剥。     

化工研究的新方向——等离子体化工

今天化工过程的最显著的特点就是向高温、高速反应、高流速的方向发展。涉及的温度范围约为1000——15000°k,反应时间从10~(?)秒到10~(-2)秒,压力从几分之一毫米汞柱到几十个大气压。把低温等离子体发生器和化学反应器结合起来就能达到上述要求。这是化工研究的新方向,通常称为等离子体化工。      

加载应变速率对UHTCC薄板弯曲性能影响试验研究

通过测定10~(-7)s~(-1)、10~(-6)s~(-1)、10~(-5)s~(-1)、10~(-4)s~(-1)、10~(-3)s~(-1)五个加载应变速率下薄板四点弯曲的跨中挠度、初裂强度、极限强度和韧性指数,就加载应变速率对超高韧性纤维增强水泥基复合材料(UHTCC)薄板弯曲性能的影响进行了试验研究。结果表明:UHTCC薄板在所研究的应变速率范围内均出现了挠度硬化特征,随着加载应变速率的增大,试件跨中挠度有减小的趋势;以10~(-7)s~(-1)(徐变)、10~(-6)和10~(-5)s~(-1)(准静态)应变速率加载,UHTCC薄板的弯曲初裂强度和极限强度变化不大。当考虑到冲击作用时,不论是弯曲初裂强度还是极限强度都有明显地增大;UHTCC薄板在冲击作用下能吸收较大的能量,产生一定的变形而不破坏,具有一定的弯曲韧性。     

玻璃态高聚物PMMA粘弹性力学行为的率温等效关系

基于粘弹-塑性本构模型并以玻璃态高聚物PMMA在温度T=233—343K和应变率(?)=1.0 x 10~(-4)—1.0×10~(-1)s~(-1)范围内实测的应力-应变曲线及其拟合计算为依据,讨论了试验材料的率温等效性,从位移因子a_T和归一化应力-应变主曲线的存在,证实试验材料在屈服前存在率温等效关系,而在屈服后不复存在。     

铝合金LF6R和纯铝L4R在高应变率下的动态应力应变关系

国外对铝及其合金在高应变率下的动态力学性能的实验研究表明:纯铝是应变率敏感材料,其高应变率(10~3s~(-1))下的流动应力约比准静态(10~(-4)—10~(-3)s~(-1))下的提高20—60%;而时效硬化铝合金则对应变率不敏感,在10~(-4)—10~3s~(-1)的应变率范围内,其应力应变关系σ—ε随应变率(?)无明显变化,这常归因于沉淀硬化效应。对于国产纯铝和铝合金,尚无类似的实验研究报导。特别对于所谓不能热处理强化(非沉淀硬化)的变形铝合金的(?)敏感性,国内外文献均未见报导。本文用自制的分离式Hopkinson压杆冲击装置,在直到10~3s~(-1)的高应变率下,对国产非沉淀硬化防锈铝     

基于等温吸附的页岩水分传输特征研究

研究页岩的水分传输特征至关重要,不仅有助于认识页岩的物理化学性质,而且也有助于评价页岩气的吸附扩散和流动能力.本文设计了页岩的水分传输实验装置,采用美国伍德福德和中国南方龙马溪组页岩为研究对象,开展了不同温度、不同湿度下页岩的水分传输实验,研究了页岩的水分传输特征和影响因素.结果表明,页岩的水分吸附属于Ⅱ型曲线,包含着单分子层吸附、多分子层吸附和毛细凝聚的过程,GAB模型可用于描述页岩的水分吸附过程;水分吸附随着相对压力的增大而增强,有机碳含量和温度对页岩水分吸附起着增强作用,而方解石会抑制页岩的水分吸附;随着相对压力的增大,页岩的水分扩散系数呈现先增大后减小随后增加的趋势,其系数大约在8.73×10~(-9)～5.95×10~(-8)m~2/s之间;伍德福德页岩的等量吸附热均大于龙马溪页岩的等量吸附热,这与其页岩的成熟度有关.研究结果为认识页岩的物理化学性质和力学性能以及评价页岩气的吸附流动能力提供参考依据.     

循环孔隙水压下混凝土常规三轴压缩损伤破坏特性分析

本文进行了孔隙水压不同循环次数(0次,10次,50次,100次和200次)以及不同应变速率下(10~(-5)/s,10~(-4)/s,10~(-3)/s和10~(-2)/s)混凝土常规三轴压缩试验,分析了混凝土峰值应变的变化规律、应力-应变曲线及损伤特性。结果表明:相同循环次数孔隙水压下,峰值应变随应变速率增加,整体呈现出增加的趋势;而相同应变速率下,峰值应变随孔隙水压循环次数的变化规律并不明显;在中低应变速率(10~(-5)~10~(-3)/s)下,混凝土的损伤变化受孔隙水压循环次数影响较大;当循环次数达到200次时,孔隙水压作用对混凝土产生较大的损伤。通过对循环孔隙水作用下混凝土动态损伤破坏机理的分析可知:混凝土的破坏过程实际上是内部裂纹不断形成、扩展、贯通,材料损伤不断产生、累积的过程;当损伤达到一定程度,混凝土发生宏观破坏,失去承载力。     

光纤陀螺启动过程标度因数补偿方法

针对光纤陀螺启动过程标度因数变化大、稳定时间长的问题,提出标度因数补偿方案。分析了光纤陀螺启动过程中标度因数误差及超辐射发光二极管平均波长随温度变化误差产生的物理机制,建立了启动过程中标度因数误差的数学模型。进一步提出了一种通过测量温控电桥电路THERMIN端电压实时补偿启动过程标度因数的方案。试验结果表明,启动过程中(2 s内)光纤陀螺标度因数误差峰峰值从约25 000×10~(-6)降低到小于300×10~(-6),大幅提高了启动过程标度因数性能,满足了武器系统的快速启动需求。     

MoSi2-Mo5Si3-Mo5SiB2/SiC配对副的摩擦磨损性能

MoSi₂-Mo₅Si₃-Mo₅SiB₂复合材料是一种很有发展前景的高温耐磨材料,但MoSi₂-Mo₅Si₃-Mo₅SiB₂/SiC配对副的干滑动摩擦磨损性能尚不清楚. 本文中通过销-盘式干滑动摩擦磨损试验,考察了MoSi₂-Mo₅Si₃-Mo₅SiB₂/SiC配对副在不同温度(25~1 000 ℃)和载荷下(2.5~10 N)的摩擦学特性. 结果表明:试验温度和载荷对MoSi₂-Mo₅Si₃-Mo₅SiB₂/SiC配对副的摩擦系数影响较大,而对其磨损率影响较小. 载荷为5 N时,在25~1 000 ℃区间,摩擦系数和磨损率分别在0.11~0.43和0.513×10-7~0.544×10-7 mm3/(N·m)范围;在25~400 ℃时,磨损机制以轻微的氧化和黏着磨损为主,在600~1 000 ℃磨损机制主要表现为严重的氧化和黏着磨损. 在1 000 ℃时,随着载荷(2.5~10 N)的增加,摩擦系数和磨损率分别为0.29~0.38和0.540×10-7~0.547×10-7 mm3/(N·m);载荷为2.5~10 N时,始终存在黏着和氧化磨损;载荷为7.5~10 N时,材料磨损表面还伴随碾压塑性变形的特征.      

三浮陀螺磁悬浮干扰力矩机理分析

在三浮陀螺磁悬浮的干扰力矩研究方面,详细分析了磁悬浮干扰力矩的产生机理,对机加和装配误差、磁性材料的不理想、调试过程等可能造成的磁悬浮干扰力矩进行了定性分析和定量计算,推导出干扰力矩的表达式,并通过组合加工的方法对磁悬浮干扰力矩的力臂加以控制。目前的加工水平可以达到:径向磁悬浮干扰力矩1×10~(-8) N×m,对应的陀螺漂移8.4×10~(-2)(°)/h,随机分量4.2×10~(-6)(°)/h;轴向磁悬浮干扰力矩2×10~(-10) N×m,对应的陀螺漂移1.7×10~(-3)(°)/h,随机分量为8.4×10~(-8)(°)/h。     

汽车法兰盘热锻模具磨损失效的实验分析和数值研究

采用扫描白光干涉仪和扫描电镜对汽车法兰盘热锻模具的表面磨损形貌进行观察,分析其磨损失效机理.同时,基于Archard磨损模型,建立热模锻过程的热-力耦合有限元模型,研究模具预热温度、锻造速率和模具热处理工艺等因素对模具磨损的影响.结果表明,锻后模具表面出现黏着磨损、氧化磨损和磨粒磨损现象,其中磨粒磨损造成的模具损伤程度最高,最大磨损深度约为100μm;数值分析表明,当模具预热温度为250℃,锻造速率为300 mm/s时,锻后模具最高温度低于模具材料AISI H13钢的许用温度(620℃),且模具磨损深度达到最低水平;相比于淬回火热处理工艺,采用离子渗氮处理可使锻后模具最大磨损深度由7.2×10–5 mm下降至1.3×10–5 mm,磨损幅度降低82%,模具服役寿命提高约5.5倍,模拟结果与实际生产情况吻合.     

大动态光纤陀螺标度因数双线性插值补偿模型

标度因数的温度特性和非线性是影响大动态光纤陀螺精度的重要因素,在航空、航天等对动态精度要求较高的应用场合需要对标度因数的温度特性和非线性误差进行补偿。通过对大动态光纤陀螺标度因数的误差分析,得出环境温度和输入角速率是影响标度因数误差的主要因素。建立了一种基于双线性插值的补偿模型,对大动态光纤陀螺的标度因数的温度特性和非线性进行综合补偿。在温度范围为-40℃~+60℃、角速率范围为0~7200(°)/s的条件下,标度因数误差由补偿前超过1.3′10~(-3)降低为小于5′10~(-6),标度因数精度提升了两个数量级,验证了补偿模型的有效性。补偿算法复杂度低,易于工程实现。     

低雷诺数流体力学介绍

、概述设物体在流体中运动,其尺度为 a,运动速度为 U,流体的密度为ρ,粘性系数为μ.μ具有质量/长度×时间的量纲(ML~(-1)T~(-1)).对于水,μ=10~(-2)泊(Poise).流体的运动粘性系数为ν,ν=μ/ρ,量纲为长度~2/时间(L~2T~(-1)).对于水,ν=10~(-2)厘米~2/秒=1 centistokes.     

高温高真空下滚动轴承自润滑保持架材料之研究

本文介绍了MoS_2-Ta自润滑复合材料的制备方法。考察了负荷、速度、温度等因数对编号为8020材料的摩擦、磨损性能的影响,并用8020材料作成26滚动轴承(内径φ6毫米)的保持架进行了轴承试验,结果表明:在真空(10~(-6)～10~(-7)乇)中,温度400～450℃、转速2600转/分、负荷520克的条件下,这种材料的保持架有效地润滑了该轴承,其寿命可达1100小时以上。     

板带钢热连轧及微观组织演变非线性三维仿真

 普碳钢热连轧成形过程是一个高度非线性的问题，存在几何非 线性，材料非线性和接触非线性. 本文针对上海宝钢2050热连轧生产 线进行研究，通过实验确定SS400钢的真应力-应变曲线，确定该钢种 的变形抗力与温度、应变、应变率的关系，对有限元软件ABAQUS进行 二次开发，将率相关的各向同性强化变形抗力模型写入用户材料子程 序，对轧制过程中的温度场，应力-应变场进行完全热力耦合的分析. 同时，对轧制过程中工件微观组织(晶粒度)的演变过程进行数值模拟， 从而为保证成形件的质量、制定合理的成形工艺等提供可靠依据，同 时为最终实现产品性能的在线数值预报奠定基础.     

无胶结材料的离散元微观参数交互作用研究

为研究无胶结材料离散元参数之间的交互影响,采用抗转动模型进行三轴排水试验模拟。首先,采用完全试验设计方法和析因试验设计方法,分别对宏微观参数相依规律以及参数之间的交互作用进行定性分析;然后,采用多元非线性回归分析方法对其进行定量分析,并提出了考虑交互作用的宏微观参数换算理论公式。着重探讨了无胶结材料微观参数中的刚度比α=k_s/k_n(0.3~0.9)、滚动刚度系数β(0.1~3)、颗粒内摩擦角θ(10~40)、法向接触刚度k_n(1×10~7~7×10~7)以及塑性弯矩系数η(0.1~3)与材料宏观力学性质峰值应力σ_p、残余强度σ_r、弹性模量E、泊松比ν以及内摩擦角φ之间的相关关系。研究结果表明,(1)颗粒材料的宏观强度参数主要受颗粒内摩擦角以及抗转动参数影响,而其变形参数主要由颗粒接触刚度及接触刚度比控制;(2)各个微观参数之间就存在不同程度的交互作用,且交互作用对试样宏观性质将产生一定影响;(3)对峰值强度、残余强度和宏观内摩擦角而言,两抗转动参数之间以及抗转动参数与颗粒内摩擦角之间存在较强交互作用。对于宏观弹性模量和泊松比而言,颗粒接触刚度和颗粒接触刚度比与其他微观参数产生较强的交互作用。研究成果对合理科学地确定离散元模型的微观参数具有一定的指导意义。     

基于EuTFC的低温荧光热成像技术的非原位标定

低温极端环境下,传统的温度测量多采用粘贴温度计的测量方法,但是这种方法面临仅能够实现点测、受电磁场环境影响显著及加载过程中易脱落等问题。本文提出了一种基于Europium tris[3-(trifluoro-methylhydroxymethylene)-(+)-camphorate](EuTFC)的低温荧光热成像技术,该方法具有全场非接触式测量、不受电磁干扰及适用于加载过程等优势。传统的标定需要在实验过程中选择一个温度(对应于光强)作为基准,并以此为基础通过图像处理获得亮度和温度标定曲线,然而这种标定方法面临着多次实验过程难以统一的问题。为此,本文系统研究了基于EuTFC低温荧光剂的样品制作工艺,组建了一套荧光热成像测试系统,通过给出荧光的温度依赖性曲线,验证了非原位标定的可靠性并由此证实了该方法在低温变形过程中进行温度测量的可行性。     

工艺参数对PECVD TiN镀层性能的影响

本文考察了工艺参数对等离子体增强化学气相沉积(PECVD)TiN镀层性能的影响,并且研究了镀层的摩擦学性能与其物理机械性能及结晶学特征之间的关系。结果表明,当N/H比为1、Ti/N比为21、沉积温度为400℃和离化电压为1500V时,镀层具有较好的机械性能及耐磨性能。X—射线衍射分析表明,在本试验条件下所获镀层均为(200)面择优取向。作者指出,要制取理想的TiN镀层,离化电压应不低于1500V,沉积温度必须高于300℃。     

摩擦副瞬时实际接触面积与动静过渡过程摩擦力的关系

摩擦副瞬时实际接触面积是描述摩擦过程的重要参数。接触电阻法是过去测量接触参数的常用方法。然而已经证明,接触电阻与接触面积不成比例,因而不能以接触电阻表征实际接触面积。研究结果表明,超声波是探测摩擦副实际接触面积的理想方法。作者通过试验确定了静态时正压力-实际接触面积-摩擦力的关系、相对滑动速度—接触面积的关系和接触面积—相对静止持续时间的关系等,并在此基础上又以摩擦副瞬时实际接触面积为主参数,描述了干摩擦下的动静过渡过程。