石墨纤维表面与孔隙的结构表征及分形性质分析

 
为了研究和分析石墨纤维表面与孔隙的结构和分形性质,采用场发射扫描电子显微镜、电感耦合等离子体发射光谱仪、全自动物理吸附分析仪对其进行测试与表征.研究结果表明：石墨纤维以圆柱状存在,直径约为12～18μm,表面较光滑,缺陷较少,有利于气体吸附;石墨纤维碳的质量分数约为95.86%,还含有少量的N、H、O、S和微量的Ca、Fe、Mg、Si、Al等元素,生产过程中留下的孔道不多;石墨纤维的比表面积较大,其微孔体积占总孔体积的97.98%,平均孔径在微孔区域,且孔径分布较窄,包含大量0.84nm左右和少量1.21nm左右的微孔,较丰富的微孔结构使其具有良好的吸附性能;石墨纤维的表面与孔隙具有较好的分形特性,分形维数分别为2.11和2.99,是一种有工业前景的吸附材料.     

扇形内翅片石墨管层流强化传热性能

利用数值模拟方法对一种高黏度的油类介质在6种不同布置交错角度(0°,30°,45°,60°,75°,90°)的扇形内翅片石墨换热管中层流的强化传热和流动规律进行了研究.结果表明,扇形内翅片的强化换热效果明显.与无翅片的石墨换热管相比,6种布置角度的扇形内翅片对流换热系数分别增大22.69%,42.49%,62.28%,63.44%,65.47%,66.47%.就流动性能而言,扇形内翅片的石墨管6种布置角度下的阻力分别增大了191.88%,252.01%,333.10%,364.33%,385.51%,400.43%.为了明确石墨管内添加扇形内翅片后的强化传热效应,采用了换热性能评价指标(PEC)对6种布置角度进行了评价研究,结果显示45°布置角度时PEC评价准则数的平均值达到最大,为1.265,说明布置角度为45°时强化换热效果最理想.     

Formation mechanism of the graphite-rich protective layer in blast furnace hearths

A long campaign life of blast furnaces is heavily linked to the existence of a protective layer in their hearths. In this work, we conducted dissection studies and investigated damage in blast furnace hearths to estimate the formation mechanism of the protective layer. The results illustrate that a significant amount of graphite phase was trapped within the hearth protective layer. Furthermore, on the basis of the thermodynamic and kinetic calculations of the graphite precipitation process, a precipitation potential index related to the formation of the graphite-rich protective layer was proposed to characterize the formation ability of this layer. We determined that, under normal operating conditions, the precipitation of graphite phase from hot metal was thermodynamically possible. Among elements that exist in hot metal, C, Si, and P favor graphite precipitation, whereas Mn and Cr inhibit this process. Moreover, at the same hot-face temperature, an increase of carbon concentration in hot metal can shorten the precipitation time. Finally, the results suggest that measures such as reducing the hot-face temperature and increasing the degree of carbon saturation in hot metal are critically important to improve the precipitation potential index.     

基于集成神经网络的球墨铸铁珠光体含量涡流无损智能测定

为了实现球墨铸铁珠光体含量的智能无损测定,制备了具有代表性的球墨铸铁试样并按珠光体粗细程度将其分为三类。首先在分析了影响球墨铸铁电磁性能的主要因素的基础上,同时采用涡流无损检测法与金相法对球墨铸铁珠光体含量进行了测定,对检测数据进行回归分析表明二种方法的测量结果很接近;然后采用集成神经网络处理涡流检测数据并对珠光体含量进行了预测,预测结果表明基于集成神经网络数据处理的涡流检测是一种快速智能识别球墨铸铁中珠光体含量的有效方法。     

石墨渗铜喉衬材料的抗热震性能与烧蚀微观结构研究

对粗粒级高强石墨加压渗铜制备的石墨渗铜喉衬材料的微观结构与抗热震性能的关系进行了研究,结果表明渗铜提高了原石墨的导热系数及整体增韧的综合效果。对热试车后的石墨渗铜喉衬进行烧蚀微观结构及能谱分析研究,得到了铜的分布情况与烧蚀性能的关系。     

金刚石和石墨的价电子结构与硬度的关系

根据余氏“固体与分子经验电子理论”,应用键距差方法,对工业中广泛应用的金刚石和石墨的价电子结构进行计算和分析,计算结果较好地解释了金刚石的本质高硬度和石墨的本质低硬度。     

天然鳞片石墨制备柔性石墨化学组成变化及耐蚀性研究

本文采用体积比为１：１的浓硫酸与浪硝酸对中碳天然鳞片石墨进行浸泡以制造柔性石墨。探索了浸泡时间对石墨化学组成变化的影响,同时对含有一定灰份（主要为二氧化硅）的柔性石墨的耐蚀性进行初步测试。     

氟化石墨制备新工艺的研究

采用一种操作安全、简便的新方法－固相法工艺制得了氟化石墨,并对产品用红外光谱、Ｘ射线衍射等方法进行了测试,同时探讨了一些影响氟化石墨制备的因素。     

太阳能相变蓄热炕的实验及数值模拟研究

为实现太阳能相变蓄热炕的快速升温,采用毛细管网及配置高导热复合相变材料来提高炕体的热响应时间,通过数值模拟与实验研究相结合的方法对炕体的热工性能进行研究。本文首先对比不同熔点石蜡的差示扫描量热(differential scanning calorimetry,DSC)曲线,选取35#石蜡作为研究对象,采用熔融混合法制备不同配比的石蜡-膨胀石墨复合定形相变材料;并通过渗漏测试确定最佳配比。实验表明:当膨胀石墨质量分数为8%时,复合定形相变材料渗漏率较低,为兼顾储热、导热性能的最佳配比。将石蜡复合相变材料应用于太阳能相变蓄热炕,通过计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)建立三维非稳态传热模型,对炕体进行24 h供热模拟设计;模拟表明:太阳能相变蓄热炕在昼间垫面温度达到24.2 ℃,夜间垫面温度达到30.2 ℃。通过Trnsys(transient system simulation program)软件对组合式系统进行运行模拟发现:组合系统均可达到设计的45 ℃及以上;另外,组合式系统全年节电量为2 974.7 kW·h,或节省标准煤469.9 kg,或减少二氧化碳1 240.5 kg、一氧化碳70.9 kg、PM₁₀6.8 kg等,节能减排量显著。     

约束电爆过程中石墨的纳米化机制

利用自行研制的约束电爆石墨制备低维纳米碳装置,通过改变初始充电电压与约束管管径进行系列性电爆实验,实验中对气溶胶形式的电爆产物进行原位取样,并进行显微分析.结合电爆产物显微分析结果和约束管中能量密度与电爆产物粒径间的关系,对电爆过程中石墨的纳米化机制进行研究.研究结果表明:电爆过程中约束管内产生的机械压缩波能够对石墨施加瞬间高压使石墨碎化,这一压缩波在传播过程中对已碎化的石墨进行反复冲击与剥离,从而导致石墨颗粒从约束管中喷射而出.在喷射过程中,石墨颗粒之间以及石墨颗粒与约束管壁之间不断发生碰撞,致使石墨颗粒进一步碎化,并形成低维纳米碳.