户外大气曝晒和室内加速试验相关性的研究

将飞机结构材料防护涂层——丙烯酸聚氨酯涂层作为研究对象,在不改变涂层失效机理或者尽量减少引入新的涂层失效形式的前提下,通过对室内外电化学阻抗图谱规律、失光率变化规律和色差变化规律的对比研究,探索有机涂层户外大气曝晒和室内加速试验的相关性。     

有机涂层室内加速实验的对比

研究了丙烯酸聚氨酯清漆涂层在荧光紫外UVA辐照/凝露和氙灯辐照/雨淋两种加速实验程序下的物理、化学性能和防护屏障性与暴露时间的关系.结果表明:氙灯辐照/雨淋对涂层的膜厚损失、失光率的影响程度略大于同周期UVA加速的效果;而黄色指数及不同暴露周期的完整涂层的低频阻抗模值与暴露时间的关系则与FTIR反映的羰基指数的变化规律较为一致,显示UVA加速涂层老化的效果大于同周期氙灯加速效果.且在两种加速条件下,完整涂层的低频阻抗模值均与暴露时间呈指数规律衰减,表现出较好的时间函数关系;说明EIS的低频阻抗模值与UV光辐射产生的涂层性能的变化有一定的相关性,并很好地反映其防护屏障性,可作为有效的监测参量用于建立室内外老化实验的相关性,预测光老化涂层的防护寿命.     

变形场、煤化度和外加电场对甲烷在煤层中渗流的影响

研究了变形场、煤化度和外加电场对煤物质中甲烷气体渗流的影响.结果表明,外加应力(应变)越大,渗透系数越大;当外加应力相同时,煤化程度越高,渗透系数越小;外加电场越强,渗透系数越大.得到地应力和电效应下的一维达西定律修正式.     

镁合金微弧氧化-涂装体系的研究

提出了一种镁合金/微弧氧化膜/有机涂层的镁合金防护体系.在以硅酸钠为主的复合溶液中,利用双向对称脉冲电压在阴、阳极镁合金表面同时微弧电沉积陶瓷膜.利用盐雾实验比较了以镁合金微弧氧化膜为基底并涂覆环氧底漆和聚胺脂丙烯酸面漆的试样与镁合金/微弧氧化膜/有机硅、镁合金/微弧氧化膜/溶胶凝胶涂装试样的耐蚀性,并利用盐雾实验与交流阻抗谱相结合跟踪对比分析了镁合金/有机涂层、镁合金/铬酸盐转化膜/有机涂层、镁合金/微弧氧化膜/有机涂层的屏蔽性能.结果表明:采用溶胶凝胶、有机硅和有机涂层对微弧氧化膜进行涂装的方法均可进一步提高镁合金的耐蚀性,其中镁合金/微弧氧化膜/有机涂层试样可承受480h以上的中性盐雾实验,且其介质屏蔽性能优于镁合金/有机涂层和传统的镁合金/铬酸盐转化膜/有机涂层防护体系.     

热处理温度对受载花岗岩能量演化影响试验研究

为了有效评估花岗岩在高温环境下的工作性能,对饱水和干燥两种状态下的岩石试样,设计了5个温度梯度的热处理试验,通过波速测试试验初步评估岩石的热损伤情况,并在此基础上,针对干燥热处理试样开展了轴向加载试验。结果表明,随温度增加花岗岩波速减小,并在500～600℃间波速出现明显下降,热处理温度越高岩石裂隙越发育。且相同热处理温度下饱和花岗岩波速大于干燥花岗岩;从常温～500℃处理的干燥花岗岩强度以恒定速率下降,而在600℃花岗岩强度显著减小,表明花岗岩在500～600℃间存在热应力损伤临界点;不同温度下花岗岩试件在峰前阶段表现为能量积聚,在峰后阶段表现为能量释放,温度越增加应变能释放梯度越缓慢,体现了高温对岩石延性的增强特性。     

海水温度对深海用环氧涂层防护性能的影响

采用电化学阻抗谱（EIS）技术,研究了环氧重防腐涂层在不同温度海水中的腐蚀电化学行为.结果表明,随着海水温度的升高,涂层体系的涂层电容值的升高和涂层电阻值的降低均加快,说明海水温度的升高,加速了涂层防护性能的下降,加快了基体金属的腐蚀.浸泡初期,在不同温度的海水中,水在涂层中的扩散均符合Fick扩散第二定律,扩散活化能为49.7kJ·mol^-1.随着海水温度的升高,涂层中水的扩散系数增大,涂层吸水达到饱和的时间缩短,但饱和吸水量变化不大.     

丙烯酸聚氨酯涂层的紫外老化行为

针对丙烯酸聚氨酯防腐涂层进行紫外加速老化实验,采用光泽度、色差检测以及SEM、FTIR分析,结合交流阻抗谱法(EIS),研究丙烯酸聚氨酯涂层的紫外老化行为.结果表明:用光泽度表征涂层光降解程度更灵敏;由接触角及色差等变化规律可将丙烯酸聚氨酯涂层紫外老化分为前期(慢速光老化)、中期(快速光老化)和后期(慢速光老化)三阶段.对涂层进行表面化学分析认为丙烯酸聚氨酯的紫外光降解主要是O—CH键及C—N键断裂导致的;涂层表面形貌和性能与EIS结果对比分析显示丙烯酸聚氨酯涂层发生明显降解之前防护性能已经明显下降.     

人工加速老化对聚脲涂料防护性能的影响

针对聚脲涂料防腐涂层进行紫外加速老化实验,采用光泽度计、扫描电子显微镜(SEM)以及傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)分析并结合电化学阻抗谱(EIS)图谱,研究涂层的老化行为.结果表明:涂层的老化分为前期、中期和后期三阶段,涂层表面在老化中期变色较大.涂层的表面、断面SEM及EIS测试显示涂层中的微气泡阻止了涂层的老化裂纹向基体发展,涂层仍保持较好的防护性能.     

热力氧耦合环境下C/C复合材料的力学性能表征

为了准确表征C/C复合材料在热力氧耦合环境下的力学性能,采用高温试验装置,在不同的预应力与温度条件下对带/不带抗氧化涂层2类典型的C/C复合材料拉伸试验件进行测试.试验结果表明,不同应力水平导致C/C复合材料的损伤可分为扩散控制和反应控制2个阶段.在扩散控制阶段,结构各部分承载的均匀性较好;在反应控制阶段,材料拉伸模量显著下降.当高温下外载荷产生的应变小于等于0.2%时,不带抗氧化涂层C/C复合材料的强度约为带抗氧化涂层C/C复合材料强度的50%.不同温度条件下材料的强度性能变化不显著,但随时间增加,其高温强度逐渐下降.研究结果对于C/C复合材料在飞行环境下的强度设计与评估具有重要的参考价值.     

纳米SiO2粒子复合对聚脲涂层耐蚀性能的影响

采用紫外光暴露+冷凝的紫外加速老化试验,结合表面形貌观察测试了纳米SiO2粉体复合聚脲涂层的光老化性能,采用3·5%NaCl溶液浸泡试验测试了涂层的耐海水浸泡腐蚀性能,通过场发射扫描电子显微镜、自腐蚀电位和交流阻抗图谱等分析了不同涂层的耐蚀性能.结果表明:纳米SiO2粉体显著提高了芳香族聚脲涂层的耐蚀性能,自腐蚀电位由-40mV升高至60mV,电化学阻抗模值增加了约一个数量级,涂层进入迅速老化阶段的时间延长了约120h,在3·5%NaCl溶液中的浸泡寿命提高了约600h.     

脉冲电流下黄铜合金H70的力学性能和微观组织

在高精度电辅助拉伸系统上进行了一系列H70黄铜合金板材拉伸试验,探讨了脉冲电流持续时间和温度峰值对黄铜合金拉伸性能的影响,并观察了试验前后材料的微观组织.结果表明,脉冲持续时间越长,单次脉冲电流产生的峰值温度越高,H70黄铜合金的抗拉强度越低.在相同预应变下,脉冲电流产生的温度峰值越高,应力回复值下降越明显.当峰值温度高于600℃时,应力回复值接近于初始屈服强度.变形过程引入脉冲电流使黄铜发生明显再结晶,靠近断裂区域,晶粒长大明显,并出现铸态细小等轴晶和粗大枝晶.     

土壤中氯离子对无溶剂环氧石油沥青涂层的腐蚀行为

为考察无溶剂环氧石油沥青涂层在不同氯离子浓度土壤中的腐蚀行为,采用电化学测试技术测试涂层的腐蚀电位和低频阻抗模值.结果表明,随着土壤中氯离子含量的增加,涂层的腐蚀电位负移,容抗弧半径减小,阻抗模值降低,说明土壤中氯离子含量的增加导致涂层对土壤中腐蚀性介质的屏蔽作用能力有所下降.400μm厚的涂层在29%H_2O+1.8%NaCl土壤中的交流阻抗谱图呈现单容抗弧特征;随着埋设时间的延长,阻抗模值下降,埋设360d时涂层的低频阻抗模值达8.3020×10~8Ω·cm~2,涂层未发生鼓泡、裂缝和剥落迹象,表明涂层形成了有效的屏蔽层,对基体金属有着良好的防护作用.     

单轴循环加卸载作用下红砂岩变形损伤及能量演化

利用RYL-600型微机控制剪切流变仪对红砂岩试件开展低频率单轴循环加卸载试验,研究该条件下红砂岩的疲劳变形、损伤特性及能量演化规律.研究结果表明:1)该红砂岩应力上限疲劳破坏门槛值在75%～85%之间,且疲劳寿命随应力上限增加而急剧减少.2)低频单轴循环加卸载条件下红砂岩轴向变形呈现3个阶段,开始阶段应变量较小但增速很大,稳定阶段应变逐步缓慢增长,破坏阶段应变量和应变增速都快速增大;3个阶段中滞回环密集度呈现出典型的疏—密—疏特征,单个滞回环形状表现出"胖—瘦—胖"的发展规律,且其面积随应力上限增加而增大.3)损伤发展过程呈现起始阶段、稳定扩展阶段和加速破坏阶段的3阶段特征;应力上限越高,损伤发展越快;3个阶段中,循环次数占据疲劳寿命最小部分的加速破坏阶段产生绝大部分的损伤增量.4)弹性能随循环次数增加先增大后保持稳定,但临近破坏时因材料弹性减弱而减小;耗散能在循环开始时较大,然后随循环次数增加先减小而后趋于稳定,临近破坏时又急剧增大至近4倍,岩石破坏伴随耗散能的急剧增大.5)岩石内部应力调整反映在滞回环演化中,滞回环面积越大,单次塑性变形越大,损伤程度越高,能量耗散越严重.     

装配式混凝土阶梯钢板式节点应力应变分析

目的研究装配式混凝土阶梯钢板式节点的应力应变分布规律,提出一种装配式混凝土阶梯钢板式节点.方法以混凝土强度和穿心板厚度为参数制作装配式混凝土阶梯钢板式节点,以节点试件的外加梁其两端加载点的竖向荷载和位移、节点的核心区柱应力分布、节点核心区穿心钢板应力分布以及外加梁的应力分布等作为主要量测内容.对试件进行低周往复加载试验.结果穿心钢板的应变大多表现为横向应力应变远大于纵向应力应变,外加梁上梯段钢筋的应变远大于其下梯段钢筋的应变.在其他参数不变的情况下,装配式混凝土阶梯钢板式节点的混凝土强度越高则其主要受力部位的应力应变越小;穿心钢板越厚其主要受力部位的应力应变就越小;节点试件的承载力随混凝土强度提高而增大.其中极限荷载在混凝土强度C20时为110.5 k N,C40则达到228.94 k N,较C20提高107.2%.结论提出的装配式混凝土结构梁柱节点构造具有较好的应用价值,为今后预制装配式混凝土结构深入研究及推广提供试验与理论基础.     

沉积工艺对聚苯胺涂层电学性能的影响及其抗磨损性能

神经电极表面涂层对电极性能有重要影响,其中沉积工艺是重要的影响参量.本文着重考察涂层沉积工艺对其电学性能的影响,并对最佳沉积工艺所得涂层的抗磨损性能进行研究.具体而言,在控制沉积过程中电极通过电荷量相当的前提下,比较3种聚苯胺电化学沉积方法的优劣.结果显示:相比裸电极,循环伏安沉积电极阻抗降低了29.7%,CV面积增加了4.05倍;恒电流沉积电极阻抗降低了39.8%,CV面积增加了5.4倍;恒电位沉积电极阻抗降低了4.3%,CV面积增加了4.9倍,恒电流法效果最佳.较低的阻抗及较大的CV面积意味着较好的电学性能.在此标准下,恒电流沉积时间为600～700 s时,沉积效果较好.为考察聚苯胺涂层磨损后对电极性能改善效果的影响,设计了一种模拟体内磨损装置进行相关试验.结果显示:磨损过程中涂层的电学性能改善效果逐渐下降,经4 h磨损后,修饰电极的阻抗值甚至高于裸电极阻抗.因此,在对导电涂层的评估中,其抗磨损性能应引起重视.     

钛合金TC4塑性变形后在3%NaCl溶液中的交流阻抗谱

通过对不同应变状态下钛合金TC4在3%NaCl溶液中的交流阻抗谱的研究,发现在高应变条件下钛合金的腐蚀速度更易受到外加交流信号频率的影响.根据阳极溶解的应力腐蚀机理,腐蚀裂纹处实际上处于交流信号的扰动中,因此腐蚀裂纹处的电化学过程应与交流信号的频率有关,频率越高腐蚀速度越快,理论估计在50 Hz的频率下腐蚀速度可增加10倍以上.因此认为应力腐蚀过程中裂纹的萌生和发展与界面上产生的交流信号密切相关.     

老化方式对聚氨酯涂层钢板失效行为的影响

运用四种加速方法对聚氨酯有机涂层钢板进行老化,并通过涂层的表观性能和电化学特征对比研究了老化方式对涂层失效的影响.紫外老化对涂层光泽的影响最大,老化32 d失光度达85.7%.盐雾实验前期线性极化阻力Rp迅速下降,后期由于盐膜的生成使得Rp保持稳定;氙灯和盐雾混合老化的光泽度和Rp的变化规律都表现为实验前期与光老化相似,后期则与盐雾实验相类似.此外,拟合不同老化方式的电化学交流阻抗谱发现：混合老化前期主要受氙灯影响,与单一氙灯老化的等效电路一致,表现为两个时间常数;后期产生盐膜,出现三个时间常数.     

改性纳米SiO2成膜复合涂层对混凝土疏水和抗碳化性能的影响

为了研究改性纳米Si O2+有机成膜涂层对混凝土疏水和抗碳化性能的影响,配制了6种改性和未改性纳米Si O2有机成膜复合涂料,测定了涂覆复合涂料后混凝土的表面接触角,确定了涂料中纳米Si O2的最佳添加量。通过测定涂层混凝土的吸水率发现,改性和未改性纳米Si O2可以显著提高涂层混凝土的憎水性,其中改性纳米Si O2的改善幅度更大,同时混凝土的吸水率与其接触角呈一阶线性负相关的关系;通过涂层混凝土的加速碳化试验发现,改性和未改性纳米Si O2可以有效改善涂层混凝土的抗碳化性能,其中改性纳米Si O2的改善效果更好,而且还发现涂层混凝土的疏水能力和抗碳化性能之间存在正相关关系,即表面涂层疏水性能越强,混凝土抗碳化性能越好。     

基于静力特性的分段锈蚀梁损伤识别研究

锈蚀钢筋混凝土结构损伤的检测和评估是进行维修、加固改造的前提,如何有效的进行损伤检测是迫切需要解决的问题。本文采用外加电流加速锈蚀的方式,获得6根不同区段锈蚀的钢筋混凝土梁;通过静载试验对锈蚀后的钢筋混凝土梁和未锈蚀梁进行受弯性能试验的研究,探讨钢筋锈蚀对梁的承载力、刚度、跨中纯弯段混凝土表面的纵向应变、裂缝特征、破坏机理的影响,从而识别出结构损伤的发生和程度。     

叠层铅芯橡胶隔震支座剪切破坏模式研究

对叠层铅芯橡胶隔震支座进行了水平剪切性能试验、极限剪切破坏试验和受拉后的水平剪切性能试验、极限剪切破坏试验,根据试验结果及现象,研究了剪切应变对隔震支座力学性能的影响、支座极限剪切破坏发展机制及受拉工况对支座极限剪切破坏模式的影响.