重质碳酸钙在超细粉碎中的多维分形特征

为了研究重质碳酸钙颗粒在超细粉碎过程中的分形维数以及多维分形特征与研磨时间的关系,对重质碳酸钙颗粒进行湿法研磨,提取不同研磨时间的颗粒,测量其粒度分布,并利用单一分形法和多维分形法计算样品的分形维数,建立分形维数与研磨时间的拟合曲线。结果表明:相对于单一分形法,多维分形法更能准确地描述颗粒的尺寸分布状态;通过分形维数与研磨时间拟合曲线中的峰值,可以判断颗粒的最佳研磨时间范围,这与实验中重质碳酸钙颗粒样品的最佳研磨时间60 min相符,从而优化颗粒超细粉碎过程中的研磨时间参数,减少能源消耗。     

微晶纤维素机械力化学处理结构变化研究

使用行星球磨机处理微晶纤维素,研究了研磨时间对纤维素结构变化的影响。用多晶X射线衍射(XRD)、红外吸收光谱(FTIR)、激光粒度(LPSA)和偏光显微镜,对机械力处理后纤维素样品的结晶度、晶粒度、粒度分布和形貌进行了表征。研究表明,在180min的研磨过程中,随研磨时间的延长,样品的结晶度持续降低,颗粒团聚程度增加,而晶粒度在120min后即达到极小值((002)方向7.8nm)。研磨产物的粒度分布均呈二峰特征,且粒度分布范围随处理时间延长而减小。机械力处理破坏了微晶纤维素结构中的氢键网络,增加了结构的松弛性。     

湿法超细研磨中白云石机械力化学效应

通过对不同累积研磨时间白云石样品的粒度、浆料中离子浓度和物相分析,研究湿法研磨时白云石的机械力化学效应。结果表明:白云石在湿法超细研磨时,颗粒粒度随着研磨时间的延长而显著地减小;浆料中Mg2+和Ca2+的浓度则先是显著增大后趋于平稳增大,表明白云石超细粉碎过程可以使碳酸镁和碳酸钙在溶液中溶解度有所增大,直至达到溶解和结晶动态平衡;晶体的显微应变和晶粒尺寸都随着研磨时间的延长而先减小后增大,说明在湿法研磨的过程中,由于机械力的作用使得白云石的晶体发生了畸变。     

燃烧合成氮化硅粉体的超细粉碎

采用燃烧合成氮化硅原始粉料,用球磨的方法进行颗粒超细粉碎,探讨了球磨时间与粉料粒度的关系。结果表明,随着研磨时间的增长,平均粒径减小,但研磨时间的延长到一定时,粒径基本不再减小。该粉料经过24h的球磨后,其平均粒径可降低一个量级,由微米级细化到亚微米级0.5μm左右。粒度分布由原来双峰分布变成了狭窄的单峰分布,颗粒细而均匀。测试了粉体超细粉碎前后的粒度及比表面积,并对其形貌进行了显微形貌观察,讨论了超细过程中的一些现象,对不同球磨机的研磨效果进行了对比。     

湿法超细研磨中α-氧化铁机械力化学效应研究

粉体在机械研磨时会发生机械力活化现象.本文对湿法超细研磨条件下颜料级α-Fe2O3的机械力化学效应进行了研究.通过对不同研磨时间样品的粒度、XRD分析、SEM分析以及颜料性能的测试,对α-氧化铁粉体机械力化学效应进行了表征和分析.结果表明,颜料级α-Fe2O3颗粒在湿法超细研磨体系中,其颗粒分散性明显提高,但表观粒度变化不大,原级粒度随着研磨时间的延长有部分颗粒出现增大现象;晶体的显微应变和晶粒尺寸都随着研磨时间的延长而先减小后增大,这表明颗粒在湿法研磨的过程中发生了机械力活化现象.另外,在湿法机械力超细研磨体系中颜料级α-Fe2O3颗粒的遮盖力明显提高,亮度、红色度小幅度降低,而黄色度略有增加.分析认为这是由于机械力活化后的α-Fe2O3在水中溶解度增大,然后再在其它颗粒表面重新结晶的结果.     

研磨参数对α-Al_2O_3粉体粒度与分布的影响

为降低企业生产成本,提高产品质量,得到分散性好、粒度均匀的高纯氧化铝粉体,对研磨时间、转速和浆料配比三因素进行研究,获得优化的研磨参数,以期为高纯铝直接水解法制备高纯超细氧化铝提供参数指导。结果表明:在研磨时间3 h、转速1 300 r/min和浆料配比25%时,高纯氧化铝的分散性良好,粒度及分布均匀集中,是高纯氧化铝制备过程最佳的研磨优化参数。     

水力溢流分级在超细α-Al_2O_3粉体中的应用研究

水力溢流分级精度较高,是目前常用的超细颗粒分级方法,通过溢流分级,可以将研磨后的粉体分级成为某一特定粒度分布的粉体,以适应研磨抛光等行业对粒度分布的要求。通过水力溢流分级,研究了分散剂、超声波等因素对超细α-Al2O3水力分级的影响,结果表明,分散剂虽然可以消除分级过程中的小颗粒现象,但是也对分级结果产生负面影响,使分级后的产品粒度分布变宽;加入分散剂,同时超声处理后样品可以得到较好的分级结果,分级后的粒度分布较窄。     

水热法制备Ce(Zr)O2纳米复合粉体

采用水热合成法制得了Ce／Zr的比例为1的Ce(Zr)O2复合氧化物粉体。系统研究了矿化剂浓度、水热处理条件(温度、时间)对产物粒度、比表面和物相的影响。研究显示：在酸性介质中,产物团聚程度轻,颗粒较均匀;在碱性介质中,颗粒极细,但团聚程度重;提高水热处理温度和延长处理时间都使产物粒度增大．比表面积降低。XRD及TEM显示样品灼烧处理前后均为立方相或接近立方相。     

清水营煤超细粉碎过程中的影响因素

为了制备粒度小于10μm的超细清水营煤粉,采用球磨机对煤粉进行研磨,利用激光粒度仪对超细煤粉进行了粒度分析,得出球磨时间、球煤质量比、填充率、转速等主要因素与煤粉碎效果的关系,确立清水煤超细粉碎的最佳工艺条件。结果表明:采用湿磨方式,在球煤质量比为15∶1、填充率为0.45、转速为100 r/min的工艺条件下,经7 h研磨,清水营煤粉的粒度可达到2.596μm。     

纳米针状锌粉的制备与表征

实验在一种新型的滚压振动磨上进行,原料锌粉经数小时研磨后,通过X射线多晶衍射仪和透射电子显微镜检测,结果显示在不同研磨时间内,样品由球状变成棒状、杆状及针片状形态,且粒度均匀.平均粒径均在60nm以下,晶型为密排六方晶格.     

超微细颗粒体系微观结构的研究进展

简述了近年来国内外超微细颗粒结构特征及其聚团机理的研究进展,这些特征包括:径向分布函数、分形维数、配位数等系统静态结构性质和在流体媒介中外力场作用下超微细颗粒的聚团机理等动态性质,探讨了超微细颗粒的微观结构研究的发展方向。     

大气颗粒物显微轮廓分形与源解析

为监测大气颗粒物的来源,根据静电吸附原理设计大气颗粒收集装置采集大气颗粒物,通过光学显微放大技术和图像分析方法,得到源颗粒的轮廓分形维数值,结合采样点周边的实际情况,分析和对比各源颗粒的轮廓分形维数值,确定颗粒部分来源;并采用偏光显微镜观察各源颗粒的偏光特征,协同确定大气颗粒的具体来源。结果表明,大气颗粒具有分形特征,其很多特性均与其分形特征有关;采用大气颗粒的轮廓曲线分形维数值作为降尘颗粒来源的辨析参数是可行的,轮廓曲线的分形维数值能很好地表达颗粒的结构形态,特定颗粒源的分形维数值具有一定的范围;将轮廓曲线的分形维数值与各源颗粒的偏光特征相结合,对颗粒来源的辨识准确率在90%以上。     

分形理论评价纳米SiO_2对水泥早期水化的影响

根据分形几何理论评价超细粉体的活性,探讨纳米SiO2对水泥早期水化的影响。用激光粒度分布仪测试水泥试样在早期水化时的颗粒分布状况,应用分形理论分析评价了水泥试样的粒度分布特征,测试、计算了不同试样相应的分形维数。研究结果表明,随水化时间的增加,掺入纳米SiO2的水泥试样的分数维的数值变化的程度更大一些,掺入纳米SiO2的水泥试样水化更快,进而说明了由于纳米SiO2具有更高的火山灰活性而促进了熟料水化更快。     

用投影轮廓分维中位维表征颗粒群粗糙度的研究

为了表征颗粒群粗糙度,本文中构建了单颗粒投影轮廓分维数学模型,并以高精度数字光学显微系统为基础,测算了5种颗粒样品的单颗粒投影轮廓分维。结果表明,5种颗粒样品的单颗粒投影轮廓分维均值从小到大依次为:柴油汽车排气管沉积颗粒、碳黑颗粒、粉煤灰颗粒、石灰性褐土颗粒、河流沉积土壤颗粒。首次提出了"中位维"的概念以表征颗粒群粗糙度,计算了颗粒样品的中位维,其大小排序与投影轮廓分维均值一致,验证了将"中位维"作为表征颗粒群粗糙度的合理性。     

基于分形理论的磨粒图像定量分析

探讨了分形理论在磨粒图像处理中的应用。首次将Sierpinski分形维数张磨粒图像的定量分析。对试验所获得的磨粒图像的Sierpinski分形维数分析发现：磨粒图像Sierpinski分形维数的大小与磨粒尺寸分布和磨粒重叠程度有关。磨粒图像的Sierpinski分形维数可以实现磨粒图像的特征提取。     

储能陶粒填充石膏材料中颗粒分布分形及其对导热性能的影响

应用分形理论考察5种储能陶粒样品的粒度分布分形特征,结合灰色关联分析方法研究储能陶粒的粒度分布分形维对石膏板导热系数的影响。结果表明:各储能陶粒样品的体积累积频率和粒径与最大粒径比值的双对数值呈线形关系,相关系数均在0.95～0.98之间,强的相关表明各储能陶粒样品的粒度分布的分形结构是客观的;而且,随着温度的升高,粒度分布分形维对导热系数的影响逐渐减弱。     

纳米粒子在SiC/PTFE复合材料中分散三维仿真与分形表征

为了从理论上探讨纳米粒子在基体材料中的分布规律, 以纳米SiC质量分数为3%、 5%、 7%、 9%的SiC/PTFE(聚四氟乙烯)复合材料为例, 根据纳米SiC的半径(25 nm)、 密度(3.2 g/cm³)、 质量分数和基体材料的密度(2.2 g/cm³), 以10^-12 g为质量单位、 25 nm:1像素为比例尺, 建立了纳米粒子在基体中均匀／偏聚分布的三维仿真模型, 基于其盒维数定量表征了不同团聚／偏聚程度的纳米粒子的分散度, 并进行了力学实验验证。结果表明: 均匀分布下随着纳米SiC粒子半径的不断增加, 或体积分数的不断减小, 其盒维数也逐渐减小; 当SiC粒子半径超过100 nm时, 不再具有分形特性。偏聚分布下随着纳米SiC粒子(半径为50 nm)间距的不断加大, 或体积分数的不断减小, 或层状、 线状、 团状分布的依次改变, 其盒维数也逐渐减小; 相同体积分数下偏聚分布的盒维数低于均匀分布; 当粒子间距超过450 nm时, 不再具有分形特性。均匀分布下纳米SiC/PTFE复合材料的力学性能测试结果与其三维仿真模型的盒维数线性相关(|R|>0.9)。盒维数可定量表征纳米粒子的分散度, 并可用于预测纳米复合材料的宏观性能。     

Fractal Characteristics and Prediction of Ti-15-3 Alloy Recrystallized Microstructure

Grain shape of the hot deforming alloy is an important of material. The fractal theory was applied to analyze index to character the microstructure and performance the recrystallized microstructure of Ti-15-3 alloy after hot deformation and solution treatment. The fractal dimensions of recrystallized grains were calculated by slit island method. The influence of processing parameters on fractal dimension and grain size was studied, It has been shown that the shapes of recrystallized grain boundaries are self-similar, and the fractal dimension varies from 1 to 2. With increasing deformation degree and strain rate or decreasing deformation temperature, the fractal dimension of grain boundaries increased and the grain size decreased. So the fractal dimension could characterize the grain shape and size. A neural network model was trained to predict the fractal dimension of recrystallized microstructure and the result is in excellent agreement with the experimental data.     

冲击荷载作用下岩石破碎分形特征

为探究冲击荷载作用下岩石破碎分形特征,选取花岗岩和砂岩开展分离式霍普金森压杆(SHPB)岩石动力学试验,得到了不同应变率下岩石的应力-应变曲线、破碎特性、强度参数和能量参数;利用标准筛对破碎后的岩块进行筛分,获取了岩石破碎块度分布曲线,并基于碎块粒径分布的质量分形模型计算出分形维数D;最后分析了分形维数与加载参数、破碎特性和耗能特性之间的关系。结果表明,岩石在冲击荷载作用下的破碎块度分布符合分形规律;动态抗压强度随应变率增大而增大,两者满足乘幂函数关系;加载过程中岩石应变率越大,岩石破碎程度越深,分形维数越大;分形维数与岩石破碎耗能密度之间满足乘幂函数关系。采用分形维数可实现对岩石在冲击荷载作用下的破碎特性、力学特性和破碎耗能特性的定量研究。     

Fractal substructure of a nanopowder generated by repeated fragmentation and sedimentation: the rôle of the dust

Packings of cohesive nanoparticles, that is nanopowders, may be obtained as the result of repeated fragmentation–reagglomeration cycles (Schwager et al. in Phys Rev Lett 100:218002, 2008) such that the resulting sediment reveals a fractal structure. The size distribution of the fragments after a fragmentation step is a superposition of a narrow distribution of large particles (chunks) whose size is determined by the cutting length and a power-law distribution for small particles, representing scale invariant dust. It was shown that the exponent of the power-law, \(\tau \), is in non-trivial relation to the fractal dimension, \(d_f\), via \(d_f(2-\tau )=1\). This poses the question for the structure of the sediment created by repeated fragmentation–reagglomeration cycles when the dust particles are excluded from the reagglomeration step. We found that even in this case, repeated fragmentation–reagglomeration cycles yield a sediment of fractal structure with slightly reduced fractal dimension while the dust exponent, \(\tau \), remains unchanged.