玻璃材料在气固两相流作用下的冲蚀损伤机理研究

为探究玻璃材料的抗冲蚀磨损性能,采用气流挟沙喷射法对钢化玻璃、浮法玻璃及有机玻璃进行冲蚀磨损试验,分析不同冲蚀参数(冲蚀速度、冲蚀角度和冲蚀时间)下3种玻璃的冲蚀规律及损伤机理。结果表明:钢化玻璃与浮法玻璃的冲蚀率随冲蚀速度与冲蚀角度的增加而增大,有机玻璃的冲蚀率则随冲蚀速度的增加而增加,随冲蚀角度的增加先增加后减小,最大冲蚀率出现在45°;钢化玻璃与浮法玻璃的冲蚀率随冲蚀时间的增加依次出现上升阶段、下降阶段和稳态阶段,而有机玻璃的冲蚀率随冲蚀时间的增加缓慢增加并很快趋于稳定;相同条件下浮法玻璃冲蚀率大于其他2种玻璃;低角度时钢化玻璃与浮法玻璃的质量损失主要由切削作用引起,高角度时由裂纹叠加引起,发生脆性断裂;有机玻璃的损伤在整个过程主要由切削作用引起。     

田口方法下钢化玻璃的冲蚀性能及损伤形貌

根据内蒙古沙尘暴分布特点,采用田口正交方法,利用模拟风沙环境侵蚀实验系统,分析可控因素(冲蚀角度、冲蚀速度和沙流量)在冲蚀试验中的稳定性以及对钢化玻璃的冲蚀磨损性能的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)和激光共聚焦显微镜(LSCM)对冲蚀形貌进行分析。结果表明:冲蚀角度和冲蚀速度越大,信噪比越大,在冲蚀试验中数据越稳定,沙流量则相反;冲蚀角度对冲蚀率的贡献最大,其次是冲蚀速度,沙流量的贡献最小。低角度时,钢化玻璃的质量损失主要由切削作用引起,SEM图中可见明显的犁沟;而高角度时,钢化玻璃的质量损失则由裂纹叠加引起,SEM图中显示为脆性断裂凹坑。随着冲蚀角度的增大,钢化玻璃表面损伤区域的深度和宽度相应增加;损伤区域形状由长条形趋向于圆锥形。     

不同冲蚀角条件下QAl9-4铝青铜的冲蚀磨损特性

利用自主研发的转盘式冲蚀实验装置,通过失重分析、表面形貌观察以及表层粗糙度测定,探讨了QAl9-4铝青铜在不同冲蚀角度条件下的冲蚀磨损特性。结果表明,在0~30°冲蚀角度范围内,铝青铜试样的累积质量损失随角度增大而增加;当冲蚀角度大于30°后,累积质量损失降低。随着冲蚀角度的逐步增大,冲蚀磨损形成的试样表面缺陷逐渐从沿水流方向的长程犁沟向带有凹坑的短程犁沟变化,且试样表面平均粗糙度逐渐降低。     

不锈钢与碳钢的液固两相流冲刷腐蚀磨损研究

利用液固两相流冲刷腐蚀磨损实验机模拟了不同的冲刷腐蚀磨损工况,并研究了1Cr18Ni9Ti不锈钢和T8钢在不同实验条件下的冲刷腐蚀行为.研究结果表明:提高冲刷速度和浆料温度都加剧了材料的损伤和破坏,T8钢冲刷腐蚀失重率远大于1Cr18Ni9Ti不锈钢,因此在酸性浆料中,要使材料具有优良的耐冲刷腐蚀性能,材料首先必须具备优良的耐蚀性,同时应兼有优良的耐磨性,两者合理的配合尤为重要.1Cr18Ni9Ti不锈钢和T8钢冲刷腐蚀失重率均在冲蚀角度为45°时出现极大值,表明冲蚀角度在45°时,对材料产生的损伤强度最大,因此在设计管道时应尽量避免45°冲蚀角结构.     

不锈钢材料高温冲蚀磨损性能与机理

为弄清磨粒对工业设备常用材料304不锈钢的冲蚀磨损情况,采用自行设计的气流喷砂式高温磨损试验机,对其进行不同温度下的冲蚀磨损。分析了温度、冲蚀角度、磨粒粒径以及磨粒速度对其冲蚀磨损率的影响,并分析了其冲蚀磨损机理。结果表明:温度对冲蚀磨损率有显著影响,304不锈钢表面氧化膜在400℃时抑制了磨粒的冲蚀,高温下金属塑性升高降低了高角度下磨料的冲击破碎作用,但低角度下抗微切削能力下降;冲蚀磨损率随磨粒粒径的减小先增大后减小再增大,随磨粒速度增大而增大;磨粒对试样表面的低角度微切削和高角度冲击破碎作用是材料冲蚀磨损的主要机理,304不锈钢表面的冲蚀磨损主要来源于微切削作用。     

低能斜入射离子束诱导单晶硅纳米结构与光学性能研究

为了研究低能Ar+离子束在不同入射角度下对单晶硅表面的刻蚀效果及光学性能,使用微波回旋共振离子源,对单晶Si(100)表面进行刻蚀,采用原子力显微镜、非接触式表面测量仪和傅里叶变换红外光谱仪对刻蚀后硅片的表面形貌、粗糙度和光学透过率进行了测量.实验结果表明:当离子束能量为1000 eV、束流密度为265μA·cm-2、刻蚀时间为30min时,离子束入射角度从0°增加到30°,样品表面出现条纹状结构.入射角度在0°～15°,随着角度增加,样品表面粗糙度增加,条纹周期减小,光学透过率提高;而在15°～ 30°范围内,随着角度增加,粗糙度开始减小,条纹周期增大,同时光学透过率降低.继续增加入射角度,条纹状结构逐渐消失,入射角度到45°时,粗糙度和光学透过率达到最小值;增加入射角度到55°,样品表面出现自组织点状结构,表面粗糙度急剧增大,光学透过率随着角度增加开始增加;继续增加离子束入射角度到80°,表面粗糙度和光学透过率继续增加,样品表面呈现出均匀有序的自组织柱状结构;此后,随着入射角度的增加,表面粗糙度又开始减小,光学透过率降低.自组织条纹结构到柱状结构的转变是溅射粗糙化和表面驰豫机制相互作用的结果.     

戈壁风沙环境下钢结构涂装层与基体界面应力研究

为了分析戈壁地区风沙冲击作用下钢结构涂装层与基体界面的应力问题,以戈壁地区风沙特征为背景,基于研究涂层材料与基体界面应力的镜像点法,通过Dirichlet等值性原理和边界条件,建立了钢结构涂装层与基体界面应力的研究方法,研究了呈现空间分层异性的风沙粒子在高度、冲蚀角度和冲蚀速度的耦合条件下冲蚀涂层时界面应力的变化规律.结果 表明:在西北戈壁地区的风沙特征下,钢结构涂装层与基体的界面应力在距地面1.5 m高度处最大,且1.5 m高度处界面应力最大值约为3.0 m和5.0 m高度处界面应力最大值的6倍和11倍.钢结构建筑物在1.5 m高度及以下的部分应采用底漆、中间漆和2道面漆的多层涂装体系,且第2道面漆应做加厚和光滑处理的涂装工艺.界面应力与沙粒粒径和冲击速度均成正相关.随距沙粒冲击点距离的逐渐增大,界面压应力和切应力均呈现先增大后减小的变化规律.在同一位置处,相同冲击速度下,界面压应力在冲击角度为75°～90°范围时较大,界面切应力在冲击角度为30°～45°范围时较大.     

基于田口方法的橡胶砂浆受风沙冲蚀性能

针对内蒙古中西部风沙环境特征,利用模拟风沙环境侵蚀实验系统,采用L₁₆（5⁴）田口方法进行实验设计,研究了不同橡胶粒径和掺量的橡胶砂浆在风沙环境下的冲蚀磨损行为,应用SEM观测橡胶砂浆冲蚀后的微观形貌。结果表明：在冲蚀速度为17 m/s、橡胶粒径为1.70 mm、橡胶掺量为5%、冲蚀角度为45°和下沙量为45 g/min的条件下,橡胶砂浆的冲蚀率最小;下沙量和冲蚀速度是影响橡胶砂浆冲蚀磨损性能的显著因素;相同冲蚀条件下,各粒径的橡胶砂浆冲蚀率大小为：1.70 mm的橡胶砂浆 < 普通水泥砂浆 < 0.18 mm的橡胶砂浆 < 0.42 mm的橡胶砂浆;橡胶砂浆的冲蚀磨损主要体现为沙粒对其表面的切削和挤压作用,其中1.70 mm的橡胶颗粒对沙粒有较好的抵抗作用,0.42 mm的胶粉颗粒易剥落,加剧沙粒的磨损作用。     

激光熔覆FeCrNiCoCuAlx高熵合金涂层的耐腐蚀与抗冲蚀性能

采用激光熔覆技术在Q345钢表面制备FeCrNiCoCuAl_x(x=0, 1, 2, 3)高熵合金涂层。通过XRD,SEM及冲蚀磨损等实验方法研究高熵合金涂层的组织结构与性能。结果表明:随着Al含量的增加,高熵合金涂层由简单结构的FCC和BCC混合固溶体逐渐转变成全部的BCC结构,涂层的硬度也随之增大,最高可达580HV。在3.5%NaCl溶液中,涂层的腐蚀电流密度随着Al含量的增加先降低后提高,且当x=1时涂层具有最好的耐蚀性。冲蚀磨损实验表明,当冲蚀角度由90°减小到30°时,冲蚀磨损量不降反升,表现出韧性材料的冲蚀特征。涂层的抗冲蚀性能随着Al含量的增加而增强,且冲蚀磨损机制由锻造挤压转变为以微切削和犁削为主。     

复合材料的切削加工表面结构与表面粗糙度

普通金属材料的切削加工理论表面粗糙度可以用公式计算。复合材料经切削加工后其表面留有各种凹凸缺陷,这些谷峰轮廓并非由刀刃直接切出,故不宜用现有普通材料的公式计算其理论表面粗糙度。纤维增强复合材料的切削加工表面结构和粗糙度与切削方向密切相关。颗粒增强复合材料无方向性,其已加工表面结构和粗糙度主要受增强颗粒硬度和粒度以及含量控制。增强体与基体的界面强度及切削刀具和工艺条件对复合材料加工表面粗糙度有很大影响。      

多孔玻璃粉的制备及其在玻璃基板上的粘接

利用硼硅酸盐玻璃的分相和酸侵蚀制备了孔径可控的多孔玻璃粉,采用SEM、BET等测试手段对玻璃的表面形貌和孔径分布进行了表征。并以Na2O-Al2O3-B2O3体系低熔点玻璃作为粘接剂将多孔玻璃粉烧结在普通玻璃板上,研制出一种表面孔径约50nm且均匀分布的多孔玻璃基板,并分析了烧结温度、烧结时间、颗粒大小等对粘接的影响。     

电极敏感玻璃成分组成与体积电导率之间的关系

研究了稀土氧化物La2O3和过渡金属氧化物ZrO2对电极玻璃的电极性能的影响。从研制玻璃电极敏感玻璃着手，利用智能LCR测量仪对玻璃系统的玻璃体积电导率进行了测定，着重分析了过渡元素锆和稀土元素镧在玻璃系统中对玻璃电性能的影响及其原因。结果表明在本系统玻璃中，锂、镧、锆等元素的引入，在一定量范围内，可增大玻璃电导率。     

添加铅硅玻璃对烧结堇青石基微晶玻璃性能的影响

研究了铅硅玻璃在堇青石基微晶玻璃烧结中的作用及其添加量对微晶玻璃性能的影响．结果表明：铅硅玻璃的加入可以促进微晶玻璃的烧结致密化;随着铅硅玻璃加入量的增加,烧结样品的介电常数亦增加,且与密度变化曲线相似;微晶玻璃烧结样品的热膨胀系数符合加和性规律．     

Effect of Seawater and Warm Environment on Glass/Epoxy and Glass/Polyurethane Composites

A study of the durability of fiber reinforced polymer (FRP) materials in seawater and warm environment is presented in this paper. The major objective of the study is to evaluate the effects of seawater and temperature on the structural properties of glass/epoxy and glass/polyurethane composite materials. These effects were studied in terms of seawater absorption, permeation of salt and contaminants, chemical and physical bonds at the interface, degradation in mechanical properties, and failure mechanisms. Test parameters included immersion time, ranging from 3 months to 1 year, and temperature including room temperature and 65°C. Seawater absorption increased with immersion time and with temperature. The matrix in both composites was efficient in protecting the fibers from corrosive elements in seawater; however moisture creates a dual mechanism of stress relaxation—swelling—mechanical adhesion, and breakdown of chemical bonds between fiber and matrix at the interface. It is observed that high temperature accelerates the degradation mechanism in the glass/polyurethane composite. No significant changes were observed in tensile strength of glass/epoxy and in the modulus of both glass/epoxy and glass/polyurethane composites. However, the tensile strength of the glass/polyurethane composite decreased by 19% after 1 year of exposure to seawater at room temperature and by 31% after 1 year of exposure at 65°C. Plasticization due to moisture absorption leads to ductile failure in the matrix, but this can be reversed in glass/polyurethane composites after extended exposure to seawater at high temperature where brittle failure of matrix and fiber were observed.     

千埃级微孔玻璃的制备

用 Na_2O-CaO-B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2系玻璃以制备微孔玻璃。微孔玻璃的孔径大小、分布和比表面与原始玻璃的组成、分相热处理温度和时间、热历史等因素有密切的关系,控制这些因素可以制成孔径为50～3000(?)、比表面为10～150m~2/g 的微孔玻璃。     

Augmenting a Waste Glass Mixture Experiment Study with Additional Glass Components and Experimental Runs

A glass composition variation study (CVS) for high-level waste (HLW) stored in Idaho is being statistically designed and performed in phases over several years. The purpose of the CVS is to investigate and model how HLW-glass properties depend on glass composition. The resulting glass property-composition models will be used to develop desirable glass formulations and for other purposes.

Phases 1 and 2 of the CVS have been completed and are briefly described. This paper focuses on the CVS Phase 3 experimental design, which was chosen to augment the Phase 1 and 2 data with additional data points, as well as to account for additional glass components not studied in Phases 1 and/or 2. In total, 16 glass components were varied in the Phase 3 experimental design. The paper describes how these Phase 3 experimental design augmentation challenges were addressed using the previous data, preliminary property-composition models, and statistical mixture experiment and optimal experimental design methods and software. The resulting Phase 3 experimental design of 30 simulated HLW glasses is presented and discussed.     

中性硼硅玻璃与药物相容性研究进展

目的 药品包装材料与药物相容性实验是评价药品包装材料安全性能与药品质量的重要研究项目,中性硼硅玻璃具有膨胀系数小、耐极冷极热性强、不易炸裂、化学稳定性好等特点,已成为注射剂包装的首选材质.探索中性硼硅玻璃与药物相容性的研究进展与发展趋势,为中性硼硅玻璃用于药品包装材料提供参考.方法 分别从玻璃成分中金属离子向药液中的迁移量、有害物质的浸出量、不同温度与酸碱条件下玻璃的脱片、玻璃对药物的吸附以及药物对玻璃表面的侵蚀程度等方面综述中性硼硅玻璃与药物相容性的研究进展,考察中性硼硅玻璃对于药品质量的影响.结论 中性硼硅玻璃与药物的相容性评价方法逐渐完善,为中性硼硅玻璃作为药用包装材料的研究提供参考.     

纳米透明电磁屏蔽玻璃的制备及性能研究

迄今为止,国内现有的电磁屏蔽视窗不能很好兼具高透光率和高电磁波屏蔽效能.为此,本工作采用电子束蒸发法以ITO膜作为电磁波屏蔽层,探讨了纳米透明电磁屏蔽玻璃的制备及性能.为得到高屏蔽效能并保证较高的透光度,研究了膜厚、成膜速率、透光率、方电阻、屏蔽效能之间的关系,找到了最佳工艺参数.另一方面,通过对屏蔽膜进行原位高纯氧气氛下的后续热处理,改变ITO材料微结构,获得微纳晶团簇化显微结构,进一步降低方电阻,有效地提高了屏蔽效能.结果表明,厚度在500～1000nm之间,蒸镀速率为0.23nm,并经过400℃40min原位后处理可得到方电阻为5～3Ω/□,透光率76.3%～71.6%,屏蔽效能54.8～63.2dB的高性能ITO膜.另外,通过对玻璃基片采用预先热处理增强或将镀有屏蔽膜的玻璃和另外一块普通白玻进行复合制成夹层玻璃的方式,制得符合要求的特种安全玻璃.     

Compaction and Transverse Permeability of Glass Rovings

Continuous reinforcements such as glass rovings are used in a variety of polymer processes such as filament winding and compression molding. In all these processes, impregnation of the roving fiber bundle by the liquid polymer is essential. Modeling polymer impregnation requires an estimate of the void fraction-compressive stress relationship and the transverse Darcy permeability. The void fraction of 2400 tex glass rovings of different glass fiber diameters and roving thicknesses was assessed as a function of the applied compressive stress. The results indicate that existing void fraction-compressive stress models can be used to adequately fit the experimental data. The transverse permeability of these rovings was also measured as a function of applied compressive stress, fiber diameter, roving thickness, fluid velocity and viscosity using two different permeameters developed for this research. The permeability was observed to depend strongly on the compressive stress, and hence void fraction. As expected, the permeability was independent of the roving thickness, fluid velocity and viscosity. A Kozeny constant value of 7 was found to reasonably fit the data from both permeameters. Scatter of the experimental data was observed. It is hypothesized that this may be due to variations in the roving void fraction resulting from twists, cross-overs and waviness among the fibers.