逾滲結(jié)構(gòu)對礦熱爐未熔化爐料層導(dǎo)電行為的影響

研究礦熱爐無渣法碳熱還原冶金過程中，未熔化爐料層中焦炭和其它礦物形成無序結(jié)構(gòu)的逾滲行為。查明一定壓力和溫度條件下，爐料比電阻與爐料層俞滲結(jié)構(gòu)特征參數(shù)之間的相互關(guān)系。確定導(dǎo)電相焦炭和非導(dǎo)電相礦物的粒度分布對混合爐料比電阻的影響規(guī)律，建立爐料物理配碳的數(shù)學(xué)模型，開發(fā)相關(guān)應(yīng)用軟件，為硅鈣鐵合金礦熱爐大型化提供技術(shù)支持。

逾滲理論是處理強無序和具有隨機幾何結(jié)構(gòu)系統(tǒng)常用的理論方法之一。這一理論研究的中心內(nèi)容是:當(dāng)系統(tǒng)的成分或某種意義上的密度變化達(dá)到一定值(稱為逾滲閾值)時，在逾滲閾值處系統(tǒng)的一些物理性質(zhì)會發(fā)生尖銳的變化,即在逾滲閾值處，系統(tǒng)的一些物理現(xiàn)象的連續(xù)性會消失(而從另一方面看,則是突然出現(xiàn))。

經(jīng)典統(tǒng)計的逾滲理論(Kirkpatrick-Zallen)模型

Kirkpatrick、Zallen等借用Flory凝膠理論描述導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形成,并提出經(jīng)典統(tǒng)計的逾滲理論方程:

對于二維體系x的典型值為1.3;對于三維體系x為1.9,并推斷出,球狀粒子只有體積分?jǐn)?shù)達(dá)到16%以上時,才會形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),該模型不僅可以用于計算電導(dǎo)率,還可以通過計算x、v得到粒子在體系內(nèi)的分布狀況。2100433B

逾滲概念是由S.R.Broadbent和J.M.Hammersley于1957年首先引入的,用于描述流體在無序多孔介質(zhì)中流動。所謂逾滲是指在一元或者多元體系中，體系以外的一種介質(zhì)通過一定的路徑進入體系內(nèi)的過程。它是一種廣泛存在的物理現(xiàn)象,既存在于微觀世界又存在于宏觀世界，如液體可以借擴散及逾滲過程穿過無序的介質(zhì)，煙在房間內(nèi)的擴散過程,粘土吸附液體的過程，染料進入織染物質(zhì)的過程等等。

導(dǎo)電復(fù)合材料產(chǎn)生逾滲現(xiàn)象的原因是：隨著導(dǎo)電粒子濃度的增加，導(dǎo)電粒子之間開始相互接觸，當(dāng)形成連續(xù)導(dǎo)電逾滲網(wǎng)絡(luò)時，材料的電導(dǎo)率突然迅速增加。

低合金耐候鋼的耐大氣腐蝕性能源于其表面在腐蝕過程中形成的致密保護性銹層。但是在鋼結(jié)構(gòu)的服役過程中，該保護性銹層常常受到損傷。耐候鋼在銹層損傷后的繼續(xù)腐蝕行為，在很大程度上決定了耐候鋼的應(yīng)用價值。本申請擬模擬自然過程，通過l冷凍、熱震、擠壓等方式，在成分不同、且在不同條件下腐蝕不同時間的耐候鋼表面銹層中人為引入損傷，然后繼續(xù)進行大氣腐蝕。通過電化學(xué)實驗、力學(xué)實驗和直接觀察，分析損傷處的繼續(xù)腐蝕行為，特別是損傷處新形成的腐蝕產(chǎn)物的成分、相組成、比表面積、缺陷形態(tài)、PH值變化、腐蝕前沿推進速率以及局部腐蝕在鋼基體顯微組織中的發(fā)生發(fā)展規(guī)律。通過所獲得的實驗結(jié)果，確定影響銹層損傷處局部腐蝕行為的主導(dǎo)因素，為設(shè)計具備銹層損傷自修復(fù)性能的耐候鋼提供支持。在銹層中制造損傷的最大難度在于損傷程度控制。本申請?zhí)岢龅睦鋬?、熱震、擠壓等損傷制造方式，不僅模擬了實際服役過程，還能夠定量控制損傷程度。