纳米压痕研究碳纳米管固井水泥石微观力学性能

为更好探索碳纳米管增强固井水泥石力学性能的微观机理,采用纳米压痕技术对固井水泥石的微观力学性能进行研究.以空白固井水泥石和掺碳纳米管固井水泥石为研究对象.通过对压痕模量进行测试和统计分析,得到水化产物中毛细孔、低密度C-S-H、高密度C-S-H以及超高密度C-S-H的含量.结果表明:和空白水泥石相比,掺入碳纳米管的水泥石中孔隙含量更少,高密度C-S-H以及超高密度C-S-H的含量则更高.实验证明,碳纳米管的掺入能够加速水泥水化反应的进行,促进Ca(OH)2的结晶化,并最终提高水泥石的宏观力学性能.     

纳米压痕技术研究磨细矿渣对水泥基材料微观力学性能的影响

应用纳米压痕技术对水泥净浆以及掺磨细矿渣的水泥浆体中各个区域的弹性模量、硬度等微观力学性能进行了测试和计算,同时,利用Gattssian函数对弹性模量、硬度的频率分布曲线进行了多峰拟合,获得水化产物中毛细孔、高密度C-S-H凝胶,低密度C-S-H凝胶以及氢氧化钙相关参数的统计分布.结果表明:水泥净浆中高密度C-S-H凝...     

纳米压痕法研究金刚石薄膜的力学性能

用热丝化学气相沉积法在硅基体上制备了大面积硼掺杂金刚石薄膜,硼的浓度大约为2×10~(20)/cm3。利用纳米压痕仪及其附件研究了薄膜和纳米划擦有关的力学性能。结果表明:薄膜具有较高的硬度,平均硬度约为30GPa,弹性模量约为419GPa;薄膜与基体的结合强度较高,薄膜发生剥落的第一次破坏力大约是4N。比较而言,薄膜中心区域的硬度高于边缘,结合强度则相反。     

添加剂对纳米晶铜膜微观结构及纳米压痕性能的影响

采用电刷镀技术制备不同晶粒尺寸的纳米晶铜膜。利用透射电子显微镜分析电刷镀纳米晶铜膜的微观结构,计算晶粒尺寸范围;利用UNMT-1型纳米力学综合测试系统对电刷镀纳米晶铜膜进行室温纳米压痕实验。由实验可知,添加剂对纳米晶铜膜的晶粒尺寸和压痕硬度均有较大的影响。在添加剂45g/L条件下,平均晶粒尺寸最小为32nm左右,压痕硬度为3.26GPa;在添加剂1g/L条件下,平均晶粒尺寸增大到150nm左右,压痕硬度减小为1.72GPa。     

氧化镓晶体不同晶面的纳米力学性能

为了分析易解理的脆性氧化镓晶体的精密加工过程中材料去除机理,采用金刚石压头、G200型纳米压痕仪,分别对氧化镓晶体的(100)和(010) 2个主要晶面的纳米力学性能进行了试验研究。纳米压痕试验发现:2个晶面都有"pop-in"现象,首次出现pop-in的载荷分别为:4.31 m N和5.42 m N。通过变载荷纳米划痕试验和VK-X110激光显微系统观测,发现2个晶面都有"pile-up"现象,刻划过程中期均出现了塑性域加工特征,(100)和(010)晶面的塑性域加工切削深度范围分别是96.5～576.8 nm和84.6～421.6 nm。     

纳米压痕在水泥基材料微观结构与力学性能研究中的应用

纳米压痕测试结果是材料微观力学性能本质属性的体现.本文简述了水泥基材料中应用纳米压痕技术的测试要求,揭示了水化浆体中各物相的微观结构与力学性能,尤其对水化硅酸钙(C-S-H)凝胶在纳米尺度的结构特征与力学性能进行了重点分析.同时利用纳米压痕在界面区微结构特征测试方面的优势,介绍了不同组分水泥基材料界面区的微观力学性能差异.另外概述了水泥基材料中加入矿物细掺料、纳米材料后C-S-H的变化规律,这为后续纳米压痕在水泥基材料微观力学性能研究、宏观性能优化等方面提供参考和依据.     

纳米碳酸钙改性聚丙烯力学性能及微观形态的研究

利用双螺杆挤出机制备了均聚聚丙烯(PP)/活性纳米碳酸钙(nano-CaCO3)复合材料,并用注射机注射了标准拉伸、弯曲及冲击样条。研究了不同nano-CaCO3质量分数(1%～8%)对复合材料力学性能的影响,利用扫描电镜观察了复合材料冲击断面的形貌及nano-CaCO3的分散情况。结果表明,与纯PP相比,加入nano-CaCO3后,复合材料的拉伸强度有所降低,而弯曲强度、弯曲模量呈增加趋势,简支梁、悬臂梁冲击强度呈先增加后减小的趋势。     

纳米晶体材料的力学性能研究

本文对纳米金属材料近几年的研究成果作了一个简要的总结,并对纳米晶体材料的晶体结构,力学性能,包括强度、塑性、应变强化、应变速率敏感性、蠕变做了一个简要的分析,并对这几方面的已研究及待解决问题作了一个简要的综述。     

热处理对TiO_2薄膜微观力学性能的影响

采用喷涂法在5mm普通浮法玻璃上制备了纳米级锐钛矿型TiO2薄膜,并进行了不同温度的热处理。采用原子力显微镜、X射线衍射仪和纳米压痕仪分析了薄膜的形貌、结构和微观力学性能。讨论了热处理温度对纳米TiO2薄膜微观力学性能的影响。结果表明:随着热处理温度由20℃升高到500℃,薄膜中TiO2均变为锐钛矿型,平均晶粒尺寸略有增加,薄膜表面平整;随热处理温度从350℃升至500℃,平均粗糙度由12.516nm降低至11.433nm;热处理后纳米压痕硬度和弹性模量均有增加,分别由412.6MPa,14.9GPa增加到908.3MPa,28.4GPa;塑性指数逐渐增大,由0.028增大到0.032;摩擦因数由0.166降低到0.120。     

天然橡胶/固相法改性纳米碳酸钙复合材料的微观形态与力学性能

研究了天然橡胶（NR）／硬脂酸包覆型纳米碳酸钙（CCR）复合材料和NR／固相法改性纳米碳酸钙（M-CCR）复合材料的微观形态、力学性能、耐老化性能和热稳定性能等。结果表明,与CCR相比,M—CCR在NR中的分散性更好,界面结合形态得到了改善;NR／M—CCR复合材料的力学性能、耐老化性能和热稳定性能显著提高,且当M—CCR用量少于10份时,NR／M—CCR复合材料的综合性能最佳。     

DNAN力学性能分析

利用Materials Studio软件计算了DNAN和TNT晶体在常温(25℃)、常压下(105Pa)的弹性模量,预估了二者受力过程中塑性变形能力的差异;通过纳米压痕试验测试了DNAN和TNT的弹性模量及塑性变形能力;采用力学性能试验机测试了其抗压性能、抗拉性能、抗剪性能,并结合分子间作用力对强度差异的原因进行了分析。结果表明,DNAN的抗压强度为5.96MPa,抗拉强度为2.57MPa,抗剪强度为0.34MPa;TNT的抗压强度为15.57MPa,抗拉强度为2.35MPa,抗剪强度为1.8MPa;DNAN和TNT在受力过程中的弹性形变均为200nm,DNAN的塑性形变为450nm,TNT的塑性形变为1 200nm,DNAN相比于TNT更容易发生脆性断裂。     

TNT、DNAN和DNTF单质凝固过程中温度和缩松的数值模拟及实验研究

为了解熔铸载体炸药凝固过程中温度及缩松规律,以TNT、DNAN和DNTF 3种单质炸药为研究对象,使用铸造软件ProCAST对3种载体在铜模具中自然凝固时轴向不同位置处温度变化及总体缩松情况进行了模拟计算,并针对模拟工况进行了试验验证;通过热电偶温度传感器测量并记录温度曲线;对凝固后的药柱进行机械剖分并观察缩松情况。结果表明,TNT、DNAN和DNTF的凝固点分别为81、90和109℃;TNT及DNAN凝固偏向于逐层凝固,而DNTF凝固则接近于体积凝固;3种单质炸药凝固过程中温度模拟结果准确度高,平均误差均小于10%;缩松预测计算结果同试验结果一致;模拟计算精度能够满足工艺实践的需求。     

溶剂萃取法回收TNT的安全性研究

为了更好地利用回收的废弃火炸药,以甲苯作为溶剂,利用溶剂萃取法从B炸药中回收TNT组分;采用液相色谱法测定回收TNT的纯度;采用差示扫描量热仪(DSC)和5 s爆发点实验对回收的TNT和对比样品进行了热安定性分析;测定了回收TNT的撞击感度和摩擦感度。结果表明,液相色谱法测得回收TNT纯度为94.19%,对比样品TNT纯度为96.66%;不同升温速率下,回收TNT熔化峰温较对比样品降低了0.9~1.4℃,分解峰温降低了5℃左右,活化能降低3.51 kJ/mol,表明回收TNT的热安定性有所降低;回收TNT的5 s延滞期爆发点为422.7℃,较纯TNT文献值低约53℃,比对比样品TNT高28.5℃;5 s爆发点变化与其所含杂质种类有关,回收TNT中的杂质对热感度的影响较小;回收TNT的撞击感度为8%,摩擦感度为4%,与对比样品相比均下降,表明回收TNT的安全性较好,能满足再利用的要求。     

添加剂对TNT成型性能的影响

研究了添加剂 (增塑剂和高分子添加剂 )对 TNT炸药成型性能的影响 ,实验发现 :增塑剂和高分子添加剂对炸药的成型性能起着相反的作用。但是 ,通过对增塑剂和高分子添加剂用量和用量比的选择 ,可制备出比军品 TNT成型性能好的混合炸药     

电解芬顿法处理三硝基甲苯废水中有机物的研究

用电解芬顿法处理三硝基甲苯废水,讨论Fe2＋添加量、电解电压、处理温度、通氧量与pH值等对有机物去除率的影响。结果表明,Fe2＋添加量为15 mg/L,电解电压为6 V,处理温度为50℃,通氧量为100 mL/min及pH=0时,反应3 h后,有机物去除率可达93%。     

高品质RDX在DNAN中的溶解及反复熔融特性研究

为研究高品质RDX在2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)中的溶解及反复熔融特性,采用高效液相色谱法研究了高品质RDX在DNAN中的溶解度及影响因素;通过工艺试验研究了DNAN/高品质RDX熔铸炸药在反复熔融后的不可逆增稠特性;运用热台显微装置研究了高品质RDX在DNAN中的溶解及析出过程,并与普通RDX(3类)进行了对比。结果表明,随着高品质RDX粒度的增大,其在DNAN中的溶解度逐渐减小,呈近似线性关系;高品质RDX在DNAN中的溶解度随温度升高而增大,115℃时高品质RDX(d50=470μm)在DNAN中的最大溶解度达到8.87g/100g,在不同温度下溶解度均小于普通RDX;DNAN/高品质RDX配方在反复熔融后的不可逆增稠程度小于DNAN/普通RDX配方;高品质RDX在DNAN中的溶解首先从晶粒的不规则外沿和晶体凹陷区域开始,溶解速率受颗粒尺寸及不规则程度影响,且明显慢于普通RDX;析出存在两种方式且析出后形状呈不规则变化。     

自组装ANFs/GO复合薄膜的结构与纳米压痕力学性能

将氧化石墨烯(GO)在氢氧化钾/二甲基亚砜中分散并与对位芳纶聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)聚阴离子分散液混合得到稳定分散的复合分散液,将该复合分散液通过去离子水处理并利用自组装方法制备由直径为40 nm左右的高长径比芳纶纳米纤维(ANFs)和表面无羧基、羟基含量相对增多的部分脱氧GO(DGO)组成的复合薄膜。对系列复合薄膜进行电子显微镜观察和光谱学分析发现ANFs与DGO间通过氢键和π–π堆叠相互作用紧密结合形成多层结构。采用纳米压痕技术测试旋涂自组装方法制备的薄膜的微观力学性能,发现薄膜弹性模量和纳米硬度在GO用量为PPTA质量的1.5%时,分别达到了32 GPa和1.5 GPa,较未加GO的ANFs提升了104%和87.5%,表明ANFs与GO形成的DGO之间具有较强的协同增强作用。这种具有高硬度、高弹性模量的新型复合材料有望在个体防护、船壳材料、航空航天等领域发挥重要作用。     

电解氧化法处理三硝基甲苯废水中有机物的研究

三硝基甲苯制备中所产生的废水含有剧毒性有机物,若不做适当处理再行排放,对环境与人类健康有严重危害.本文利用电解氧化法处理三硝基甲苯废水,并讨论电解电压、电解温度、通氧量与pH值等参量对其中有机物去除率的影响.实验结果表明,其最佳操作条件为电解电压6V、电解温度30℃、通氧量为100mL· min-1及pH=0时,经3h反应后有机物去除率可达94％,反应8h后有机物去除率可达100％.     

基于纳米压痕的氧化镓不同晶面的蠕变特性

使用Berkovich压头,采用恒载荷法对氧化镓的(100)及(010)晶面进行纳米压痕试验,通过数据拟合获得氧化镓晶体的蠕变应力指数.单晶氧化镓(100)晶面的蠕变应力指数范围在15.5～27.8,(010)晶面的蠕变应力指数范围在46.1～63.4.纳米压痕法能够有效测量氧化镓的蠕变变形量;氧化镓的2个晶面均呈现了...     

液晶热性能的研究

讨论了液晶聚合物及相应的液晶单体的热性能,指出液晶聚合物的液晶温度区间总量宽于液晶单体。通常在侧链液晶聚合物中第二种单体的引 导致液晶温度区间变宽。