一种改进的低密度薄壁中空微球预混料均匀性及密度表征方法

基于多级粉体堆积理论，建立了低密度薄壁中空微球预混料的堆积模型和理论密度计算方法；基于微球混合物的图像色彩亮度和混合均匀性存在一定映射关系，使用图像二值法进行图像采集处理，并引入综合分散度表征混合均匀度；设计了低密度薄壁中空微球预混料的密度及混合均匀性测量系统，通过PLC可实现压力和位移的可控精确测量。使用本测量系统对微球预混料进行了10组实验的密度值测定，结果表明：测得的预混料的平均密度为0.431 2 g/cm³，预混料的理论密度为0.428 2 g/cm³；密度测定的相对标准差为0.25%，与手工称量瓶法相比，本测量系统的密度重复测试精度提高了1.12倍，且平均密度更接近理论密度。测定了不同混合程度的3种预混料的混合均匀性，结果表明：随着预混料由粗混到精混，其对应的综合分散度逐渐增大并接近理想样品，采用本文算法得到的预混料的综合分散度量化数值能够反映预混料的混合均匀度。     

固溶温度对Fe-20Mn-9Al-1.2C低密度钢组织性能的影响

为了达到低密度高强钢优异强韧性结合的目的，设计了一种低密度高强钢Fe-20Mn-9Al-1.2C,经冶炼、锻造和热轧后在900,950,1 000,1 050℃下分别进行固溶处理，保温24 min,并快速水淬，采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EMPA)等试验方法研究固溶温度对试验钢组织性能的影响.结果表明：所设计的新型低密度钢的密度为6.826 g/cm³,比常规钢的密度降低约13%.当固溶温度为1 000℃,低密度钢的综合力学性能最佳，其抗拉强度可达1 065 MPa,屈服强度为937 MPa,延伸率为65.3%,强塑积可达69.5 GPa·%,-40℃冲击功(V型缺口)为49 J.     

磺酸型中空多孔碳微球基固体酸催化煎炸废油的酯交换反应

以中空多孔碳微球(HPCMs)为载体，依次经过酰胺化、H₂O₂氧化和氯磺酸磺化后制得磺酸型中空多孔碳微球基固体酸(SHPCMs)催化剂，借助SEM、TEM、氮气物理吸脱附、XPS、TG和boehm滴定法等对催化剂的理化性质进行了表征.结果表明，该催化剂具有中空多孔结构，表面成功接枝磺酸基团，表面酸量为13.0 mmol/g,比表面积为11.5 m²/g,平均孔径为4.39 nm,在酯交换反应中表现出良好的催化性能，在最佳反应条件下(反应温度120℃、反应时间7 h、醇油物质的量之比16∶1),脂肪酸甲酯的产率为98.60%.     

准噶尔盆地乌尔禾组凝灰岩孔隙特征及其主控因素

为明确东道海子凹陷乌尔禾组凝灰岩孔隙结构与主控因素,基于低压CO₂吸附、低温N₂吸附以及高压压汞实验,对凝灰岩全尺寸孔隙孔径进行表征;基于分形理论,对凝灰岩微孔和介孔的孔隙复杂程度和非均质性进行定量表征,阐明影响与控制凝灰岩孔隙结构的主要因素。结果表明,凝灰岩主要发育锥形管孔、开口的锥形平板孔和狭窄的平行板孔等形态孔隙,孔径呈多峰分布;凝灰岩总孔体积介于0.005 4～0.047 8 cm³/g,各类孔隙发育程度差异较大,凝灰岩总孔体积主要由介孔所提供,介孔体积介于0.004 2～0.041 3 cm³/g,平均0.026 0 cm³/g,平均占比75.10%;其次是微孔和宏孔,微孔体积介于0.000 6～0.005 5 cm³/g,平均0.003 1 cm³/g,宏孔体积介于0.000 6～0.005 3 cm³/g,平均0.002 8 cm³/g,二者的占比分别为11.5%和13.4%;...     

SiO2气凝胶改性岩棉复合材料的制备及性能

分别以酚醛树脂-岩棉纤维毡(PR-RWF)、丙烯酸酯类树脂-岩棉纤维毡(ACR-RWF)2种不同纤维取向的岩棉纤维毡作为增强体,制备SiO₂气凝胶改性岩棉复合材料,即PR-SiO₂-RWF和ACR-SiO₂-RWF复合材料。研究溶剂置换时间对复合材料密度和热导率的影响,研究纤维取向对材料压缩强度、抗撕裂强度的影响,探讨气凝胶对材料的疏水性、抗湿性的影响。结果表明：将溶剂置换改为湿凝胶静置24 h为最合适的工艺过程,且制得的SiO₂气凝胶改性岩棉复合材料具有低密度、低热导率以及良好的抗湿性的优点,PR-SiO₂-RWF复合材料的密度为0.136 g/cm³、热导率为0.024 59 W/(m·K),ACR-SiO₂-RWF复合材料的密度为0.116 g/cm³、热导率为0.014 97 W/(m·K),与复合前的岩棉纤维毡相比,热导率分别降低了31.9%和49.0%,短期吸水率分别降低了97.95%和95.10%。...     

聚合物/中空微球复合材料理论传热模型的实验验证

应用导热系数测量仪，测量了中空微球填充聚丙烯复合材料的等效导热系数（keff），并对前期研究中所得到的等效导热系数公式进行了初步验证．结果表明，除个别点外，keff的理论估算值和实测值有较好的一致性．当中空微球体积分数φf≤20％时，随着φf的增加，keff大致呈线性减小．当φf较低时，keff随中空微球粒径的增加而有所下降．     

定向脉冲气流TG-CVI法致密C/C复合材料工艺及性能

以液化气为碳源前驱体,氮气为稀释气体,采用定向脉冲气流TG-CVI法,对初始密度为0.14 g·cm^－3的普通碳毡进行致密化处理.研究在不同试验条件下C/C复合材料的致密化过程和密度分布,借助偏光显微镜观察其微观组织,扫描电子显微镜观察其断口形貌,采用三点弯曲法测定C/C复合材料的抗弯强度.结果表明:在热端温度为1 080 ℃、脉冲压力为－3~0 kPa的条件下,经70 h致密化,C/C复合材料的表观密度可达1.836 g·cm^－3,且密度分布均匀;组织为粗糙层(RL)和光滑层(SL)的混合型组织;试样断口形貌呈渐变的锯齿状分布,纤维以拔出为主,表现为假塑性断裂特征,抗弯强度为83.91 MPa.     

团簇V3BP电子自旋密度的研究

基于密度泛函理论，对B3LYP/Lanl2dz赝势基组水平的V₃BP的11种优化构型通过分析其电子自旋密度分布进行稳定性的研究。结果表明：团簇V₃BP最稳定构型1^（4）外围电子自旋密度分布均匀，对称性好；内部原子间成键强弱均匀，对称性好；最不稳定构型8^（2）外围α电子和β电子交替分布且分布不均匀，对称性差且极不规整；内部原子间成键强度各不相同，同一类型键原子间成键强弱也不均匀；团簇V₃BP各优化构型的外围电子分布由α电子和β电子共同组成，且α电子所占比例较大；构型2^（4）、1^（2）、4^（2）、8^（2）内部原子间成键后均为β电子过剩，其余构型内部原子间成键后均为α电子过剩。     

不同堆积结构颗粒床内的流动特性研究

为了研究不同堆积结构颗粒床内的流动特性,使用两种尺寸球形颗粒构建了均匀混合堆积结构和分层堆积结构床,在碎片床冷却性实验装置(DEBECO,DEbris BEd COolability)上进行了单相和两相流动实验。基于实验结果,对比分析了两种堆积结构的流动阻力压降,进一步验证了流动阻力模型。实验结果表明:对于不同尺寸颗粒均匀混合的堆积颗粒床,其有效直径在低速(Rep7)条件下更接近面积平均直径;随着速度(Rep7)升高,其有效直径更接近长度平均直径。当气液两相同向向上流过均匀堆积结构颗粒床时,实验测量的两相压降总体上与Reed模型预测值较为接近;与均匀堆积结构床相比,相同颗粒分层堆积结构床内的两相流动阻力压降较低。该实验研究结果对完善多孔介质结构内流动阻力分析具有重要的学术意义。     

喷雾法制备固定化酶载体--磁性聚丙烯腈微球

介绍了一种制备磁性聚丙烯腈微球的方法。将纳米磁粉均匀分散于聚丙烯腈的N，N-二甲基甲酰胺溶液中，用喷协和法制备了具有超顺磁性的聚丙烯腈微球，并对微球制备过程中的影响因素进行了综合考察。得到了粒度分布在1.0μm-1.5μm、磁含量约为15%的磁性聚丙烯腈微球，其最佳制备条件为：以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂，CPAN=1g/L,T=180℃，n=30000r/min，V=2mL/s,Cmagnetic fluid=2g/L。     

滑动摩擦加工挤压Mg-Dy-Ni合金的显微组织、力学及腐蚀性能

研究了滑动摩擦加工(SFT)Mg-12Dy-1.1Ni(wt.%)合金的显微组织、力学及腐蚀性能.结果表明:SFT细化了挤压合金表层的晶粒,碎化了LPSO相和Mg₂₄Dy₅颗粒相并促使其均匀分布.SFT同时提高了挤压合金的力学和腐蚀性能.SFT合金具有较高的最大抗拉强度(δ_UTS=356 MPa)和延伸率(ε=25%).SFT合金高的拉伸性能主要来自晶粒细化、18R-LPSO相的弥散强化和14H-LPSO相的析出强化.与挤压合金相比,SFT合金在0.1 mol NaCl溶液中浸泡1 h的失重率从3.02 mg/cm²/h降低到1.86 mg/cm²/h,腐蚀电流密度降低到2.98 mA/cm²,SFT合金良好的腐蚀性能与合金元素及第二相颗粒的均匀分布有关.     

胶体石墨涂层的平面场发射特性研究

研究了胶体石墨涂层的场发射特性。测得其相应于10μA/cm²场发射电流密度的开启场强为5.4V/μm,相应于1mA/cm²场发射电流密度的阈值场强为8.8V/μm。扫描电子显微镜观察表明场发射应该来自细小石墨碎片的尖锐边缘。通过计算估计出这些尖锐边缘处的场强比阴阳极之间的平均场强增加了大约4×10²倍。     

纳米多孔Ni的制备及其电催化析氢性能研究

采用快速凝固结合脱合金的方法制备纳米多孔Ni,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对试样进行物相分析和形貌表征,并使用线性扫描伏安(LSV)、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等方法测试纳米多孔Ni电极的电催化析氢性能.结果表明:Ni₅Al₉₅前驱体合金在65 ℃条件下经4 h脱合金化后获得多层次、双连续的纳米多孔Ni.在50 mA·cm^－2电流密度下,25 ℃时析氢过电位为257 mV,双电层电容为4.7 mF·cm^－2,在析氢反应过程中表观活化能为26.06 kJ·mol^－1,电化学脱附是整个反应的控制步骤.经过1 000圈循环伏安耐久实验后,纳米多孔Ni电极在25 ℃下极化曲线基本保持原状,50 mA·cm^－2电流密度下析氢过电位减小6 mV,表现出优良的析氢稳定性.     

掺硼金刚石薄膜电极降解亚甲基蓝废水

采用掺硼金刚石薄膜电极组处理模拟亚甲基蓝染料废水,考察了掺硼金刚石薄膜的成膜质量和亚甲基蓝初始浓度、溶液pH、电解质投加量、电流密度等工艺条件对去除的影响,并进行了反应动力学模拟。结果表明,亚甲基蓝去除速率常数、去除率和溶液COD去除率随pH的升高、电解质的增多和电流密度的增大而增大。初始pH由4上升至10,亚甲基蓝去除速率常数由0.001 4 s^-1增至0.003 3 s^-1,去除率由53.9%增至85.8%。电解质投加量由1 g增至4 g,去除速率常数由0.001 7 s^-1增至0.005 1 s^-1,去除率由61.0%增至94.2%。电流密度由18.75 mA/cm²增大为75.00 mA/cm²,去除速率常数由0.000 3 s^-1增至0.003 8 s^-1,去除率由18.1%增至92%。亚甲基蓝初始浓度对去除率的影响较小。电解质投加不足及电流密度过大时,均造成溶液温度有较大上升,过剩的电能转化为溶液的热能。     

纳米多孔Co的磷化物制备及其电催化析氢性能

采用脱合金化、水热合成和化学气相沉积制备纳米多孔Co、NiCo(OH)₂/Co和NiCo(OH)₂-P复合电极. 通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法表征电极材料的物相和形貌结构. 在1 mol·L^－1的KOH溶液中,运用线性扫描伏安曲线(LSV)、交流阻抗谱(EIS)、循环伏安曲线(CV)等测试电极的电催化析氢性能. 结果表明:纳米多孔Co、NiCo(OH)₂/Co、NiCo(OH)₂-P电极材料的析氢性能依次增加,化学气相沉积(CVD)磷化后的纳米多孔NiCo(OH)₂-P在10 mA·cm^－2电流密度下,其过电位为139 mV,Tafel斜率为123.57 mV·dec^－1,双电层电容为30.16 mF·cm^－2. 经过1 000圈循环伏安耐久性实验后,纳米多孔NiCo(OH)₂-P电极在10 mA·cm^－2电流密度下,析氢过电位仅相差7 mV,表现出良好的析氢稳定性.     

油套管钢在氯化钙溶液中腐蚀及缓蚀性能研究

为了获得普通碳钢在常规压井液中腐蚀性,并找到一种腐蚀控制途径,利用失重法和电化学方法研究了N80、P110钢在1.35 g/cm³ CaCl₂溶液中不同温度、高温高压,缓蚀剂种类、用量等条件下的腐蚀及缓蚀行为。实验结果表明,随温度的升高N80和P110钢腐蚀加剧,在常压60~80℃,普通碳钢自腐蚀电流密度从10^-6 A/cm²增加到10^-5 A/cm²;4 MPa条件下,温度从90℃升高至150℃时,腐蚀速率增大了1个数量级;80℃下,WLD31A用量仅为30 mg/L时,对N80缓蚀效率可达95.51%,P110钢缓蚀效率可达93.11%;在60~80℃,升高温度有利于提高WLD31A缓蚀效果,N80钢缓蚀效率从88.08%增加到96.51%,P110钢缓蚀效率从61.38%增加到93.11%。     

导管伸出长度对气雾化制备TC4粉末特性的影响

采用电极感应熔炼气雾化法(EIGA)制备TC4钛合金粉末,模拟了雾化流场并研究了环形喷嘴中导管伸出长度对粉末形貌、粒径分布、空心球率、松装密度和流动性等特性的影响.结果表明:随着导管伸出长度的增加,负压区增大,雾化破碎更充分.当导管伸出长度为3mm时,负压区分裂成两个独立的小负压区,制备的粉末中块状粉末和空心球增加.雾化气压为6.0MPa、熔炼功率为60kW、导管伸出长度为2mm时,负压区面积大且呈倒置三角形,充满整个导管下方,液滴雾化破碎更充分;制备的粉末D₍₅₀₎小于90μm,可打印粉末的收得率为51.60%;粉末松装密度为2.870g/cm³,粉末流动性为22.23s/50g,空心球率≤3%,雾化制备的TC4粉末更适合激光直接沉积技术.     

低密度二氧化硅气凝胶微观结构与隔热性能表征

以正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法及超临界流体干燥技术制备了密度为11kg/m³的低密度二氧化硅气凝胶块体材料,并与密度为25kg/m³和38kg/m³的二氧化硅气凝胶块体材料进行性能对比。采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、BET等检测方法对样品的微观结构进行表征,对比了不同密度低密度气凝胶的微观结构,并测试了不同温度下的导热系数。结果表明：相比于密度更大的气凝胶材料,11kg/m³低密度气凝胶具有更为纤细的骨架结构和更大的孔洞尺寸,以及较小的比表面积,室温条件下具有最大的导热系数;在气凝胶密度小于40kg/m³的范围内,呈现出密度越小,导热系数越大的规律。     

空心玻璃微珠在钻井液中的分散性能评价及微观机理研究

针对空心玻璃微珠(HGM)在低密度钻井液中分散性较差的问题,采用实验研究、理论分析和微观分析相结合的方法开展了低密度钻井液的研制与性能评价。首先筛选了六种不同类型的添加剂开展HGM的分散性能实验研究。从微观角度对HGM与添加剂之间的相互作用进行理论分析,并采用扫描电镜对性能优越的添加剂进行微观机理分析。最后,提取分散性能良好的添加剂,根据钻井液综合性能的需要引进其他添加剂,研制了适用于低压力系数油气层钻探的低密度钻井液配方,并对其流变性能及长期的分散性能进行了评价。结果表明,研制的低密度钻井液体系组成简单、润滑性能优越,低失水、分散性能及流变性能良好。