添加Al2O3--ZrO2复合粉改性氧化锆质定径水口及其损毁机理

通过添加溶胶-凝胶法制备的Al2O3-ZrO2复合粉,对陶瓷型和颗粒型氧化锆质定径水口进行改性.对比研究了陶瓷型和颗粒型定径水口改性前后物理性能,矿物相组成和显微结构的变化,并通过现场连铸实验对四种定径水口损毁机理进行了探讨.结果表明:相较于颗粒型定径水口,陶瓷型定径水口的显气孔率较低,体积密度和耐压强度较高,热震稳定性较差,抗侵蚀和冲刷性能较好.通过添加Al2O3-ZrO2复合粉改性后的定径水口显气孔率降低,体积密度增加,耐压强度提高,颗粒型定径水口的热震稳定性有了较大的提升,热震次数约为改性前的1.5倍以上.通过对连铸现场实际使用35 h后的残样分析发现,陶瓷型水口损毁主要是由于热震稳定性差导致使用时发生炸裂,炸裂产生的裂纹引起一定程度的剥落和扩径.未改性颗粒型定径水口由于强度低和显气孔率高,剥落和扩径更为严重,添加Al2O3-ZrO2复合粉改性后生成的镁铝尖晶石增强相大幅度提高了颗粒水口的热震稳定性和抗冲刷侵蚀性能,连铸现场使用后几乎未扩径.     

Effects of the precipitation of stabilizers on the mechanism of grain fracturing in a zirconia metering nozzle

The mechanism of grain fracturing in a zirconia metering nozzle used in the continuous casting process was studied. The phase composition, microstructure, and chemical composition of the residual samples were studied using an X-ray fluorescence analyzer, scanning electron microscope, and electron probe. Results revealed that the composition, structure, and mineral phase of the original layer, transition layer, and affected layer of the metering nozzle differed because of stabilizer precipitation and steel slag permeation. The stabilizer MgO formed low-melting phases with steel slag and impure SiO₂ on the boundaries (pores) of zirconia grains; consequently, grain fracturing occurred and accelerated damage to the metering nozzle was observed.     

添加氧化锆对钢渣微晶玻璃显微结构的影响

采用熔融法制备微晶玻璃材料，探讨了钢渣微晶玻璃中引入ZrO2对其显微结构以及性能的影响。用X衍射仪和扫描电镜分析了微晶玻璃的主晶相和显微结构。实验结果表明：引入质量分数为1％的ZrO2时，微晶玻璃的晶粒最小，抗弯强度最大；当ZrO2的添加量进一步增多，晶粒无法发育完全且晶相含量下降，导致微晶玻璃的抗弯强度降低。在该钢渣微晶玻璃中，ZrO2最佳添加量的质量分数为1％。     

Stabilization of mesoporous nanocrystalline zirconia with Laponite

The mesoporous nanocrystalline zircoina was synthesized via solid state reaction structure directing method in the presence of Laponite. The introduction of Laponite renders the higher thermal stability and lamellar track to the zireonia. Laponite acts as inhibitor for crystal growth and also hard template for the mesostructure. The role of Laponite is attributed to the interaction between the zireonia precursors and the nano-platelets of Laponite via the bridge of hydrophilic segments of surfactant. It results in the formation of Zr-O-Mg-O-Si frameworks in the direction of Laponite layer with the condensation of frameworks during the calcination process, which contributes the higher stability and lamellar structure to the nano-sized zireonia samples.     

利用温度梯度法合成硫化物

以金属镁、钛、锆和钨以及升华硫为原料，通过温度梯度法合成了硫化镁、硫化钛、硫化锆和硫化钨，并利用X射线衍射分析了合成物的矿物组成，研究了合成体系内升华硫的蒸发量与合成体系容积大小、合成温度以及合成体系抗压强度等参数间的关系．研究结果表明，在本实验条件下，合成体系内的最大升华硫蒸发量应为1．15g，并根据此硫蒸发量控制合成体系内的温度梯度和升温速度，安全且大量地合成了硫化镁、硫化钛、硫化锆和硫化钨，其质量分别为56．37，112．00，155．36和247．97g．     

ZrO2泡沫陶瓷对瓦斯爆炸的影响

为有效阻隔煤矿井下一次瓦斯爆炸后伴随的连续爆炸或多次爆炸,在爆炸实验管道内设置ZrO2泡沫陶瓷阻隔爆装置,进行瓦斯爆炸实验,分析ZrO2泡沫陶瓷的厚度和孔隙度对瓦斯爆炸压力波波速及超压的影响。结果表明：设置陶瓷阻隔爆装置后的爆炸压力波上升速率和超压较空管时均有所下降;30 mm厚的陶瓷对前驱压力波上升速率的衰减作用明显;泡沫陶瓷能够抑制爆炸波能量的传播,降低爆炸强度。该结果为煤矿阻隔爆技术的研究提供了新思路。     

氧化锆对刚玉-莫来石复相材料显微结构的影响

通过扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪和能谱探针研究了单斜晶型氧化锆对刚玉-莫来石复相材料显微结构的影响.结果表明:当氧化锆质量分数＜25%时,氧化锆对刚玉-莫来石基体骨架有充实作用;氧化锆质量分数增加到35%左右时,基体骨架被氧化锆晶粒瓦解,处于一种过渡态;氧化锆质量分数超过40%后,氧化锆晶粒会堆集成串珠链状,并与基体主晶相共同交织成一种新的结构骨架,但新骨架仍较松散.氧化锆晶体的马氏体相变导致了刚玉-莫来石复相材料产生微裂纹,裂纹密度与氧化锆加入量有并增趋势.     

盐酸溶液对粉土抗剪和压缩指标影响的试验

土体受到酸性溶液污染,会引起成分、微观结构、力学指标的变化.本文通过质量分数为0(清水),1%,4%,8%,12%盐酸的浸泡试验,模拟粉土受酸溶液污染.由室内固结快剪和快速固结试验,得到受侵蚀粉土抗剪及压缩指标的变化规律.结果表明:黏聚力增加,内摩擦角减小,压缩模量减小,压缩系数、压缩指数变大.通过矿物分析、电镜扫描,从土的组成成分、微观结构两方面对变化进行解释.土体抗剪和抗压缩能力的改变,势必引起承载力和边坡稳定等相关指标的变化.因此在勘察设计和某些事故的成因分析时,对有酸污染隐患的粉土地区应考虑上述变化的情况.     

烧结机焙烧酸性球团矿矿物组成和显微结构

针对烧结机焙烧酸性球团工艺焙烧负压低、固结速度快等工艺特点,对不同烧结机焙烧工艺条件下的酸性球团矿矿物组成和显微结构进行了研究．结果表明,在烧结机焙烧工艺条件下,采用低硅铁精矿、添加1％膨润土时,球团矿仍以磁铁矿和赤铁矿再结晶的固相固结为主,不同于传统的烧结矿固结方式．当印度矿配比增加时,球团矿中磁铁矿随着增加,球团结构变致密,转鼓强度提高．当煤粉用量增加,球团矿中磁铁矿再结晶增加．煤粉用量为4．5％时,球团中磁铁矿占50．2％,结构较致密,转鼓强度和利用系数均较佳．过高的煤粉用量使得球团矿中气孔率增加,局部过熔,出现蜂窝状结构．球团矿中SiO2增加,磁铁矿再结晶增加,赤铁矿再结晶减少,液相量变化不大,球团矿转鼓强度增加,还原性降低．     

尾矿改性高炉渣的凝固行为与黏度行为

通过在高炉渣中加入不同质量分数的尾矿作为改性剂,研究了改性熔渣的凝固行为和黏度行为.采用X射线衍射和偏光显微镜研究了熔渣的矿物组成和显微结构,采用熔体物性测定仪研究了熔渣在1 200℃到1 475℃的黏度.结果表明:配加尾矿后,熔渣的酸度系数(Mk)达到1.2~1.8时,熔渣凝固后呈现非晶/玻璃质的特征;显微结构除Mk=1.8以外,均为致密均匀的结构.此外,熔渣成纤适宜的温度区间显著增大,尾矿适宜的配比为16.98%~34.18%.     

高强混凝土的连续损伤本构模型研究

基于高强混凝土的拉伸应力与应变全曲线及其特征点相对应参数，建立了拉伸损伤本构模型；通过理论分析提出了高强混凝土在二向与三向应力状态下拉、压两类损伤时的损伤耦合模型；根据混凝土结构总是拉裂破坏的事实，提出了用拉应变与损伤度双参量描述的损伤断裂准则，具有重要实用价值     

饱和状态下水泥浆体的微观结构冰冻损伤模型

为了研究水转化为冰所带来的体积膨胀对水泥浆体的微观结构的危害,量化微观结构的内部损伤,建立了一个饱水状态下水泥浆体的冰冻破坏模型.首先使用模拟水泥浆体微观结构的数值模型(HYMOSTRUC)生成一个模拟结构,根据这个模拟结构中的孔结构,分析水分在孔隙中发生的相转变;将含有冰、水和水化产物的水泥浆体微观模拟结构转变为三维...     

花岗岩在微波照射下的损伤研究

基于采用微波能量预先弱化岩石的方法可以有效的降低岩石强度这一理论。本文先通过对花岗岩试件进行一定条件下的微波照射及劈裂试验,再利用ANSYS软件建立简化的二相岩石模型,模拟不同功率密度和照射时间下模型内部的温度分布和应力分布。结果表明：一定功率下,随着微波照射时间的增加,花岗岩试件抗拉强度逐渐降低,降低速度先快后慢,存在一个最佳照射时间范围。而采用高功率密度和短时间的微波照射时,模型内部的温度梯度增大,更易产生较高的温度应力,造成岩石损伤。模拟结果与试结果基本吻合,为微波辅助机械破岩技术提供一定的参考价值。     

南岳地区全风化花岗岩的微观特性

采用扫描电子显微镜、能谱仪及X射线衍射仪对南岳地区全风化花岗岩的微观特性进行分析.研究发现,在不同放大倍数条件下原状全风化花岗岩微观结构依次为团粒状结构、块状结构、片状结构、层状结构.微观结构松散,孔隙发育,矿物边缘清晰,结构中胶结物质较少,表明颗粒间的连接力较弱.能谱分析发现,不同微观结构的全风化花岗岩所含元素种类及原子百分比可能相同,表明两种结构单元为同一种矿物成分风化形成的,或者一种结构单元是另一种结构单元风化形成的产物.XRD谱表明,该地区全风化花岗岩主要的矿物成分为石英、高岭石、白云母、正长石及少量锆石等矿物.     

沥青混合料破损动态识别研究进展

论述了利用可进行CT扫描的三轴仪进行沥青混合料破损过程动态识别的研究进展,探讨了利用CT技术进行沥青混合料内部结构定量分析的方法,提出了基于CT图像评价混合料内部破损状态的参数和算法。结果表明,沥青混合料的性能既受沥青、集料和孔隙的体积含量影响,也受这些因素的空间分布影响。     

初始损伤对混凝土硫酸盐腐蚀劣化性能的影响

通过试验研究含初始损伤混凝土在硫酸盐腐蚀和干湿循环共同作用下的性能,分析了不同初始损伤程度混凝土随腐蚀时间的增加,其质量、超声波传播速度、强度、单轴压缩应力应变曲线以及声发射活动的变化,运用损伤力学对腐蚀损伤进行定量评价和参数拟合,基于声发射特性建立含初始损伤混凝土的腐蚀受荷损伤模型并进一步分析其损伤演化过程,借助环境扫描电镜与电子能谱技术观测分析受硫酸盐腐蚀作用初始损伤混凝土微结构的变化,揭示其损伤机理.试验结果表明,随着腐蚀时间的增加,不同初始损伤程度混凝土的质量、超声波传播速度和强度均呈先增大后减小,初始损伤程度增加会加速混凝土在腐蚀作用下物理力学性能的劣化,其影响存在阈值,分别以抗压强度、超声波速为损伤变量可以建立混凝土的腐蚀损伤劣化方程,并进一步得出不同损伤表达式间的函数关系;相同腐蚀时间下,初始损伤的增加使声发射活动减弱且产生明显的声发射的时间滞后;初始损伤下,基于声发射特性的混凝土损伤演化过程可分为初期压密阶段、损伤稳定演化阶段和损伤加速发展阶段3个阶段;初始损伤的增加使混凝土内部腐蚀反应更为活跃,微裂纹网络体系比无初始损伤状态下更加发达,呈现龟裂状延伸和扩展,进而改变了混凝土的宏观物理力学性质.     

烧结工艺对脱β层梯度硬质合金梯度结构的影响

使用一步烧结法制备了表面含脱β层的梯度结构硬质合金,采用扫描电镜、X射线衍射仪、电子探针微区分析仪观察了梯度硬质合金的微观形貌、相组成及成分分布情况,分析了脱β层梯度结构合金样品的典型组织及烧结工艺对脱β层梯度硬质合金梯度结构的影响.结果显示:随着烧结温度的提高和保温时间的延长,脱β层的厚度均明显增加,且脱β层的厚度与保温时间的平方根基本呈线性关系;在同样的烧结工艺条件下,脱β层的厚度随着钴含量的增加而增大,随Ti(C,N)含量的增加而减小.     

稀土氧化物对氧化铝复相陶瓷显微结构和力学性能的影响

研究了Y2O3,CeO2,La2O3等稀土氧化物及复合稀土氧化物对热压烧结法制备氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷力学性能和显微组织的影响.结果表明,适量的稀土氧化物添加剂可改善氧化铝陶瓷的显微结构,加速烧结,有利于致密化并保持较好的力学性能.不同稀土氧化物及添加量对氧化铝陶瓷的显微结构和力学性能具有不同的影响.     

Relative damage stress and its application in the case of temperature cycling load

Void damage is the main failure characteristics of constrained ductile metal foil. In order to evaluate the mechanical response of ductile metal under different temperatures, the concept of equivalent damage stress proposed by Lemaitre is modified by temperature normalization. A new concept of relative damage stress is advanced, and in the light of this concept, a reasonable explanation is given to the thermal fatigue life data of solder joints under temperature cycling.     

东营凹陷郑家-王庄地区沙河街组粘土矿物特征及其与储层伤害的关系

利用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜等分析资料对东营凹陷郑家-王庄地区沙河街组粘土矿物特征及其对储层的伤害进行了研究。结果表明，郑家-王庄地区沙河街组碎屑岩储层中粘土矿物类型主要为伊利石／蒙皂石无序间层矿物和高岭石矿物，含少量的伊利石和微量的绿泥石矿物。依据蒙皂石层层间阳离子类型，伊利石／蒙皂石无序间层矿物可进一步分为钙型、钠型和钙钠过渡型3种类型。高岭石矿物有结晶度高、形态发育良好和结晶度低、形态发育差两种类型，据此得出高岭石有自生成因和陆源碎屑成因两种类型。粘土矿物的膨胀率及水敏感性实验分析表明，钠型伊利石／蒙皂石无序间层矿物具有更大的膨胀性，对储层损害最大，钙-钠过渡型次之，钙型最小。对储层中高岭石含量与储层物性分析发现，两种成因的高岭石对储层物性影响截然不同，自生高岭石的大量存在能有效改善本区储层物性，陆源碎屑高岭石则使储层物性变差。