微合金碳氮化物与铁素体之间的半共格界面比界面能的理论计算

微合金钢的重要研究方向如微合金碳氮化物在铁素体中的形核沉淀问题及其沉淀强化问题等,都需要确切了解半共格的微合金碳氮化物与铁素体之间的界面能。然而,由于这种半共格的微合金碳氮比物十分微小(其平均尺寸仅为约2—10nm),其界面能不可能直接测定,这就严重限制了有关问题的深入研究。     

旋转磁场强度和频率对Pb-Sn合金凝固组织的影响

研究了Pb-45%Sn亚共晶和Pb-85%Sn过共晶合金在旋转磁场作用下的凝固组织, 发现旋转磁场使得初生相的生长形貌由原来的枝晶形态变为椭球状, 具有碎断和细化作用. 碎断和细化的程度随磁场强度的增大而加强, 但是, 当磁场强度高达一定值时, 初生相的晶粒尺寸反而变大, 磁场强度在碎断和细化凝固组织时存在最佳值. 此外, 旋转频率的高低影响磁场在熔体中的作用距离, 进一步影响熔体温度场和溶质场的均匀化. 合适的旋转频率和磁场强度是凝固组织细化和均匀化的关键因素. 磁场的引入, 影响了液固体系的热力学函数, 导致临界晶胚的吉布斯自由能和原子的扩散激活能的降低, 提高了形核率.     

车轮扁疤冲击下重载机车齿轮传动系统动态特性分析

利用基于车辆-轨道耦合动力学与齿轮动力学理论建立的考虑齿轮传动系统动态耦合效应的机车-轨道耦合动力学模型,同时考虑车轮扁疤冲击激励和齿轮传动时变啮合刚度激励,仿真分析了机车以60 km/h的速度匀速运行时不同尺寸车轮扁疤诱发的附加轮轨冲击力,研究了扁疤尺寸对重载机车齿轮传动系统动态性能的影响.结果表明:(1)新扁疤长度的不断增大,齿轮副的啮合力和动态传递误差(dynamic transmission error, DTE)的最大值随之增大,特别是当新扁疤长度超过60 mm时,啮合力和DTE的最大值急剧增大;(2)旧扁疤深度一定时,轮轨力最大值随扁疤长度的增大而逐渐减小,啮合力和DTE的最大值变化趋势与轮轨力最大值的变化趋势基本一致;(3)当旧扁疤长度一定时,轮轨力最大值随扁疤深度的增加而逐渐增大;当扁疤深度超过0.5 mm后,轮轨力最大值增长速率减缓,而啮合力和DTE的最大值增长速率反而增大.本文研究工作对铁路机车齿轮副的设计参数选取、动态特性评估、疲劳寿命估算以及轮对维护具有一定的理论参考价值.     

C60复合LB膜的摩擦学行为

采用LB技术, 利用不同链长的脂肪酸及胺的组合对C₆₀进行限域, 制备了C₆₀复合LB膜. 对复合膜的微观形貌以及微摩擦学和宏观摩擦学性质进行了比较研究. 结果发现, 在限域体系C₆₀复合LB膜中, C₆₀存在两种结构, 一种是尺寸分布在150~230 nm之间的聚集体, 另一种是尺寸小于20 nm的小聚集体. 微摩擦学研究表明, 大C₆₀聚集体对应较高的摩擦力, “棘轮效应”明显; 小C₆₀聚集体则显现出“微滚动”效应, 具有很低的摩擦力. 宏观摩擦学研究表明, 大C₆₀聚集体主要起支承载荷和耐磨作用, 并随其分散性的提高及粒径的减小, C₆₀复合LB膜的耐磨寿命大幅度提高; 而小C₆₀聚集体主要起减摩作用. C₆₀复合LB膜的摩擦系数随载荷的增大而降低, 具有和边界润滑膜相似的摩擦系数-载荷关系.     

三元Fe-Co-Cu包晶合金中壳核组织形成机制

三元Cu₅₀Fe_37.5Co_12.5包晶合金液滴在自由落体过程中发生亚稳液相分离, 主要形成由L₁(Cu)和L₂(Fe,Co)两相构成的壳核组织. 在测定固相面和液相面温度以及液相分离临界过冷度的基础上分析了壳核组织形成机制, 发现分离两液相的界面能随温度降低而增大, 合金液滴沿着半径方向从内向外存在着由小变大的温度梯度. 作用于L₂(Fe,Co)相上的Marangoni力(F_M)随其尺寸增加而增大, L₂(Fe,Co)相小液滴在F_M力的作用下从外向内迁移过程中逐渐粗化, 同时发生碰撞和凝并, 进而形成壳核结构的凝固组织.     

黄孢原毛平革菌菌球对多环芳烃的生物吸附和生物降解作用

以黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium,Pc)为代表,研究了死体和活体Pc菌球对水中菲、芘等多环芳烃(PAHs)的生物吸附和生物降解作用及其相对贡献,探讨了碳源、氮源浓度和共存Cu2+的影响,考察了连续多次输入下菲的生物吸附和生物降解作用,试图为准确掌握微生物作用下PAHs的迁移转化行为及其调控作用提供理论指导.结果表明,死体Pc菌球对水中菲、芘的去除机制为生物吸附,分配系数分别为4040和17500L/kg.活体Pc菌球的去除机制包括生物吸附和生物降解,3d时生物吸附对水中菲、芘的去除率分别为19.71%和52.21%;随着作用时间延长(3～40d),生物降解对菲、芘的去除作用逐渐增大(20.40%～60.62%和15.55%～49.21%),且菌体中PAHs残留量不断下降.富碳限氮营养条件下,活体Pc菌球对PAHs的去除作用和降解效果最优,在60d时分别为99.55%和92.77%(菲),99.47%和83.97%(芘),主要源于富碳增加Pc菌体生物量而增强生物吸附、限氮则触发Pc对PAHs的生物降解作用.活体Pc菌球在富碳限氮强化条件下可连续多次去除和降解新输入的PAHs,其中单次生物降解率随循环次数(6d/次)增加而增大,循环3次后菲的生物降解率高达90%.     

金属熔体微滴凝固过冷度的DSC研究

采用DSC实验方法研究了冷却速率对金属熔体微滴凝固过冷度的影响, 并从理论上进行了分析, 得到了冷却速率对过冷度的影响及其变化趋势的具体规律. 结果表明, 过冷度随着冷却速率增大而提高, 且过冷度随冷却速率增大而变化的趋势逐渐减小. 当冷却速率无限增大时, 过冷度随冷却速率增大而提高的趋势趋近于零, 由此可知过冷度随着冷却速率的增大而提高存在上限极值.     

纳米金颗粒对葡萄糖氧化酶活力增强效应的初步探讨

纳米金颗粒对葡萄糖氧化酶(GOD)活力的增强作用已经从掺金GOD电极响应电流的变化中得到证实.当颗粒粒径从30nm减小到10nm时,这种增强效应发生了质的飞跃.对于这一现象的根源,有两种可能:一种是表面效应的作用,即颗粒粒径变小所带来的总比表面的增大,提供了越来越多的GOD吸附位点与作用位点,使总催化能力增强;另一种是量子尺寸效应,即当颗粒小到一定程度时,颗粒表面与GOD分子能够发生电子传递,进而影响GOD的催化能力.由于酶本身作用机制的复杂性,通常很难直接断定哪一种效应在起主要作用.最近,我们在研究金纳米颗粒与GOD相互作用的过程中,发现了GOD的吸附量与催化能力的非对应关系,从而得到了量子尺寸效应在纳米颗粒增强GOD酶活力过程中起重要作用的有力证据.     

分散液滴的尺寸对假二元微乳体系临界行为的影响

采用折射率法研究了具有不同分散液滴尺寸的假二元微乳液(水/二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠(AOT)/正癸烷)的临界行为. 结果发现, 在近临界区域临界指数值与液滴尺寸无关, 均趋近于0.327, 符合3D-Ising普适类别; 临界温度随分散液滴尺寸的增加线性降低; 指前因子值随分散液滴的尺寸的增加线性增大.     

风沙流中沙粒带电现象的实验测试

通过风洞实验测量,得到当沙粒粒径小于２５０μｍ时,运动沙粒带负电荷;而当直径大于５００μｍ时带正电荷．由此证实了Ｌａｔｈａｍ关于风沙流中粒径较小的沙粒带负电,粒径较大的沙粒带正电的假设．测量结果还表明：每千克运动沙粒所带平均电荷量随沙粒粒径和风速的增大而减小,随高度的上升而增加;风沙流中的电场主要是由运动着的带电沙粒形成的,其方向垂直地面向上,与晴天电场的正方向相反,且其值随风速和高度的增加而增大     

DSC研究单个纯Sn微滴过冷度的尺寸效应

利用差示扫描量热仪, 对纯Sn单个微米微滴凝固过冷度的尺寸效应进行了研究. 用于测试的纯Sn微滴通过溶剂包裹重熔液淬法制备. 由于在一系列连续的加热冷却过程中, 测试的单个球形微滴的形状基本保持不变, 使得研究微滴尺寸对过冷度的独立影响成为可能. 结合热力学数据, 采用经典形核理论进行计算, 发现单个金属微滴凝固过冷度随微滴尺寸减小而增大, 与实验结果一致.     

用应力回复的实验方法来研究水解聚丙烯酰胺的黏弹特性

聚合物溶液在强化采油工业中有着十分重要的应用, 其独特的黏弹特性在提高微观驱油效率方面发挥了巨大的作用. 采用应力回复的实验方法对水解聚丙烯酰胺溶液的黏弹性进行了较为系统的研究. 研究表明水解聚丙烯酰胺溶液的黏弹性随浓度的增大而不断地增强; 随阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)含量的增加, 黏弹性降低; 氯化钠的加入对黏弹性有破坏作用.     

变截面微纳米通道内聚乙烯分子注射过程的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了变截面微纳米通道内聚乙烯分子的注射过程, 分析了微纳米通道截面结构及外加作用力对注射过程中聚乙烯分子流变和结构特性的影响. 研究结果表明:注射流动过程中, 通道壁面附近存在粒子吸附层, 且吸附层厚度随通道锥面倾角增大而增大;聚乙烯分子链的注射距离随锥面倾角增大而减小、随外加作用力增大而增大; 在锥面倾角为α=45°的通道中聚乙烯分子均匀填充整个通道, 且沿流动方向上出现单轴拉伸现象, 在较大作用力情况下, 该拉伸更为显著, 使得注射过程更容易完成.     

短程有序及空穴对于Cu_3Au有序化的影响

在 AuCu 合金中实验表示有序化的时率随无序化温度升高而加快。就是说在库诺夸夫点以上无序化的温度越高,则在库诺夸夫点以下一个温度有序化的时率越快。这是可以理解的,如果在高温淬火时炼结下来的空穴对于有序化起作用,无序化温度越高,炼结下来的空穴越多,所以有序化时率越大。但是在Cu_3Au 合金中,现象就似乎完全不同。从库诺夸夫     

密度分层流体中不同潜深拖曳回转体激发内波特性实验

在具有强密度跃层的分层流体中,采用沿水槽中纵剖面对称布置的电导率探头阵列方法,对长径比为7.7的轴对称回转体在5种不同潜深下拖曳运动激发内波时空特性进行了系列实验.结果表明:存在一个与潜深无关的临界转捩Froude数Fr_c=3.64,当Froude数FrFr_c时,在不同潜深下,内波相关速度均与物体运动速度一致,体积效应内波为主控内波,但内波反对称度随Fr增大而增大,表明尾迹效应内波的影响也随着增大;同时,存在一个内波峰值Froude数Fr_p≈1.33,当FrFr_p时,无量纲内波最大峰-峰幅值随Fr增大而增大,而当FrFr_p时,无量纲内波最大峰-峰幅值随Fr增大而减小.当FrFr_c时,在不同潜深下,内波相关速度均小于模型运动速度,其相关速度Froude数Fr_(iw)均在0.7~1.4之间的一个条带内变化,内波反对称度近似在某个小于0.5的常数附近波动,尾迹效应内波中对称部分略为占优,而且尾迹效应内波中对称和反对称部分的水平张角均近似为20.6°;同时,无量纲内波最大峰-峰幅值均随Fr增大而近似线性增大,而且其线性增大的斜率与潜深之间近似满足指数衰减关系.特别地,本文工作表明,现有文献认为尾迹效应内波关于轴对称回转体纵剖面是对称的先验假定是不合理的.     

微孔膜管显著强化R123冷凝传热

新能源和低品位能源利用需要高效相变换热器,将微孔膜插入管内(以下简称调控管)可提高近壁区质量含气率,从而显著强化传热.本文进行了R123在水平管内的冷凝传热研究,比较了光管与调控管的冷凝传热特性.研究表明,微孔膜管可显著强化冷凝传热.在实验参数范围内,强化传热因子EF达到1.118~2.124,综合评价因子PEC在0.71~1.66的范围内,大部分实验工况的综合评价因子大于1.当实验段出口为气液混合物时,强化传热因子EF随入口蒸气质量流速Gxin的增大而增大.当实验段出口为过冷液体时,强化传热规律与之相反.通过可视化图像及管内压力和速度分布的讨论,本文分析了微孔膜管冷凝传热强化机理.     

厚度对超薄类金刚石薄膜结构的影响

采用真空阴极磁过滤电弧法(FCVA)沉积了不同厚度的类金刚石(DLC)薄膜, 用波长为514.5 nm的可见光拉曼光谱(Vis-Raman)和宽光谱变角度椭偏仪分析了薄膜的结构. 实验结果表明, 厚度影响DLC薄膜的结构. 当DLC薄膜厚度从2 nm增大到30 nm时, Raman图谱中的G峰位置(G-pos)向高波数方向漂移, 通过高斯拟合得出的D峰和G峰的强度比I_D/I_G减小, 消光系数(Ks)逐渐减小, 薄膜中的sp³键含量随厚度的增大而增大. 当薄膜厚度从30 nm增大到50 nm时, I_D/I_G增大, Ks逐渐增大, 薄膜中的sp³键含量减小.     

不同地面状态下行走时人体的滑摔机制

利用自制步进摩擦试验机,测试了人体在水平静止路面、上下坡面、水平加速运动路面上行走时脚底接触力、摩擦系数、制动期时间及冲量变化.通过人体受力分析,根据力及力矩平衡原理探讨了人体行走制动期的滑摔机制.研究表明,水平静止路面行走时,制动期脚底所需摩擦系数可用RCOF=tgθ表征,RCOF越大,滑摔风险越高.下坡行走时,身体所需摩擦系数RCOF=tg(θ+α)随下坡角度增大而增大,滑摔风险增加;上坡行走时,RCOF=tg(θ-α)随上坡角度增大而减小,滑摔风险降低.水平加速运动路面上行走时,身体所需摩擦系数RCOF=tgθ随反向加速度的增大而增大,滑摔风险升高;随正向加速度的增大而减小,滑摔风险降低.人体在不同地面状态下行走时,可通过改变身体重心运动方向的惯性力、调整步态制动期及起步期的时间分配以改变摩擦力,满足重心平衡条件,确保身体平衡.     

密度分层流体中不同长径比拖曳潜体激发内波特性实验

在具有连续密度跃层的分层流体中,针对3种不同长径比拖曳潜体激发内波的运动学与动力学特性进行了系列实验.从拖曳潜体产生扰动密度场的动态时间序列测量结果入手,表明体积效应激发内波属于一种相对于拖曳潜体定常的多模态Lee波结构,而尾迹效应激发主控内波为相对于拖曳潜体非定常的拟Lee波结构,这是一类由湍流尾迹中大尺度相干结构作为移动源激发的内波结构.研究表明,在Lee波与拟Lee波之间存在一个与长径比近似为线性关系的临界转捩Froude数Frc,而且转捩后拟Lee波相关速度相应Froude数近似为一个常数0.8.研究进一步表明,存在一个与长径比近似为线性关系的Froude数Frp,当FrFrc时,拟Lee波为主控内波,无因次内波峰-峰幅值随Fr增大近似线性增大,而且长径比的影响可以忽略,其中Fr为拖曳潜体特征直径Froude数.     

声悬浮和强激光耦合作用下三元Al-Cu-Si 合金的快速凝固

在声悬浮和强激光加热相结合的条件下, 实现了三元Al-27%Cu-5.3%Si 合金的无容器快速凝固, 最大过冷度达到195 K (0.24 TL), 冷却速率为76 K/s. 金相分析表明, 凝固组织由(Al+θ+Si)三元共晶和(Al+ θ)二相共晶组成. 在声悬浮条件下, (Al+θ+Si)三元共晶显著细化,(Al+θ)二相共晶的组织形态丰富. 在试样表层区域, 表面振荡促进3 个共晶相的大量形核, 声流有效提高了凝固过程的冷却速率, 三元共晶的晶粒尺寸显著减小. 随着合金试样温度的升高,悬浮间距和谐振间距均不断增大, 且悬浮间距总是大于谐振间距. 在声辐射压的作用下, 试样变形为中心内凹的饼状, 变形程度随声压的提高而不断增大, 最大半径比为6.64, 对应最大悬浮声压为1.8×10⁴ Pa.