石灰石直接脱硫反应动力学参数的求解

利用热重分析仪在四种不同的温度下进行了石灰石直接脱硫实验,得到了各温度下脱硫反应的钙转化率及反应速率,采用未反应收缩核模型,根据阿伦尼乌斯定律拟合计算了化学反应控制阶段的化学反应速率常数和产物层扩散控制阶段的产物层扩散系数与温度的数量关系。结果表明:两个反应阶段活化能分别为85.751 kJ/mol,141.529 kJ/mol,直接脱硫反应从化学反应控制阶段向产物层控制阶段过渡时活化能逐渐增大,较低温度下,硫化反应完全由产物层扩散控制;温度较高时,硫化反应则由化学反应和产物层扩散二者共同控制,这是因为与产物层扩散控制相比,由化学反应控制时的活化能更低的缘故。     

基于复合材料理论的混凝土内多离子扩散模型

根据Nernst-Einstein方程以及离子的浓度和电导率关系，探究多离子传输时离子浓度对离子扩散系数的影响，比较单离子传输和多离子传输的离子扩散系数差异.根据通用有效介质（GEM）理论，分别计算水泥浆、骨料和ITZ内部的离子扩散系数和体积分数，得到混凝土内部离子扩散系数，探究混凝土的构成组分对离子扩散系数的影响.综合考虑混凝土的构成组分以及离子的种类和浓度，提出基于多相复合材料理论的混凝土内部多离子扩散预测模型.比较计算结果与试验数据可知，离子的扩散系数随着离子浓度的增加而明显下降.和传统的离子扩散预测模型相比，该模型可以通过混凝土内部离子的种类和浓度预测离子的扩散系数，预测结果更加合理.     

AlF_3对冰晶石熔盐体系结构与性质影响的分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法研究了1283 K、0.1 MPa时不同摩尔分数的Al F3对冰晶石熔盐体系结构与性质的影响.获得了体系的密度、径向分布函数、配位数、扩散系数、电导率和粘度.结果显示熔体的结构比较疏松,熔体中Al主要的离子集团形式为Al F3-6八面体,且熔体中形成了Al-F-Al氟桥结构.随着Al F3含量的增加,Al3+-F-、F--F-间的配位数均增大,各离子的扩散系数减小,体系的电导率不断减小,粘度先增大后减小.研究工作揭示了Al F3对冰晶石熔盐体系中离子的存在形式、迁移性、离子间相互作用和扩散机制的影响,对铝电解生产具有重要的指导意义.     

奥氏体钢排气阀离子软氮化的研究

离子软氮化是一项化学热处理新工艺,它渗速快、渗层质量好、表面硬度高、脆性小。对于4Cr14Ni14W2M_0奥氏体耐热钢,在同一温度下,离子软氮化的保温时间只是纯氨离子氮化的一半。而且试样的耐磨性提高两倍,耐蚀性提高一倍。该钢离子软氮化的表层组织主要是Fe_2N,Fe_3N和Cr_2(C,N)化合物。离子软氮化的渗层生长速度服从抛物线规律。氮在化合物层和扩散层的扩散系数分别为:D_Ⅰ=1.848×10~(-9)厘米~2/秒和D_Ⅰ=1.695×10~(-9)厘米~2/秒。氮在化合物层和扩散层的扩散激活能分别是:Q_Ⅰ=1.68×10~4卡/克分子和Q_Ⅰ=3.15×10~4卡/克分子。     

加热扩散对电弧喷涂Al涂层的影响

为了提高Al涂层的抗高温氧化性及硬度,采用电弧喷涂方法在Q235碳钢基体上制备了Al涂层.结果表明,经过加热扩散处理后Al涂层和基体之间形成了扩散层.涂层厚度、加热温度与加热时间对扩散层具有一定影响.当加热温度为800℃和900℃时,Al涂层主要形成相为Fe Al、Fe Al2、Fe Al3和Fe2Al5.经过加热扩散处理后Al涂层具有优良的抗高温氧化性,且平均硬度相比未经加热扩散处理的Al涂层提高了10倍以上,利用扩散系数求出的扩散层深度与实际扩散层深度相近.     

航空发动机涡轮叶片瞬时液相扩散连接区及其邻域硼扩散机制的研究

利用改进的硼的核反应产物粒子径迹显微照相技术和离子探针的二次离子质谱分析方法,探明了硼在航空发动机涡轮叶片瞬时液相扩散连接区及其邻域的分布,发现硼的扩散是一个多级反应过程.经过高温长时间扩散处理后,大量硼仍然聚集于试样金属表层,难以向纵深扩散均匀.由二次离子质谱对硼的逐点分析数据,计算了在1000℃和1 130℃的扩散系数分别是0 89×10-7cm2s-1和7.12×10 cm2s-1.     

混凝土中氯离子-硫酸根离子耦合扩散模型

为了研究混凝土中硫酸根离子与氯离子扩散的相互影响,引入硫酸根离子侵蚀损伤演化理论,分析了硫酸根离子侵蚀对混凝土孔隙率的影响和混凝土孔隙率对氯离子扩散的影响,提出了考虑硫酸根离子影响的氯离子扩散系数。通过菲克定律推导出的一维扩散模型对实验数据进行拟合,确定了待定系数a_D的值,建立了考虑硫酸根离子侵蚀损伤演化的氯离子扩散模型。     

再生剂渗透再生机理及其影响因素研究

基于复合材料理论和Fick扩散定律,计算得出扩散系数直观地评价了各因素对再生剂渗透扩散性能的影响,结果表明:随着时间的延长,扩散程度加深,扩散系数减小;温度对扩散性能影响显著,温度升高,扩散系数增大;随着与再生剂和老化沥青初始界面距离的增加,扩散系数明显的减小,25 mm处再生剂浓度很低,扩散系数趋近于0;粘度越低的再生剂,扩散性能越强,170℃或者更高的温度,低粘度的再生剂会发生挥发现象.最后,根据研究结果对实际工程中再生混合料的拌和工艺提出了改进意见.     

建筑空间湿度分布特性对交叉扩散水平的影响

基于不可逆热力学分析,给出了建筑室内湿度分布特性对交叉扩散水平与特征的影响关系式,并结合室内实际的温度水平和污染气体浓度水平,进一步分析了湿度分布影响下的交叉扩散特征与水平。研究结果表明,湿度梯度与扩散附加扩散系数同号,则交叉扩散作用所形成的温度梯度和污染气体组分梯度小于零,反之则大于零;此外,在相同湿度梯度和扩散附加扩散作用下,初始温度水平和污染气体浓度水平越高,所形成的温度和污染气体组分梯度的绝对值越大,但初始温度的影响有限,而初始污染气体浓度的影响具有显著性。     

方向性原煤CH_4扩散实验及矢量计算模型

为了探讨温度、压力、扩散路径等因素对原煤CH4扩散特性的影响,采用规则块样结合气相色谱法进行不同温度、压力条件下方向性原煤CH4扩散实验。实验结果表明:原煤中CH4扩散速率较小,扩散系数大小处于10-8数量级上;原煤CH4扩散系数随围压、气压的增大,呈指数关系减小;随温度的升高,呈指数关系增大;扩散路径对扩散系数影响显著。分析表明:原煤CH4扩散实验不能用颗粒煤解吸实验简单替代;温度对气体分子扩散的控制是通过改变气体分子的均方根速度和平均自由行程,而围压、气压则受有效应力和煤粒收缩/膨胀变形两种因素的共同制约;方向性扩散系数是矢量,据此,推导建立了一种扩散系数矢量计算模型。     

面层厚度对梯度结构混凝土扩散性能的影响

为了研究面层厚度对梯度结构混凝土(gradient structural concrete,GSC)扩散性能的影响,制备了4种不同厚度的GSC试件;通过海洋环境模拟试验及氯离子分布测试,拟合出GSC的氯离子浓度扩散系数,以研究面层厚度、曝露时间对扩散系数的影响;基于相似性原理,借鉴复合材料中二元串联结构热扩散系数模型,建立了考虑面层厚度变化的GSC的氯离子扩散系数时变模型.结果表明:GSC体系的氯离子扩散系数随面层厚度的增加而下降,并且逐渐趋于平缓;GSC体系氯离子扩散系数则随曝露时间的延长而减小,最后也趋于稳定.     

海洋大气区蒸养矿粉混凝土内部离子传输与反应

处于滨海大气区的钢筋混凝土结构容易受到氯离子、硫酸根离子等有害离子的侵害，导致结构服役寿命缩短。通过低场核磁等试验研究了蒸养、标养混凝土的孔径分布，揭示了氯离子、硫酸根离子对蒸养混凝土的侵蚀演变规律。结果表明，相比于标养混凝土，蒸养混凝土的无害孔含量降低，有害孔和多害孔含量增大，导致具有更高水化程度蒸养混凝土的抗压强度低于标养混凝土抗压强度。掺入一定量的矿粉可以显著提高蒸养混凝土抗氯离子侵蚀能力，氯离子结合能力越大，氯离子扩散系数越小，表层氯离子浓度越低。当矿粉掺量为25%时，蒸养混凝土的氯离子扩散系数较低，说明矿粉的二次水化作用优化孔径效果达到最佳；随着矿粉掺量的增加硫酸根离子反应系数逐渐降低，当矿粉掺量为50%时，由于混凝土中的钙相物质含量最低，导致硫酸根离子的反应系数最小。     

海洋大气中氯离子在粉煤灰混凝土中的传输规律

为了实现海洋大气环境中粉煤灰混凝土耐久性使用寿命的预测,从氯离子在人工模拟海洋大气环境中粉煤灰混凝土中的传输试验出发,结合氯离子在非饱和多孔介质中的传输机理,研究海洋大气环境下混凝土内部微环境（微环境温度和相对湿度）及粉煤灰掺量对氯离子传输速率的影响程度,并与人工模拟海洋水下环境试验结果进行对比分析.研究结果表明：1) 在海洋大气环境与海洋水下环境下,氯离子在粉煤灰混凝土中的扩散模型形式上一致,粉煤灰的掺入对氯离子传输能力有一定的影响,但不会改变氯离子在混凝土中的传输机理.2) 当粉煤灰掺量一定时,微环境相对湿度越高（微环境温度一定）,海洋大气环境氯离子扩散系数越大;但微环境温度(微环境相对湿度一定)对海洋水下环境和海洋大气环境中氯离子迁移的影响程度不同.3) 粉煤灰掺量(微环境温度、相对湿度一定)对海洋水下环境和海洋大气环境氯离子扩散系数的影响规律不同.     

Electrochemical behavior of CoCl2 in ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate

The electrochemical behavior of CoCl2 in 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate ([bmim]PF6) was investigated by cyclic voltammetry. The cyclic voltammograms were obtained from electrochemical measurement under different temperatures, and the reversible behavior for Co2 /Co3 redox couple on glassy carbon electrode in [bmim]PF6 was confirmed by the characteristic of the peak currents. The diffusion coefficients (about 10-11m2/s) of Co2 in [bmim]PF6 under different temperatures were evaluated from the dependence of the peak current density on the potential scan rates in cyclic voltammograms. It is found that the diffusion coefficient increases with increasing temperature. Diffusion activation energy of Co2 in [bmim]PF6 is also calculated to be 23.4kJ/mol according to the relationship between diffusion coefficient and temperature.     

The transport properties of concrete under the simultaneous coupling of fatigue load and environment factors

A set of coupling experimental instrument was designed to study the transport properties of chloride ion in concrete under simultaneous coupling action of fatigue load and environmental factors. Firstly the water-saturated performance of modern concrete was investigated, then diffusion performance of chloride ion under different stress levels and different temperature were studied respectively; meanwhile, the time-dependent behavior of the chloride ion diffusion in concrete was also researched. The results showed that the saturation degree of concrete can reach as high as 99%. Besides, diffusion coefficient of chloride ion increased with increasing of the stress level and temperature, and when the stress level and temperature are at 0.6 and 60 ℃ respectively, the diffusion coefficient is 6.3×10-14 m2/s, moreover the diffusion coefficient of chloride ion in concrete decreased with time under the simultaneous coupling action of fatigue load and environment factors.     

混凝土渗透性的原位测试与评价

利用离子迁移实验和混凝土表面电阻率两种实验方法原位测试5种钢筋混凝土箱梁保护层混凝土的氯离子扩散系数和混凝土表面电阻率,讨论原位测试结果与实验室里ASTM C1202电通量测量值的相关性,建立保护层混凝土氯离子扩散系数与混凝土表面电阻率之间的数学关系式,利用原位测试的氯离子扩散系数评价了钢筋混凝土箱梁在海洋环境条件中的使用寿命。研究结果表明,在稳态下混凝土结构表面保护层混凝土的氯离子扩散系数和混凝土表面电阻率与6h电通量具有较好的相关性,可以采用离子迁移实验和混凝土表面电阻率两种实验方法进行在原位测试和评价混凝土的渗透性,混凝土表面电阻率在工程应用上更为简便。     

混凝土中氯离子扩散数值研究

针对混凝土氯离子扩散系数以及表面氯离子浓度受时间效应的影响,采用COMSLOL有限元软件对氯离子扩散过程进行数值模拟,将预测结果与实测试验结果相比较,验证该方法是一种有效的氯离子扩散分析方法.考虑实际环境中氯离子扩散受时间因素及不同氯侵蚀环境因素影响,分别对不同水灰比及不同龄期下的混凝土氯离子扩散进行模拟,为分析近海和除冰盐环境下结构混凝土中氯离子浓度分布提出了一种新的预测方法.     

化学增强铝硅酸盐玻璃扩散性能研究

了解碱金属离子在玻璃表面的扩散对生产高强度铝硅酸盐系统离子交换玻璃具有重要意义。通过外加Al,讨论不同Al/Na对碱离子扩散影响。采用EPMA测得玻璃断面K+、Na+分布曲线,根据Boltzmann-Matano计算方法得到K+、Na+的扩散系数,根据Arrhenius公式计算得到K+、Na+的扩散活化能。实验证明,随着Al/Na的增加,K+、Na+扩散深度逐渐增加,互扩散系数逐渐增加,K+、Na+平均活化能逐渐增加。讨论玻璃体内Al/Na比例是研究高强度离子交换玻璃的一个重要方向。