多孔材料热导率通用计算方法

利用蒙特卡洛法对多孔材料的内部结构进行了重构,并验证了重构模型具有自相似性和标度不变性的分形特性.对重构的多孔材料模型进行网格划分,利用二值化原理识别网格中的固体基质和流体孔隙,构筑材料内部真实传热过程的串并联混合热阻阵列图,建立适用于各种均质和非均质多孔材料热导率的计算方法——二值化阵列法.基于该方法,对闭孔泡沫铝和硅酸铝耐火纤维材料的热导率进行了计算,并与文献中的实验测量值进行了比较,具有较好的一致性,验证了本方法的正确性和普适性.      

纳米隔热材料的孔隙结构特征与气体热传输特性

为研究纳米隔热材料孔隙结构内部的气体热传输特性, 采用溶胶-凝胶工艺结合超临界干燥技术, 制备了一系列具有不同孔隙结构特征的样品, 通过热导率、氮气吸-脱附和真密度测试, 全面、准确获取了其孔隙结构信息, 并专门、系统研究了孔隙结构特征与气体热传输特性之间的关系.研究结果表明: 与气相贡献热导率相对应, 材料具有双尺度孔隙结构特征, 并且当大孔隙尺度不及小孔隙的10倍时, 可进一步等效为单尺度孔隙.考虑气固耦合传热的本征气相贡献热导率随孔隙尺度的增大而升高, 与气相热导率变化类似且成一定的比例关系, 孔隙尺度小于200 nm和大于500 nm时的比例系数分别为2.0和1.5, 200~500 nm时则为2.0~1.5.当大、小孔隙尺度的比值不超过10时, 或者这一比值为100~1000且大孔隙含量低于10%时, 气相贡献热导率随环境气压的降低依次呈现快速下降、缓慢下降和无变化三个阶段; 当这一比值超过3000时, 即使大孔隙含量很低(不超过10%), 气相贡献热导率也会依次呈现快速下降、缓慢下降、快速下降和无变化四个阶段.      

高炉矿焦床层孔隙分形维数的计算机模型研究

在计算机模拟高炉矿、焦床层分形结构的基础上,引入了2个参数:散料颗粒的形状系数φ与内孔隙度ε对模拟结果进行了修正,分析了影响散料层孔隙度与孔隙结构分形维数的因素.研究结果表明,随着散料层孔隙度的增加,孔隙结构的Sierpinski分形维数增大,孔隙对散料层的填充能力增强.     

铬纤维复合模块与多晶莫来石纤维复合模块的比较分析

对含铬硅酸铝纤维复合模块和多晶莫来石纤维复合模块的结构进行研究,并重点对含铬硅酸铝纤维复合模块各组成部分的材质进行检测,在此基础上剖析了两种复合模块的优缺点.结果表明,多晶莫来石纤维复合模块的综合性能优于含铬硅酸铝纤维复合模块.     

低硅烧结矿孔隙的表面结构和分形维数计算

 通过烧结杯试验制备了不同碱度和不同MgO含量2个系列的低硅烧结矿样品。利用XRD（X射线衍射仪）和TEM（透射电子显微镜）分别对样品的结构和表面形貌进行了表征。随碱度和MgO含量提高,CaFe2O4和Fe3O4含量发生了显著变化;孔隙结构由柱状变为溶蚀网状,更加复杂。利用单重分形软件和表面分形模型分别计算了2个系列样品的表面分形维数([Dss]和[Dsv])。随着碱度和MgO含量提高,表面分形维数增加;利用表面分形模型计算的[Dsv]和[Rsv]（线性相关系数）大于单重分形软件计算的[Dss]和[Rss],表面分形模型可以反映更多细节,且相关性更好。因此可以用表面分形模型替代传统的单重分形软件来表征孔隙结构的复杂性,解决了孔隙表面形貌拍摄的困难和选择区域的局限性。     

放电等离子烧结制备非连续石墨纤维/Cu复合材料

以磨碎中间相沥青基石墨纤维和铜粉为原料,通过放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)制备非连续石墨纤维/Cu复合材料,对石墨纤维表面进行镀钛金属化处理,以改善材料的界面结合状况.研究SPS工艺参数、铜粉粒度搭配、石墨纤维表面镀钛以及石墨纤维含量对石墨纤维/Cu复合材料致密度及热导率的影响.结果表明,将平均粒度为12和80 μm的铜粉按1∶2的质量比搭配,再与表面镀钛石墨纤维按1∶1的体积比混合,采用35 MPa先加压后送热的加压方式,于895℃下进行放电等离子烧结,可获得致密度达99.6％、热导率为364 W/(m·K)的石墨纤维/Cu复合材料,是1种很有潜力的电子封装材料.石墨纤维表面镀覆的极薄Ti镀层,可使复合材料在二维平面方向上的热导率从196 W/(m·K)提高到364 W/(m·K).     

低硅烧结矿表面的多重分形谱计算和分析

通过烧结杯试验制备了不同碱度的低硅烧结矿样品。利用SEM(扫描电子显微镜)对样品的表面形貌进行了表征。利用多重分形软件计算不同碱度烧结矿的多重分形谱。随着碱度提高,多重分形谱的宽度增加,烧结矿的表面形貌变得更加复杂,与SEM图像一致;多重分形谱最大和最小概率子集维数的差别减小,并且由正值变为负值,烧结矿孔隙由以宏观孔隙为主变为以微观孔隙为主,孔隙率提高。多重分形谱的计算结果定量地表征了烧结矿孔隙的分布形态,与扫描电镜图像结果一致。     

数字岩心孔隙结构的分形表征及渗透率预测

基于多孔介质孔隙结构的分形理论,对9种数字岩心样品的孔隙相和固体相结构进行了分形表征.计算结果表明固体相的分形维数通常要大于孔隙相的分形维数,其分形标度区间的宽度要小于孔隙相的标度区间宽度.这表明数字岩心是一种近似两相分形多孔介质.在此基础上,对9种数字岩心样品的孔隙度、体积分数和渗透率进行了预测.预测结果表明数字岩心孔隙结构的分形理论在描述介质的孔隙度和渗透率方面是有效的.而且在近似两相分形介质中,对固相的分形描述似乎更加有效.当用分形理论对数字岩心样品的渗透率进行预测时,其准确地确定最大孔隙尺寸至关重要.最后,通过对比发现,在预测渗透率方面,采用的FT方法要比目前国际上通用的PNEM方法更加准确,也更加具有普适性和计算成本更低.     

不同MgO含量低硅烧结矿孔隙分布的多重分形研究

利用压汞仪测定了不同MgO条件下的低硅烧结矿样品的孔隙分布,结合多重分形理论计算了其孔隙分布的分形特征.研究结果表明,随着MgO含量的增加,烧结矿样品水银浸人增量与孔径尺寸之间的关系满足多重分形理论,当MgO含量为2.6％时,孔隙具有较好的分形结构,气孔尺度分布较均匀,气孔大,气孔率较好,有利于冶金性能的改善.适量的MgO含量可以提高低硅烧结矿的冶金性能,改善炉渣的稳定性、流动性,有利于高炉顺行.     

炭/炭复合材料的导热性能

研究了影响炭/炭复合材料热导率的主要因素:炭纤维取向,热处理,热处理温度和CVD热解炭的显微结构.研究结果表明;在炭/炭复合材料中,影响炭/炭复合材料热导率的主要因素是CVD热解炭的显微结构;在不同CVD热解炭中,以RL结构为主的CVD热解炭,热导率最高;是否热处理对炭/炭复合材料的热导率有相当大的影响,但热处理温度的提高对炭/炭复合材料热导率的提高有限;纤维取向主要影响炭/炭复合材料不同方向上的热导率.