采场围岩变形与破坏监测技术研究进展及展望

深部煤炭资源开发面临更多复杂、多变、高难的开采地质问题,采场围岩形态结构是矿井安全生产的重要评价指标之一,开展采场围岩变形与破坏测是判别矿井隐蔽致灾地质问题的重要技术保障。在煤炭工业快速发展的近20余年时间里,围岩体形变监测技术取得了长足的进步,基于矿山采场围岩体变形与破坏的影响因素,按照监测形式对监测技术进行了划分,归纳了当前用于矿山采场围岩变形与破坏监测的钻孔测试技术、地球物理探测技术、光纤监测技术及其他测量技术及其特点,结合煤层顶底板、巷道两帮空间监测的工程应用实例,介绍了不同监测技术的主要进展、优缺点以及适用性,讨论了探测技术的革新趋势和未来矿井安全生产中采场围岩变形与破坏监测技术的发展方向。同时,也认识到现有监测技术虽然已取得显著的监测效果,但是仍不能够满足矿井现代化、智能化生产需要。对于监测技术的进步而言,既需要技术装备的不断优化,更是要跨学科、跨专业科学技术理论的完善与更新。在当前地学大数据、云计算、人工智能新一轮科技创新基础上,今后采场围岩变形与破坏的监测技术必然向多元化、多参数、智慧化、全程监控的方向发展,监测方式也将不断地向可视化、动态化的监测预警模式过渡,融合监测技术发挥多参数的作用将越来越重要。     

激光焦点磁力驱动平台的波动特性分析

针对现有驱动平台在传统PID参数控制下Y方向平动实验中出现的波动情况进行分析,猜测波动的原因是由于平台结构分布不均匀造成的。针对波动情况,建立在环形永磁铁和柱形永磁铁结构分布不均匀情况下驱动平台的数学模型。并对结构不均匀情况下数学模型进行Y方向的仿真分析。仿真结果表明,分布不均匀情况下的数学模型在仿真过程中会出现波动。仿真结果与猜测结果相同。实验过程中的波形情况是由于驱动平台的结构分布不均匀造成的。     

氧化物陶瓷阻氚涂层的研究进展

利用阻氚涂层(TPB)降低结构材料中的氚损失,是聚变堆发展中的热点研究之一。陶瓷具有低氚渗透性、耐腐蚀性、高硬度和高热稳定性等特性,是目前聚变堆阻氚涂层首选材料。相对于硅化物、钛基等非氧化物陶瓷材料,氧化物陶瓷涂层具有熔点高、化学性质稳定、耐腐蚀性和阻氚渗透因子(PRF)高等优势,因此针对氧化物陶瓷阻氚涂层的研究较多。主要综述了单一氧化物陶瓷、复合氧化物陶瓷阻氚涂层近年来的研究现状与发展,如Y2O3、Er2O3、Al2O3等及其复合氧化物陶瓷材料,其中,因Al2O3及其复合物涂层具有优异的阻氚性能,得到了广泛的关注和研究。重点阐述了制备工艺、基体效应和辐照等影响氧化物陶瓷涂层阻氚性能的因素及氚在材料中的渗透机制,并分析了当前阻氚涂层在材料制备以及模拟服役环境等方面存在的不足与今后的研究重点,指出了未来可能的氧化物陶瓷阻氚涂层,以期为阻氚涂层的研究与后续实验提供一定的方向。     

压力与温度敏感涂料用高分子粘结剂的研究进展

压力敏感涂料(PSP)以及温度敏感涂料(TSP)是通过光学手段研究物体表面压力和温度的功能涂层。简述了气体在聚合物中的渗透机理,发光分子氧猝灭以及热猝灭机理,综述了国内外PSP、TSP中常用的高分子粘结剂,并对PSP、TSP所用高分子粘结剂的未来发展方向进行了展望。这两种涂层均由高分子粘结剂和发光分子探针组成,PSP通过发光探针与氧分子作用产生的光物理行为变化来反映压力大小,TSP是通过发光探针随模型表面温度变化导致光物理行为变化来反映温度高低。目前,已发展的PSP用高分子粘结剂主要为氧透过率较高的含硅聚合物及丙烯酸酯类聚合物;已发展的TSP用高分子粘结剂主要为氧透过率较低的聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯等。高分子粘结剂的主链结构、侧基种类与极性、分子间堆砌密度以及与发光分子相互作用,对涂层光物理性能、力学性能以及与基材结合力产生影响。因此,研究PSP与TSP中的高分子粘结剂对于未来两种技术的优化以及一定特殊要求下的应用有较为重要的意义。     

纳米晶NiCrC涂层长时加热的显微组织和硬度变化

目的 探讨纳米晶NiCrC涂层长时高温条件下的显微组织和硬度演变规律。方法 采用超音速火焰（HVAF）喷涂低温球磨纳米晶合金粉末（液氮介质）制备了纳米晶NiCrC涂层，在650 ℃空气环境中对涂层进行总时长200 h的等温热处理。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、维氏显微硬度计等方法，对涂层样品的显微组织、物相构成、晶粒尺寸和显微硬度进行了测试分析，同时对原料粉末也进行了相同条件下的对比分析。结果 NiCrC涂层显微组织的主要特征为：纳米晶金属相基体中弥散分布着细小的碳化物颗粒。在保温过程中，纳米晶涂层发生了再结晶和晶粒长大，并伴随有合金基体的脱溶及碳化物的析出、相变和后续生长等现象。该涂层显示出优良的高温热稳定性，在650 ℃保温50 h后，晶粒平均尺寸由初始态的41 nm增长至相对稳定值约100 nm。保温后涂层的硬度总体有所提升，由初始的697HV300（15 s）先升高至最大值801HV300（15 s），而后降至相对稳定值729HV300（15 s）左右。纳米晶粉末的组织和硬度变化特点与涂层相似。结论 在650 ℃保温过程中，纳米晶NiCrC涂层中的合金相脱溶和晶粒长大导致涂层金属相基体的软化，但细小碳化物颗粒的析出强化以及由相变（Cr7C3→Cr23C6）引起的体积分数增加，不但补偿了基体的软化，而且使涂层的整体硬度有所提高。     

丝网印刷法制备Y改性CuMn2O4尖晶石涂层研究

目的 提高SOFC金属连接件CuMn2O4尖晶石涂层高温抗氧化性能和导电性能。方法 采用溶胶-凝胶法制备Y改性CuMn2O4尖晶石粉末，采用丝网印刷技术在SUS430合金表面制备Y改性CuMn2O4尖晶石涂层。利用XRD、SEM表征Y改性CuMn2O4尖晶石粉体及涂层的物相结构及微观形貌。利用氧化增重实验研究Y改性前后CuMn2O4尖晶石涂层试样在800 ℃空气中氧化168 h的高温氧化行为，通过“四点法”测量涂层在高温氧化过程中的面比电阻值。结果 CuMn2O4尖晶石粉末的晶格常数随着稀土Y含量的增大而增大，当Y元素的含量为0.02 mol/L时，晶格常数增幅趋于平缓，此时所得粉体物相结构稳定，结晶程度较好，晶粒尺寸细小且颗粒间团聚现象较少。Y改性前后CuMn2O4尖晶石涂层试样的氧化动力学曲线均遵循抛物线氧化定律，其氧化速率常数分别为9.39×10-5、6.31×10-5 mg2/(cm4?h)。Y改性CuMn2O4尖晶石涂层试样在800 ℃氧化168 h时的面比电阻值约为26.2 m??cm2，低于未改性涂层试样的面比电阻值（约27.3 m??cm2）。结论 Y改性CuMn2O4尖晶石涂层能有效改善金属连接体的高温抗氧化性能和导电性能。     

π型管的冲刷腐蚀数值模拟

目的 基于液固两相流体在管道流输的情况，研究π型管在不同影响因素作用下的冲刷腐蚀程度。方法 目前对π型管的研究尚少，因此确定模型为π型管。针对输气管道中π型管冲蚀磨损失效的问题，运用Ansys fluent软件中的DPM模型和k-ε模型，针对通入气液两相流介质时，液体中颗粒冲击π型管壁面的问题开展数值模拟研究。运用控制变量(管道进口流速、颗粒质量流量、颗粒直径)的方法，观察不同参数对π型管磨损的影响情况。结果 π型管存在A、B两处腐蚀。在一定范围内增加π型管的入口流速，整体最大冲蚀率也发生明显改变，且逐渐递增。在一定范围内增加π型管内固体颗粒粒径，整体最大冲蚀率也发生明显改变，且逐渐减少。在一定范围内增加π型管的质量流量，整体最大冲蚀率也发生明显改变，且逐渐递增。结论 A处的腐蚀范围大于B处的腐蚀范围。整体的最大冲蚀率随着流速的增大而增大。速度越大，流体的曳力越强，对腐蚀程度造成的影响越大。整体的最大冲蚀率随着质量流量的增大而增大。速度增长与最大腐蚀率近似可以看成线性增长，存在正相关关系。改变几组不同粒径颗粒的质量流量，观察整体最大冲蚀率与质量流量近似成线性相关，存在正相关关系。整体的最大冲蚀率随着颗粒直径的减少而逐渐减弱。颗粒直径越小，流体所携带的颗粒能力越强，造成的腐蚀程度越强。通过对比分析不同参数腐蚀程度，从而预测出冲蚀最容易发生腐蚀的位置为A、B两个弯头处。     

金属有机框架衍生的Bi/C复合材料作为钠离子电池负极材料的研究

金属铋(Bi)用作钠离子电池的负极材料具有较高的理论比容量和较低的嵌钠电位,但是在钠离子嵌入和脱出的过程中容易发生较为严重的体积膨胀,从而导致循环性能较差。为改善金属Bi负极的循环性能,将其与具有多孔结构的碳复合是一种有效的改善手段。在过去几年中,金属有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)作为一种合成前驱体被广泛应用于各种金属氧化物及多孔碳材料的合成中。合成了一种含铋的金属有机框架材料,并以其为前驱体,再经高温煅烧合成了多孔碳包覆的金属铋复合材料,该复合材料中的碳骨架及其丰富的孔结构能有效缓解Bi在钠离子脱嵌过程中的体积膨胀,从而提高其循环稳定性。     

划片刀配方对砷化镓晶圆切割崩裂的影响

利用试验设计方法(design of experiment, DOE)，以不同配方的划片刀划切砷化镓晶圆，并检测其正、背、侧面的崩裂尺寸，找出划片刀配方对砷化镓晶圆切割崩裂尺寸的影响规律。研究表明:划片刀的磨料粒度与砷化镓晶圆切割质量密切相关，即磨料粒度越细，正、背、侧面崩裂尺寸越小；而磨料浓度和结合剂强度与砷化镓晶圆正、背、侧面的切割质量相关性并不显著。可通过缩小磨粒尺寸的方式提高划切质量，并视情况调整磨料浓度和结合剂强度。      

海底用喷涂聚氨酯硬泡保温配重管的节点补口技术

针对海洋油气输送用聚氨酯硬泡喷涂保温配重管铺设过程中节点补口进行改进研究,介绍了一种聚氨酯硬泡喷涂保温配重管节点结构和施工工艺。主要采用聚氨酯硬泡保温半瓦和浇注聚氨酯弹性体进行节点补口,节点补口性能测试验证效果良好,满足海底油气管道铺设要求。