颗粒包覆过程的数值模拟方法比较研究

综述全颗粒和单颗粒均匀包覆的颗粒包覆研究层次;对比表面更新模型、蒙特卡罗模拟方法、分区群体平衡模型、DEM-C-PBM模型、CFD-DEM模型等包覆过程数值模拟方法,提出CFD-DEM模型是单颗粒层次的数值模拟方法;基于颗粒包覆数值模拟方法的比较分析,针对颗粒包覆过程的多场耦合特征,提出CFD-DEM-CVD多尺度模型,将宏观流体尺度、介观颗粒尺度、微观材料沉积尺度耦合起来进行包覆过程数值模拟;提出颗粒包覆过程准确数值模拟的发展趋势是基于单颗粒尺度的表面均匀包覆机理研究和基于反应器尺度的物理场分布研究相耦合的多尺度研究方法。     

颗粒包覆厚度对磁流变液性能的影响

为了研究磁性颗粒包覆厚度对磁流变液性能的影响,通过改变水溶液中聚乙烯醇的浓度来获取不同包覆厚度的磁性颗粒,以此配制磁流变液;对包覆颗粒的表面形貌、粒径及静磁性能进行表征,并测试不同包覆厚度的磁性颗粒制备的磁流变液的零场黏度、剪切屈服应力和沉降稳定性性能。结果表明:颗粒包覆厚度对磁流变液的零场黏度影响不大,对剪切屈服应力影响作用由弱到强再减弱;包覆层厚度增大,大颗粒团聚物更易形成,导致磁流变液沉降稳定性降低。     

无水乙醇对双层油酸包覆结构中物理吸附层的影响

研究了无水乙醇洗涤次数对油酸包覆的Fe3O4磁性纳米颗粒表面包覆结构的影响。采用FT-IR和TGA联合表征了油酸包覆的Fe3O4磁性纳米颗粒经过无水乙醇洗涤前后表面包覆结构的变化,采用TEM观察了油酸包覆后Fe3O4磁性纳米颗粒的形貌。实验结果表明经过无水乙醇5次洗涤后,油酸包覆的Fe3O4磁性颗粒为双层包覆结构;经过无水乙醇20次洗涤后,无水乙醇将双层油酸包覆结构中的物理吸附层洗掉,造成双层油酸包覆的Fe3O4磁性颗粒演变为单层包覆结构。     

粒度分布对Cu包覆SiC颗粒相分布均匀性的影响

利用歧化反应原理,在SiC颗粒表面包覆金属Cu.通过俄歇电子能谱(AES),分析粒度分布对Cu包覆SiC颗粒相分布均匀性的影响.SiC颗粒的粒度分布范围过宽,Cu倾向于包覆在大颗粒表面而无法分散到细小颗粒表面.减小粒度分布范围,纳米SiC颗粒同样能被Cu均匀包覆.应当控制纳米SiC颗粒在一个较小的分布范围,以保证理想的Cu包覆效果和两相分散均匀性.     

快速热解法制备炭包覆纳米金属磁性颗粒(英文)

以简单金属前躯体为原料通过快速热解法制备炭包覆纳米金属磁性颗粒,通过透射电镜、X-射线衍射、热重-示差扫描同步热分析及振动样品磁强计等对产物形貌、结构、成分与磁性能进行表征。结果表明:采用该方法制备的炭包覆纳米金属磁性颗粒形状为近球形颗粒,粒径均一,其中炭包覆镍纳米磁性颗粒的粒径集中在10nm～30nm范围,炭包覆铁纳米磁性颗粒粒径则在50nm～60nm范围;所制炭包覆纳米金属磁性颗粒在室温下具有顺磁性,其磁性能随金属颗粒含量的变化而改变。该方法有望发展成一种工艺简单,可进行连续工业化生产炭包覆纳米金属磁性颗粒的方法。     

直流碳弧法制备碳包覆铁纳米颗粒机理研究

采用直流碳弧等离子体法成功制备了碳包覆铁纳米颗粒,利用透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜、X射线衍射、X射线能谱仪对样品的形貌、物相结构、化学成分和粒度进行表征分析,并对碳包覆纳米金属颗粒的形成机理进行初步探讨。结果表明:直流碳弧等离子体技术制备的碳包覆纳米金属颗粒具有明显的铁核(bcc-Fe)/碳壳(石墨层片)包覆结构,颗粒大多呈球形和椭球形,粒径分布在20~60nm范围,平均粒径为44nm,铁粒子外碳层的厚度为5~8nm。碳包覆铁纳米铁颗粒是通过颗粒内部固态形式的碳自行扩散至颗粒表面和颗粒外部气态形式的碳沉积到颗粒表面形成的。     

液相法在Gd2O3:Eu表面包覆SiO2的研究

采用液相法成功的在球形Gd2O3Eu荧光粉颗粒表面包覆一层纳米SiO2保护膜.扫描电镜分析可见包覆SiO2后颗粒粒径略微变大说明表面包覆一层纳米级的包覆层.XPS分析表明SiO2包覆层与Gd2O3Eu颗粒表面以Gd(Eu)-O-Si化学键的方式键合在一起的.荧光光谱分析表明包覆后的Gd2O3Eu3+颗粒仍旧是一种很好的发光材料.     

铬包覆的金刚石颗粒增强铜基复合材料的热物理性能研究

通过混合熔盐法将NaCl、KCl、金刚石颗粒及微量活性物质铬粉按一定比例混合均匀后煅烧处理,经过充分清洗、过筛及干燥等工艺得到了铬包覆的金刚石颗粒;利用放电等离子烧制技术制备了具有优异热物理性能的铬包覆金刚石颗粒增强铜基复合散热材料。结果表明:采用该混合熔盐法能够实现金刚石颗粒表面铬全包覆;铬包覆的金刚石颗粒与铜基体金属材料的界面结合良好;采用放电等离子技术制备的铬包覆金刚石-铜基复合材料具有较高的相对密度、优异的热传导性能及相对较低的热膨胀系数。     

无机矿物填料表面纳米化修饰及性能表征

采用化学方法对无机矿物填料表面进行包覆改性，制备出具有表面纳米化结构的复合矿物颗粒，有效地改善了原有颗粒的表面形貌，提高了比表面积，通过搅拌磨湿法研磨，讨论了包覆颗粒与基体的结合方式，初步证明了包覆颗粒与基体的结合方式为化学吸附而非物理吸附，两者结合牢固，包覆层不易脱落，包覆矿物颗粒在聚丙烯（PP）中填充，其复合材料的力学性能有较大的改善。     

不同粒径PANI/SiO2对环氧涂层防腐性能的影响

采用原位聚合,在不同粒径的SiO2表面包覆了聚苯胺(PANl),以制备PANl/SiO2颗粒.包覆后的SiO2颗粒由白色变为墨绿色,红外光谱的研究表明,PANl已经包覆到SiO2颗粒表面.采用热重研究PANl的包覆率,结果表明包覆率随着SiO2粒径的减小而增加,1250目SiO2颗粒PANl的包覆率达到1.76％(质量分数,下同).将PANl/SiO2颗粒添加到环氧树脂涂层中制备防腐涂层,研究发现,SiO2的粒径对涂层的力学性能和防腐性能有至关重要的影响.随添加颗粒粒径的增加,涂层的附着力、耐冲击性以及耐磨性会进一步增加,而涂层硬度减小.添加400目PANl/SiO2颗粒所制备的环氧涂层,结构致密,将其浸泡在3.5％NaCl水溶液中30 d,涂层依然能够发挥很好的防腐作用.     

真空和大气等离子喷涂镁黄长石生物活性涂层的对比研究

大气喷涂法制备的镁黄长石涂层是一种具有优良生物活性的新型骨科移植体涂层材料, 但其结晶度较低, 影响涂层的化学稳定性。本研究采用真空等离子喷涂法在钛合金表面制备了高结晶度的镁黄长石涂层。与大气喷涂镁黄长石涂层相比, 真空喷涂镁黄长石涂层具有更高的磷灰石矿化能力, 在SBF中浸泡6 d后表面即沉积了一层类骨磷灰石层, 浸泡14 d后表面沉积的磷灰石层的厚度约为大气涂层的4倍。真空喷涂镁黄长石涂层的离子释放明显低于大气涂层, 显示出更高的化学稳定性。骨髓间充质干细胞在真空和大气喷涂镁黄长石涂层表面粘附和铺展良好, 在两种涂层表面的增殖速度均明显高于HA涂层。本研究表明真空等离子喷涂的镁黄长石陶瓷涂层因其显著提高的生物活性及化学稳定性, 可能更适合用作人工关节涂层材料。     

AZ31B镁合金铈基-植酸复合转化膜研究

为了进一步提高镁合金转化膜防腐性能的影响,将铈基转化复合于在AZ31B镁合金植酸转化膜表面,制备了一种铈基一植酸复合转化膜,应用析氢实验、Tafel分析方法及SEM、EDS对AZ31B镁合金不同转化膜的防腐性能及表面微观结构及成份进行了研究。结果表明复合转化膜表面主要由C、O、P、Ce、Mg及Al元素所组成,复合转化膜相比于植酸转化膜及铈基转化膜具有更好的致密性,从而复合转化膜相比于植酸转化膜及铈基转化膜具有更好的防腐性能。     

纳米铝粉表面包覆改性研究的最新进展

综述了固体推进剂用纳米铝粉的几种包覆改性方法,包括:碳包覆、金属包覆、氧化物包覆、聚合物包覆、有机酸包覆及推进剂组分包覆,评述了各种方法的优缺点,分析认为若在固体推进剂中应用,可重点发展碳包覆、金属包覆和推进剂组分包覆等方法。     

羟基磷灰石涂层人工关节应用研究

对羟基磷灰石的成骨效应进行了研究，对添加骨水泥不当而导致的羟基磷灰石涂层人工关节涂层脱落进行了分析。结果表明，对于羟基磷灰石涂层人工关节，应有涂层区和非涂层区，骨水泥只能在非涂层区填充，而在涂层区则应使羟基磷灰石涂层直接与骨组织接触。这种人工关节，不仅充分利用了羟基磷灰石良好的生物相容性和成骨效应，而且有利于手术后的短期机械固定和长期的生物固定。     

大气等离子喷涂NiCrBSi-Mo/Ni涂层中黏结层对NiCrBSi-Mo复合工作层性能的影响

利用大气等离子喷涂系统在叶片钢材料FV520B上依次制备镍基黏结层和NiCrBSi-Mo复合工作层,并对NiCrBSi-Mo粉末的沉积率、涂层孔隙率、结合强度及表面硬度进行测试。结果表明:在NiCrBSi-Mo/Ni涂层中,厚度为180~220μm的黏结层在提高NiCrBSi-Mo粉末沉积率的同时可制备较低孔隙率、较高结合强度和硬度的表层涂层;黏结层厚度的增大导致工作层起始沉积位置的孔隙率增大,且加快了工作层在垂直方向上孔隙率的衰减过程。SEM分析发现,黏结层厚度的增大引起黏结层与工作层结合界面处熔滴沉积堆叠形貌的变化,黏结层中的缺陷对工作层产生"遗传性"的影响;胶结拉伸实验表明,黏结层厚度过大会导致拉伸过程中黏结层与工作层结合面处的断裂;在不同的抛磨面,一定黏结层厚度的试样块在垂直方向上的维氏硬度衰减较为缓慢,NiCrBSi-Mo/Ni涂层不仅保持了涂层表面高的硬度,且增大了涂层的厚度,以修复材料表面的损伤。     

椭球反射镜膜厚均匀性与工艺技术的探讨

讨论了深紫外曝光系统中椭球反射镜镀制装置在薄膜沉积中的镀制条件对膜厚和膜厚均匀性的影响,计算了椭球镜的膜厚均匀性并对如何改善椭球镜膜厚分布作了介绍,实验得到均匀性符合要求的反射镜。     

热震中7YSZ热障涂层结构演变

采用低温超音速等离子喷涂(LT-HVOF)在镍基高温合金基体上制备了NiCoCrAlYTa粘结层, 使用大气等离子喷涂(APS)在粘结层上`制备了7wt%Y₂O₃-ZrO₂ (7YSZ) 陶瓷层。基于动态试验即热震实验研究了粘结层的扩散氧化机制, 探讨了陶瓷层的烧结及相变过程并观察了涂层的结构演变。实验结果表明: 动态热循环下随着热震次数的增加, 粘结层组元扩散氧化形成热生长氧化物(TGO)且厚度逐渐增加。此外, 粘结层组元在温度梯度下沿陶瓷层内部裂纹向高温区扩散, 最终在陶瓷层表面裂纹区域出现大量的金属氧化物, 同时粘结层组元的扩散有助于陶瓷层的烧结, 导致其显微硬度逐渐增大, 而粘结层由于Kirkendall效应, 其内部出现大量的孔洞导致其显微硬度逐渐降低。另外, 陶瓷层在相变及热循环应力的作用下表面出现了大尺度的宏观裂纹。     

石墨烯涂层对直升机旋翼防/除冰组件传热的影响

采用水性和油性石墨烯涂层对复合材料防/除冰组件进行测温及防/除冰实验。针对直升机旋翼对结冰的敏感等特点,提出了旋翼防/除冰组件包铁表面涂覆石墨烯涂层改性传热性能的方法,从而提高旋翼防/除冰组件除冰效率。为验证石墨烯涂层对防/除冰组件传热效率具有显著的提高作用,采用搭建的除冰实验平台并对涂覆的旋翼防/除冰组件进行传热实验及除冰实验。结果表明,石墨烯涂层对提高防/除冰组件的传热性能具有显著作用。同时,采用油性石墨烯涂层和水性石墨烯涂层分别进行传热测试,研究表明油性石墨烯涂层升温速率高于水性石墨烯涂层,且油性石墨烯涂层平均传热速率为0.021℃/s,瞬时最大传热速率为0.083℃/s,均高于水性石墨烯涂层,说明油性石墨烯涂层的防/除冰效果优于水性石墨烯。最后,通过改变喷涂工艺控制石墨烯涂层厚度进行研究,研究发现随着石墨烯涂层厚度的增加,涂层的导热系数逐渐减小,该实验结果验证了Balandin等推导的热导率公式中石墨烯热导率与片层厚度之间的反比例关系。      

纳米掺杂对Al2O3＋13wt％TiO2等离子喷涂涂层组织结构及抗磨损性能的影响研究

采用纳米掺杂方法制备纳米包覆微米级粒子的AT-13等离子喷涂粉末，并利用大气等离子喷涂技术制备出含有纳米复相结构的陶瓷涂层。采用常温干摩擦试验评价纳米复相结构涂层的耐磨损性能，并利用扫描电镜（SEM）观察磨损后的磨痕形貌。结果表明，纳米复相涂层的耐磨损性能明显好于传统陶瓷涂层，且磨损载荷高于400N后，纳米复相涂层磨损机制和传统涂层的不同，传统涂层的磨损主要是涂层的微裂纹产生和颗粒的剥落，而相同条件下纳米复相涂层，主要表现为涂层的粘着磨损与局部剥落。     

火焰喷涂NiCrBSi涂层的纳米力学性能

为揭示热喷涂涂层在不同尺度下的力学性能,在45钢基体上制备了平均厚度为750μm的火焰喷涂NiCrBSi涂层,利用纳米压痕技术研究了不同压痕深度下涂层表/截面力学性能、弹塑性和压痕变形行为。结果表明:涂层表/截面力学性能均呈现明显的尺寸效应,硬度、弹性模量、弹塑性随压入深度增加不断降低。涂层表面表现出高弹性,其压痕弹性功与总压痕功的比值ηIT在500nm深度内达到52%,而涂层截面为40%;涂层截面具有高硬度和高模量,其纳米硬度和弹性模量在2000nm深度内比涂层表面分别高28%和33%。涂层压痕变形表现为理想塑性、凹陷、凸起和裂纹等多种特征,随着压入深度增加,涂层表/截面弹塑性差异逐渐降低,并在2500nm深度同时下降到35%。涂层单一薄层结构在不同方向具有相同的硬度和弹性模量,但随压入深度增大,压头包含的涂层体积增大,相邻薄层,特别是孔隙、裂纹、层间边界等缺陷对涂层性能的影响逐渐增强,导致涂层表/截面硬度和弹性模量的差异性随压痕深度增加不断降低。