制备工艺对Si_3N_4-SiC材料生坯性能影响

采用氮化硅作为碳化硅材料的结合相的方法制备氮化硅结合碳化硅耐火材料 ,通过对氮化硅结合碳化硅的生坯制备过程的探讨 ,分析了生坯密度、原料粒径级配及制备过程各工艺参数之间的关系 .实验结果表明 ,合适的颗粒级配、较好的颗粒球形度 ,是获得高生坯密度 ,均匀、致密、低气孔率、高强度、高硬度的氮化硅结合碳化硅材料的有效途径     

粗粒料颗粒破碎三维离散元模型及其在密度桶试验中的应用

采用局部应力集中的最大接触力破碎准则,将阿波罗填充模式和最大接触力方向相结合,考虑整体破碎与局部破碎两种破碎模式,建立模拟粗粒料颗粒破碎的离散元模型,对大粒径堆石料的大型相对密度试验机制进行了研究。结果表明:不同破碎模式下的细观力学响应存在较大差异,模拟大粒径堆石料的局部破碎模式可以有效提高数值模拟的精度;堆石块体强度越高,级配偏差对于极值干密度影响程度越大;密度桶高径比过小时,不利于堆石体的振动密实和颗粒重排列,此时试验级配最大干密度的测量值可能远低于理论值,以测量值作为堆石料现场压实检测判别标准,可能会出现相对密度大于1 的情况。     

碎石道床沉降的离散元分析

针对凸多面体颗粒,提出了基于最小投影的粒径评估方法,并与体积评估法和垂直于最小惯性主轴的最小包围正方形评估法进行了对比分析.最后,利用基于最小投影的粒径评估法对道砟颗粒进行粒径评估,并建立了单一粒径级配和指定宽粒径级配的道砟颗粒堆积体,分析了不同颗粒级配对道砟沉降的影响.结果表明:基于最小投影的最小包围矩形粒径评估法比体积评估法和最小包围正方形评估法更精确;道砟初始堆积密度为1.55g·m-3时,宽粒径级配颗粒的轨枕累积沉降值比单一粒径级配的轨枕累积沉降值要小,而且级配单一的大粒径颗粒的轨枕累积沉降值要比级配单一的小粒径的轨枕累积沉降值要大.     

粗颗粒土静力压实特性的试验研究

研究粗颗粒土的压实特性随级配和含水率的变化规律,对工程实践具有重要的指导意义.以大石峡土石坝的筑坝料为研究对象,借助分形级配方程,分别进行了不同级配粗颗粒土的相对密度试验和不同级配不同含水率粗颗粒土的静力压实试验,研究了级配和含水率对试验土料压实特性的影响规律.结果表明,当含水率达到最佳时,粗颗粒土达到最大干密度,超过最佳含水率时反而不利于粗颗粒土的压实;由静力作用得到的干密度和动力作用得到的最大干密度随分形维数的增加呈现相同的变化趋势,均在分形维数为2.62时出现极值点,对应的级配为最优级配.将最优分形维数取为2.60,并通过一些工程堆石料的级配曲线验证了其合理性.研究结论可为填方工程中填筑料的加水量控制和级配设计提供可靠的理论依据.     

粉体材料颗粒堆积状态对收缩的影响

为提高粉体材料颗粒堆积状态,获得更佳工作性能,各研究人员致力于改善水泥颗粒粒径分布或掺加不同粒径粉体材料。本文通过对不同水泥品种、不同矿物掺合材进行堆积密度及流动度试验结合粉煤灰和硅粉化学收缩实验,从用水量及孔隙结构两方面阐明颗粒堆积状态对收缩的影响。     

粒径对石油焦粉及煤粉的堆积与流动特性的影响

以窄粒径分布的2种工业原料粉体——石油焦粉与煤粉为实验物料,通过测试粉体的压缩性、休止角、剪切特性及流动能,研究了粒径对其堆积及流动性的影响,并对比分析了两者的差异性。研究结果表明:随着粒径的增加,粉体压缩性减小、堆积密度增大,基本流动能随之增大;休止角、内聚力和单位流动能随着粒径的增大而减小,粉体流动性变好;随着固结等级的提高,2种粉体的内聚力均增大,流动性变差;在相同固结状态下,2种粉体的剪切性能无明显差别。与大颗粒相比,粒径小于70μm细颗粒的堆积特性及流动性对固结应力的变化更为敏感。不同粉体的对比表明,石油焦粉的堆积密度大于同等粒径的煤粉。在粒径大于70μm的范围内,石油焦粉与煤粉流动性相当;而在粒径小于70μm的范围内,石油焦粉的流动性略差于煤。     

基于分形级配理论的油井水泥体系设计及评价

针对目前油井水泥混合料配比设计困难、缺乏合理颗粒级配模型的现状,基于分形几何理论建立了颗粒群分形连续级配模型.利用激光粒度测试仪分析了级配原材料的粒径分布状况,并将分形级配模型与Andreasen方程进行对比,得到实现最紧密堆积的分形维数范围.结合塔里木现场要求取分形维数为2.561,优化设计出浆体密度为1.40 g/cm3的三元体低密度水泥浆体系,并对体系性能进行了室内评价.结果表明,该体系水泥石抗压强度(24 h)大于18.4 Mpa,养护压力对强度影响很小,水泥浆失水量和游离液含量较低,稠化和流变性能满足要求,体系稳定性好,验证了体系粒径分布的合理性和分形级配模型的可行性.     

级配碳化硅/环氧树脂复合材料冲蚀性能研究

该文主要研究了碳化硅/环氧树脂复合材料的冲蚀磨损性能,分析了颗粒级配搭配对于复合材料耐冲蚀性能与力学性能的影响,并且讨论了冲蚀磨损机理以及偶联剂对于复合材料体系的作用。为了获得最优的耐冲蚀性能,利用田口法设计了实验,对级配颗粒结构进行了优化。结果表明：级配颗粒搭配具有增加硬质点、提高密度、降低磨损率的作用,当级配体系为70%550μm、30%110μm时,试验固相含量高。耐冲蚀效果较好。     

考虑间断级配的破碎矸石压实和再破碎研究

级配结构是影响破碎矸石压实和再破碎特征的重要因素,而级配矸石的压实和再破碎特征直接决定了采空区充填质量和效果。首先,采用分级加载方式对连续级配和间断级配的破碎矸石进行侧限单轴压缩试验;基于试验结果,研究轴向应力和级配共同影响下的压实变形参数、再破碎参数的变化规律,分析再破碎后颗粒的粒径分布和分形特征。然后,以级配压实-破碎—分形演化为研究路线,建立分别表征压实和分形特征的压实度增量与分形维数之间的关系式,以及分别表征压实和再破碎特征的应变与分形维数增量之间的关系式,并论证关系式中参数的物理意义,探讨级配矸石压实和再破碎过程之间的内在关系。研究结果表明：根据压缩模量变化规律及其不同阶段的压实变形机理,可将不同级配破碎矸石压实阶段划分为快速压实、缓慢压实和稳定压实3个阶段,颗粒再破碎后的粒径分布特征表明颗粒的再破碎主要发生在缓慢压实阶段;本文提出的关系式较好地描述了级配破碎矸石的压实—再破碎全过程,可反映不同级配矸石在压实和再破碎过程中的稳定性,可为采空区精准充填及其预防提供理论依据。     

泥石流宽级配砾石土中最优细粒质量分数试验研究

宽级配砾石土的最优细颗粒质量分数可最大限度地降低其渗透性,抑制拦砂坝底扬压力,保障工程安全.通过击实试验和理论分析,研究了宽级配砾石土中细颗粒质量分数对土体干密度(孔隙度)的影响,确定了泥石流堆积物中最优细颗粒质量分数.研究表明,土体干密度与细颗粒质量分数的关系呈抛物线型,抛物线顶点即为最优细粒质量分数.理论分析表明,细粒质量分数在15.5%~20.6%时,粗颗粒孔隙被细粒填满;土体最优细粒质量分数理论值为20.6%,粗、细颗粒均处于最紧密堆积,干密度最大,孔隙度最小.理论计算未考虑粗颗粒的级配和颗粒本身的不规则性,计算结果较实际值偏大.击实试验表明,泥石流宽级配砾石土的最优细颗粒质量分数在15.68%~16.92%之间;土体干密度趋于最大,孔隙度达到最小.因此,为有效降低泥石流拦砂坝基底扬压力,建议坝基砾石土中细颗粒质量分数保持在16%~20%.     

CaF_2晶体弹性与热力学性质的研究

利用第一性原理超软赝势平面波的方法,对CaF2晶体结构进行了几何优化,得到其晶格参数为0.548 0 nm。在优化结构的基础上计算了零温零压下的弹性常数,得到C11=154.4 GPa、C12=38.2 GPa、C44=29.9 GPa及体弹性模量B0=76.9 Gpa。根据德拜模型近似,由弹性常量计算德拜温度为489.6K,在高温下,热容接近杜隆-珀蒂极限。     

免烘干脱水污泥制备陶粒的试验研究

采用未经烘干的脱水污泥与粘土,利用粘土良好的吸水性,将污泥放置于粘土中捣制并混合制备陶粒,减少了脱水污泥在与粘土混合前需要单独对污泥进行烘干这一步骤.试验表明:经过优化后的陶粒制备方法可以生产出性能优异的轻质陶粒.随着烧焙温度的增加,陶粒的堆积密度减小、吸水率增大、单颗抗压强度减小;随着污泥掺量的增加,陶粒的堆积密度增大,单颗抗压强度亦会增强.     

圆柱状磁粉的堆积密度

利用圆柱体堆积模型来模拟圆柱状磁粉的堆积状态,计算了磁粉的堆积系数和堆积密度;讨论了堆积结构、方位因子、形状因子、取向因子、轴比和粒度均匀性对堆积系数的影响。     

第一性原理计算锐钛矿（101）面的电子结构

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法计算了锐钛矿（101）表面的电子结构．首先对锐钛矿完整（101）表面模型进行结构优化,在此基础上计算了电子结构,得到了能带结构和态密度等数据．结果分析表明表面的电子结构与体相基本相同,在完整表面上没有出现表面态,驰豫后完整的锐钛矿（101）表面是稳定的,表面价带主要由O2p组成,导带主要由Ti3d组成,表面导带态密度变窄导致表面能隙比体相能隙略增大．通过表面原子局域态密度和Mulliken净电荷的分析,推测O2c、O3c、Ti5c可能是活性位置．     

针状磁粉的堆积密度

利用旋转椭球体堆积模型模拟针状磁粉颗粒的堆积状态,计算了磁粉的堆积系数和堆积密度,讨论了堆积方式、轴此、方位因子、取向因子、粒度均匀性对堆积系数的影响。计算结果与实验数据符合得很好。     

颗粒级配对水泥基材料有害孔隙率的影响

水泥基材料的硬化浆体中含有大量的孔隙 ,其中的有害孔隙直接影响到耐久性 .依据所建立的微粒级配模型 ,采用粉煤灰、硅灰等球形颗粒掺合料及纳米纤维红粉 (NR)掺合料 ,设计球形颗粒紧密堆积体系与纳米纤维增强紧密堆积体系 ,讨论 2种混合体系内部的总孔隙率与有害孔隙率之间的关系 ,确定活性NR粉在水泥基材料中的作用 .研究表明 ,NR粉能够增加体系密实度 ,水泥混合体系硬化后期的总孔隙率与有害孔隙率之间服从对数关系 ,通过微粒级配模型可预知体系有害孔隙率及颗粒级配的合理性 .     

硫化镁晶体的弹性与热力学性质的研究

利用第一性原理超软赝势平面波的方法,对MgS晶体结构进行了几何优化,得到了其晶格参数为0.522 78 nm;在优化结构的基础上计算出带隙为2.873 eV,属于间接带隙半导体;零温零压下的弹性常数为C11=134.02 GPa、C12=38.5 GPa、C44=53.9 GPa及弹性模量B0=70.3 GPa;根据德拜模型近似,由弹性常量计算了德拜温度为557.2 K,并进一步得到定容热容随温度的变化关系,在高温下,热容接近杜隆—珀蒂极限.     

松散煤体导热系数测定实验

根据非稳态传热的一般原理设计了测定松散煤体导热系数的实验装置并给出了计算方法，对导热系数的影响因素进行了分析。结果表明，随着粉煤粒径、填充密度及煤中含水量的增大，导热系数表现出升高的趋势，并利用3阶多项式曲线拟合了导热系数和平均粒径之间的关系。