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玄武岩纤维增强的轻集料混凝土力学特性分析

兰州工业学院学报 2024年第3期31卷 20-24页

作者：石旭东汪金满柴旭晖杨强斌杨效田甘肃省第五建设集团有限责任公司甘肃天水741000 重庆文理学院化学与环境工程学院重庆402160 兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050

为优化玄武岩纤维增强轻集料混凝土力学特性,以轻集料部分替代卵碎石,制备不同种类、不同掺量及不同水灰比的玄武岩纤维增强轻集料混凝土,并对其抗压强度、劈裂抗拉强度、微观结构进行观测分析。结果表明:不同种类轻集料所制备的混凝土... 详细信息

为优化玄武岩纤维增强轻集料混凝土力学特性,以轻集料部分替代卵碎石,制备不同种类、不同掺量及不同水灰比的玄武岩纤维增强轻集料混凝土,并对其抗压强度、劈裂抗拉强度、微观结构进行观测分析。结果表明:不同种类轻集料所制备的混凝土力学性能相差较大,其中煤矸石混凝土的力学特性优于浮石及陶粒;煤矸石替代率在30%以下时,煤矸石混凝土力学特性有所提高,而随着替代率的上升,其力学特性有所下降;水灰比增大时,轻集料混凝土力学特性整体呈现下降趋势,且下降幅度逐步升高。

关键词：轻集料玄武岩纤维水灰比抗压强度劈裂抗拉强度

1-3型压电复合材料在道路中的应用仿真研究

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1-3型压电复合材料在道路中的应用仿真研究

作者：杨强斌长安大学

学位级别：硕士

伴随着我国经济的快速发展,对智慧交通的需求更加迫切,道路工程领域迎来难得的发展机遇,但同时对路面的功能性也提出了更高的要求。基于压电效应的路面振动能量收集技术,受到人们越来越多的关注。它既可以解决部分能源短缺问题,也可以... 详细信息

伴随着我国经济的快速发展,对智慧交通的需求更加迫切,道路工程领域迎来难得的发展机遇,但同时对路面的功能性也提出了更高的要求。基于压电效应的路面振动能量收集技术,受到人们越来越多的关注。它既可以解决部分能源短缺问题,也可以为智能路面的自感知、自调控和自供能等领域提供相应的技术支持,充分发挥智慧道路的自身潜力。本论文以ANSYS有限元软件为研究手段,对建立的三维等效沥青路面结构进行了力电耦合分析,并系统地研究了不同压电功能相类型、压电相体积占比、加载方式、载荷大小以及加载速度等影响因素对应用于路面结构中的1-3型路用压电复合材料压电转换的影响。本研究可为路面压电发电技术的广泛应用提供研究思路和经验数据。研究主要内容如下:1.基于压电功能相材料与基体相材料的本构关系,利用串并联理论、均匀场理论、复合材料混合法则等方法,建立适用于1-3型路用压电复合材料性能预测的等效参数模型,并推导出部分关键参数的计算表达式。2.建立ANSYS分析模型并确定1-3型路用压电复合材料压电转换时的分析要点。从压电发电理论出发,首先对路面三维结构及1-3型压电复合材料进行模型构建,其次确定有限元分析时的载荷加载、边界约束条件及材料参数赋值等问题,最后分析路面结构在交通载荷下的应力应变情况,得到距路面深约4 cm左右的位置应力最大,确定了1-3型路用压电复合材料在压电发电道路中的最佳应用位置为距路面深约4～6 cm处。3.利用ANSYS有限元分析软件,分析不同影响对压电转换的影响,并建立有关材料类型、压电相体积占比、加载方式、载荷大小、行车速度等与压电转换的关系。通过有限元分析,以PZT-5H作为功能相且压电相体积占比在50%～65%之间时,1-3型路用压电复合材料具有更高的压电能量转换能力,且厚度机电耦合系数相较纯材料提升20%左右。研究得到最大转换电压为1886.08 V,最大的压电转化电量为14.28×10 J,最大的厚度机电耦合系数0.6493。经计算,对应用有1-3型路用压电复合材料的路面结构,每公里日转换电能约为0.572 kw/h。最后等效参数模型计算结果与仿真结果之间的误差值在10%以内,验证了所构建的1-3型路用压电复合材料有限元分析模型的准确性,为路面压电发电技术的实际应用提供理论基础和经验数据。

关键词： ANSYS有限元仿真 1-3型压电复合材料等效参数模型压电能量收集交通载荷

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石蜡对无机复合相变储热体系的改性研究

复合材料学报 2022年第5期39卷 2421-2429页

作者：杨效田沈梁玉王彩龙杨强斌刘敏兰州理工大学材料科学与工程学院省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 重庆文理学院化学与环境工程学院环境材料与修复技术重庆市重点实验室重庆402160 河北农业大学海洋学院秦皇岛066000

水合盐相变储热材料普遍存在的过冷和相分离现象是影响其热稳定性和热性能的关键问题。以中低温水合盐相变储热材料MgCl_(2∙)6H_(2)O(MCH)和MgSO_(4)∙7H_(2)O(MSH)为研究对象,以活性炭(ACC)为添加剂,采用熔融共混法制备了MCH-MSH-ACC混... 详细信息

水合盐相变储热材料普遍存在的过冷和相分离现象是影响其热稳定性和热性能的关键问题。以中低温水合盐相变储热材料MgCl_(2∙)6H_(2)O(MCH)和MgSO_(4)∙7H_(2)O(MSH)为研究对象,以活性炭(ACC)为添加剂,采用熔融共混法制备了MCH-MSH-ACC混合体系,并以石蜡(PA)为调节剂,制备了MCH-MSH-ACC/PA复合材料相变体系。研究了PA对复合相变体系的相变焓、相变温度、过冷度及相分离的影响。结果表明:微量PA的添加有助于提升MSH-MCH-ACC/PA体系的相变储热性能,和其他PA含量体系相比较,PA含量为0.5wt%的体系在储热阶段所需时间最短,而放热阶段持续时间最长,其初始相变焓值可达到321.75 kJ/kg,循环试验后相变焓稳定在310.25 kJ/kg。所制备的新型共混MSH-MCH-3wt%ACC/0.5wt%PA复合相变体系具有良好的储热性能和循环稳定性能。

关键词：复合材料储热性能过冷度热循环稳定性石蜡

重熔温度对Ni60/WC定向结构涂层微结构演变的影响

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哈尔滨工程大学学报 2022年第4期43卷 587-592页

作者：杨效田魏亨利周俊王新华曾荣杨强斌兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学温州泵阀工程研究院浙江温州325105 重庆文理学院环境材料与修复技术重庆市重点实验室重庆402160

为了改善定向结构涂层的微观组织性能,本文采用火焰喷涂、感应重熔和强制冷却复合技术制备了碳化钨强化的Ni60/WC定向结构涂层。通过金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计对其微观组织、物相及显微硬度等进行对比研究,... 详细信息

为了改善定向结构涂层的微观组织性能,本文采用火焰喷涂、感应重熔和强制冷却复合技术制备了碳化钨强化的Ni60/WC定向结构涂层。通过金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计对其微观组织、物相及显微硬度等进行对比研究,探讨感应重熔温度对定向结构复合涂层微观结构演变及性能的影响,并揭示涂层的形成机理和强化机制。结果表明:随着重熔温度的升高,涂层表现为低重熔温度下的细密、凝聚态组织向高重熔温度下沿热流生长的定向组织结构转变,当温度为1200℃时,涂层定向结构特征明显;添加物首先溶解扩散于晶界形成网状共晶,随后逐渐转变并形成块状结构,最后在1200℃时,再次填充并强化晶界;低温下涂层的凝聚态结构使涂层截面硬度升高,1200℃高温下形成的定向结构涂层硬度最高。合适的重熔温度能使WC强化的定向结构涂层性能得到有效改善。

关键词：感应重熔强制冷却定向结构复合涂层微观结构演变显微硬度碳化钨颗粒 Ni60

Cu含量对Ni基定向合金涂层组织与摩擦学性能的影响

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稀有金属材料与工程 2022年第4期51卷 1420-1426页

作者：杨效田周俊王新华魏亨利曾荣杨强斌李文生兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 重庆文理学院化学与环境工程学院环境材料与修复技术重庆市重点实验室重庆402160

采用火焰喷涂+感应重熔+强制冷却复合技术制备了Cu添加的Ni60/Cu定向结构复合涂层。研究了Cu含量对Ni60/Cu定向结构涂层微观组织、物相演变、微观硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明:在定向结构涂层形成过程中,Cu元素持续向晶粒内部扩... 详细信息

采用火焰喷涂+感应重熔+强制冷却复合技术制备了Cu添加的Ni60/Cu定向结构复合涂层。研究了Cu含量对Ni60/Cu定向结构涂层微观组织、物相演变、微观硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明:在定向结构涂层形成过程中,Cu元素持续向晶粒内部扩散,导致涂层随着Cu含量增加,硬度持续降低。Cu含量对涂层显微组织产生重要影响,当Cu含量为15%时,涂层定向结构组织呈垂直于界面生长特征,微观结构细密规整。当Cu含量为15%时,涂层以磨粒磨损为主,显示出最低的摩擦系数和最小的磨损率,充分发挥了Cu元素的减摩效果,但过量的Cu元素添加反而使涂层耐磨性能变差。

关键词：定向结构涂层 Cu添加微观结构摩擦磨损性能

基于双掺技术混凝土配合比的预测模型及优化设计

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兰州理工大学学报 2022年第1期48卷 25-29页

作者：李超杨强斌张海裕甘肃第三建设集团有限公司科技研发中心甘肃兰州730030 重庆文理学院化学与环境工程学院重庆402160 甘肃正尚混凝土工程有限公司技术检测中心甘肃兰州730050

随着城市化进程的加快,高层、超高层建筑不断涌现,混凝土材料不断得到创新发展.为了提高混凝土耐久性以及强度等级,并降低生产成本,减少环境污染,节约能耗,从混凝土双掺技术出发,通过实验研究,建立了参合物对混凝土强度影响的预测数学... 详细信息

随着城市化进程的加快,高层、超高层建筑不断涌现,混凝土材料不断得到创新发展.为了提高混凝土耐久性以及强度等级,并降低生产成本,减少环境污染,节约能耗,从混凝土双掺技术出发,通过实验研究,建立了参合物对混凝土强度影响的预测数学模型。研究结果表明:粉煤灰、矿物掺量对混凝土强度有重要影响,可根据所建立的模型预测掺杂物对混凝土强度的影响,控制掺杂物添加量,保证混凝土强度要求.在不影响混凝土使用性能前提下,应最大化使用掺杂物体替代水泥,从而有效降低水泥用量.

关键词：双掺技术矿物掺合料混凝土强度设计优化

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长期浸泡作用下风积沙混凝土微观特性研究

硅酸盐通报 2023年第11期42卷 3878-3883,3894页

作者：朱遂军汪金满王想想杨强斌李根峰杨效田甘肃省第五建设集团有限责任公司天水741000 重庆文理学院土木工程学院重庆402160 兰州理工大学材料学院兰州730050

以风积沙混凝土为研究对象,采用核磁共振、场发射扫描电子显微镜及能谱仪观测不同风积沙掺量及不同浓度硫酸盐侵蚀作用下混凝土的微观孔隙结构、微观形貌及产物特征。结果表明:随着风积沙掺量增加,风积沙混凝土抗压强度先增强后减弱,孔... 详细信息

以风积沙混凝土为研究对象,采用核磁共振、场发射扫描电子显微镜及能谱仪观测不同风积沙掺量及不同浓度硫酸盐侵蚀作用下混凝土的微观孔隙结构、微观形貌及产物特征。结果表明:随着风积沙掺量增加,风积沙混凝土抗压强度先增强后减弱,孔隙率先降低后增加,风积沙掺量为40%(质量分数)时力学性能最好;随着硫酸镁浓度的增加以及侵蚀周期的延长,风积沙混凝土相对动弹性模量先增加后降低;当硫酸镁浓度为3.5%、风积沙掺量为40%时,风积沙混凝土浸泡360 d时仍满足标准要求,此时风积沙混凝土孔隙率为2.553%,其中少害及有害孔占比达到63.8%,且产生较多针棒状钙矾石;当硫酸镁浓度为5.0%(质量分数)时,孔隙率增加至2.879%,少害及有害孔比例降低至57.3%,钙矾石富集程度进一步增加。

关键词：风积沙混凝土相对动弹性模量风积沙掺量硫酸镁浓度孔隙率钙矾石

WC含量对定向结构Ni60涂层耐蚀性能的影响

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稀有金属材料与工程 2020年第10期49卷 3604-3611页

作者：杨效田李秀倩李霞杨强斌周俊李文生兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学温州泵阀工程研究院浙江温州325105 兰州交通大学化学与生物工程学院甘肃兰州730070 重庆文理学院环境材料与修复技术重庆市重点实验室重庆402160

为了研究WC含量对Ni60合金涂层耐腐蚀性能的影响规律及相关机制,向Ni60合金粉体中添加不同质量分数的WC,通过高频感应重熔和强制冷却技术,在45#钢表面制备WC添加的Ni60/WC复合定向结构涂层。采用SEM、EDS、XRD、电化学性能测试和浸泡实... 详细信息

为了研究WC含量对Ni60合金涂层耐腐蚀性能的影响规律及相关机制,向Ni60合金粉体中添加不同质量分数的WC,通过高频感应重熔和强制冷却技术,在45#钢表面制备WC添加的Ni60/WC复合定向结构涂层。采用SEM、EDS、XRD、电化学性能测试和浸泡实验等检测手段分析研究了WC颗粒增强Ni60合金的定向结构复合涂层的耐腐蚀性能及其机制。结果表明:随着WC添加量的增加,极化电阻先增大后减小,WC添加量为10%时达到最大值9710.8Ω;腐蚀电流密度先减小后增大,WC添加量为10%时最小,为1.34×10^-6 A/cm^2。WC添加量对涂层显微形貌、元素分布、物相均有影响,进而影响涂层耐蚀性能。

关键词：镍基合金 WC颗粒定向结构复合涂层耐腐蚀性能

镍基和钴基碳化钨颗粒增强复合涂层的组织与性能

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金属热处理 2018年第6期43卷 84-87页

作者：郭岩李巍刘刚李太江杨强斌西安热工研究院有限公司

借助超音速火焰喷涂和火焰重熔方法在H13钢基材上分别制备Ni60＋30%WC和Co50＋30%WC复合涂层,采用扫描电镜（SEM）、微区X射线能谱（EDS）和X射线衍射仪（XRD）分析了涂层表面的物相、涂层与基材的结合情况、涂层内部增强相的形貌、分布... 详细信息

借助超音速火焰喷涂和火焰重熔方法在H13钢基材上分别制备Ni60＋30%WC和Co50＋30%WC复合涂层,采用扫描电镜（SEM）、微区X射线能谱（EDS）和X射线衍射仪（XRD）分析了涂层表面的物相、涂层与基材的结合情况、涂层内部增强相的形貌、分布,显微硬度、摩擦因数和磨损率。结果表明：涂层与基体具有良好的冶金结合,涂层由γ-Ni/Co相、WC、Cr3Ni2、Cr23C6、W～2C相组成,这些硬质相为多边形;Ni基体相硬度为716～943 HV0.1,硬质相为1183～1263 HV0.1,高于Co基涂层和基材;Ni60＋30%WC涂层摩擦因数为0.35,磨损率为1.21×10-7mm3·N-1·m-1;Ni基涂层的硬化和耐磨减摩效果优于Co基涂层和基材。

关键词：复合涂层颗粒增强组织结构硬度摩擦因数磨损率