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  • 2014年第41卷第12期文章目次
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    • 退火温度对铜/铝复合板剥离性能的影响

      2014, 41(12):1-5.

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      摘要:采用异步轧制方法制备铜/铝复合板,用电子万能试样机、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)等分析测试手段,研究扩散退火对于铜/铝复合板结合强度、剥离裂纹位置及剥离断口化学成分的影响.研究发现,扩散退火使复合板结合强度降低,扩散层厚度随退火温度的提高而增大.复合板经350 ℃保温2 h后,在铜/铝界面形成厚7.31 μm的扩散层,经500 ℃保温2 h后,形成厚15.53 μm扩散层.退火态铜/铝复合板剥离裂纹位于靠近扩散层中间的富铝层,剥离断裂处的金属间化合物为CuAl和CuAl2.退火时形成的脆性金属间化合物以及轧制过程中形成的裂纹及未结合区是造成结合强度降低的主要原因.铜/铝轧制复合板宜采用低于350 ℃温度进行退火.

    • Mn13Cr2高锰钢冲击磨损机制的研究

      2014, 41(12):6-10.

      摘要 (801) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用冲击磨料磨损试验机、扫描电镜等仪器设备,通过模拟高锰钢零件的实际工况条件,研究不同冲击功条件下材料的磨损规律以及磨损机理.研究结果表明:将高锰钢加热到650 ℃保温2 h,再加热到1 080 ℃保温2 h,然后淬火处理,其晶粒明显细化;高锰钢的临界冲击功为2 J/mm2,高锰钢在超过临界冲击功的条件下使用时才能充分发挥其加工硬化作用;高锰钢冲击磨损过程中主要存在切削磨损和凿削磨损两个磨损机制;冲击磨损试验后高锰钢晶粒内出现了大量的滑移带,滑移带密度随着冲击功的增加而增大,在2 J/mm2时,甚至出现了交滑移现象.

    • 往复镦挤对SiCp/2024铝基复合材料组织性能的影响

      2014, 41(12):11-16.

      摘要 (859) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用室温拉伸测试、扫描电镜及透射电镜等手段研究了往复镦挤变形工艺对SiCp/2024铝基复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明,SiCp/2024铝基复合材料经过往复墩挤后,基体组织出现细化,SiC颗粒发生破碎,基体中SiC颗粒由团聚变得分布均匀;在交替剪切变形作用下,基体中的位错发生重组和湮灭,形成细小的亚晶;相对于挤压态,经过4道次变形后,复合材料抗拉强度由271 MPa提高到378 MPa,屈服强度由203 MPa 提高到260 MPa;经过往复镦挤变形后,拉伸断口以界面脱粘和颗粒断裂方式为主.

    • 玻璃转变时非晶合金微观结构演变的新进展

      2014, 41(12):17-24.

      摘要 (844) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:在玻璃转变时,金属玻璃只吸收少量热量(与结晶化相比)却引起其物理和力学性能的巨大变化.为了研究玻璃转变时的原子结构演变,采用原位同步辐射X射线的方法测定了在温度连续变化的情况下Zr-Cu-Al金属玻璃的结构函数.纵观本研究:该材料原子级的热膨胀比宏观热膨胀要小,而且在玻璃转变温度以上时明显增大;超过玻璃转变温度时,最近邻原子对中键长较长的原子对数量的变化率SymbolDA@N/N0(N0代表原子对的数量)明显变大.此类现象既可以用我们建立的过渡区链接团簇的非晶原子结构模型解释,又有力地支持此模型.该模型包含三个主要部分:1)原子紧密结合的团簇;2)团簇之间的自由体积;3)连接团簇的过渡区.

    • 立体碳包覆钛掺杂LiFePO4的制备及高低温性能研究

      2014, 41(12):25-30.

      摘要 (923) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以高价的Ti4+为掺杂离子、聚乙烯醇(PVA)为碳源,通过高温固相法制备了原位立体碳包覆的LiFe0.96Ti0.02PO4/C正极材料.采用XRD,SEM,TEM及EDS对材料的微观结构进行了表征,通过循环伏安、交流阻抗以及恒流充放电实验测试材料的电化学性能.结果表明,PVA的热解碳导电优良且最易于实现原位立体包覆LiFePO4,经过原位立体碳包覆和钛掺杂综合改性后,活性材料在不降低原有高温结构稳定性的前提下,具备了更优良的低温电化学性能和倍率性能:于0 ℃时0.1 C和30 ℃时5 C的放电比容量分别为128.7 mAh/g和97.4 mAh/g.

    • 再生混凝土界面过渡区纳观力学性能试验研究

      2014, 41(12):31-39.

      摘要 (926) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:对采用不同搅拌工艺的再生混凝土的宏观力学性能进行试验研究.采用纳米压痕技术和扫描电镜等设备研究了再生混凝土界面过渡区的纳观力学性能和微观结构特征.试验结果表明,采用普通搅拌工艺的新界面过渡区的弹性模量随着与老砂浆表面距离的增加而降低,但是采用二次搅拌工艺的弹性模量基本保持不变.老界面过渡区的弹性模量随着与天然骨料的距离增大而逐渐增加.采用二次搅拌工艺新的界面过渡区的微观结构较普通搅拌工艺的新界面过渡区更为致密,且孔隙率和氢氧化钙晶体含量较少.由再生混凝土的界面过渡区纳观力学性能和宏观抗压强度之间的关系,可知采用二次搅拌工艺可以改善界面过渡区的力学性能和微观结构,进而提高再生混凝土的宏观力学性能.

    • 电脉冲作用下水泥基材料硫酸盐侵蚀行为与机理

      2014, 41(12):40-45.

      摘要 (878) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:电脉冲技术应用于不同温度下的水泥基材料硫酸盐加速侵蚀已有研究,但加速机理尚不明确,通过电脉冲加速与常规浸泡方式对比,分析了电脉冲作用下硫酸根离子分布与迁移规律,测试了不同侵蚀深度处反应产物的XRD物相.研究显示,电脉冲作用下有更多硫酸根离子迁移进入试件内部,硫酸根离子进入试件后主要集中于阴极端距表面2 cm内,侵蚀28 d前侵蚀产物主要是石膏和钙矾石.结果表明:电脉冲通过加快离子迁移以及化学反应两个方面显著加速水泥基材料的硫酸盐侵蚀.

    • 硅酸盐水泥增强陶瓷模具石膏机理研究

      2014, 41(12):46-52.

      摘要 (1345) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了硅酸盐水泥(OPC)对陶瓷模具石膏凝结时间、机械强度及工作性能(吸水性、耐水性、耐溶蚀及耐磨性)的影响,采用XRD,DSC-TG和SEM-EDS测试技术对其作用机理进行深入分析.结果表明:OPC的掺入减少了相同流动度下拌合水量,促进了半水石膏的凝结硬化并使半水石膏硬化体后期强度显著增加,且耐水、耐溶蚀及耐磨性能大幅提高.XRD和SEM-EDS分析表明半水石膏-硅酸盐水泥复合体系主要水化产物有针棒状二水石膏(DH)晶体,细针尖状钙矾石(AFt)晶体及无定形C-S-H凝胶.DH与AFt晶体相互交织生长形成网状结构,C-S-H凝胶填充在晶间孔隙内并覆盖于DH晶体表面使晶胶结构更趋密实,结晶接触点减少,硬化体孔隙率降低、孔径细化,强度、耐水、耐溶蚀性能显著提高;DSC-TG分析得出石膏脱水温度由140 ℃升至150 ℃,表明密实的晶胶结构增强了石膏硬化体热稳定性能.

    • 支柱瓷绝缘子表面裂纹应力强度因子的有限元分析

      2014, 41(12):53-58.

      摘要 (967) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过ANSYS实体建模方法创建了含半椭圆表面裂纹的支柱瓷绝缘子有限元模型,裂纹前缘采用三维20节点等参退化奇异单元模拟尖端的应力应变奇异性,利用1/4节点法计算了弯曲载荷作用下瓷绝缘子裂纹前沿的应力场强度因子,得出KI随裂纹尺寸、位置及载荷水平改变时的变化规律.计算结果表明:相同条件下,支柱下法兰口与底部第一伞裙之间的表面裂纹最深点具有最大的应力强度因子,且KI值随裂纹形状比的增大而减小,随裂纹深度及载荷的增大而增大.

    • 钛钢复合板表面结构及与有机涂层的结合性能

      2014, 41(12):59-63.

      摘要 (807) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用高能喷涂技术制备钛钢复合板,喷钛涂层中将不可避免会产生孔隙和裂纹,这将降低钛钢复合板的性能,为此采用几类市售有机涂料以及实验室自制的纳米改性丙烯酸涂料对喷钛涂层进行封孔处理.利用扫描电镜分析了喷钛涂层的表面结构以及与有机涂层的结合形貌,同时通过电化学测试和盐雾试验对比了不同有机涂层/钛钢复合板的耐腐蚀性能.结果表明,采用纳米TiO2,SiO2改性的丙烯酸涂料更适合用作喷钛涂层的封闭涂料,能够与喷钛涂层起协同作用共同保护底材.

    • Ni-Mo合金电沉积规律研究

      2014, 41(12):64-67.

      摘要 (844) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用恒电位沉积法和循环伏安法(CV)研究碱性柠檬酸盐溶液中Ni-Mo合金共沉积规律.恒电位沉积结果表明:MoO42-的加入可以降低Ni的沉积过电位,随电位负移Ni-Mo合金的沉积电流效率逐渐低于镀Ni溶液中Ni的沉积效率.循环伏安测试结果表明:随着Ni2+的含量增加,Ni沉积的第一个还原峰电位和Ni-Mo合金的沉积峰电位均正移;随MoO42-的含量增加,Ni-Mo合金沉积峰电位负移.

    • 有机金属钯化合物对左旋聚乳酸(PLLA)结晶过程的影响研究

      2014, 41(12):68-74.

      摘要 (827) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为寻找新型PLLA高温结晶成核剂,选取了氯化钯,双(三苯基膦)二氯化钯(Ⅱ)和1,4-双(二苯基膦丁烷)二氯化钯等三种金属钯化合物加入左旋聚乳酸(PLLA)中,通过熔融共混制备了不同质量分数的PLLA/金属钯化合物共混物样品,采用差示扫描量热仪( DSC)、偏光显微镜(POM) 和X射线衍射(XRD) , 研究了有机金属钯化合物对PLLA结晶过程和晶体结构的影响.结果表明:双(三苯基膦)二氯化钯(Ⅱ)、 氯化钯对PLLA 的结晶过程具有阻碍作用,而1,4-双(二苯基膦丁烷)二氯化钯对PLLA结晶具有促进作用.在降温结晶过程中,当1,4-双(二苯基膦丁烷)二氯化钯添加量为0.8%时,相对应的结晶峰值温度(Tc)从103.92 ℃升到126.57 ℃,结晶焓(△H c )从31.52 J/g增加到52.82 J/g.考察了加入1,4-双(二苯基膦丁烷)二氯化钯后PLLA的等温结晶过程,采用Avrami方程计算出其n值在3~4之间,并通过POM和XRD测试表明其结晶形态属于三维生长的球晶,加入1,4-双(二苯基膦丁烷)二氯化钯后,PLLA晶体生长方式、晶体结构和晶型没有改变.研究结果表明:1,4-双(二苯基膦丁烷)二氯化钯可以作为一种新型PLLA结晶成核剂,但其成核机理有待于更进一步研究.

    • 四元盐水体系热力学性质和相平衡的预测

      2014, 41(12):75-82.

      摘要 (1090) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用Pitzer-Simonson-Clegg热力学模型,结合二元及三元模型参数计算了包含K+,Mg2+,Na+,Cl-和NO-3 离子的6个二元盐水体系和9个三元盐水体系的溶解度,模型参数分别拟合于相关体系的水活度、渗透系数及溶解度实验数据.在未考虑四元混合参数的情况下,较为准确的预测了四元盐水体系K+,Mg2+∥Cl-,NO-3- H2O,K+,Na+∥Cl-,NO-3- H2O,Mg2+,Na+∥Cl-,NO-3-H2O和K+,Na+,Mg2+∥NO-3- H2O在不同温度下的溶解度,同时预测K+,Na+∥Cl-,NO-3-H2O体系在278.15 K~323.15 K范围内饱和溶液的饱和蒸汽压,及其子体系KNO3-NaNO3-H2O和NaCl-NaNO3-H2O在363.15 K下饱和溶液的水活度,和KCl-KNO3-H2O体系在不同温度下共饱和点组成溶液的饱和蒸汽压,模型计算结果与文献数据吻合.

    • 萃取法去除贫软锰矿浸出液中钙、镁离子的研究

      2014, 41(12):83-88.

      摘要 (890) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:对贫软锰矿经两矿法处理得到的、主要成分为硫酸锰的浸出液进行了深度去除钙、镁离子的萃取工艺研究.研究结果为:以体积分数为30%,皂化率为60%的P204与磺化煤油组成有机相,在温度25 ℃,相比O/A为3∶1,控制料液初始pH值为6的条件下进行萃取时,钙、镁离子的萃取率分别达到99.37%和90.62%,料液中钙、镁离子的含量可以降至100 ppm以下,可以得到深度去除钙、镁离子的高纯硫酸锰溶液.负载有机相经4.0 mol/L的硫酸溶液反萃,金属离子基本被反萃完全.设计了利用浸出净化液及反萃液制备高纯锰化合物的经济可行的工艺流程,从而实现了硫酸锰浸出液的全流程综合应用.

    • SDS对焙烧沸石物化性质和除氨氮效果的影响

      2014, 41(12):89-95.

      摘要 (778) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究十二烷基硫酸钠(SDS)修饰对焙烧沸石物化性质和去除二级出水中氨氮效果的影响,对天然沸石进行了SDS修饰、焙烧改造处理.实验结果表明,SDS修饰可以大大提高焙烧沸石的脱氮效果.在SDS最佳修饰焙烧条件下,氨氮去除率可达98.79%,与不修饰相比,氨氮去除率提高近30%.通过对改性后沸石扫描电镜(SEM)和能谱图分析(EDS),X射线衍射分析(XRD)、比表面积与孔径分析、红外光谱图分析(IR)、离子交换容量(CEC)等表征手段分析发现,SDS的修饰使得焙烧沸石表面更加松散,出现了更多的孔道,沸石孔容积和孔径也有增加,Na离子含量增加,硅铝比减少,主衍射峰强度减弱,沸石内部化学基团发生变化,离子交换容量增加.

    • 污水生物-生态协同处理系统的协同优化

      2014, 41(12):96-101.

      摘要 (1080) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为降低生物-生态协同污水处理系统的能耗,提出的生物-生态协同优化方法包括两方面内容:一是针对不同季节,通过动态分配生物、生态单元的处理负荷,将生物单元出水浓度控制为生态单元的允许进水浓度,从而降低生物单元的处理负荷、降低系统能耗;二是针对生物处理单元,采用最优化方法,通过引入氧开关函数,定量反应DO对最大比降解速率的影响,建立了以DO为控制变量、出水达标排放为约束条件、生物单元曝气能耗最小为目标函数的最优化方程.并以某污水处理厂春季某天为例,通过求解最优化方程,得到维持生物单元DO值4.58 mg/L、连续曝气2.3 h,耗能31.7 kWh,即可去除污染物,与单独运行生物单元相比,可缩短曝气时间1.7 h,节电28.3 kWh,节能效果显著.最后,用某污水厂春季30天运行实测数据验证了该最优化方法的有效性.

    • 底泥对藻源型局部黑臭水体形成的影响

      2014, 41(12):102-108.

      摘要 (1055) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:在太湖局部黑臭水体易发区域竺山湾采集太湖原水、蓝藻及底泥,通过配置“底泥+湖水+蓝藻,湖水+蓝藻,底泥+湖水”三不同的试验系,监测试验过程中水体物化环境指标、致臭致黑物质及水体常规指标的变化特性,分析底泥对局部黑臭水体发生的作用.结果表明,在静态条件下,藻密度为1.0×108 cells/L的藻水中,底泥会使得黑臭水体提前发生.在致臭物质产生方面,底泥促进了典型致臭物二甲基三硫醚(DMTS)的形成及进一步转化.在致黑物质产生方面,底泥促进了硫化物的形成,增加了上覆水中硫化物及Fe2+的浓度,使得水体提前发黑,且发黑程度加重.水体发黑期间,有底泥的藻水较无底泥的藻水中硫化物与Fe2+浓度分别增加0.63 mg/L和0.10 mg/L.高密度蓝藻堆积消亡使得水体形成的厌氧强还原环境,诱使底泥中的营养盐等向上覆水体释放,使得水体环境急剧恶化.

    • Cd(II)对多环芳烃降解菌Bacillus sp. P1产酶及酶促降解过程影响研究

      2014, 41(12):109-114.

      摘要 (757) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究重金属对多环芳烃降解过程中降解菌产酶及酶促降解过程的影响,本实验以菲和Cd(II)为代表物质,探究了多环芳烃降解菌Bacillus sp. P1降解菲的过程中,不同浓度Cd(II)对Bacillus sp. P1产生的蛋白浓度、组成及降解菲程中的关键开环酶邻苯二酚2,3-双加氧酶酶活以及其对菲酶促降解率的影响.结果表明,Cd(II)对Bacillus sp. P1的产酶过程和酶促降解过程均有抑制作用:当Cd(II)浓度由0 mg/L增加到150 mg/L时,蛋白分子条带的表达量明显减少,胞外蛋白及胞内蛋白条带总浓度分别由8.37×106,1.54×107降至5.49×106,6.01×106(Gelpro软件分析值);且当体系中Cd(II)浓度由0 mg/L增加到300 mg/L时,胞外和胞内酶中的邻苯二酚2,3-双加氧酶酶活分别由266.96,886.30 U/mg下降至38.93,290.26 U/mg;且胞外酶和胞内酶对菲的酶促降解率分别由79.86%,87.96%下降至64.59%,74.83%.以上实验结果共同表明Cd(II)对降解菌Bacillus sp. P1的产酶过程及酶促降解过程的影响是其影响多环芳烃降解菌降解能力的重要机制.

    • 湘江城市段能值生态足迹及驱动力分析

      2014, 41(12):115-122.

      摘要 (910) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以湘江城市段为对象,对区域性的本地生态足迹及其与社会经济发展的关联性提出一种研究方式.在传统能值生态足迹模型的基础上,本文从本地生态资源生产占用与废弃物排放的角度出发,分析湘江城市段生态足迹的变化情况;再通过数理统计方法将生态足迹与社会经济指标进行关联计算.结果表明,该城市段在1999~2008年间处于生态不安全状态,年均生态足迹是年均生态承载力的18.35倍.岳阳市的年均生态赤字最大,而长沙市的最小.社会经济对人均生态足迹变化的正向驱动力明显强于负向驱动力.经济发展模式和食物供给需求是促使湘江城市段本地生态足迹增长的最主要因素,因此在经济结构转型过程中应充分重视其发展模式对生态环境的驱动作用.

    • 基于模型的六箱一体化工艺优化控制研究

      2014, 41(12):123-131.

      摘要 (832) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析了基于模型的六箱一体化工艺的优化控制.针对六箱一体化工艺周期运行的特点,提出了两种阶段时间控制策略:Fix_time策略和NO3_control策略,前者的阶段时间是固定的,后者的阶段时间是通过在线检测缺氧池中SNO3及其变化速率自动进行控制的,Fix_time策略包含7个待优化参数,NO3_control策略包含6个待优化参数.在同时考虑出水水质和运行能耗两个目标的前提下,对两种策略进行了多目标优化分析.结果显示:NO3_control策略相比于Fix_time策略更具适应性,在不同的进水条件下依然能够满足缺氧反硝化的时间要求,因此出水水质更好,同时运行能耗也较低.该研究结果表明:针对六箱一体化工艺设计的NO3_control策略能够进一步提升六箱一体化工艺的性能.

    • DEM形态分析在丘陵地形景观建构中的应用——以株洲市为例

      2014, 41(12):132-137.

      摘要 (801) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以株洲市为例,运用DEM形态分析方法,利用计算机重构地形的自然高度、坡向、高程进行地形建构实验.通过地形建构模拟数据及效果客观分析此地形下的景观规划与现有地形的匹配维度,并从景观建构的角度评估丘陵地区景观规划设计和类型的生态效应(形态、生态破坏、土方量、建设量、风向、局部小气候等),研究城市设计控制导则下的丘陵景观建构模式及其对城市化进程和国土安全开发的影响.

湖南大学学报(自然科学版)编辑部

年第卷第

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