为研究充填物对含孔洞岩石的力学特性及变形破坏特征的影响规律,室内预制加工了含孔洞及石膏充填物大理岩,分别对其进行单轴压缩和声发射试验,并对破坏前后试件进行CT扫描,分析其裂纹扩展规律.试验结果表明:(1)相比于含孔洞大理岩,石膏充填使试件的抗压强度提高了10.62%.二者峰前特征相似,均表现为孔周裂纹起裂引起第一次应力跌落现象,峰后特征则有所不同,石膏充填使大理岩变形的局部化特征更为明显.(2)峰后阶段,含孔洞试件声发射特征显著,裂纹扩展迅速,石膏充填试件稍慢,表明石膏充填遏制了试件的裂纹扩展.(3)含孔洞和石膏充填大理岩的破坏模型有所区别,含孔洞试件破坏裂纹较为单一,主裂纹以张拉破坏为主,翼裂纹在试件端部较多,部分从侧面贯通,形成块体掉落.充填条件下孔洞周边的裂纹更细更分散,小裂纹相互贯通,形成\X\状剪切破坏

通过对钢液钙处理脱氧脱硫过程动力学的研究发现,当钙粒以喂线的形式注入钢水中时,一部分钙溶解,另一部分变为钙气泡,气泡在上浮的过程中与钢液中的氧、硫反应.钙粒的粒径越大,气化后的气泡在钢液中的停留时间和平均上浮速率就越大,脱氧脱硫的传质系数越小;在炼钢温度范围内,上浮速率及停留时间与钢液温度几乎没有关系,但传质系数随温度的增加而增加;随着钢液中氧、硫含量的增加,钙粒的最佳粒径增加;在一定的钢液深度和一定的氧、硫含量时,钙脱氧脱硫的利用率随其粒径的增加而减小;在温度为1 823 K、钢液中硫的质量分数为0.012%以及钢水包的深度为3 m情况下,当Ca的粒径小于0.002 m时,理论上Ca全部转化;当Ca的粒径在0.002~0.003 m时,钙的转化率为84.4%

基于Johnson-Mehl-Avrami相变动力学模型和Koistinen-Marburger方程,建立了硼钢22Mn B5车门防撞梁热冲压过程的热机械-相变耦合有限元模型,得到了车门防撞梁热冲压过程中板料温度、微观组织及维氏硬度的分布特征,研究了保压压力和保压时间对防撞梁热冲压零件的性能影响.仿真结果表明:车门防撞梁顶部冷却速度为137.3℃·s-1,侧壁冷却速度为69.8℃·s-1,冷却速度决定了防撞梁各个部位的微观组织和维氏硬度;随着保压压力的增大,获得95%以上马氏体的防撞梁的保压时间缩短,可加快生产节拍.进行了防撞梁热冲压试验,对微观组织及维氏显微硬度进行了检测.结果表明:车门防撞梁保压10 s后,顶部及侧壁均已转化为板条状马氏体组织,且顶部硬度为508 HV,侧壁硬度为474 HV

分别采用X射线衍射、金相显微镜、原子力显微镜和透射电镜等组织表征手段以及室温拉伸和热膨胀系数测试等性能测试方法,对比研究了高温退火、低温时效处理对冷拔Fe-Ni合金丝微观组织演变、拉伸强度以及热膨胀系数的影响.研究结果表明:原始丝材强度高,但是室温热膨胀系数较大;而950℃退火导致晶粒粗化以及位错密度降低,虽然室温热膨胀系数低,但强度不足.相比之下,500℃较低温度的时效处理,能获得最优的强度/热膨胀系数组合(1189 MPa/0.2×10-6℃-1).对Fe-Ni合金丝相应的强化机制以及热膨胀系数的影响因素分别进行了讨论分析,分析结果表明:细晶强化与位错强化是该合金丝的主要强化机制,而热膨胀系数则主要受溶质原子-位错交互作用影响.揭示出,合适的热处理工艺选择对于Fe-Ni合金丝力学性能/热膨胀性能优化具有重要意义

在升温速率分别为10、15、20和25℃·min-1的条件下,利用差示扫描量热仪对红土镍矿非自由水脱除过程进行了测试.针对测试数据,分别采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法、胡荣祖-高红旭-张海(Hu GZ)法、Boswell法、Starink法、Friedman-Reich-Levi(Friedman)法等不同的转化率法计算其活化能,利用Malek法计算指前因子(A)以及确定机理函数,最后利用所得的动力学公式推导出等温下反应进度与时间的关系并对不同温度下的能耗进行分析比较.红土镍矿非自由水脱除过程的平均活化能为181.50 k J·mol-1;指前因子ln A为21.95 min-1;机理函数符合Z-L-T方程,即脱除过程为三维扩散控制机制;干燥温度越高所需的平均功率越小

采用微波加热对高碳铬铁粉固相脱碳进行了动力学研究.以碳酸钙粉为固体脱碳剂,按高碳铬铁粉中碳与碳酸钙粉完全分解后产生的CO2的摩尔比为1︰1和1︰1.4混合,在微波场中对内配碳酸钙高碳铬铁粉加热到不同温度并保温脱碳一定时间,测定其碳含量并计算固相脱碳反应的表观活化能.实验表明:提高内配碳酸钙的比例,物料的脱碳率会相应提高,但混合物料的微波加热升温速率会变小;对于脱碳摩尔比相同的物料,随着脱碳温度的提高和保温时间的延长,物料的脱碳率随之提高.当1200℃保温脱碳60 min时,两种脱碳摩尔比下物料脱碳效果最好,脱碳率分别为65.56%和82.96%.微波场能促进高碳铬铁粉中碳的活化扩散和CO2的吸附扩散.微波加热内配碳酸钙高碳铬铁粉固相脱碳反应近似为一级反应,脱碳反应的表观活化能为68.43 kJ·mol-1

对空芯蜂窝铝(六边形孔)、聚氨酯、聚氨酯/蜂窝铝复合材料进行压缩试验,分析蜂窝铝和聚氨酯复合后的压缩力学行为及缓冲吸能特性.结果表明:复合材料的应力-应变曲线表现出弹性、屈服和密实三个阶段,初始刚度和屈服应力较空芯蜂窝铝有很大提高;蜂窝铝的加入使聚氨酯的变形回复降低25%;复合材料的最大吸能效率是单纯聚氨酯的1.47倍,且较大应力下复合材料具有比单纯聚氨酯更好的吸能效率;聚氨酯填充1 mm孔径蜂窝铝复合材料的最大吸能效率是聚氨酯填充2 mm孔径蜂窝铝复合材料的1.37倍;加载速率越大,吸能效率的峰值越大,且在达到最大吸能效率时的应力越大

为提高有机膨润土的吸附性能,采用微波合成法,以石墨烯对有机膨润土进行改性,制备一种吸附效果好且回收效率高的新型石墨烯改性有机膨润土复合材料,研究其结构和吸附性能,探讨新吸附材料的作用机理。通过扫描电镜、红外光谱和X射线衍射对有机膨润土及石墨烯改性有机膨润土进行表征,并将其用于水中腐殖酸的吸附。结果表明:石墨烯与有机膨润土均匀复合,有机膨润土的层间距由1.37 nm增大至2.68 nm;当温度为25℃、p H值为6、吸附剂的用量为5 g·L-1及吸附时间为1 h时,溶液中腐殖酸的去除率达到95.52%;石墨烯改性有机膨润土对腐殖酸的吸附等温线符合Langmuir模型和准二级动力学模型,最大理论吸附量为52.08 mg·g-1,且为放热反应。利用0.1 mol·L-1Na OH溶液对石墨烯改性有机膨润土进行解吸再生,5次再生后其对腐殖酸的去除率为86.3%

研究了0.21C-1.43Si-1.35Mn钢在两相区及完全奥氏体区采用Q&P(Quenching and Partitioning)工艺加热后的微观组织与力学性能.结果表明:两相区加热可获得马氏体、残余奥氏体和铁素体组织,钢的抗拉强度为1 013 MPa,延伸率为25%,强塑积为25 655 MPa·%;完全奥氏体区加热可获得马氏体和残余奥氏体组织,钢的抗拉强度为1 257 MPa,延伸率为17%,强塑积为21 454 MPa·%;Q&P钢中的马氏体主要为板条状,伴有大量位错,并且发现有少量孪晶马氏体,分析认为由配分过程后的淬火过程转变而来;通过Q&P工艺可得到体积分数高达10.67%的残余奥氏体,分布在板条马氏体间,呈薄膜状

以玻璃包覆Fe69Co10Si8B13合金微丝为研究对象,研究了拉丝速率及冷却条件对微丝尺寸、结构及力学性能的影响;分析了不同冷却条件下微丝的拉伸断裂机制.结果表明:当拉丝速率由5m·min-1增加到400m·min-1时,微丝及芯丝直径分别由95.2μm和26.9μm减小到14.5μm和7.2μm;拉丝速率由50m·min-1增加到400m·min-1时,芯丝抗拉强度由1305MPa增大到5842MPa;冷却距离小于20mm时,微丝尺寸和抗拉强度均随冷却距离的增大而显著减小;冷却距离大于20mm时,冷却距离对微丝尺寸和抗拉强度的影响很小;采用水冷方式且拉丝速率大于5m·min-1时所获得的微丝均为非晶态结构,而采用空冷方式制备的非晶态微丝的拉丝速率应大于或等于20m·min-1;芯丝的断裂方式为伴随不均匀塑性流变的脆性断裂,且脆性断裂倾向随冷却距离的增加而增大