强冲击载荷下氧化铝陶瓷的力学特性及本构模型

研究氧化铝陶瓷在强冲击加载下的力学响应和动态本构模型. 利用一级轻气炮对陶瓷靶板进行冲击加载,测量得到靶板内的应力-时间曲线,并分析得到氧化铝陶瓷的动力学特性. 结合陶瓷材料破坏特性分析,从脆性材料内翼型裂纹的产生和扩展机理出发,建立了微裂纹损伤本构模型,其中损伤参数通过微裂纹尺寸和微裂纹数2个变量进行描述. 实验与计算结果表明,该模型较好地描述了强冲击载荷下氧化铝陶瓷的力学行为.     

陶瓷中失效波现象的实验研究

为确定陶瓷材料中是否存在表征失效波的再压缩信号这一实验现象,开展了一维应变条件下平板撞击实验,采用VISAR系统测得了不同厚度试件的自由面粒子速度时程曲线. 通过计算分析,曲线上的再压缩信号皆来自于飞片与试件碰撞面处的反射,而非来自于试件内部某处破坏阵面的反射. 此结果表明陶瓷中没有出现表征失效波现象的再压缩信号. 实验中采用抛光陶瓷试件表面作为激光反射面,以避免试件表面镀铝膜对实验结果的影响.     

强冲击载荷下氧化铝陶瓷破坏特性的数值模拟及实验研究

利用一级轻气炮对氧化铝陶瓷靶板进行平板撞击实验,采用VISAR测量系统获得了陶瓷试件自由面运动速度历史和Hugoniot弹性极限;拉氏实验中采用锰铜压阻传感器测量得到靶板内的应力时间曲线;结合实验数据,得到了压力（应力）比容关系,拟合了氧化铝陶瓷Hugoniot曲线;Hugoniot曲线在在低压下具有典型的弹塑性形变过程,高压下才进入类流体形变过程,低压区与高压区的转折点大约在11.4GPa.利用非线性动力学有限元软件建立计算模型,选用合适的模型参数,模拟了陶瓷靶在高速冲击下的动态破坏过程,给出了不同时刻靶板的变形特征和不同冲击速度下靶板内的应力波形曲线,与实验曲线有较好的一致性;并分析了碰撞过程中陶瓷靶的破坏形态及其破坏机理.     

氧化铝陶瓷摩擦磨损实验研究

以氧化铝陶瓷为研究对象,通过实验的方法,阐述了氧化铝陶瓷的制备工艺,研究了不同质量分数的主要添加剂、烧结温度、载荷、转速对氧化铝陶瓷材料摩擦磨损特性的影响.研究结果表明陶瓷材料的磨损率是很低的,在工业产品中陶瓷作为耐磨材料的应用前景很广阔.     

冲击载荷作用下玻璃和陶瓷材料失效模式对比研究

针对玻璃和陶瓷两种材料的不同失效模式,及陶瓷中是否存在失效波现象的问题开展了数值模拟工作,得到了陶瓷和玻璃两种脆性材料在冲击载荷作用下不同的动态响应情况,从材料细观结构的角度出发,对产生不同结果的主要影响因素进行了分析,解释了相同实验条件下,陶瓷材料中没有观测到表征失效波现象的再压缩信号的原因. 分析结果表明,与能够产生失效波的玻璃材料相比,由于陶瓷材料在细观尺度上存在着尺寸较大的微裂纹,这些裂纹在冲击载荷作用下快速生长,致使材料损伤发展的延迟时间很短,所以实验中没有观测到陶瓷材料中的失效波现象.      

一种多孔碳酚醛材料的层裂实验研究

在利用一级轻气炮加载技术的基础上,确定了一种多孔酚醛材料在一定的冲击速度下的自由面粒子速度时程曲线,并通过对实验数据和得到的曲线分析研究了密度为0.71g/cm3的多孔酚醛样品的层裂特性,得到了其在不同冲击速度下的层裂强度和层裂厚度;通过对该材料自由面时程曲线的分析得到了其D-up型Hugoniot冲击绝热曲线.     

配筋对混凝土动态特性的影响

采用一级轻气炮驱动飞片撞击实验技术,对3种不同配筋率下的钢筋混凝土靶板进行了动力冲击压缩实验,测得不同冲击速度下的应力-时程曲线. 通过Lagrange分析方法对实验数据进行处理,分析了配筋及配筋率对材料性能的影响. 结果表明:在强冲击载荷作用下,配筋率的增加提高了整体的抗冲击性能;钢筋的加入在一定程度上降低了混凝土材料的刚度和强度.     

节理倾角对岩体冲击力学特性影响试验研究

地下岩体工程经常承受动态荷载,进行岩体的动态力学特性研究迫不及待.本文以落锤冲击试验机进行动态加载,通过相似材料预制试验岩石模型,开展了不同节理倾角与无节理岩体模型试件共四组冲击加载试验,对比分析岩石试验样品冲击过程中的力时程曲线与压缩位移时程曲线,得出在落锤冲击荷载作用下节理的存在降低了岩体所能承受的冲击力峰值,增加了其动态压缩位移,岩体节理倾角越小其动态压缩位移越大.     

钢管混凝土结构构件耐撞性能的试验研究

为研究钢管混凝土结构构件的耐撞性能,采用落锤式冲击试验方法对其抗侧向冲击性能及破坏特征进行研究.获得钢管混凝土试件在不同冲击能量下冲击力时程曲线和试件的最大侧向位移,并分析了试件破坏形态及特征.实验结果表明:管壁厚度一定时,冲击力时程曲线经历3个阶段:迅速加载、平台值和卸载;随着冲击能量的增加,试件的侧向挠度增大;当钢管混凝土受到侧向冲力时,构件有明显的屈服现象;冲击能量越大构件的动力响应越明显.表明钢管混凝土构件具有良好的抗冲击性能.     

煤矿砂岩SHPB动态压缩力学性能试验与分析

为研究煤矿砂岩冲击载荷作用下的动态力学特性,利用分离式Hopkinson压杆对皖北矿区祁东煤矿的砂岩试件进行冲击压缩试验,得到了试件应变率变化时程曲线和动态应力-应变曲线。试验结果表明:采用3种冲击气压加载,入射波形均近似为梯形波;试件应变率随冲击气压提高而增大,应变率曲线中有一段近似恒应变率平台,可实现恒应变率加载;试件动态破坏形态在低应变率下为径向外围剥落式拉伸破坏模式,在高应变率下则为颗粒状粉碎破坏模式。随应变率增加,碎块尺寸减小且碎块数量增加,具有明显的应变率效应;试件动态抗压强度与平均应变率近似乘幂关系,显示出较强的相关性。     

纳米Fe2O3-Al2O3复合材料的制备

采用溶胶-凝胶表面包覆法制备了纳米Fe₂O₃-Al₂ O₃复合材料, 利用X射线衍射和透射电镜对样品的物相、 粒度和形貌进行了研 究. 结果表明, α-Fe₂O₃掺杂降低了Al₂O₃相变温度, 在900 ℃可以得到稳定的α-Al₂O₃相.     

纳米Al2O3颗粒对Cu-Al2O3性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备纳米Al₂O₃颗粒,通过粉末冶金法制备氧化铝铜（Cu-Al₂O₃）。采用X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、洛氏硬度仪和涡流计分别测试了Cu-Al₂O₃的结合能、微观组织、硬度和导电率。结果表明：随Al₂O₃颗粒含量的增加,Cu-Al₂O₃的硬度先升高后降低,当Al₂O₃颗粒的质量分数达到0.084%时,Cu-Al₂O₃的硬度达到最大值75.73（HRB）。Cu-Al₂O₃的导电率随着Al₂O₃颗粒含量的增加逐渐下降。Al₂O₃颗粒的质量分数为0.084%时为最佳值,Cu-Al₂O₃的硬度达到最大值,导电率达到69.1% IACS。     

Al2O3/WO3/ZrO2催化剂的制备及在酯交换反应中的研究

以松木为模板,采用模板法将不同含量的Al₂O₃添加到WO₃/ZrO₂复合氧化物中,采用X射线衍射、BET比表面积分析、拉曼光谱和NH₃等温吸附测试等手段对其进行表征,以评估其改进结果。将Al₂O₃/WO₃/ZrO₂催化剂应用到甲醇与乌桕油（非食用油）的酯交换反应中,在其他反应条件相同,Al₂O₃质量分数为3%时,生物柴油最高产率达到83.1%。结果表明：添加Al₂O₃稳定了ZrO₂的四方相结构,使得催化剂比表面积更大、孔数量增加;模板法制备的催化剂孔径分布均匀,WO₃呈高度分散无定型状态;引入Al₂O₃增加了WO₃/ZrO₂催化剂的中强酸性,对弱酸性和强酸性无明显改变。     

Al2O3-SiC纳米复合陶瓷的制备及其表征

以分析纯Al(NO₃)₃·9H₂O, (CH₂)₆N₄和粒径为30 nm的SiC粉末为原料, 采用溶胶-凝胶(sol-gel)方法制备干凝胶, 经煅烧合成Al₂O₃-SiC纳米陶瓷粉, 利用真空热压装置对粉末进行烧结. 通过X射线衍射(XRD)、 扫描电镜(SEM)和维氏硬度实验分析了不同SiC含量和不同烧结温度的Al₂O₃-SiC陶瓷样品的结构、 形貌、 晶粒尺寸和硬度, 并研究了其机理.     

复合添加炭黑对低碳铝碳材料显微结构与性能的影响

以板状刚玉颗粒、活性氧化铝微粉、Si粉为主要原料,以N220或N990炭黑为碳源,以热固性酚醛树脂为结合剂,在埋炭条件下制备低碳铝碳材料,研究添加不同炭黑对所制得试样显微结构、抗折强度及热震稳定性的影响。结果表明,添加N220炭黑有利于促进材料的致密化和有效发挥纳米炭黑粒子对热应力的吸收作用,降低热冲击对材料结构的破坏,而添加N990炭黑有助于改善铝碳材料的孔结构,有利于试样在高温下形成长径比更大的碳化硅晶须,从而提高材料的力学性能;复合添加N220、N990炭黑能提高低碳铝碳材料试样的强度和抗热震性。材料热震后的抗折强度为7.44 MPa、残余强度保持率为53%~62%。     

低温电解条件下铝电解用NiFe_2O_4-10NiO基金属陶瓷阳极Fe元素腐蚀行为研究

采用粉末冶金技术制备出铝电解用NiFe2O4-10NiO陶瓷基体和30(40Cu-Ni)/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷阳极,并在低温电解条件下,对NiFe2O4陶瓷相中Fe元素的腐蚀行为进行研究。结果表明,在烧结过程中,NiFe2O4尖晶石陶瓷基体会在氮气中发生离解,在动态化学腐蚀试验和电解试验中,陶瓷相中的Fe元素更容易进入电解质;电解24h后,铝液中Fe、Ni、Cu的含量分别为0.45%、0.13%和0.03%。     

Sr4Al14O25:Eu长余辉发光的特性研究

对Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ的激光发光谱、发射光谱、长余辉发光的特性和耐光性进行系统的研究，并与传统的ＺｎＳ：Ｃｕ夜光粉进行了性能对比，结果表明：Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ是一种性能更加优良的长余辉发光材料。     

PbZr0.52Ti0.48O3的高压合成

研究使用2种原料进行PbZr_0.52Ti_0.48O₃的高压合成. 实验结果表明, 以PbO,ZrO₂和TiO₂(1:0.52∶0.48)为原料, 在1.5 GPa和3.6 GPa压力, 880~1 061 ℃条件下主要形成PbTiO₃, ZrO₂和Pb三相混合物, 仅在880 ℃附近有少量锆钛酸铅(PZT)相生成. 以Zr_0.52Ti_0.48O₂为B位先驱体, 与PbO混合后进行高压高温合成, 在1.5 GPa, 710~812 ℃条件下形成PbZr_0.52Ti_0.48O₃相, 未发现PbTiO3相. 对高压高温（1.5 GPa, 812 ℃）合成的PbZr_0.52Ti_0.48O₃样品进行变温拉曼测量, 在245 ℃时, 未发生结构相变; 在420 ℃时, 拉曼谱只有177.5,257.7,517 cm^-13个峰, 其结构由铁电相转变为立方顺电相, 因此高压合成的PbZr_0.52Ti_0.48O₃居里温度在420 ℃以下.      

Nb_2O_5/CdS纳米粒子的制备及其光催化性能研究

通过简单的沉淀法合成了Nb2O5/Cd S纳米粒子,利用XRD、TEM、XPS对其进行了表征,采用制备的Nb2O5/Cd S纳米粒子在可见光照射下对罗丹明B进行了降解实验.结果表明:负载在Nb2O5表面上的Cd S粒径大小较均一,约为35 nm,在可见光照射下,Cd S质量比为20%的Nb2O5/Cd S纳米粒子光催化活性最佳,可见光照射下3 h对罗丹明B降解率为98%,经过3次循环利用,发现其具有良好的光催化稳定性.     

四氧化三铁-石墨烯复合芬顿催化剂用于染料脱色的研究

芬顿催化是污水处理中最常用的技术之一,但是传统芬顿试剂需要对水体进行酸化并造成大量亚铁离子浪费.本文用水合肼还原法制备了四氧化三铁-石墨烯复合芬顿催化剂(Fe3O4-G),测试其催化脱色甲烯蓝的活性.Fe3O4-G样品用透射电镜、X射线光电子能谱和红外光谱等表征.Fe3O4-G能催化双氧水分解氧化脱色甲烯蓝.Fe3O4-G在pH3.5~9.5范围内均能有效催化脱色甲烯蓝,最佳pH为8.5.Fe3O4-G的催化活性几乎不受溶剂的影响,加入自由基淬灭剂叔丁醇对脱色也没有明显抑制.Fe3O4-G在较高的温度下催化能力更强,增大双氧水用量也能促进脱色反应.