热重在高温氧化及腐蚀方面的应用

随着材料科学的迅猛发展，热分析技术作为一项重要的表征手段，因其具有普遍适用性而得到广泛应用。本文介绍了特定气氛环境中样品的高温氧化实验及循环热重分析，讨论了影响热重实验结果的几大因素，展示了运用性能卓越的热重仪器在材料特性方面的方法研究。     

两种高铬铸铁在热强碱中的腐蚀行为

高铬铸铁是工业上应用较为广泛的材料之一，但此类材料在热强碱冲刷腐蚀条件下寿命较短。以工业上常用的两种高铬铸铁Cr13和Cr26为试验材料，研究其在热强碱介质中静态浸泡的腐蚀行为，并通过电位－时间曲线、极化曲线实验和电子显微进行了分析。研究结果表明：高铬铸铁在试验介质中的腐蚀分3个阶段，氧化膜的溶解、基体溶解、腐蚀产物保护下的溶解；3个阶段历时不同，第2阶段具有最大的溶解速度；腐蚀形式是均匀腐蚀兼有腐蚀开裂和相界腐蚀；腐蚀开裂在第2阶段就可被观察到并且有可能是第3阶段腐蚀的主要形式；在热强碱介质中静态浸泡时，Cr13的耐腐蚀性能优于Cr26。     

水冷壁材料在模拟烟气中的高温腐蚀研究

以电站锅炉水冷壁候选材料T91为研究对象,以12CrlMoV为对比材料,对两种材料在450℃氧化性气氛、还原性气氛以及氧化-还原交替气氛三种工况下进行高温腐蚀实验研究,通过电镜和能谱对结果进行分析.研究发现:宏观腐蚀增重、腐蚀层厚度及迁移深度三者结合起来能表征材料的腐蚀程度;O与S相互促进的腐蚀模式比单纯H2S腐蚀更严...     

热声制冷效应验证的实验设计

热声制冷技术是一项新的冷制技术。它具有无运动部件、运行可靠、寿命长和环保等优点。在航天、微电子、低温物理及军事等领域有着十分诱人的应用前景。热声制冷机主要由声驱动器、共振管、热声叠和换热器等部件组成。根据热声制冷原理,利用常见的材料和仪器,采用自制的玻璃管状热声叠,设计了一套结构简单的扬声器驱动热声制冷实验验证装置。实验结果表明:以空气作工质,在无冷却措施的情况下,在系统运行较短时间内,实现了13℃的降温及25℃的温跨,热声制冷效应十分明显。该装置可用于研究热声制冷效应的影响因素。     

氧对聚丙烯腈预氧化环化的促进机理

通过比较聚丙烯腈(PAN)纤维在空气条件下的热重分析(TG)及不同含氧量气氛中的差示扫描量热分析(DSC)结果,发现氧对PAN纤维有增重及对预氧化环化有促进作用。氧化增重是气氛中的氧对PAN分子链氧化的结果,氧化对PAN分子链螺旋结构的解旋有利于PAN预氧化环化。借助于纤维电子强力仪、显微镜等技术,测定了样品PAN的初始模量、断裂强度及断裂模量。统计结果表明,氧通过参加PAN分子链上的反应,促使PAN分子链的螺旋结构解旋,形成了非螺旋结构,有利于分子内的环化反应,提高了预氧化环化的速度及质量。     

氧对聚丙烯腈预氧化环化的促进机理EI北大核心CSCD

通过比较聚丙烯腈(PAN)纤维在空气条件下的热重分析(TG)及不同含氧量气氛中的差示扫描量热分析(DSC)结果,发现氧对PAN纤维有增重及对预氧化环化有促进作用。氧化增重是气氛中的氧对PAN分子链氧化的结果,氧化对PAN分子链螺旋结构的解旋有利于PAN预氧化环化。借助于纤维电子强力仪、显微镜等技术,测定了样品PAN的初始模量、断裂强度及断裂模量。统计结果表明,氧通过参加PAN分子链上的反应,促使PAN分子链的螺旋结构解旋,形成了非螺旋结构,有利于分子内的环化反应,提高了预氧化环化的速度及质量。     

铁基合金在KCl盐膜下的腐蚀

利用热重分析法对几种工程材料在KCl盐膜下于750－800℃空气中的腐蚀进行了研究。结果表明材料在固态／熔融态的KCl盐膜下均发生了加速腐蚀，合金的耐蚀性与Cr含量的增加没有直接的关系，由热力学方面讨论了材料的腐蚀机制及合金化元素的作用。     

Ni/ZrO2梯度镀层高温氧化性能及热应变特性

采用复合电沉积法制备Ni/ZrO2梯度镀层.SEM测试表明,沿镀层生长方向,ZrO2含量由0逐渐增加到21%(体积分数),呈梯度分布;高温氧化实验结果表明,梯度镀层在800℃处理24h后氧化增重仅为纯镍镀层的1/6,氧化处理并未改变镀层中ZrO2微粒的梯度分布.结构分析表明,ZrO2微粒的掺杂使梯度镀层晶粒细化,结晶细致,可阻止高温氧化时氧原子向金属内部扩散.弥散分布的ZrO2对金属镍高温氧化时具有活性元素效应,可阻止Ni的短路扩散,降低氧化增重速率.因此,Ni/ZrO2梯度镀层具有优良的高温氧化性能,可用于高温氧化气氛之中.热应变特性研究表明,沿镀层厚度方向,热应变变化平缓,有效地缓解了界面处材料热失配,从而降低了材料的热应力.     

奥氏体不锈钢304、316L和321在熔融硝酸盐中的耐腐蚀性

太阳能热发电系统中,储热系统是其中重要的一环。熔盐作为储热和传热介质,其研究与应用越来越广泛,但熔融硝酸盐的腐蚀现象依然是不能忽视的问题。针对不锈钢在熔融硝酸盐中的腐蚀问题,利用静态浸泡法,研究了530℃、氮气气氛下,3类奥氏体不锈钢在2种硝酸盐体系中的腐蚀行为,并探讨了不锈钢在熔融硝酸盐中的腐蚀机理,为今后太阳能热发电关键部件选材提供参考依据。     

干法灰化法分离环境擦拭样品的优化研究

通过同步热分析仪和光学显微镜对纯金属铁粉、铅粉以及模拟擦拭样品中的铁粉、铅粉在干法灰化过程的加热行为进行了比较研究,在此基础上对干法灰化法分离进行了优化。实验发现纯金属铁粉的团聚现象随着温度和氧分压升高而加剧。擦拭样品中的铁粉在大气气氛灰化时形貌变化类似纯金属铁粉;而在纯氧气氛中灰化形成了圆珠状铁微粒,灰化温度更高铁粉将与擦拭布共熔黏附在容器底部。铅粉在灰化过程中发生熔融氧化,形成橙色PbO微粒以及黑色高价铅氧化物微粒,微粒圆滑,团聚严重。灰化法分离擦拭样品应选择干燥气氛进行,预分散处理、较低的灰化温度和氧分压均有利于减少团聚现象。     

X90钢级高压气体管道爆炸裂纹起裂与止裂实验研究

开展X90钢级高压气体管道爆炸模型实验,初步探索并解决了管道爆炸实验的关键技术问题,为管道全尺寸爆破实验提供数据和方法支撑。结果表明:实验方法及测试仪器的选择可靠有效,解决了管道封堵、初始裂纹引入、传感器安装及密封、动态参量测试以及测试系统构建等关键技术问题;填充空气的运行压力为12.3MPa的X90钢管裂纹最大扩展速度约为248m/s,临界止裂压力约为4.5MPa,临界止裂速度约为100m/s;裂纹止裂器止裂效果明显,可进一步优化其安装位置并适当加宽加厚,进一步提高止裂效果。     

X90钢级高压气体管道爆炸裂纹起裂与止裂实验研究

开展X90钢级高压气体管道爆炸模型实验,初步探索并解决了管道爆炸实验的关键技术问题,为管道全尺寸爆破实验提供数据和方法支撑。结果表明:实验方法及测试仪器的选择可靠有效,解决了管道封堵、初始裂纹引入、传感器安装及密封、动态参量测试以及测试系统构建等关键技术问题;填充空气的运行压力为12.3MPa的X90钢管裂纹最大扩展速度约为248m/s,临界止裂压力约为4.5MPa,临界止裂速度约为100m/s;裂纹止裂器止裂效果明显,可进一步优化其安装位置并适当加宽加厚,进一步提高止裂效果。     

平板前掠翼发散风洞试验预测技术

介绍了平板前掠翼的发散试验技术。采用了Southwell方法进行发散动压预测,该方法是一种亚临界发散试验技术。通过试验,也介绍了预测试验和临界试验中的一些关键技术。试验采用了三个平板前掠翼模型,其中两个为复合材料层合平板,一个为铝合金平板。为了对亚临界试验结果进行预测和验证,在试验前进行了发散动压的计算并补充进行了临界发散风洞试验。计算结果和临界试验结果均表明,利用Southwell方法进行发散动压的预测能够取得较好的结果。模型发散动压的计算是利用NASTRAN的柔度法和自行开发程序的模态法进行的,两种方法均采用亚音速偶极子格网法气动力理论的定常部分进行气动力的计算。通过对计算结果、预测试验结果和临界试验结果的对比分析,可以看出三者具有较好的一致性。     

基于超声频域分析的碳纤维复合材料孔隙率检测

提出了一种基于超声波频谱分析理论建模与实验标定的碳纤维复合材料孔隙率的检测方法,对碳纤维复合材料孔隙率的频域检测法进行实验分析和讨论,并通过具体示例进行验证,证实了该检测方法是可行的。     

复合材料前掠翼发散亚临界风洞试验方法

对复合材料前掠翼的亚临界发散试验和模型设计技术进行研究。采用测量结构应变的 Southwell 亚临界发散试验技术 , 对两个大展弦比复合材料机翼进行发散动压的亚临界预测。在亚临界风洞试验前进行了发散动压的计算 , 其后特别进行了临界发散风洞试验 , 以对 Southwell 亚临界发散预测方法进行验证。计算结果和临界试验结果均表明 , 利用 Southwell 亚临界发散试验技术进行大展弦比复合材料机翼发散动压的预测能够取得较好的效果。该亚临界方法可以推广到高速模型发散试验和飞行试验。同时也验证了模型发散速度随着前掠角的增大而减小的结论。      

脉冲自触发高精度测距技术的设计与实现

介绍了把脉冲自触发技术与双光路误差模型应用于激光测距系统，从而完成精密距离测量的一种测量技术。探讨了将脉冲自触发技术、恒比值时点判别技术以及光路系统误差修正技术相结合而实现的高精度时间测量的测量原理与实现，并根据实验结果进行了定性分析。     

包装印刷材料实验课程化与学生创新思维培养

包装印刷材料实验课程化使得单纯的验证性实验转变为设计性实验,学生在综合设计各种材料的性能测试方案时,不仅能提高发现问题、分析问题、解决问题的能力,还能形成创新性思维。以广东工业大学为例,学校施行了包装印刷材料实践课程的教学改革,由此学生制定了制作四层瓦楞纸板并进行性能测试的课程实践方案,取得了较好的效果。实践证明：实验课程化有助于学生创新性思维的形成,值得总结和推广。     

采煤机截齿三向力测试方案设计及实验研究

为研究采煤机工作状态下截齿负载特性,设计了截齿三向力测试方案,并应用该测试方案对MG400/930-WD型采煤机进行了相关实验研究,得到了采煤机截割某实验室模拟煤壁时的截齿三向力曲线,并对实验结果和理论计算结果进行了对比分析.考虑误差和随机因素的影响,可以认为实验结果与理论分析是一致的,验证了测试方案的可行性,能为采煤机截齿相关参数的改进及采煤机截割部的设计提供实验数据和理论依据.     

极端颗粒物浓度环境对低成本光散射颗粒物传感器性能影响

选取了市场上占有率比较大的几款低成本颗粒物传感器,与中高端光散射颗粒物监测仪做对比,以高浓度淹没实验模拟极端颗粒物浓度环境,检测传感器线性响应和平行性。结果发现,高浓度淹没实验后,PT、SF传感器线性较好,且仪器间平行性也较好;YT和NF传感器线性出现了较大偏差。结论表明,有必要将极端环境条件下传感器性能检测纳入考察范畴,尤其是对使用低成本传感器作为核心检测部件的扬尘监测系统和微型空气监测站,从而在最大程度上避免极端环境或突发环境变化时监测仪器性能受到影响,进一步保障颗粒物监测数据质量。     

铁磁构件疲劳损伤的磁记忆效应

研究铁磁构件在疲劳载荷作用下的磁记忆效应,探索磁记忆检测技术检测受疲劳载荷作用的铁磁构件的检测机理,对于磁记忆检测技术应用到实际工业检测中具有重要意义。通过在疲劳试验机上对中碳钢试样进行拉伸疲劳试验,并用金属磁记忆检测仪检测加载过程中试样的磁记忆信号的变化和分布,总结分析了疲劳破坏过程中磁记忆信号的变化和分布特征,并且从铁磁学的角度对其进行机理分析和解释。