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  • 2019年第46卷第6期
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    • 形变时效组合工艺与Al-1.0Mg-0.5Si-0.8Cu 合金腐蚀行为和微观结构的关系

      2019, 46(6):1-10.

      摘要 (612) HTML (0) PDF 6.38 M (602) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用硬度测试、晶间腐蚀实验、慢应变速率拉伸实验和TEM表征等手段,选取自然时效、欠人工时效和峰值人工时效3种预时效系统研究了预时效对形变时效组合工艺制备的Al-Mg-Si-Cu合金抗腐蚀性能和微观结构的影响.结果表明:预时效可以调控合金的硬度和抗腐蚀性能,3种预时效处理中峰值人工时效预处理使合金获得了硬度(159 HV)和抗腐蚀性能(最大晶间腐蚀深度为55 μm,应力腐蚀敏感指数Iδ为8.3%)的最优结合. TEM结果显示,冷轧引入的高密度位错有效提高了合金的硬度;晶内析出大量纳米级富Cu的板条状Q"相或弯曲连续状析出相,消除了晶界析出相的形成,并大大降低了基体与PFZ之间的电位差,因此显著提高了合金的抗腐蚀性能.自然时效、欠人工时效和峰值人工时效预处理的合金晶内析出程度依次增大,基体与PFZ之间的电位差依次减小,合金的抗腐蚀性能依次升高.

    • 不同Cd含量对Al-Cu合金组织与性能的影响

      2019, 46(6):11-17.

      摘要 (631) HTML (0) PDF 3.75 M (568) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过室温拉伸、SEM、EDS和TEM分别对试样进行性能测试及微观表征,研究了不同Cd含量对Al-Cu合金微观组织和力学性能的影响.研究表明:在175 ℃人工时效过程中,不同Cd含量的合金具有相似的时效响应规律,Cd元素能促进合金强化相θ′ 的析出,与含质量分数为0.10% Cd的合金相比,含质量分数为0.19% Cd与0.36% Cd的合金达到峰时效的时间缩短且峰值硬度值提升.在峰时效状态下,当Cd元素质量分数从0.10%增加到0.19%时,合金屈服强度从384.2 MPa提升到422.8 MPa,延伸率从8.5%降到7.1%;Cd元素质量分数为0.36%时强度几乎不再变化,延伸率则继续下降至5.86%. TEM结果显示含质量分数为0.19% Cd的合金中析出相数量多且尺寸小,对合金析出强化效果更明显;当Cd质量分数为0.36%时,合金中析出相长度稍微变短,数量增多不明显. 与此同时,含质量分数分别为0.19%和0.36% Cd的合金断口表面存在富Cd晶间残留相,这对Al-Cu合金性能的提升是有害的.

    • 二次退火时间对TNM合金微观组织和硬度的影响

      2019, 46(6):18-23.

      摘要 (768) HTML (0) PDF 3.70 M (610) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了TNM(Ti-Al-Nb-Mo)合金中热处理条件与显微组织、力学性能的关联. 将合金样品先在1 270 ℃下退火后,再分别于800 ℃保温500、1 000和2 000 h. 利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和显微硬度计分析了具有不同二次退火时间样品的物相、微观形貌及显微硬度的变化. 结果表明:随着退火时间的延长,(α2+γ)层片团边界逐渐粗化,界面处出现更多的βo和γ组成的网络状组织;同时在α2层片内出现更多的纳米级βo颗粒,使单个α2层片中出现α2/βo/α2结构. 由于βo颗粒的硬度较大,且层片内的α2 /βo界面可以阻碍位错的运动,所以TNM合金的硬度随着二次退火时间的延长而有所提高.

    • 最终形变热处理对Al-Zn-Mg-Cu 铝合金组织和性能的影响

      2019, 46(6):24-30.

      摘要 (476) HTML (0) PDF 3.09 M (787) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用硬度与电导率测试、力学拉伸试验、晶间腐蚀、剥落腐蚀试验以及金相(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等测试分析方法,研究了预变形量对Al-Zn-Mg-Cu铝合金组织与性能的影响. 研究表明:在相同预时效和再时效热处理条件下,随着预变形程度增大,合金强度先增加后减小,预变形量为5.8 %时,合金抗拉强度和屈服强度出现峰值,分别为577.8 MPa和549.8 MPa,较未预变形时分别提高了25.7 %和20.8 %;随着预变形量增大,合金抗腐蚀性能提高. 与未变形相比,预变形产生大量位错促使合金再时效热处理后晶内沉淀相尺寸逐渐增大,晶界析出相由连续链状分布变为粗大断续分布,晶间无析出带宽度明显增大.

    • 碳纤维骨架石墨烯导电导热薄膜的制备及表征

      2019, 46(6):31-36.

      摘要 (488) HTML (0) PDF 1.77 M (686) 评论 (0) 收藏

      摘要:在对碳纤维进行除浆和预氧化的基础上,将其与中间相沥青甲苯溶液混合,通过抽滤法制备碳纤维薄膜骨架,二次抽滤氧化石墨烯填充到碳骨架之间,经热处理后制得具有三维网络结构的自支撑G-CF-MP复合薄膜.探索和分析了不同碳化和石墨化温度对薄膜材料形貌、导电性以及导热性能的影响. 通过结构表征发现,碳纤维之间相互搭建构成高机械性能的碳骨架,碳纤维表面以及纤维之间的空隙被石墨烯均匀地包覆和填充,中间相沥青在达到软化点后呈现出流动性和黏性,充分润湿碳纤维与石墨烯之间的间隙,3种碳材料协同作用,从而获得了高机械强度以及高导电性的G-CF-MP复合薄膜材料. 导电性测试发现,石墨化处理可以有效提高材料的导电性,G-CF-MP复合薄膜在经过900 ℃碳化后的方阻为2.853 Ω/sq,经过石墨化处理后的方阻降低为0.229 Ω/sq. 经过导热性能测试,G-CF-MP(900 ℃)的热导率为475.2 W/(m·K),G-CF-MP(2 300 ℃)的热导率为532.8 W/(m·K).

    • 球形面喷涂成膜特性研究

      2019, 46(6):37-46.

      摘要 (510) HTML (0) PDF 2.22 M (537) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对球形面喷涂成膜气液两相流动耦合过程,利用欧拉-拉格朗日法建立球形面喷涂成膜模型,模型包括连续相模型、离散相模型和撞击黏附模型,并采用多面体网格和SIMPLE算法对其进行求解. 数值模拟结果表明:球形面喷涂喷雾流场形态与平面喷涂喷雾流场形态在扩散区基本相同,但在成膜区球形面喷雾流场气相速度更大、覆盖范围更广;喷雾流场中的大粒径液滴和中等粒径液滴是形成涂料液膜的主要来源;球形面喷涂涂膜轴向投影为椭圆的球面,平面喷涂涂膜为椭圆面,两者涂层厚度均沿椭圆径向方向递减;球形面喷涂涂层厚度比平面薄,涂膜分布范围比平面小,涂料涂着率比平面低,但涂层均匀性比平面好;随着球形面直径增大,球形面喷涂涂膜覆盖范围逐渐扩大,涂层厚度增大,涂着率增大,涂层厚度均匀性增加. 喷涂实验验证了球形面喷涂成膜特性.

    • 基于RSM-BBD的混合骨料充填料浆配比优化

      2019, 46(6):47-55.

      摘要 (545) HTML (0) PDF 1.05 M (706) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对混合骨料充填矿山,为了确定充填料浆优化配比,首先进行充填材料物化特性分析,在此基础上,根据泰波级配理论和最大堆积密实度理论,确定棒磨砂-废石配比;然后采用BBD响应面法设计13组试验,研究料浆质量分数、胶砂比(胶凝材料与骨料的比值)、混合骨料配比对充填体强度影响规律. 最后以各龄期强度为响应值构建响应面模型,揭示各响应参数与目标响应量相关关系及多目标条件下充填料浆优化配比. 研究结果表明,充填体强度不仅受单因素影响,而且各因素间交互作用对充填体也有很大影响. 其中料浆质量分数与骨料配比的交互作用对充填体早期强度起决定性作用,胶砂比与骨料配比的交互作用对充填体中期强度影响显著,充填体后期强度受料浆质量分数和胶砂比交互作用影响较大. 以充填成本作为目标建立优化模型进行优化,由此获得充填料浆的优化配比为:料浆质量分数80%,胶砂比为1 ∶ 6,棒磨砂-废石配比为3 ∶ 7. 通过试验验证满足金川矿山充填体强度要求.

    • 聚氨酯-环氧树脂嵌段共聚水性树脂合成研究

      2019, 46(6):56-61.

      摘要 (702) HTML (0) PDF 1.09 M (672) 评论 (0) 收藏

      摘要:以聚己内酯二元醇(PCL-2000)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)合成聚氨酯预聚体,将其与哌嗪及环氧树脂E-44进行扩链聚合反应,通过控制共聚物的物料配比来调节合成树脂的分子质量和柔韧性,制备系列线型多嵌段大分子树脂,将其中和水化,获得新型阳离子型水性树脂;详细阐述了实验的设计思路;探究了物料配比对树脂结构参数、水性树脂以及固化物性能的影响. 结果表明,调控物料配比,可控制合成树脂分子质量、胺值、活泼氢值及水性树脂粒径的大小,固化物的拉伸强度、断裂伸长率、Tg分别在10.46 ~22.14 MPa、628%~190%、24.1~44.7 ℃区间内可调.

    • UV吸收型氟硅化丙烯酸树脂的制备及性能

      2019, 46(6):62-67.

      摘要 (582) HTML (0) PDF 1.60 M (597) 评论 (0) 收藏

      摘要:以乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)、甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)、2-丙烯酸2-(4-苯甲酰-3-羟苯氧基)乙基酯(BHEA)为功能单体,采用溶液共聚法合成了紫外吸收型氟硅化丙烯酸树脂. 采用红外吸收光谱(FT-IR)和紫外吸收光谱(UV)研究了树脂的分子结构和紫外光吸收性能;通过热重分析法(TGA)、水接触角(CA)和氙灯加速老化试验对由树脂制备的涂膜的耐热性、疏水性和耐老化性能进行了表征. 结果表明,该树脂分子结构中含有氟、硅及紫外光吸收基团,且具有良好的紫外光吸收性能;由该树脂制备的涂膜耐热性较好,水接触角达到92°,表现出明显的疏水性能. 同时,由于紫外吸收基团和有机氟、硅的协同保护作用,树脂耐候性明显提高. 经过1 000 h加速老化试验,涂膜色差为3.12,保光率高达80.4%.

    • 碱性橙Ⅱ纯度标准物质的研制

      2019, 46(6):68-75.

      摘要 (543) HTML (0) PDF 482.72 K (571) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过原料提纯、定性分析、定量分析、均匀性试验、稳定性试验、联合定值和不确定度评定等方法对碱性橙Ⅱ的纯度标准物质进行了研究.对市售的碱性橙Ⅱ原料进行重结晶,制备了候选标准物质.候选物经提纯、干燥后,封装在棕色玻璃瓶中. 采用分层随机抽样的方法,选取数个样品瓶进行均匀性和稳定性的研究,结果表明所制备的碱性橙Ⅱ标准物质具有良好的均匀性和足够的稳定性. 利用红外光谱、高分辨质谱和核磁共振H谱确证了碱性橙候选标准物的化学成分. 联合了7个资质实验室进行了合作认证. 采用质量平衡法(含液相色谱法面积归一化分析、含水率、灰分含量及残留溶剂分析)对其进行了纯度分析. 结果表明,该标准物质的纯度认证值为99.2%,相对扩展不确定度为1.0% (k=2). 该纯度标准物质已被鉴定为国家二级标准物质,编号为GBW(E)100372,可望用于食品和化妆品分析中的仪器校准和方法评定.

    • 拟南芥开花基因FT对根毛生长的影响研究

      2019, 46(6):76-82.

      摘要 (800) HTML (0) PDF 1.02 M (1113) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步研究成花素(FLOWERING LOCUS T,FT)基因对植物营养生长的影响,通过结合qRT-PCR和生理学实验的方式对FT过表达及突变体植株进行比对分析.研究发现,FT过表达植株与野生型相比,其根毛短且稀疏,且具有分叉型、膨大型、波浪型等极性生长缺陷表型;相反,突变体ft-10的根毛相对长且密集,略优于野生型,无极性生长缺陷表型. 通过实时定量PCR分析与根毛起始伸长过程相关基因KOAJK、SCN1、RHD2、LRL3、RSL4、RHD6的表达量, FT过表达植株显著低于野生型,而突变体ft-10略高于野生型. 结果表明, FT基因在根毛起始伸长过程中起负调控作用,影响根毛的极性生长及数量分布. 本研究增加了对FT基因在营养生长过程中功能的认识,同时也为深入研究根系发育的分子机理奠定了基础.

    • 细胞选择性穿膜肽的穿膜效果研究

      2019, 46(6):83-87.

      摘要 (521) HTML (0) PDF 2.29 M (508) 评论 (0) 收藏

      摘要:细胞穿膜肽是一类能够穿透细胞膜并且不损坏细胞膜结构的小分子多肽,该多肽一般由不多于30个氨基酸组成. 针对FITC标记的具有肺癌或肝癌细胞选择性的两种穿膜肽,设置不同浓度梯度,分别处理多种肿瘤细胞,荧光显微镜下观察不同作用浓度下细胞中绿色荧光的强弱,并通过流式细胞仪检测含有荧光的细胞数. 结果表明:两种细胞穿膜肽具有不同的细胞选择性. CPP33在作用浓度为10 μmol/L时能观察到较强的荧光选择性,流式细胞仪检测含有荧光的细胞数约大于50%,CPP44在作用浓度为10 μmol/L时能观察到较强的荧光选择性,流式细胞仪检测含有荧光的细胞数约大于60%. 并且随着作用浓度的增加,两种细胞中含有荧光的细胞数不断上升. 因此这种针对肿瘤细胞的选择性穿膜肽可能为小分子药物在体内的精确递送提供一种新的方法.

    • USP18促进溶瘤病毒诱导的肝癌细胞凋亡机制

      2019, 46(6):88-95.

      摘要 (664) HTML (0) PDF 1.01 M (870) 评论 (0) 收藏

      摘要:NDV感染肝癌细胞后,能够诱导细胞的凋亡,在NDV感染肝癌细胞Huh7之后,能够诱导一种去泛素化酶USP18的表达显著上调. 为了探究USP18在NDV诱导的肝癌细胞的凋亡过程中起什么作用,以肝癌细胞系Huh7为实验体系,以western blot蛋白免疫印迹和定量PCR为主要方法. 在细胞中过表达USP18,发现其能够明显促进肝癌细胞的凋亡,这表明USP18具有抗癌的功能.反之,敲低细胞中USP18的表达水平,能够有效地抑制NDV诱导的肝癌细胞凋亡.进一步揭示了USP18促进NDV诱导的细胞凋亡的机制,USP18上调了定位于线粒体上的Bax的蛋白水平,Bax能与Bak在线粒体外膜上形成孔道,增加线粒体外膜的通透性,从而促进凋亡蛋白细胞色素C的释放.同时,USP18还能诱导NOXA切割效应凋亡蛋白Caspase-7,进一步促进细胞凋亡.此外,USP18上调干扰素刺激基因ISG12a(IFN-stimulated gene 12a)的蛋白水平,抑制ISG12a的泛素化降解,这也是从另一个角度解释了其促进凋亡作用.

    • CTAB-PdNPs聚集体对4-氯硝基苯的催化加氢研究

      2019, 46(6):96-102.

      摘要 (634) HTML (0) PDF 1.92 M (563) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用表面活性剂的静电作用和自组装特性,在CTAB诱导下合成CTAB-PdNPs聚集体.研究显示,阳离子表面活性剂与阴离子Pd前驱体之间的静电作用力能有效抵消阳离子亲水头基团CTA+之间的静电斥力,从而从分子水平驱动形成表面活性剂组装体. 研究选取水体中微污染物4-氯硝基苯为研究对象,以催化还原脱氯反应为探针反应,结果显示合成的CTAB-PdNPs聚集体具有高催化活性和强脱卤能力,可在90 min内将4-氯硝基苯完全脱氯形成苯胺. 研究进一步考察了Pd投加量、CTAB浓度、起始pH值、硼氢化钠的投加量等因素对4-氯硝基苯的催化脱氯过程的影响,最佳条件为:Pd投加量为0.125 mmol/L,CTAB浓度为1.00 mmol/L,起始pH值为5,硼氢化钠的投加量为15 mmol/L.该CTAB-PdNPs聚集体还显示了较强的催化稳定性,8次循环实验后仍可达到81.9%的脱氯效率.本研究不仅报道了一种简易的合成特定规则形状PdNPs组装体的新方法,还为环境中微污染物的修复去除提供了一种可行技术.

    • 电化学氧化灭活铜绿微囊藻及藻毒素的降解

      2019, 46(6):103-108.

      摘要 (886) HTML (0) PDF 2.71 M (661) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用混合金属氧化物(IrO2-Ta2O5/Ti)电极在氯化钠电解质中产生的活性氯(氯气和次氯酸)灭活铜绿微囊藻细胞. 活性氯在溶液中的生成符合法拉第定律,其浓度与电流密度和反应时间成正比. 实验系统考察了藻细胞完整性、表面形态和光合活性在电化学氧化过程中的变化,并研究了藻类有机物和微囊藻毒素(MC-LR)在该过程中的释放与降解情况. 结果表明:电化学氧化工艺可有效灭活铜绿微囊藻细胞;电流密度越大,反应时间越长,藻细胞破损程度越严重;胞外MC-LR在氧化过程中呈现先升高再降低的趋势,最终质量浓度可达到1.0 μg·L-1以下. 电化学氧化工艺不仅可以有效灭活藻细胞,还能有效控制藻细胞胞外有机物和藻毒素,因此对于高藻水处理具有良好的应用前景.

    • 生物表面活性剂及其与柠檬酸联合用于 污泥重金属电动修复

      2019, 46(6):109-119.

      摘要 (657) HTML (0) PDF 1.67 M (682) 评论 (0) 收藏

      摘要:选择城市污泥作为修复对象,通过添加槐糖脂、鼠李糖脂、皂角苷3种生物表面活性剂及其与柠檬酸复配溶液,从电流密度、排出液重金属浓度、试验后土体各区域重金属含量等角度,研究添加剂对重金属污染污泥电动修复的增强效果,从添加剂作用机理上进行分析,并从微观层面进行补充解释. 试验结果表明:重金属的迁移主要发生在污泥中,排出液重金属浓度很低;阳极区处理效果最好,阴极次之,中部有重金属积聚效应;单独添加生物表面活性剂,在阳极区对Zn、Cu、Ni、Cd去除率最高的分别是槐糖脂(53.85%)、鼠李糖脂(44.26%)、鼠李糖脂(56.33%)、槐糖脂(34.43%);复配柠檬酸后,阳极重金属去除率相较于单独添加生物表面活性剂普遍可提升0.90%~16.08%,柠檬酸可显著改善中部重金属积聚效应.基于试验结论,在实际工程中对于Zn、Cd含量高的污泥推荐采用槐糖脂或配合使用柠檬酸,而对于Cu、Ni含量高的则推荐鼠李糖脂与柠檬酸的复配溶液.

    • 地下水污染监测井优化设计及污染源识别

      2019, 46(6):120-132.

      摘要 (586) HTML (0) PDF 557.24 K (650) 评论 (0) 收藏

      摘要:在地下水污染源识别过程中,针对监测井监测值信息量不充分或监测值与模型参数关联性较弱的问题,提出一种基于贝叶斯公式与信息熵的监测井优化方法. 构建二维地下水溶质运移模型,并运用GMS软件进行数值求解. 为减少监测井优化设计及污染源识别过程中反复调用数值模型的计算负荷,采用克里金法建立数值模型的替代模型. 以信息熵作为优化指标,筛选出不同监测类型的最优监测方案,并以监测成本和反演精度为参考因素,选定相应监测方案,最后运用差分进化自适应Metropolis算法进行污染源识别. 算例研究表明: 7口监测井的克里金替代模型的决定系数均大于0.98,可较好地替代原数值模型. 基于监测成本最小的方案1(3号单井),其信息熵为12.772;兼顾监测成本和反演精度的方案2(井(2,3)组合),其信息熵为9.723;基于反演精度较高的方案3(3井(2,3,5)组合),其信息熵为9.377.方案1到方案3参数后验分布范围及标准差均逐渐减小,验证了信息熵是参数后验分布不确定性的有效量度.

    • 郴州市大气PM2.5中无机元素污染特征及来源分析

      2019, 46(6):133-140.

      摘要 (719) HTML (0) PDF 762.69 K (690) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了郴州市PM2.5中无机元素的质量浓度,并通过元素的富集特征和主成分解析了它们的来源. 结果表明,研究区域在春、夏、秋、冬四个季节PM2.5平均质量浓度分别为28.7、30.7、41.4和58.1 μg·m-3,无机元素的平均占比为15.63%,其中Al、Fe、Zn、Cu、Pb、Cr、Mn、As、Si和Ti占无机元素总量的90.6%. 富集因子分析结果表明,Cd、Ag、Bi、Sb、As、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni和V主要来自于人为污染,特别是有色金属元素的富集程度较高,这与郴州市是著名的有色金属之乡,有色金属开采及冶炼发达是相关的. 主成分分析结果说明郴州市PM2.5中无机元素主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气排放、有色金属的冶炼以及土壤扬尘.

湖南大学学报(自然科学版)编辑部

2019年第46卷第6


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