首次提出爆炸加載制備納米晶銅的方法,該方法可避免外來污染,并可在更大應(yīng)變率范圍和更大應(yīng)變范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)粗晶銅的納米晶化。重點(diǎn)解決以下三個(gè)問題:(1)定量表征不同應(yīng)變率、不同應(yīng)變對晶粒細(xì)化程度的影響;(2)以絕熱壓縮和沖擊波耗散引起的整體升溫機(jī)制為基礎(chǔ)建立宏觀溫升計(jì)算模型,從細(xì)觀角度將晶粒的變形、晶格的畸變、位錯(cuò)演化、孿晶形成等材料學(xué)現(xiàn)象同微納米尺度傳熱相結(jié)合,研究爆炸加載下晶粒組織的演變過程和納米晶形成規(guī)律;(3)改進(jìn)晶粒和晶界本構(gòu)關(guān)系并確定相關(guān)參數(shù),以有限元法模擬熱力耦合的晶粒演變行為,探索應(yīng)變率、應(yīng)變、細(xì)觀傳熱、材料特性、載荷特性等因素對晶粒細(xì)化機(jī)制的影響。本項(xiàng)目的開展將促進(jìn)爆炸與沖擊動(dòng)力學(xué)和材料學(xué)的學(xué)科交叉。對納米晶形成的細(xì)觀機(jī)理的研究,有利于使該技術(shù)向更精細(xì)的方向發(fā)展,與現(xiàn)代材料學(xué)的精細(xì)程度相吻合。
自從德國科學(xué)家H.Gleiter首次成功地制備出具有清潔界面的納米晶體材料以來,對于納米晶體材料的制備方法、材料特性、變形機(jī)制以及實(shí)際應(yīng)用等各方面的研究都已取得了重大進(jìn)展,納米晶體材料已經(jīng)成為目前凝聚態(tài)物理學(xué)與材料科學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的一個(gè)重點(diǎn)研究方向。 本項(xiàng)目采用爆炸動(dòng)態(tài)加載使粗晶銅發(fā)生高應(yīng)變率塑性大變形的方法制備出了納米晶銅,并開展了以下研究工作。首先,在實(shí)驗(yàn)上,對厚度為20mm和60mm兩種圓柱純銅件分別采用不同的裝藥厚度沿軸向進(jìn)行了爆炸加載,然后采用日本理學(xué)公司的D/Max2500VL/PC型陽極轉(zhuǎn)靶X射線衍射儀分別對爆炸加載實(shí)驗(yàn)后的試件進(jìn)行了X射線衍射分析,對試件的晶粒平均尺寸進(jìn)行了檢測。其次,通過采用MTS810材料試驗(yàn)機(jī)和Φ14.5mm的霍普金森壓桿分別對納米晶銅的準(zhǔn)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,以此為基礎(chǔ)擬合確定納米晶銅的Johnson-Cook本構(gòu)參數(shù),并借助于LS-DYNA3D有限元程序?qū)Ρ虞d過程進(jìn)行數(shù)值模擬,以此為基礎(chǔ)分析應(yīng)變、應(yīng)變率因素對晶粒細(xì)化程度的影響。最后,以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為依據(jù),從宏觀角度建立沖擊絕熱壓縮過程中的整體升溫機(jī)制,從細(xì)觀角度建立微尺度下的材料學(xué)現(xiàn)象同細(xì)觀傳熱相耦合的晶粒溫升計(jì)算模型;以實(shí)驗(yàn)結(jié)果配合計(jì)算結(jié)果,探討爆炸加載法對納米晶形成的細(xì)觀機(jī)理。 通過研究結(jié)果表明:采用爆炸動(dòng)態(tài)加載法可以成功制備出納米晶銅,并且數(shù)值模擬可以有效地描述試件的爆炸加載沖擊壓縮過程,結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出應(yīng)變、應(yīng)變率的增加有利于晶粒的細(xì)化。通過對于宏觀整體溫升以及細(xì)觀局域溫升的理論計(jì)算,得出爆炸動(dòng)態(tài)加載下納米晶銅具有很好的熱穩(wěn)定性。通過采用透射電鏡(TEM)觀察分析,該方法下晶粒的細(xì)化機(jī)制為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和變形孿晶共同作用的結(jié)果。 2100433B
軟水機(jī)常用的軟水技術(shù)有兩種,一種是通過離子交換樹脂去除水中的鈣、鎂離子,降低水質(zhì)硬度;另外一種是納米晶TAC軟水技術(shù),即Template Asisted  ...
缺點(diǎn): 1.由于通過離子交換技術(shù)增加了納離子,納離子對人體健康不利會(huì)對造成血管的硬化. 2.增加的納離子會(huì)造成管道的腐蝕和穿孔. 3.鈣鎂離子被取代,所以經(jīng)過軟化的水不宜飲用和養(yǎng)魚澆花. 4.鈣鎂離子...
無鹽軟水機(jī),顧名思義就是不用置換劑的軟水機(jī).原理是采用電離分解方式將水中的礦物質(zhì)分子團(tuán),分解成原子或離子狀態(tài),使之不能產(chǎn)生相互結(jié)合.在檢測水質(zhì)時(shí)呈現(xiàn)礦物質(zhì)含量較低的軟水性狀態(tài).在流過管道和一般用水設(shè)備...
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砂土管涌的細(xì)觀機(jī)理研究——利用數(shù)碼可視化跟蹤技術(shù)和數(shù)字信息計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理技術(shù)進(jìn)行管涌細(xì)觀模型試驗(yàn),從細(xì)觀角度研究砂土管涌機(jī)理.研究得到管涌發(fā)展過程中顆粒的移動(dòng)規(guī)律,滲漏通道的形成特點(diǎn),流速、顆粒位移場等隨水力梯度的變化特點(diǎn),并從級配角度分析土...
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電沉積納米晶鎳涂層的微結(jié)構(gòu)與性能
本項(xiàng)目利用先進(jìn)的數(shù)碼攝像可視化跟蹤技術(shù)和數(shù)字信息計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理技術(shù),進(jìn)行堤壩的滲透模型試驗(yàn),攝錄土顆粒的移動(dòng)軌跡,確定形成管涌的臨界參數(shù)?;谏Ⅲw介質(zhì)顆粒流理論及其分析方法等細(xì)觀力學(xué)手段,分析滲流與土介質(zhì)的共同作用及滲流的貼壁擠土效應(yīng),深入研究管涌形成過程的細(xì)觀力學(xué)機(jī)理。建立關(guān)于管涌形成和發(fā)展規(guī)律的細(xì)觀理論模型,利用并開發(fā)PFC2D軟件對管涌形成與發(fā)展過程中土顆粒的移動(dòng)規(guī)律進(jìn)行細(xì)觀仿真模擬。結(jié)合堤防工程的管涌險(xiǎn)情實(shí)例進(jìn)行分析研究,為管涌險(xiǎn)情的預(yù)測和治理提供參考意見。本研究成果對防洪減災(zāi)具有重要意義。 2100433B
批準(zhǔn)號 |
50379037 |
項(xiàng)目名稱 |
堤壩管涌形成與發(fā)展的細(xì)觀機(jī)理研究 |
項(xiàng)目類別 |
面上項(xiàng)目 |
申請代碼 |
E0905 |
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 |
周健 |
負(fù)責(zé)人職稱 |
講師 |
依托單位 |
同濟(jì)大學(xué) |
研究期限 |
2004-01-01 至 2006-12-31 |
支持經(jīng)費(fèi) |
22(萬元) |
混凝土作為一種建筑材料在國防和土木工程中得到了廣泛的應(yīng)用,研究混凝土在強(qiáng)動(dòng)載荷下(如高速侵徹或爆炸)的響應(yīng)和破壞問題對武器、防護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和評估具有重要意義。本項(xiàng)目擬建立混凝土新的3D細(xì)觀力學(xué)模型和構(gòu)建一個(gè)不僅考慮各種因素的影響而且方便計(jì)算應(yīng)用的混凝土動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型來研究混凝土在沖擊載荷下的響應(yīng)和破壞。主要研究內(nèi)容如下:(1)利用基骨料向外隨機(jī)延拓的方法生成骨料形狀不同的3D兩相混凝土細(xì)觀力學(xué)模型;(2)在兩相模型的基礎(chǔ)上利用單元重構(gòu)的方法在骨料和基體之間創(chuàng)建ITZ層單元獲得3D三相混凝土細(xì)觀力學(xué)模型;(3)建立考慮各種因素的混凝土本構(gòu)模型;(4)利用新建的細(xì)觀力學(xué)模型和本構(gòu)關(guān)系研究混凝土抗侵徹和抗爆炸能力以及破壞形貌;(5)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證細(xì)觀力學(xué)模型和本構(gòu)模型的正確性。