基于扩孔理论的混凝土钢筋锈胀开裂分析

采用圆孔扩张理论对钢筋混凝土保护层锈胀开裂过程进行分析,推导不同锈蚀率下的混凝土塑性区边界应力及塑性区半径计算公式,建立保护层锈胀开裂扩孔模型。依据扩孔模型导出与保护层开裂时刻对应的临界钢筋锈蚀率表达式ρ(t),并对临界钢筋锈蚀率模型影响因素进行分析。研究结果表明:临界钢筋锈蚀率ρ(t)与混凝土强度等级、相对保护层厚度、钢筋锈蚀速率和铁锈膨胀率相关;随着混凝土相对保护层厚度增大,锈胀开裂临界锈蚀率ρ(t)快速增大;随着铁锈膨胀率增大,临界锈蚀率ρ(t)快速下降;随着混凝土强度等级增大,临界锈蚀率ρ(t)增加不明显。该模型为进一步研究碳化或者氯离子侵蚀的钢筋锈胀开裂寿命预测提供了理论基础。     

氯离子侵蚀钢筋混凝土管桩的使用寿命预测

基于氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀机理,将钢筋混凝土管桩的使用寿命分为2个阶段,锈蚀初始阶段和裂缝扩展阶段.依据Fick第二定律和Faraday定律,分别建立了氯离子在钢筋混凝土管桩中的扩散方程和氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀模型,通过确定临界氯离子浓度和钢筋临界锈蚀深度,分别对锈蚀初始阶段时间和裂缝扩展阶段时间进行了预测.并在此基础上,进一步分析了表面氯离子浓度、扩散系数、保护层厚度、钢筋直径、体积膨胀率以及抗拉强度与弹性模量的比值等因素对钢筋混凝土管桩使用寿命的影响.分析结果表明,随着表面氯离子浓度、扩散系数、钢筋直径和体积膨胀率的增大,管桩的使用寿命减小;随着保护层厚度和抗拉强度与弹性模量的比值的增大,管桩的使用寿命增大.     

疲劳载荷作用下超高程泵送钢纤维混凝土的耐久性

研究了疲劳载荷作用下的超高泵送钢纤维混凝土(SFRC)的氯离子扩散规律,对相应临界疲劳循环次数作用的SFRC试件的碳化性能进行了分析.通过对疲劳试件的不同深度自由氯离子浓度和表面氯离子扩散系数的研究表明:只要疲劳次数超过某一临界值时,SFRC试件内部的氯离子含量和表面扩散系数就会随着疲劳次数的增加而增大;在相应临界疲劳循环次数作用下,SFRC试件具有较强的抗碳化能力;该SFRC具有优异的抗氯离子扩散性能和抗碳化能力.这不仅拓展了SFRC的应用领域,也为动荷载作用下的混凝土耐久性研究提供了很好的参考和依据.     

计及地方气候的混凝土结构钢筋锈蚀寿命研究

通过拟Monte-Carlo抽样法,计及地方温度和相对湿度影响,研究混凝土结构钢筋锈蚀寿命,并以上海、广州、莆田等沿海城市的混凝土结构为例,分析钢筋锈蚀寿命的概率分布、概率密度,以及混凝土结构保护层厚度C_(cov)、表面氯离子浓度C_s、氯离子扩散系数D_(ref)和钢筋锈蚀时氯离子临界浓度C_(th)等对钢筋锈蚀寿命的影响。研究结果显示:地方气候温度、相对湿度对钢筋锈蚀寿命有一定影响;增加C_(cov)和C_(th),可以提高混凝土结构抗氯离子腐蚀、延长其使用寿命;C_s和D_(ref)的增大会降低钢筋锈蚀寿命。建议在混凝土结构及耐久性设计时,考虑地方气候环境的影响,并采取适当增大混凝土保护层厚度等措施,以提高钢筋锈蚀寿命。     

杂散电流与氯离子耦合作用下钢筋锈蚀

目的研究钢筋混凝土结构在杂散电流和氯离子耦合作用下钢筋锈蚀的演变规律,从而揭示钢筋的损伤机理,为此类结构的耐久性设计提供理论依据.方法试验共设计20组砂浆试件,采用电化学测试技术对杂散电流以及其与氯离子耦合作用下钢筋的锈蚀变化规律进行分析研究,试验采用直流电模拟杂散电流.结果两种腐蚀环境下钢筋的自腐蚀电位随着侵蚀时间、杂散电流强度以及氯离子质量浓度的增大而减小;杂散电流单独作用对钢筋锈蚀影响相对较轻,而在二者耦合作用下钢筋的锈蚀速率明显增大;另外,在耦合腐蚀环境下杂散电流强度对钢筋锈蚀速率的影响程度比氯离子含量影响要大.结论根据试验的测试结果,杂散电流与氯离子的耦合作用会加速钢筋的锈蚀,降低结构的服役寿命.     

复杂环境下钢筋混凝土桥梁损伤概率模型及可靠度分析

综合考虑氯离子的结合作用、水灰比、温度和湿度因素对钢筋锈蚀的初始时间的影响,对Fick第二定律进行改进,建立了初锈时间模型.并通过Monte Carlo数值模拟技术,对钢筋混凝土桥梁的保护层厚度、表面氯离子浓度、扩散系数和临界氯离子浓度进行随机抽样,进行了正常使用极限状态下的可靠度计算.研究结果表明,钢筋对锈蚀的敏感程度依次为:保护层厚度、临界氯离子浓度、扩散系数、表面氯离子浓度;随着锈蚀率的增加,桥梁在使用年限达到65年之后,失效概率达到1,同时使用年限下降27%.     

复杂环境下钢筋锈蚀特征对混凝土强度影响

采用外加直流电场和内掺氯化钠的方法模拟杂散电流和氯离子共存的腐蚀环境,研究了杂散电流与氯离子共存环境下钢筋锈蚀特征及其对混凝土强度的影响.结果表明:二者共存时对混凝土耐久性的危害远大于杂散电流单独作用;当二者共存时,钢筋锈蚀程度明显增加,钢筋由钝化状态到严重腐蚀状态时间大幅度缩短,且受腐蚀钢筋的电化学当量和腐蚀电流密度随着电流强度增大、氯离子浓度升高以及腐蚀时间延长而增大;同时,该条件下混凝土力学性能受损较为严重,其下降程度与钢筋锈蚀程度有关.     

混凝土模拟液中临界氯离子浓度影响因素分析

采用Ca(OH)2溶液作为混凝土模拟孔溶液,通过动电位极化曲线获取B值来计算腐蚀电流密度进而判断钢筋腐蚀开始的时间,研究了交流阻抗谱和线性极化2种电化学测试方法以及pH对模拟液中引起钢筋锈蚀的临界氯离子浓度的影响规律.研究结果表明:相同条件下线性极化法测得的临界氯离子浓度大于电化学阻抗谱测得的结果;以溶液中氯离子的摩尔浓度表示临界氯离子浓度时,其值随pH值的减小而减小;而以C(Cl-)/C(OH-)表示临界氯离子浓度时,其值随着pH值的减小而增大.     

混凝土结构保护层开裂时钢筋的临界锈蚀率模型

基于弹性理论与Bazant理论模型,引入拉伸损伤的概念,对混凝土保护层内环向应力进行修正,建立了混凝土保护层开裂时的临界锈胀力与钢筋临界锈蚀率模型.考虑钢筋混凝土界面间隙及锈蚀产物在裂缝中的填充效应,探讨了完全弹性、Bazant理论模型与拉伸损伤3种不同的环向应力下,钢筋直径、保护层厚度、锈胀系数对临界锈蚀率的影响.结果表明:临界锈蚀率随钢筋直径的增大而减小,随保护层厚度、锈胀系数的增大而增大.弹性下的临界锈蚀率大于Bazant理论模型与拉伸损伤下的临界锈蚀率.最后,与Morinaga的基于试验的临界锈蚀率模型比对,验证了模型的合理性.     

耦合因素对疲劳荷载作用下混凝土氯离子渗透性能的影响

采用自行设计的试验装置分别对疲劳-氯盐耦合作用下混凝土中的氯离子渗透性能及先疲劳后渗透混凝土中的氯离子渗透性能进行了相关研究,试验中施加的荷载水平(疲劳上限)分别为12MPa、16 MPa和20 MPa,疲劳次数为100万次.同时采用超声波速表征疲劳荷载作用下混凝土的损伤,从微观角度对疲劳荷载作用下混凝土的损伤程度进行了验证.结果表明:随着荷载水平的增大,混凝土超声波速逐步减小,损伤程度逐步增加;耦合因素加速了疲劳荷载作用下混凝土中氯离子的渗透性能,且随着荷载水平的增大,混凝土渗透性能进一步加剧.     

薄带连铸取向硅钢的热轧孪生行为

薄带连铸流程下取向硅钢粗大λ晶粒(〈100〉//ND,normal direction)的“遗传”会导致磁性能恶化.为解决这一问题,针对取向硅钢的热轧孪生行为开展研究,结果表明:凝固组织粗大的取向硅钢在650℃热轧时可产生大量112〈111〉形变孪晶,这与具有高层错能的硅钢在较高温度下难以孪生变形的传统认知不同.热轧过程中复杂的应力状态降低了变形孪晶的取向依赖性,由于具有更高的储存能,孪晶界/孪晶界及孪晶界/晶界交叉点成为再结晶形核的优先位置,大大提高了常化过程中的再结晶率,受沿孪晶界应变分布及孪晶间距离的限制,沿孪晶界形核的再结晶晶粒通常呈“饼状”,最终形成以细小且取向漫散的再结晶晶粒为主的常化组织,消除了初始凝固组织中有害的粗大λ晶粒.     

CoFe2O4/SiO2纳米复合材料的制备及其磁性

采用溶胶-凝胶法制备（CoFe₂O₄）_x/（SiO₂）_1-x纳米复合材料. 利用X射线衍射（XRD）和振动样品磁强计（VSM）研究样品结构、 晶粒尺寸及磁性. 结果表明, 随SiO₂含量增加, 样品的晶粒尺寸减小, 比饱和磁化强度和矫顽力降低.      

双相不锈钢热老化前后拉伸变形行为的电子背散射衍射表征

通过电子背散射衍射实验分析方法,研究变形量和热老化因素对双相不锈钢的拉伸性能、相边界、局部应变分布、重位点阵特殊晶界和取向分布的影响。研究结果表明：热老化后,双相不锈钢的强度提高,韧性降低;在大变形条件下铁素体晶粒内小角度晶界的数量和密度略有增加;热老化材料的铁素体的塑性变形和局部应变能力下降,大变形破坏初始奥氏体和铁素体以及∑3孪晶边界的分布。     

Grain boundary characteristics and tensile properties of Ti14 alloy after semi-solid deformation

The microstructure and room-temperature tensile properties of Ti14, a new α+Ti₂Cu alloy, were investigated after conventional forging at 950℃ and semi-solid forging at 1000 and 1050℃, respectively. Results show that coarse grains and grain boundaries are obtained in the semi-solid alloys. The coarse grain boundaries are attributed to Ti₂Cu phase precipitations occurred on the grain boundaries during the solidification. It is found that more Ti₂Cu phase precipitates on the grain boundaries at a higher semi-solid forging temperature, which forms precipitated zones and coarsens the grain boundaries. Tensile tests exhibit high strength and low ductility for the semi-solid forged alloys, especially after forging at 1000℃. Fracture analysis reveals the evidence of ductile failure mechanisms for the conventional forged alloy and cleavage fracture mechanisms for the alloy after semi-solid forging at 1050℃.     

不同应变速率热变形双相不锈钢的取向特征

在MMS-200热模拟实验机上,对S32750超级双相不锈钢在1 000℃,应变速率为0.01～10 s-1的条件下进行了高温压缩实验,利用电子背散射衍射(EBSD)技术对其晶体取向和晶界特征进行了分析.研究结果表明:在低应变速率时,铁素体晶粒出现〈111〉∥压缩轴织构;在高应变速率时,〈001〉织构又明显增加.铁素体晶粒随着应变速率的增加变得细小,而小角度晶界数量增加;在应变速率为10 s-1时,形变后奥氏体晶粒得到了〈110〉织构.应变速率的增加使奥氏体晶粒变大,小角度晶界数量增加.奥氏体相在小应变速率条件下变形可以获得更多的Σ3孪晶界.     

基于真空烧结的Al-B4C中子吸收材料的制备及性能研究

B₄C是一种常见的中子吸收材料,采用真空烧结的方法制备不同成分配比的Al-B₄C复合材料,并对材料的微观组织,力学性能进行分析,研究结果表明:基体Al相和增强相B₄C颗粒之间分布比较均匀,气孔裂纹等缺陷较少,复合材料抗拉强度,屈服强度,断后伸长率随着碳化硼含量的增加逐渐减小,复合材料的断裂方式既有B₄C颗粒的解理断裂,也有铝基体的韧性撕裂,以B₄C颗粒的断裂和拔出为主,是韧性断裂与脆性断裂综合作用的结果.     

海洋软管铠装层用管线钢在超临界CO_2环境下腐蚀行为

利用浸泡实验研究实验钢在超临界CO2环境下的腐蚀行为,讨论实验钢的腐蚀过程及机制。结果表明:实验钢微观组织由铁素体及铬的碳化物构成;腐蚀产物主要为Fe CO3晶体,试样表面腐蚀产物随腐蚀时间的延长逐渐累积,锈层结构趋于密实,该结构可有效阻止溶液中离子与基体反应,增加腐蚀抵抗性;腐蚀早期阶段,实验钢腐蚀减重量较小,随后迅速增加并出现平台,最终减重量缓慢增加;短时间浸泡后腐蚀速率较大,之后迅速下降,实验测定最终腐蚀速率为1.56 mm/a,真实腐蚀速率为0.078 mm/a。     

Low cycle fatigue behavior of micro-grain casting K4169 superalloy at room temperature

The strain-controlled low cycle fatigue tests were carried out at 298 ?K for the newly developed micro-grain casting K4169 superalloy, and the cyclic stress response, deformation and fracture behaviors of the alloy were studied. The results show that the fatigue life of the alloy was increased by more than two times compared with other casting K4169 alloys. This can be partly attributed to grain refinement impeding crack initiation and propagation. When the strain amplitude was in plastic range (Δε_t/2 ?≥ ?0.5%), the alloy displayed a short period of initial cyclic stability followed by cyclic softening to fracture. By observing dislocation configurations, only a few dislocations moved around grain boundaries at initial cycles, leading to short cyclic stability. Afterwards, dislocations in the slip bands cut γ" phase continuously leading to cyclic softening. When the strain amplitude was in elastic range (Δε_t/2 ?≤ ?0.4%), the alloy exhibited elastic deformation and the peak stress kept stable. In addition, the crack initiation site changed from the MC carbides to the persistent slip bands on surface with increasing strain amplitudes.     

Synthesis of layered LiMnO2 byin situ oxidation-intercalation and a study of the reaction mechanism and electrochemical performance

Using Mn(OH)₂ as precursor, LiOH as lithiating agent and (NH₄)₂S₂O₈ as oxidant, layeredo-LiMnO₂ was obtained by a novel method—in situ oxidation-intercalation under mild conditions (80 °C). The product was characterized by XRD, ICP, TEM and⁷Li-NMR. The results reveal that orthorhombic LiMnO₂ with high purity and good crystallinity can be obtained by this method. During electrochemical tests, a LiMnO₂/Li cell shows an initial reversible capacity of 208 mAh · g⁻¹ and a reversible capacity of 180 mAh · g⁻¹ after 30 cycles at room temperature.     

Effect of long-term aging treatment on the tensile strength and ductility of GH 605 superalloy

Aging treatment is an effective way to optimize the mechanical properties of Co-based superalloys. In this study, commercial GH 605 superalloy was subjected to aging treatment at 650 ?°C in a wide time range up to 1000 ?h. The effects of aging time on the tensile characteristics, microstructure evolution and mechanical properties were systematically investigated at room temperature (RT) and 900 ?°C. The results showed that the volume fractions of M₆C and M₂₃C₆ carbide increased with the aging time. After long-term aging treatment, the yield strength (YS) at RT was enhanced from 490.3 ?MPa to 805.9 ?MPa, while the alloy still had high tensile ductility (above 20%). Microscopic observations by transmission electron microscopy (TEM) indicated that the strengthening mechanism was related to carbide precipitation inside the grains and the change in the dislocation slipping mode. Moreover, long-term aging treatment can increase the elongation from 24.1% to 47.3% at 900 ?°C accompanied by a slight increase of YS from 299.3 ?MPa to 313.9 ?MPa. Based on detailed microstructure analysis the strengthening mechanism can be attributed to the refined grains as well as carbide precipitation inside the grains and around the grain boundaries.