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受酸腐蚀砂岩力学特性及其统计损伤本构模型

铁道学报 2023年第1期45卷 141-149页

作者：苗子臻李曙光霍润科任少强吴应明杨星智西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 中铁二十局集团有限公司博士后科研工作站陕西西安710016

酸性侵蚀环境使得隧道、桥梁、房屋等结构劣化,耐久性和承载性能降低,服役时间缩短,最终导致各种灾害事故发生。为深入探究酸性溶液对岩石力学性能的影响,采用室内长期加速腐蚀试验,对pH=1、3、5的盐酸HCl以及pH=7的蒸馏水(H 2O)腐蚀作... 详细信息

酸性侵蚀环境使得隧道、桥梁、房屋等结构劣化,耐久性和承载性能降低,服役时间缩短,最终导致各种灾害事故发生。为深入探究酸性溶液对岩石力学性能的影响,采用室内长期加速腐蚀试验,对pH=1、3、5的盐酸HCl以及pH=7的蒸馏水(H 2O)腐蚀作用下砂岩的单轴力学劣化特性进行系统研究。基于连续损伤力学和统计理论,借助CT扫描试验分析结果,引入化学-荷载共同作用损伤变量,建立考虑受酸腐蚀砂岩应力-应变曲线压密段的统计损伤本构模型,基于单轴压缩试验结果对模型进行验证。研究结果表明,腐蚀岩样单轴压缩应力-应变曲线的压密段变长,弹性段变短,轴向峰值应力、弹性模量和泊松比减小,轴向、径向峰值点应变增大;腐蚀岩样的裂隙闭合点应变增大、裂隙压缩段变长、裂纹扩展段延长,其脆性特征减弱,柔性特征增强,岩样越来越表现出柔性材料的特征;浸泡溶液pH值越小,浸泡时间越长,岩样损伤软化效应越明显。试验曲线与理论曲线的对比结果表明,所建立的统计损伤本构模型能够较好地反映受酸腐蚀砂岩在荷载作用下的变形特性。研究结果可为受酸腐蚀岩体的稳定性及减防灾分析提供理论基础。

关键词：砂岩酸腐蚀力学特性损伤本构模型

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酸腐蚀多晶硅绒面光学特性的模拟研究

太阳能学报 2012年第8期33卷 1366-1370页

作者：张发云江西省高等学校硅材料重点实验室新余338004 新余学院新能源科学与工程学院新余338004

利用COMSOL Multiphysics 3.5a有限元软件中的RF模块对酸腐蚀前后多晶硅表面的光学特性进行数值模拟,通过求解麦克斯韦方程组和材料本构方程,获得硅片的表面电场z分量、表面磁场y分量和反射率的变化规律。结果表明:与初始硅片相比,绒面... 详细信息

利用COMSOL Multiphysics 3.5a有限元软件中的RF模块对酸腐蚀前后多晶硅表面的光学特性进行数值模拟,通过求解麦克斯韦方程组和材料本构方程,获得硅片的表面电场z分量、表面磁场y分量和反射率的变化规律。结果表明:与初始硅片相比,绒面的表面电场z分量和表面磁场y分量的数值明显偏大,当波长为600nm时,绒面表面电场z分量的最大值和最小值分别为初始硅片的3.2倍和3.5倍,表面磁场y分量两个极值约为初始硅片的7.5倍;初始硅片反射率较高,绒面具有较好的陷光作用,其反射率明显偏小。通过对比实验和模拟结果可知,模拟值和试验值变化趋势基本一致,两者吻合较好,可为实际生产和试验研究提供理论指导。

关键词：多晶硅酸腐蚀反射率绒面数值模拟

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酸腐蚀液对多晶硅表面织构的影响

太阳能学报 2010年第12期31卷 1563-1567页

作者：邵俊刚廖华黄小龙陈义李雷李承晴云南师范大学太阳能研究所可再生能源材料先进技术与制备教育部重点实验室云南省农村能源工程重点实验室昆明650092

通过在富HF的HF-HNO_3溶液体系中加入新的添加剂NH_3·H_2O,对多晶硅片进行了腐蚀试验研究。在溶液配比为HF:HNO_3:NH_3·H_2O:H_2O=12:1:1:4(体积比),腐蚀时间为10min时得到的效果最好,多晶硅的织构表面沟槽的密度更高、分布更均匀;在... 详细信息

通过在富HF的HF-HNO_3溶液体系中加入新的添加剂NH_3·H_2O,对多晶硅片进行了腐蚀试验研究。在溶液配比为HF:HNO_3:NH_3·H_2O:H_2O=12:1:1:4(体积比),腐蚀时间为10min时得到的效果最好,多晶硅的织构表面沟槽的密度更高、分布更均匀;在波长300～1000nm的范围内平均反射率为5.13%。能够获得低反射率的多晶硅织构表面的主要原因为:加入的NH_3·H_2O以及系统中反应生成的NH_4NO_3分解时产生的N_2O气体和NO_2^-起到关键作用。

关键词：酸腐蚀多晶硅表面形貌反射率

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酸腐蚀多晶硅表面的光反射率计算

太阳能学报 2009年第10期30卷 1319-1322页

作者：滕繁刘志凌彭欢周浪南昌大学材料科学与工程学院/太阳能光伏学院南昌330031 南昌大学理学院南昌330031

分析了现有酸腐蚀多晶硅表面光反射率计算模型中存在的基本问题,提出了更符合酸腐蚀多晶硅表面形貌特征的光反射率计算模型,并就波长为550nm的单色光垂直照射下的光反射率随表面凹坑深度与球体半径比值H_(max)/R的变化进行了系统计算。... 详细信息

分析了现有酸腐蚀多晶硅表面光反射率计算模型中存在的基本问题,提出了更符合酸腐蚀多晶硅表面形貌特征的光反射率计算模型,并就波长为550nm的单色光垂直照射下的光反射率随表面凹坑深度与球体半径比值H_(max)/R的变化进行了系统计算。结果表明,当H_(max)/R在0～0.29之间时是完全一次反射区,R_(total)是一恒定值。随着H_(max)/R增加,反射次数增多,反射率下降。当H_(max)/R=1时,也就是凹坑深度刚好为球半径时,反射率最低。

关键词：太阳电池多晶硅酸腐蚀反射率模型

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单轴压缩下酸腐蚀花岗岩能量演化与分形特征

岩土力学 2023年第7期44卷 1971-1982页

作者：于洋王泽华唐才萱华东交通大学土木建筑学院江西南昌330013

利用单轴压缩、声发射监测及X射线衍射试验手段分析了不同腐蚀时间花岗岩力学特性,获得了声发射特征参数变化规律,从腐蚀机制角度分析了花岗岩内部结构劣化原因,并对岩样破坏过程中能量演化规律及破碎分形特征进行研究。主要结论如下:... 详细信息

利用单轴压缩、声发射监测及X射线衍射试验手段分析了不同腐蚀时间花岗岩力学特性,获得了声发射特征参数变化规律,从腐蚀机制角度分析了花岗岩内部结构劣化原因,并对岩样破坏过程中能量演化规律及破碎分形特征进行研究。主要结论如下:随着腐蚀时间增加,单轴抗压强度和弹性模量分别降低了25.6%和38.3%;声发射累计振铃计数降低,高水平声发射振铃计数持续时间缩短;岩样内部结构因矿物成分分解而劣化,而二氧化硅悬浮物又会延缓这一劣化,导致力学参数折减速率与腐蚀时间呈负相关;塑性阶段之前,腐蚀岩样耗散能增长率较大,其内部损伤已经快速发育,耗散能也处于较高水平,在塑性阶段,损伤发育程度低于未腐蚀岩样;耗散能随腐蚀时间增加而降低,但耗散能占比由29.1%升高到35.0%,延性提高;总能量和弹性应变能的峰值、增长速率均随着腐蚀时间增加而减小,内部结构劣化程度增大,岩样吸能能力和储能极限降低;破坏模式由剪切-劈裂破坏转变为剪切破坏,中、小粒径碎块质量占比由44.6%降低到22.8%,破碎分形维数降低了9.5%,破碎程度降低,用于破碎的耗散能也随之降低。

关键词：酸腐蚀声发射腐蚀机制能量演化分形维数

混凝土受酸腐蚀后的动力学性能弱化及微观结构研究

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振动与冲击 2017年第14期36卷 126-132页

作者：聂良学许金余王宏伟刘志群罗鑫空军工程大学机场建筑工程系西安710038 解放军理工大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室南京210007 西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072 空防二处沈阳110000 中央军委后勤保障部建筑工程规划设计研究院北京100036

为探究混凝土受酸腐蚀后的动力学性能弱化机理,对受酸溶液浸泡腐蚀60 d后混凝土试件的动态强度及能量展开研究,并结合扫描电镜(SEM)深入分析了动力学性能的弱化机理。试验结果表明:试件浸泡腐蚀60 d后,其动态抗压强度和冲击韧性均随应... 详细信息

为探究混凝土受酸腐蚀后的动力学性能弱化机理,对受酸溶液浸泡腐蚀60 d后混凝土试件的动态强度及能量展开研究,并结合扫描电镜(SEM)深入分析了动力学性能的弱化机理。试验结果表明:试件浸泡腐蚀60 d后,其动态抗压强度和冲击韧性均随应变率的升高具有较强的率敏感性,且整体上二者均下降明显;试件内部结构受到破坏,孔隙增多,水化反应产生的晶体、凝胶及诸多未参与水化反应颗粒散乱分布,毫无规律。酸性环境对混凝土的腐蚀效果十分显著,极大地弱化了混凝土的动态力学性能。

关键词：酸腐蚀动态抗压强度冲击韧性应变率扫描电镜

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半导体硅片酸腐蚀后形状实验研究

稀有金属 2019年第10期43卷 1062-1067页

作者：宁永铎周旗钢钟耕杭张建赵伟汪奇有研半导体材料有限公司北京100088 北京有色金属研究总院北京100088

以半导体硅片制备工艺中的酸腐蚀过程为研究对象,采用硅片几何参数检测设备的原始数据为数据源,借助空间统计手段和数据可视化技术,基于实验研究酸腐蚀过程中硅片的转动、外加气泡扰动因素对半导体硅片酸腐蚀后形状的影响。通过实验数... 详细信息

以半导体硅片制备工艺中的酸腐蚀过程为研究对象,采用硅片几何参数检测设备的原始数据为数据源,借助空间统计手段和数据可视化技术,基于实验研究酸腐蚀过程中硅片的转动、外加气泡扰动因素对半导体硅片酸腐蚀后形状的影响。通过实验数据分析,建立硅片酸腐蚀剥离去除量的分布与相应各因素之间的经验模型,根据各实验条件的腐蚀去除量的分布,结合酸腐蚀的化学反应机理,分析不同工艺条件下硅片形状的成因。实验结果表明:富硝酸体系中,在同等酸液配比条件下,腐蚀剂相对于硅材料表面的流速会影响化学反应中的物质交换效率,化学腐蚀速率与腐蚀剂相对流动速率显著相关;硅片的转动速率、外界引入的气泡扰动都会影响酸液的流动特征,进而改变物质交换效率的空间分布,最终影响硅片腐蚀后的形状。研究表明,硅片酸腐蚀后的几何形状受漩涡效应和边缘效应的共同影响。用宏观去除量模型、漩涡效应和边缘效应的经验模型叠加构造酸腐蚀硅片的经验模型,验证结果显示模型误差较小,可以预报在转动、气泡二因素交互作用下,酸腐蚀后硅片的几何形状。

关键词：半导体硅片酸腐蚀总厚度差硅片形状

酸腐蚀对化学强化铝硅酸盐玻璃表面润湿性的影响

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航空材料学报 2016年第6期36卷 54-60页

作者：李晓宇姜良宝厉蕾颜悦北京航空材料研究院北京100095

以质量比3∶1的HF/H_2SO_4混合液作为腐蚀液,研究酸腐蚀对化学强化铝硅酸盐玻璃表面润湿性的影响。采用接触角测量仪研究酸腐蚀前后玻璃空气面、锡面润湿性的变化,采用原子力显微镜、X射线光电子能谱分析造成润湿性变化的原因。结果表明... 详细信息

以质量比3∶1的HF/H_2SO_4混合液作为腐蚀液,研究酸腐蚀对化学强化铝硅酸盐玻璃表面润湿性的影响。采用接触角测量仪研究酸腐蚀前后玻璃空气面、锡面润湿性的变化,采用原子力显微镜、X射线光电子能谱分析造成润湿性变化的原因。结果表明:玻璃表面水接触角随酸腐蚀时间的延长先增大,后减小,在腐蚀7 min时达到最大值,主要原因在于玻璃表面粗糙度和氟元素含量的变化;玻璃锡面水接触角在酸腐蚀过程中一直大于空气面,这是由于锡面含有的锡离子极化率大,有降低表面能的作用导致的。

关键词：铝硅酸盐玻璃化学强化酸腐蚀润湿性

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多晶硅表面酸腐蚀制备绒面研究

光子学报 2011年第2期40卷 222-226页

作者：张发云叶建雄新余学院太阳能科学与工程系江西新余338004 南昌工程学院机械与动力工程系南昌330099

采用各向同性腐蚀法制备多晶硅绒面,腐蚀液为HF和HNO3的混合溶液,缓和剂为NaH2PO4.2 H2O溶液.利用SEM、AFM和紫外分光光度计对硅片绒面进行检测和分析,初步探讨了酸腐蚀机理.结果表明：采用NaH2PO4.2 H2O溶液作为缓和剂,腐蚀后的硅片表... 详细信息

采用各向同性腐蚀法制备多晶硅绒面,腐蚀液为HF和HNO3的混合溶液,缓和剂为NaH2PO4.2 H2O溶液.利用SEM、AFM和紫外分光光度计对硅片绒面进行检测和分析,初步探讨了酸腐蚀机理.结果表明：采用NaH2PO4.2 H2O溶液作为缓和剂,腐蚀后的硅片表面具有均匀的腐蚀坑,表面陷光效果较好,通过优化各种参量,反应速度可以控制在2μm/min左右,适合工业生产的要求.在富HF时,硅片表面易形成尖锐边缘的腐蚀坑,出现或多或少的小孔,反射率最低可达16.5%-17.5%;在富HNO3时,硅片表面易形成腐蚀坑较浅、尺寸偏大的气泡状绒面或光面,反射率较高.

关键词：多晶硅酸腐蚀绒面反射率形貌