基于Monte Carlo Potts方法的三维大尺度晶粒组织仿真模型及定量表征

为改善三维晶粒组织可视化模型的统计性,采用Monte Carlo Potts方法建立了材料多晶体组织的一种大尺度三维数字化模型,并实现了其定量表征和三维可视化.逾万晶粒的统计结果表明,该模型的平均晶粒面数为13.8±0.1,晶粒尺寸分布和晶粒面数分布均可用Lognomal函数近似拟合,与实际材料晶粒组织情况相近.     

陶瓷膜孔径参数对渗透性能的影响(Ⅰ)不同颗粒平均粒径下的模拟计算

初步建立了颗粒体系微滤过程中的膜微观结构与性能关系模型,对陶瓷膜孔径对膜通量的影响进行模拟计算.结果表明,对于颗粒悬浮体系的分离,存在最优膜孔径使膜通量最大,研究工作有助于深入理解膜微观结构对宏观性能的影响.     

烧结金属多孔材料的渗透和导热性能测试及孔隙特征分析

摘要：
为研究烧结金属多孔材料的各项性能参数,测试了多孔材料的孔隙率;在自然断裂表面扫描电镜（SEM）图像基础上进行图像处理与分析,得到面 孔隙率以及平均孔径与孔径分布特征;设计了以达西定律为依据的实验系统对渗透系数和透气度进行测试,分析了原始粉末粒度、孔隙率、厚度 、低温工况、平均孔径以及孔径分布等因素对渗透性能的影响;使用hot disk热导测试装置测量了有效热导率,并与经验公式的预测结果进行比 较.结果表明,体积平均孔径与孔径分布特征能有效反映透气度的变化规律;厚度对烧结金属多孔材料的孔隙率和渗透系数有着重要影响,厚度越 小,原始粉末颗粒的直径越大,壁面效应越明显;低温工况不会改变烧结金属多孔材料的渗透性能. 关键词：
金属多孔材料; 烧结; 渗透系数; 孔隙率; 热导率 中图分类号： TK 172
文献标志码： A     

多晶体材料微结构的仿真与取向分布函数计算

为解决多晶体材料结构的可视化,设计Voronoi增量式外存算法,开发了多晶体材料微结构的“海量”级仿真技术,获得了数值化的晶粒几何信息数据。利用OpenGL图形接口,实现了一般多晶体及表层晶粒细化多晶体材料微结构的可视化仿真,并在此基础上采用Bunge符号的级数展开法模型,计算了各个晶粒的取向分布函数（ODF）,实现了取向分布函数值在取向空间内与实际晶体取向分布的一一对应;开发了软件ProDesign,为三维多晶体材料微结构的力学响应计算提供了基础性仿真工具,为识别“材料结构弱点”、评估微裂纹（群）的启裂及扩展、推演“微结构虚拟失效”行为搭建了支撑性平台。     

取向分布函数(ODF)在材料织构研究中的应用

为准确描述材料性能,以立方晶体为对象,采用Bunge的级数展开法模型计算其取向分布函数(ODF),以Voronoi增量算法为基础生成多晶体材料各晶粒的几何数据信息,利用可视化手段将多晶体材料晶粒位置与对应的ODF实现可视化,直观显示了多晶体材料中ODF值在各晶粒内的分布.对立方晶系多晶体材料的ODF测算及可视化处理,有助于获得材料的织构类型与分布规律.     

立方晶体宏观织构取向分布函数的程序化

取向分布函数(ODF)从宏观整体上反映了多晶体各晶粒取向的统计分布,它突破了传统的极图法、反极图法用一维或二维图形来描述晶体的空间取向分布的局限性,可实现晶体取向分布的三维空间描述.针对具有立方结构的多晶体材料,采用级数展开法模型计算取向分布函数的理论模型,利用程序对ODF值进行了计算,并以Voronoi增量算法为基础生成包含有5000个晶粒的多晶体材料各晶粒的几何数据信息,与计算得到的ODF值一起导入OpenGL进行可视化处理,直观显示了多晶体材料中ODF值在各晶粒内的分布.通过对立方系多晶体材料的ODF测算,对该种材料的织构类型研究与分布规律分析具有重要的指导意义.     

介孔吸附剂SiO2-TiO2的合成及其水蒸气吸附性能

采用溶胶-凝胶法制备介孔吸附剂SiO2-TiO2,通过N2吸附-脱附等温线和透射电镜对SiO2-TiO2的结构及形貌进行表征,考察钛掺杂硅胶中钛含量对硅胶结构的影响.用动态水蒸气吸附分析仪研究SiO2-TiO2吸附剂对水蒸气的吸附和再生性能,并通过程序升温脱附测试估算了饱和吸附水的脱附活化能;最后采用Frenkel-Halsey-Hill模型分析吸附剂的粗糙程度及孔径分布范围.结果表明,随着钛/硅摩尔比的减小,材料的比表面积增大,孔径分布变窄,平均孔径减小,吸附水的脱附活化能降低,且吸附剂再生温度低,在低相对湿度即30％以下时的水蒸气吸附性能较MCM-41型二氧化硅强.     

真空膜蒸馏NaCl水溶液脱盐过程模拟研究

在尘气模型的基础上建立了真空膜蒸馏NaCl水溶液过程的传质传热机理模型,并用膜孔径分布函数代替膜平均孔径值,首次实现了孔径分布与膜蒸馏机理模型的有效结合.与平均孔径模型相比,随温度变化的通量模拟结果与实验数据吻合良好,证明了所建模型的实用性.在此基础上,探讨了操作条件和孔径分布函数的主要参数对蒸馏过程的影响.模拟结果表明,通量随进料温度和流量的增加而增大,随料液中NaCl浓度的增大而减小;膜的平均孔径越大,通量越大;在平均孔径相同的情况下,膜孔分布越密集,通量越小.     

PVC/PP共混体系的分散相形态与流变性能关系的群子模型讨论

从共混体系分散相大小粒子的相互作用出发,用群子模型理论方法建立了具有普遍意义的共混体系分散相粒径分布函数,得到4个具有物理意义的群子参数K_1,r_1,r_2,r_1·r_2·群子参数反映分散相粒径及分布,而分散相形态变化决定群子参数的变化。分散相形态对体系流变性能的影响,可以从平均粒径(对应于K值)和粒径分布宽窄(对应于r_1·r_2值)两方面加以探讨。此外,还讨论了群子参数与剪切水平及流变性能关系。     

负压封闭引流用聚乙烯醇缩甲醛的制备及性能

采用机械搅拌发泡法,以聚乙烯醇、甲醛、淀粉、十二烷基磺酸钠(SDS)和硫酸为原料,制备负压封闭引流用聚乙烯醇缩甲醛泡沫材料,研究了搅拌速率、SDS用量、固化温度、淀粉添加量等对产品吸水性能、拉伸性能、孔径及其分布的影响.结果表明:SDS添加量在0.0~2.0g范围内时,材料吸水性能随SDS添加量增大而增大;SDS添加量大于1.0g后,材料的力学性能趋于稳定;随着淀粉用量的增大和固化温度的升高,材料的力学性能急剧下降;高速搅拌可以制得孔径更小、孔径分布更均匀的发泡材料;SDS用量增大会产生更多的大孔,最终产品的孔径分布范围更大;泡孔数目与淀粉添加量并无严格对应关系.     

有机-无机烧结“合金型”材料中的碳含量及碳和杂质晶体的形态与结构

文中提出了有机-无机烧结“合金型”材料,1700℃烧结样品的碳含量,碳和孔的形态,以及结构小的非主晶杂质晶体。测试和观察表明,材料中的碳含量与聚合物的性质关系较大。材料的常温耐压性能与碳含量没有对应关系,而碳的形态对性能影响较大,碳成网状分布有利提高材料的强度。高聚物对材料中杂质晶体的十成和分布有重要的影响。     

新疆花岗岩物理力学性质的矿物组成和微观结构分析

为分析不同类型花岗岩物理力学性质差异,通过选取不同粒径的新疆花岗岩试样进行电镜扫描和矿物成分测试试验,研究岩石矿物组成和微观结构与其物理力学性质之间关系。结果表明：花岗岩中石英和长石矿物胶结很好而具有孔隙率低和强度高特点;随着粒径增大,花岗岩中云母含量增加,导致粗粒花岗岩的孔隙率较高和强度偏低;通过电镜扫描得出花岗岩微观结构质密,矿物胶结很好,颗粒分布均匀,从而具有孔隙率低和强度高特点,同时由于细粒花岗岩微观结构更质密且晶粒镶嵌紧密而孔隙率最低但强度最高。可见天湖细粒花岗岩体由于质密、低孔隙率和高力学强度的特点更适合作为高放废物地质处置岩体。     

细菌修复加固石质历史建筑遗产研究

为了避免历史建筑遗产保护过程中造成不可逆损伤,通过细菌诱导碳酸钙在大理石试样表面矿化沉积形成薄层达到保护目的。采用XRD、SEM、MIP及超声波研究分析了矿化晶体晶相、矿化层生长、沉积晶体对试样孔隙影响以及矿化层粘结与保护效果。实验结果表明：矿化晶体为方解石和球霰石,细菌在晶体矿化沉积过程中充当成核位点,且晶体均匀生长在试样的表面,沉积致使试样孔隙率减小22.2％,但对孔隙分布无显著影响,矿化层与底层可以形成有效粘结。细菌诱导矿化修复保护新颖、生态,可以作为石质历史建筑遗产保护方法的有效选择。     

Pore structure prediction of coal-based microfiltration carbon membranes

This paper presents a method that is capable of predicting pore structure of coal-based microfiltration carbon membranes. The tubular carbon membranes are prepared from coal samples with different particle size and distribution by using the extrusion method. According to the relationship between properties of coal samples (particle size and distribution) and pore structure parameters of coal-based carbon membranes, the experiential equations of average pore size and porosity are concluded, and the change la...     

湿法冶金草酸钴粒度分布混合建模方法

由于缺乏有效的检验手段,无法实现湿法冶金合成过程草酸钴粒度分布的实时检测.提出了一种支持向量机(SVM)与合成过程动态机理模型相结合的混合建模方法,用以预报草酸钴的粒度分布.通过分析合成过程机理,利用粒数衡算、物料衡算关系建立动态机理模型;利用支持向量机来对不能用机理模型表现的合成过程的动态特性进行误差补偿.仿真分析验证了该方法相比于机理模型的有效性,将其应用到实际生产过程中,取得了满意的效果.     

康威-麦斯威尔-泊松分布及其统计与概率性质

康威-麦斯威尔-泊松分布是一个有用的离散分布,它是扩展的两参数泊松分布,有关此分布的统计和概率性质被广泛研究和探索;文章以矩母函数为工具讨论了该分布的数字特征和矩,给出了参数点估计的隐式方程和费希尔信息矩阵;最后研究了参数的共轭分布、共轭分布的边际分布和条件分布.     

TiN晶体尺寸与其力学性能的第一性原理研究

 纳米多晶体材料因其独特的力学性能而成为当前材料科学领域的研究热点之一,尤其是晶粒尺寸对其力学性能的影响倍受关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,模拟计算了晶粒尺寸为0.6387—2.332nm的TiN的力学性能,得到应力应变关系及屈服强度。计算结果表明,随着晶粒尺寸的增加,TiN的屈服强度降低,晶粒呈现软化趋势。通过对应力-应变曲线分析可知：TiN在应变5%处开始屈服,其屈服强度大约为21.5GPa;抗拉强度发生在应变约为15%时,且随着晶粒尺寸的增加,抗拉强度降低。本文对照了屈服极限的计算值和有限元方法的拟合值,讨论了实验中TiN表面的微观结构与硬度、弹性模量的关系。研究表明,TiN试样中的缺陷对其硬度和强度有很大影响。     

La—Cu—O催化剂的结构和形貌

研究了La-Cu-O(La/Cu=1.0)催化剂以及用H_2还原,加痕量Pt 后的催化剂,它们的体相和表面结构,表面铜平均价态.测定了这三个催化剂的形貌、晶拉大小和分布.从而得到以低价态Cu~+,Cu~0为主,并且存在痕量Pt 的No(?)3样品对于CO-O_2,NO-CO 反应活性最高的结论.此外,比表面大、晶粒轮廓不规整、有毛刺、晶粒大小分布范围较宽的催化剂,由于提供了更多的活性中心,而有利于提高反应活性.     

Mg2Si热电材料力学性能的分子动力学模拟研究:纳孔效应

在热电材料里引入纳孔能有效降低材料的热导率从而提高其热电性能,但纳米孔洞的引入也可能影响材料的力学性能。以圆柱孔理想单晶Mg_2Si块体热电材料为研究对象,建立不同孔径、孔隙率以及分布形式的纳孔Mg_2Si材料的原子模型,采用分子动力学模拟方法研究不同模型下材料的拉伸力学性能。结果表明:①纳孔的引入造成Mg_2Si热电材料的极限应力和弹性模量的降低,而纳孔孔隙率、分布形式都会影响到材料的极限应力,而材料的弹性模量主要与孔隙率有关,孔隙率越大,材料的弹性模量越低;②纳孔的引入不仅减小材料的有效荷载面积,更重要的是造成材料内部应力分布不均匀,而材料所能承受的拉伸方向的应力极限是一定的,因而当纳孔Mg_2Si热电材料平均应力远小于完整块体的极限应力时,材料内部最薄弱的地方的应力就已达到其极限应力,造成材料的破坏。