阴极电泳树脂性能研究

进行了阳极电泳树脂和阴极电泳树脂的抗蚀性对比实验，从理论和实验两方面研究两类电泳树脂的防腐机理，结果表明阴极电泳树脂具有很强的抗蚀能力．     

鲍鱼壳的跨尺度结构及性能表征

目的:鲍鱼壳具有特殊的结构和优异的性能,通过对鲍鱼壳的跨尺度结构和性能进行深入研究,揭示鲍鱼壳从宏观到微观的结构特点和其结构与性能的关系.方法:采用数码光学显微镜和扫描电镜(SEM)对鲍鱼壳的结构进行表征,利用万能试验机测试鲍鱼壳整体的压缩强度,借助显微硬度仪表征鲍鱼壳表面和截面的硬度和断裂韧性.结果:鲍鱼壳宏观结构分为5部分,表面有生长线和螺肋;介观结构分为2层,厚度比例接近;微观结构包含角质层、棱柱层和珍珠层,珍珠层中存在棱柱层-珍珠层交替结构.整个鲍鱼壳的压缩破坏力为185 N,压缩强度约为52 MPa;鲍鱼壳不同部位的硬度显示有差异,背部的硬度最高为354 HV,其次为中顶部298 HV,头部、腹部和尾部相差不大,约为270 HV;鲍鱼壳背部的截面硬度高于表面,最高值达到了427 HV.结论:鲍鱼壳背部特殊的结构增加了其硬度,且断裂韧性高于氧化铝陶瓷(3.0 MPa·m~(1/2))材料.     

纳米压痕法测量Ti13Nb13Zr医用钛合金蠕变应力指数

在室温下利用纳米压痕仪测量了Ti13Nb13Zr的弹性模量与硬度以及其蠕变行为的规律。通过改变实验的加载速率与最大载荷,确定这两个因素对实验结果的影响。结果表明,Ti13Nb13Zr的弹性模量约为148.1 GPa,硬度约为5.62 GPa。实验结果与加载速率和最大载荷无关,只与材料本身性质相关。最终测得材料的蠕变应力指数范围在28.98~34.66之间。     

TiB_2/Si_3N_4纳米多层膜的制备及其结构和性能分析

利用超高真空离子束辅助沉积(IBAD)系统,在225℃条件下,制备一系列TiB2/Si3N4纳米多层膜,通过X射线衍射(XRD)仪、表面轮廓仪、原子力显微镜(AFM)和纳米力学测试系统分析该体系合成中调制比对多层膜结构和机械性能的影响.结果表明:一定条件下制备的多层膜其纳米硬度值高于两种个体材料混合相的硬度值;当调制比为15∶1,调制周期为(13±1)nm时,结晶出现多元化,多层膜体系的硬度、应力、弹性模量和膜基结合性能均达到最佳.多层膜机械性能的明显改善与其多层结构和多晶结构存在直接联系.实验证明通过选择合适的个体层材料、厚度以及调制比等条件,制备具有高硬度、低应力和良好膜基结合力的纳米多层膜是可以实现的.     

装备紫铜管类件内壁自蔓延成型防腐耐磨涂层制备及性能表征

 采用离心自蔓延技术在紫铜管内壁制备了耐腐蚀耐磨涂层。通过SEM、硬度测试、电化学测试等手段对陶瓷内衬功能梯度涂层的形貌进行分析，研究了陶瓷涂层的硬度、耐磨性、耐腐蚀等性能。结果表明：梯度功能涂层由陶瓷内衬层-金属过渡层-铜基体层 3 层组成，层与层之间整齐均匀，结合致密；涂层硬度显著提高，并且具有良好的抗干湿交替盐雾腐蚀能力；陶瓷内衬层较铜基体耐磨性提高了1倍。     

ZrYN层厚度对CrN/ZrYN纳米多层膜微观结构和力学性能的影响

采用磁控溅射技术在单晶Si基片上交替沉积CrN层、ZrYN层，制备不同厚度ZrYN层的CrN/ZrYN纳米多层膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、纳米压痕仪表征纳米多层膜的微观结构和力学性能。结果表明：随着ZrYN层厚度的增大，纳米多层膜中CrN相的结晶程度呈现出先上升后下降的趋势；纳米多层膜的硬度、弹性模量、韧性也呈现出先增大后减小的趋势；当ZrYN层厚度为0.9 nm时，纳米多层膜具有最高的硬度、弹性模量、韧性，分别为20.3 GPa、210.4 GPa、2.25 MPa·m^1/2。上述结果表明，随着ZrYN层厚度的增大，纳米多层膜出现由晶态向非晶态转变，在非晶态下，能够获得良好的综合力学性能。     

镁合金表面磁控溅射沉积铝膜的力学性能

采用直流磁控溅射法在镁合金上沉积铝膜,在高真空下对铝膜进行加热后处理. 用X射线衍射仪(XRD)分析膜层为纯铝多晶态,扫描电子显微镜(SEM)观察铝膜晶粒细小. 采用纳米压痕/划痕仪对铝膜的厚度、临界附着力、硬度和弹性模量进行了测试,并且用辉光放电光谱仪(GDS)测试了镁合金表面铝膜的成分和性能随薄膜深度的分布. 结果表明,铝膜的厚度随后处理温度的升高而降低,其表面硬度和弹性模量高于镁合金基体并且随深度增加而逐渐降低. 铝膜与镁合金基体间存在一个过渡层,结合良好且表现出一定的弹塑性能,有利于镁合金表面的防护.     

抗震结构填充墙性能的有限元模拟与分析

为充分了解抗震结构填充墙的开裂机理和抗裂能力,并为砌块填充墙的抗震性能提供依据,文中采用有限元方法对砌块墙体的面内开裂进行了分析.研究发现,抗震结构中填充墙的开裂机理十分复杂,但其开裂行为及抗裂能力主要决定于墙体所处的层间位移角以及自身的材料强度.文中还得到了不同弹性模量的砌块墙体在不同裂缝限值下的层间位移角值,可应用于填充墙框架结构基于性能的抗震设计中.     

基于S0波的正交铺层复合材料板拉伸弹性模量的测量方法

提出了一种基于兰姆波的正交铺层复合材料板弹性模量测量方法。正交铺设层合板相当于具有9个独立弹性常数的单层正交各向异性板。研究了正交各向异性板中S₀模态兰姆波(S₀波)群速度对9个工程弹性常数的敏感性。研究发现,在低频率厚度积下,S₀波的群速度仅与正交各向异性板的拉伸弹性模量和面内泊松比有关。通过分析正交铺设层合板等效工程弹性常数的变化范围,发现正交铺设层合板的面内泊松比变化很小,足以忽略其对S₀波群速度的影响。因此,可以用S₀波的群速度来估计正交铺层复合材料板的拉伸弹性模量,并建立了S₀波群速度与拉伸弹性模量的映射关系。该方法已在碳纤维增强正交铺设层合板上进行了数值模拟和实验验证。数值模拟和传统的静态拉伸实验验证了该方法的有效性。结果表明,该方法得到的复合材料板拉伸弹性模量与实际值的误差小于10%,为航空航天等工业领域相关结构参数的测量提供了方便。     

7050超高强铝合金蠕变时效成形行为与性能研究

对7050超高强铝合金进行蠕变时效处理,采用维氏硬度、晶间腐蚀和剥落腐蚀等试验对其力学性能与腐蚀行为进行研究,采用光学显微镜和透射电子显微镜对微观组织进行观察,研究蠕变时效对合金微观组织与性能的影响。结果表明：合金的稳态蠕变速率随温度的升高和应力的增大而逐渐升高,时效温度是影响合金蠕变速率和抗腐蚀性能的主要因素。7050超高强铝合金的稳态蠕变速率与蠕变应力和蠕变温度的关系可以表示为：$ \dot \varepsilon = {e^{12.226}}{\sigma ^{1.66}}{\rm{exp}}( - 120\;536/RT) $。蠕变时效处理后,合金的维氏硬度、抗晶间腐蚀和抗剥落腐蚀性能均得到提高。合金在120 ℃和140 ℃下蠕变时效后,维氏硬度和抗腐蚀性能都保持在较高的水平,160 ℃下合金的维氏硬度和抗腐蚀性能均较低。人工时效后,7050超高强铝合金中的主要强化相为大量弥散分布的η′相,蠕变时效后,晶内和晶界析出相尺寸略有减小,晶界析出相分布不连续,电化学腐蚀速率减小,合金抗腐蚀性能提高。     

生物医用开孔泡沫锌的制备及力学性能

采用自制的真空渗流铸造装置制备开孔泡沫锌材料。运用压缩测试研究了孔隙参数对其压缩性能的影响。结果表明,开孔泡沫锌孔的形状呈近球形,孔洞相互连通为开孔结构,孔隙结构三维连接良好,与人骨松质骨的孔隙率和孔隙结构匹配程度较高。开孔泡沫锌准静态压缩性能的主要影响因素为材料的孔隙率。随着孔隙率的增加,材料的弹性模量、抗压强度均降低,应力平台延长。所制备的开孔泡沫锌材料的抗压强度高于人骨松质骨的抗压强度,弹性模量与人骨松质骨的弹性模量相匹配,满足移植材料的要求。     

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.     

库车河剖面砾岩层的岩石力学性质

新疆大北-博孜区块为典型的砾岩发育区块,钻井过程中井下事故的频发,对该地区油气储层地的开发产生了很大的影响.开展该区域砾岩岩石力学性质研究是非常有意义的.结合微组构测试与室内岩石力学实验,对大北-博孜地区库车河剖面砾岩开展岩石力学性质分析,并研究了微组构对砾石层力学性质的影响.研究结果表明:库车河剖面砾岩层力学参数同层差距较小,不同层位之间差距较大;在分析影响砾石层力学性质方面,对比发现砾石层的力学性质与粒度组成成反比,与胶结的致密程度成正比,且灰质胶结含量越高、泥质胶结含量越低的地层,弹性模量值、单轴抗压强度值越大,泊松比越小,对应砾岩层越不容易发生破坏.     

颅骨弹性模量时效性的实验研究

采用猪颅骨为实验材料，使用应变电测法对颅骨各层弹性模量随风干时间的变化规律进行了实验研究。实验结果表明：密质骨弹性模量约是松质骨弹性模量的2．5倍，松质骨对颅骨弹性模量的影响有限；猪颅骨单层密质骨和整体的弹性模量相差约13．9％；冷冻后经室温下自然解冻的猪颅骨单层密质骨的弹性模量变化量相当于新鲜密质骨的9．2％，单纯板障松质骨片的变化量为17％，去掉一层密质骨后的颅骨片变化量为18．1％，整体猪颅骨片的变化量为15．6％；由于各生物体颅骨结构基本相同。由此可知，如果在人颅骨上也能得到相似的结论，在进行有关人颅骨研究时可大大延长同一块颅骨的使用时间。或者可以用风干颅骨、解冻后风干颅骨来代替新鲜骨，然后根据其时效特性对实验数据进行修正，这样会大大降低实验成本和难度。     

冻融循环作用下混杂纤维粉煤灰混凝土力学性能试验

为了研究混杂纤维和粉煤灰增强混凝土在冻融循环作用下的损伤程度,通过对基准混凝土、混杂纤维混凝土和混杂纤维粉煤灰混凝土试样在冻融循环条件下进行抗压强度试验及超声波检测试验,得到冻融破坏后混凝土的抗压强度和相对动弹性模量,分析抗压强度损伤量、相对动弹性模量损伤量和内部结构破坏机制,建立了基于相对动弹性模量的强度衰减方程。试验结果表明：基准混凝土、混杂纤维混凝土和混杂纤维粉煤灰混凝土的抗压强度和相对动弹性模量均随着冻融循环次数的增加而减小;经历60次冻融循环时,其抗压强度和相对动弹性模量都有不同程度的下降;混杂纤维粉煤灰混凝土抗压强度和动弹性模量的损伤量在粉煤灰掺量小于10%时整体小于基准混凝土,而在粉煤灰掺量为20%和30%时大于基准混凝土;通过对冻融循环作用下混凝土相对抗压强度与相对动弹性模量的关系拟合,得到相关系数良好的相对抗压强度与相对动弹性模量的指数函数关系表达式;分析了混凝土冻融损伤、纤维和粉煤灰增强混凝土抗冻融机理。掺入适量纤维和粉煤灰能增强混凝土的抗冻融破坏能力。     

基于Hoek-Brown强度准则磷矿体开采稳定性分析

磷矿是保障精细磷化工生产和粮食供应的物质基础,而地下缓倾斜磷矿体的开采一直是个难题.该文以湖北兴山后坪矿段磷矿层地下开采为研究背景,采用有限差分软件FLAC3D,基于Hoek-Brown强度准则,对磷矿层的开采过程进行了数值模拟.首先进行单轴压缩模拟试验,求得各岩体的单轴抗压强度、弹性模量和泊松比,模拟试验结果和室内试验结果基本一致.然后研究了磷矿层开采过程中采空区围岩的应力变化情况、上覆岩体的位移规律和矿柱屈服区分布情况,从而评价采空区的稳定性.最后,分析了在缓倾斜磷矿体中实施浅孔房柱法开采的的可行性.     

基于PLS的下向进路多参数优化方法

 为研究下向进路稳定性与多参数间的关系,提出采用正交数值模拟试验法和偏最小二乘法分析下向进路稳定性影响因素,并运用安全系数法和可靠度分析优化下向进路多参数,进而开展工业试验.结果表明:1)影响下向进路稳定性因素依次为:承载层厚度>进路宽度>进路高度>进路侧帮弹模>承载层弹模>充填体泊松比,且前3个因素影响效果显著;2)偏最小二乘法分析对承载层拉应力的拟合和预测效果良好,误差控制在15%以内;3)可靠度分析优化下向进路多参数较安全系数法更为合理,可实现下向进路安全高效经济开采.工业试验效果良好,表明偏最小二乘法优化下向进路多参数具有很好的理论及实践意义.     

季冻区隧道冻胀力影响因素交互性及敏感性正交试验分析

为探究影响季冻区隧道衬砌冻胀力各个因素的交互性及敏感性,依托承担冬奥会人员转运工作的延崇高速主线翠云山隧道,通过建立ANSYS数值模型,对冻胀率、冻融圈厚度、衬砌弹模等冻胀力影响因素进行了正交试验。研究结果表明：(1)考虑各个因素对冻胀力的影响时可只考虑其主效应。(2)融圈厚度、冻胀率、衬砌弹模、冻结围岩弹模以及未冻结围岩弹模均对冻胀力的影响较为显著;各因素敏感性排序为：冻结围岩弹模＞冻胀率＞未冻结围岩弹模＞冻融圈厚度＞衬砌弹模。(3)相比于原始参数,实验最优参数各部位冻胀力均有所减小且降幅均超过30%,最小降幅发生在拱顶为34.20%,并据此提出了控制冻胀力的措施,为河北地区季冻区隧道建设提供指导。??     

碾压混凝土坝层内弹性模量分布规律研究

根据碾压混凝土坝的施工过程和压实机理,认为弹性模量沿层深呈指数衰减分布．将碾压单元层分解成多层结构,用分解刚度法导出了层内弹性模量与本体和层面弹性模量之间的关系．用分解刚度法和有限元方法研究了不同层厚和强度下的弹性模量分布规律,得出了弹性模量指数衰减系数随着层厚和异弹模比的增大而减小的结论．     

压入深度和应变率对氧化锆陶瓷纳米压痕测量值的影响

采用纳米压入法对氧化锆陶瓷的力学性能进行测试,利用连续刚度测量法得到加载阶段材料的硬度值和弹性模量,对比不同压入深度（2000nm,3000nm,4000nm,5000nm,6000nm）和不同应变率（0.01s-1,0.02s-1,0.05s-1,0.1s-1,0.2s-1）两种工况下氧化锆陶瓷的硬度、弹性模量和变形情况,结果表明：应变率一定,弹性模量随压入深度增加而缓慢减小,氧化锆陶瓷硬度和弹性回复率不受压入深度影响;压入深度一定,硬度值、弹性模量和弹性回复率均随着应变率的增加而变大。