造孔剂用量对新型医用多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金组织与性能的影响

采用添加造孔剂的粉末冶金方法制备新型医用多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金,研究造孔剂用量对多孔材料组织形貌及压缩力学性能的影响。结果表明,多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金孔隙率与造孔剂用量呈线性关系,P=1.9 Wt+3.8(P为孔隙率,Wt为造孔剂用量)。当造孔剂用量达到15%时,孔隙率超过32%,并开始出现有利于体液传输的通孔结构,同时发现造孔剂用量不影响其所造孔隙大小形状。多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金的相结构主要为β相和少量的α相。随着造孔剂用量增加β相分数有所减少,当造孔剂用量达到20%时,多孔钛合金中出现未知相。多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金的压缩强度和压缩弹性模量均随造孔剂用量的增加而降低,造孔剂用量为15%~20%制备的多孔合金压缩强度为104~254 MPa,压缩弹性模量为2.33~6.14 GPa,与人体骨骼相接近,最适用作人体植入材料。     

造孔剂含量对新型医用多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金组织性能的影响

采用添加造孔剂的粉末冶金方法制备新型医用多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金,研究造孔剂含量对多孔材料组织形貌及压缩力学性能的影响。结果表明多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金孔隙率与造孔剂含量呈线性关系,其表达式是：P=1.9.Wt 3.8(P为孔隙率,Wt为造孔剂含量),当造孔剂含量达到15%时,孔隙率超过32%,并开始出现有利于体液的传输的通孔结构,同时发现造孔剂含量不影响其所造孔隙大小形状;多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金的相结构主要为β相和少量的α相,并且随着造孔剂含量增加β相分数有所减少,当造孔剂含量达到20%时,多孔钛合金中出现了未知相;多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金的压缩强度和压缩弹性模量均随造孔剂含量的增加而降低,造孔剂含量为15～20%制备得到的多孔合金压缩强度为104～254MPa,压缩弹性模量为2.33～6.14GPa,与人体骨骼相接近,最适用作人体植入材料。     

粉末烧结法制备多孔铜及其性能研究

以铜粉和K_2CO_3颗粒为原料,用粉末烧结法制备出孔隙率为69%~81%的多孔铜。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)观察分析其微观组织和化学成分,研究原料配比、烧结温度对孔隙率及压缩性能的影响,分析孔隙率与吸能效率的关系。结果表明,多孔铜内孔洞大小不一,大孔直径约180~210μm,小孔直径约2~6μm;多孔铜中造孔剂K_2CO_3已充分溶解,且随着铜与K_2CO_3配比的减少,多孔铜孔隙率增大,同时多孔铜压缩曲线平台区随着孔隙率增大而增长;烧结温度对孔隙率以及压缩性能影响较小;孔隙率对吸能性有影响,孔隙率越大其吸能性越好。     

气压渗流法制备的多孔铜的阻尼性能研究

运用气压渗流法制备了多孔铜样品, 并利用多功能内耗仪对材料的阻尼行为进行了研究。研究发现, 材料的阻尼性能随孔隙率的增大或孔径的减小而提高, 表明宏观孔是重要的耗能源。根据测量结果, 对材料的可能阻尼机制进行了讨论。     

抚顺油页岩热解后的孔隙结构试验研究

研究了不同温度热解后抚顺油页岩的进退汞曲线、孔隙率和孔径分布的变化。结果表明:随着温度的升高,汞滞后效应显现,盲孔体积不断增加,在300℃~500℃急剧上升;孔隙率随温度的变化趋势满足Dose Resp函数,以300℃~500℃的中温段的增长幅度最大;油页岩孔径峰值随着温度的升高而不断增大,在500℃达到峰值,孔结构由以微孔和小孔为主变化为以小孔和中孔为主。     

多孔介质特性参数对催化燃烧的模拟分析

通过对多孔介质材料特性进行分析,确定影响因子最大的参数——孔密度(孔径),并在孔密度改变的基础上,利用CHEMKIN软件模拟瓦斯在多孔介质内部催化燃烧,得出:增大多孔介质的孔密度,可增大催化燃烧的反应速率。燃烧过程中,燃烧温度对CO、NO的生成有影响,且生成条件相反。燃烧温度越高,不利于CO生成,达到某一燃烧温度后CO的生成量减小到最少,而在此分界点NO的生成量从0逐渐增加,并且不同孔密度的多孔介质分界点不同。     

煅烧温度对NaCl/凹凸棒土复合材料调湿性能的影响

通过NaCl对凹凸棒精矿复合和改性,以改善凹凸棒土的调湿性能;采用动态测定法对复合材料的吸放湿性能进行了测定,并探讨煅烧温度对复合材料调湿性能的影响机制。结果表明,随着煅烧温度的升高,复合材料的吸放湿性能先增加后减小,在300℃时达到最优。材料的调湿性能随比表面积和孔体积的增大而增大,随平均孔径的增大而先增大后减小。煅烧温度主要通过改变材料的比表面积和孔体积来影响材料的调湿性能。     

用粉煤灰制备多孔陶瓷过滤材料的研究

以工业废弃物粉煤灰为原料, 制备多孔陶瓷过滤材料, 为优化配方和工艺参数, 采用正交试验研究了混合料水分、成型压力、粘结剂用量、造孔剂用量和烧结温度对多孔陶瓷性能的影响。研究结果表明:烧结温度和造孔剂用量对多孔陶瓷性能的影响最大, 粘结剂用量和成型压力次之, 混合料水分最小。在混合料水分24%、成型压力10.2 MPa、粘结剂用量4%、造孔剂用量35%、烧结温度1 180 ℃的条件下, 可获得以莫来石和石英为主要晶相的多孔陶瓷过滤材料, 其气孔率、抗弯强度、吸水率、体积密度和耐酸碱值分别为41.52%、9.37 MPa、36.38%、1.14g/cm³、96.15%和94.77%。SEM照片显示多孔陶瓷具有发达的气孔和很高的比表面积。     

矿粉改善水泥-石灰石粉砂浆孔结构的研究

采用可蒸发水含量法研究了矿粉对水泥-石灰石粉砂浆孔结构的改善作用。结果表明,石灰石粉和矿粉掺量对水泥胶凝体系的初始孔隙率影响较小。7 d龄期时,水泥砂浆总孔隙率、大孔孔隙率和大孔比例随石灰石粉掺量增加先减小后增加,小孔孔隙率和小孔比例先增加后减小,石灰石粉掺量为10%时取得最大值或最小值;28 d龄期时水泥砂浆总孔隙率、大孔孔隙率、小孔孔隙率和大孔比例均随之增大,产生孔粗化效应。随着矿粉掺量增加,水泥-石灰石粉砂浆的7 d和28 d总孔隙率、大孔和小孔孔隙率减小,小孔比例增加。     

温度-浓度耦合作用下可溶岩钙芒硝溶浸细观结构演化

岩石细观结构通常随外部环境变化而逐渐发展演化,为了研究不同溶浸条件下钙芒硝细观结构演化的规律。通过对特殊的钙芒硝可溶岩在不同温度与浓度溶液中溶蚀过程进行显微CT观测,以孔隙率为表征参数,研究了不同温度、不同浓度盐溶液中,4 mm×4 mm×9 mm长方体试样同一截面的孔隙结构演化特征。试验结果表明,各种条件下钙芒硝均由表及里进行溶解,孔隙发展具有明显的渐进过程;3种浓度条件下,钙芒硝在淡水中的溶浸速度及细观结构演化最快,孔隙率随时间呈线性规律急速增大。在常温淡水溶液中溶浸48 h后,钙芒硝的孔隙率较初始孔隙率增大近10倍,而在半饱和与饱和盐溶液中仅增大1~2倍。不同温度条件下,95℃溶液比常温溶液作用下钙芒硝孔隙率演化速率提高了4~5倍。溶浸作用下钙芒硝可溶岩孔隙率演化存在显著温度与浓度效应。     

矿渣基地质聚合物的吸水性能与孔结构分形特征研究

为了研究矿渣基地质聚合物多孔材料在不同孔隙率、孔径分布情况下的吸水性能及改善机理,以高炉矿渣、粉煤灰、水玻璃为主要原料,以过氧化氢为发泡剂进行矿渣基地质聚合物的吸水、释水性能实验,并结合图像分析软件和分形理论分析其微观形貌及孔结构分形特征。实验结果表明,随着发泡剂使用量的增加,多孔材料的孔隙率、最可几孔径和吸水率相应增大,而材料释去单位质量水所需时间和孔隙表面分形维数随之减少; 当发泡剂掺量为0.87 % 时,材料吸水率达到62 %,释去单位质量水仅需1.38 h,此时材料兼顾了吸水性能和释水性能。     

溶胶-浇铸与浸析法制备多孔HA基复合材料及其性能研究

采用溶胶-浇铸与浸析法, 将PLGA溶胶填充于经高温烧结所获得的多孔HA/TiO₂基体陶瓷材料后去除造孔粒子, 成功制备出HA/TiO₂/PLGA多孔陶瓷复合材料。研究表明: 复合材料具有多孔结构, 存在200~800 μm的大孔和约50~200 μm的贯通气孔; 复合材料的孔隙率随NaCl含量的增加而增加; 随着NaCl含量的增加, 复合材料的压缩强度由4.03 MPa上升到4.83 MPa后, 再降至4.05 MPa; 溶胶粘度大于25 mPa·s时, PLGA填充微小孔隙的量减少, 由于HA/TiO₂基体陶瓷材料表层的TiO₂出现微小的水化, 导致复合材料脆性增加; 复合材料的降解量随着PLGA含量增大而增大; 随着降解时间的延长, 复合材料表面磷灰石增多, 表现出一定的生物活性, 并且力学性能接近人体松质骨, 有望成为骨替换材料。     

不同孔密度多孔介质燃烧器内低浓度瓦斯 燃烧特性研究

为了解决我国煤矿瓦斯抽采中大量低浓度瓦斯无法直接利用的问题,通过搭建多孔介质燃烧器内低浓度瓦斯燃烧试验系统,探究了5种不同孔密度多孔介质燃烧器内低浓度瓦斯燃烧温度分布及污染物排放规律。研究结果表明:多孔介质燃烧器孔密度对低浓度瓦斯燃烧温度的影响并非线性函数关系,在孔密度由10孔增加到20孔时,多孔介质燃烧器内燃烧温度成上升趋势;在孔密度由20孔增加到40孔时,多孔介质燃烧器内燃烧温度出现先降低后升高的趋势。孔密度为20孔的多孔介质内整体换热效果较好。相同流速燃烧工况下,不同孔密度多孔介质内的CO排放浓度均随当量比的增加而降低,NO的排放浓度随当量比的增加而升高。孔密度为20孔的多孔介质对应的CO排放浓度在所测当量比范围内普遍偏低,NO的排放浓度相对较高;孔密度为10孔的多孔介质对应的CO排放浓度偏高,NO的排放浓度偏低。     

硅藻土多孔基板的制备与优化

以天然矿物材料硅藻土为基体、球型石墨为造孔剂、聚四氟乙烯为粘结剂,采用搅拌混料、等静压成型及高温烧结工艺,制备出新型硅藻土多孔基板。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、阿基米德排水法、三点抗弯强度测试,分析了造孔剂添加量、成型压强、烧结温度对基板的微观形貌、物相组成、显气孔率及抗弯强度的影响。结果表明,在造孔剂添加量为40%、成型压强为160 MPa、烧结温度为1 000℃时,可以获得显气孔率为50.1%、体积密度为0.97 g·cm-3、抗弯强度为4.43 MPa、孔道尺寸相对均匀的硅藻土多孔基板,孔径分布约在20 μm左右。该研究拓宽了矿物材料的开发和应用领域。      

高温作用下活性粉末混凝土(RPC)孔隙结构的分形特征

为能定量表征温度作用下RPC内部孔隙结构的变化特征,采用压汞测孔法对高温后活性粉末混凝土(RPC)内部的孔隙结构和孔隙的分形特征进行了实验研究。分析了孔隙体积、阈值孔径、最可几孔径等孔隙特征参数随温度变化的规律;计算分析了毛细孔和过渡孔等有效孔径区间内RPC的体积分形维数及其随温度的变化规律。研究表明：温度影响下,RPC内部孔隙结构表现出劣化特征,孔隙率、孔隙体积等特征参数明显增大;RPC内部的损伤过程可以采用分形方法去描述,150 ℃时,RPC初步呈现分形效应,在毛细孔和过渡孔的孔径范围内RPC的体积分形维数整体表现出增大趋势。     

切顶留巷侧帮孔隙率对工作面采空区漏风规律研究

针对切顶留巷无煤柱开采下采空区留巷的侧帮段漏风面积大、漏风通道广等特点,以杜儿坪煤矿切顶留巷工作面Y型通风为例,运用CFD软件对留巷侧帮段堵漏风材料不同孔隙率的漏风流场、漏风量和漏风氧浓度进行数值模拟研究。研究结果表明:工作面漏向采空区方向随多孔介质孔隙变大而漏风量也变大,且漏风量随至下隅角距离增大,呈现急剧减少→抛物线上升→线性减少→在靠近留巷处又急剧增大;随着多孔介质孔隙率增大,留巷向采空区的漏风量也越大,且沿工作面走向长度的增大,留巷向采空区漏风量逐渐减少;随着孔隙率变大,漏风氧浓度也逐渐变大。     

环保型多孔陶瓷制备及其性能研究

以建筑废弃物为主要原料、氧化铝为补充铝源、氟化铝为晶须催化剂、氧化硼为烧结助剂、玉米淀粉为造孔剂,采用添加造孔剂法和原位晶须生成法制备具有高孔隙率、高机械强度的多孔结构整体式陶瓷载体。通过浸渍工艺使多孔陶瓷负载钯基催化剂,探究氟化铝及氧化硼含量对其晶相、微观结构、开口孔隙率、抗折强度等性能的影响,同时研究负载催化剂后处理亚甲基蓝模拟废水的可行性。结果表明：在原料中建筑废弃物含量（质量分数）为40%、氧化铝为44 %、氟化铝为13%、氧化硼为3%,造孔剂添加量（质量分数）为上述无机粉体10%,烧结温度1 150 ℃、保温120 min条件下,所制得的多孔陶瓷性能最佳,开口孔隙率62.99%、抗折强度7.44 MPa;浸渍时间12 h的 多孔陶瓷催化性能最佳,以其为载体负载钯基催化剂降解亚甲基蓝模拟废水,废水褪色时间9.31 h,较未负载前降解效率提升57.91%。由此证明,多孔陶瓷作为催化剂载体处理染料废水的可行性,并提供了理论借鉴和工艺参考。     

Fe-Al-Si金属间化合物多孔材料的制备及抗氧化性能研究

采用Fe、Al元素粉末通过反应合成多孔FeAl金属间化合物，但在特定的加热速率下为了防止Fe与Al间的自蔓延反应带来的不利影响，采用添加不同比列的Si来实现其控制，并研究了添加Si前后的孔隙率、不同烧结温度下的物相组成以及抗氧化性能。结果发现：FeAl金属间化合物多孔材料最高孔隙率为60.31%，并且添加Si对孔隙率影响不大；另外通过高温烧结可获得成分均匀单一的FeAl；通过热分析发现添加Si对Fe、Al间的自蔓延反应有抑制作用，并且添加Si后的多孔材料抗氧化性能均优于未添加的，在烧结温度为1000℃，添加4%Si时，FeAl多孔材料抗氧化性能最优。     

新型轻质高阻尼Mn-27Cu多孔合金的制备及其性能研究

采用粉末冶金法制备了Mn-27Cu(原子百分比,下同)二元多孔合金,通过扫描电子显微镜(SEM)观察,Mn-27Cu二元多孔合金中亚微米或毫米量级的孔分布均匀。与相同组分的致密Mn-Cu合金相比,多孔材料的密度大幅下降,当孔隙率为71.5%时,密度为2.3g/cm~3,约是致密Mn-Cu合金密度的1/3;在微应变振幅(10~(-6))下,Mn-27Cu二元多孔合金的阻尼性能最高可达0.012,属于微振动敏感型高阻尼材料范畴;其最大抗压强度约为41.2MPa,但其压缩坍塌过程却表明该Mn-Cu多孔合金属于脆性材料。     

改性镁渣基充填材料的性能评价及其孔结构演变规律研究

工业产生的固废所造成的环境污染问题是实现清洁生产的主要阻碍。为实现可持续发展,将镁渣(MS)和粉煤灰(FA)回收作为胶凝材料,再与尾砂(TL)混合,制成一种可用于采矿工程中的膏体充填材料,研究了不同粉煤灰掺量和尾砂含量充填体的流变特性、力学性能和孔结构演变。结果表明:(1)随着粉煤灰掺量增加,微型坍落度值先增大后减小,粉煤灰掺量为20%时,充填体的流动性最好。(2)单轴抗压强度随养护龄期和粉煤灰掺量的增加而增加,随尾砂含量增加而降低,低粉煤灰含量的充填体在早期强度发展缓慢,而高粉煤灰掺量的充填体早期强度发展较快。(3)临界孔径和孔隙率随着粉煤灰掺量的增加而减小,掺量越大临界孔径减小的幅度越大,随着尾砂含量增加,临界孔径和孔隙率逐渐增大。