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11Cr-5.5Co-2.5W马氏体耐热钢蠕变性能与长时持久强度预测

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钢铁 2024年第10期 107-117页

作者：董贞蒋聪聪陈雷向志东武汉科技大学材料学部武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室

耐热钢在高温环境下的长时蠕变持久强度评估和微观组织稳定性研究一直是业界关注的焦点。为此，以一种未添加氮的11Cr-5.5Co-2.5W（质量分数，%）马氏体耐热钢为研究对象，开展了650、675、700、725℃不同应力条件下的短时蠕变断裂试验... 详细信息

耐热钢在高温环境下的长时蠕变持久强度评估和微观组织稳定性研究一直是业界关注的焦点。为此，以一种未添加氮的11Cr-5.5Co-2.5W（质量分数，%）马氏体耐热钢为研究对象，开展了650、675、700、725℃不同应力条件下的短时蠕变断裂试验，通过OM、SEM、EDS、XRD、TEM等多种表征技术，对试验钢微观组织和析出相进行分析；基于新蠕变模型结合Monkman-Grant关系式，对该耐热钢在600、650℃下服役10～5 h的持久强度进行评估，并将预测结果与同条件下的P92钢进行了比较。结果显示，该耐热钢经过正火（1 100℃保温1 h）和回火热处理（780℃保温1 h）后，得到了全马氏体组织，析出相主要为M23C6、MX相，在蠕变试验后钢中还观察到了Laves相，未发现Z相等其他相生成。基于短时蠕变试验结果（断裂时间短于5 000 h），通过新蠕变模型结合Monkman-Grant关系式预测得到，该钢在600、650℃下服役10～5 h的持久强度依次为108、52 MPa；蠕变试样微观组织和析出相定量分析结果显示，在测试应力比σ/σTS（应力/拉伸强度）区间（0.229～0.493）内，马氏体板条和边界处析出相尺寸的粗化速率随应力比项的降低无明显变化，表明利用新蠕变模型研究马氏体耐热钢的蠕变行为与微观结构演变之间的关系是可行的。此外，与P92钢相比，虽然在相同条件下该耐热钢展示了更高的高温抗拉强度，但其10～5 h蠕变持久强度的预测结果略低，这一差异主要与钢在2个过程中的强化机制和微观结构演变不同相关。

关键词： 9%~12%Cr马氏体耐热钢蠕变模型组织演变持久强度蠕变寿命预测

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有自由面的裂隙网络稳定渗流试验与数值分析

岩土力学 2024年第3期45卷 878-884页

作者：张旭盛建龙叶祖洋周新武汉科技大学资源与环境工程学院湖北武汉430081 冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室湖北武汉430081

为探究裂隙网络含自由面的稳定渗流特性,设计可视化的二维裂隙网络渗流试验装置,通过调节裂隙网络模型的上、下游水头开展一系列裂隙网络渗流试验,依次记录自由面水头高度和渗流流量大小;同时基于有限元软件COMSOL Multiphysics中的Darc... 详细信息

为探究裂隙网络含自由面的稳定渗流特性,设计可视化的二维裂隙网络渗流试验装置,通过调节裂隙网络模型的上、下游水头开展一系列裂隙网络渗流试验,依次记录自由面水头高度和渗流流量大小;同时基于有限元软件COMSOL Multiphysics中的Darcy接口,建立等比例二维裂隙网络数值模型,复现试验工况并与试验结果对比分析。对比发现试验结果与模拟结果基本吻合,这验证了试验结果的有效性以及数值模拟的准确性。研究结果表明:影响自由面变化的主要因素为上、下游水头高度及二者高度差:渗流水力梯度越大,自由面位置的下降越快;渗流水力梯度相同的水力条件,上、下游水头越高,形成的自由面水头越高,自由面降落曲线也越陡。其中,若上、下游水头高度不处于近似的水平,二者对于自由面位置的影响存在较大差异。自由面变化的基本规律符合Dupuit公式的表述。稳定渗流的水力梯度与平均流量仅在流量较小时符合线性相关,随着水力梯度的增加,二者关系呈现明显的非线性。

关键词：稳定渗流裂隙网络自由面透水层渗流水力梯度水头

界面剂对全轻陶粒混凝土与普通混凝土粘结界面力学性能的影响

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复合材料学报 2024年第6期41卷 3154-3167页

作者：朱红兵付正昊王烨陈经毅武汉科技大学城市建设学院武汉430065 城市更新湖北省工程研究中心武汉430065 武汉科技大学高性能工程结构研究院武汉430065

制备了5种粘结界面的全轻陶粒混凝土与普通混凝土粘结试件,通过劈裂抗拉、剪切和弯曲等力学试验及SEM测试,探究界面剂对全轻陶粒混凝土与普通混凝土粘结界面力学性能的影响。力学试验结果表明:涂抹界面剂可有效改善界面区结构,大幅提高... 详细信息

制备了5种粘结界面的全轻陶粒混凝土与普通混凝土粘结试件,通过劈裂抗拉、剪切和弯曲等力学试验及SEM测试,探究界面剂对全轻陶粒混凝土与普通混凝土粘结界面力学性能的影响。力学试验结果表明:涂抹界面剂可有效改善界面区结构,大幅提高界面力学性能;环氧树脂界面剂是改善界面劈裂抗拉强度和抗折强度的最优界面剂,强度值分别可提升56.5%和38.3%;聚合物类胶浆界面剂对界面抗剪强度的提升效果最为明显,可提升71.2%;涂抹水泥净浆界面的力学性能也能满足行业标准要求,硅灰水泥净浆作为界面剂较水泥净浆更优;界面剂对力学指标的影响程度从强到弱依次为劈裂抗拉强度、抗折强度和抗剪强度。建立了以全轻陶粒混凝土力学指标为基础、考虑界面剂影响的新老混凝土界面力学强度计算公式。SEM测试从微观层面较好地解释了力学性能测试结论:涂抹界面剂能减小新老混凝土间的微观裂缝宽度,以环氧树脂界面剂和聚合物类胶浆的效果较明显;涂抹界面剂可有效降低界面过渡区的孔隙率,孔隙率下降幅度为46.44%~60.81%。研究结论对混凝土结构加固界面处理具有参考价值。

关键词：界面剂全轻陶粒混凝土普通混凝土界面劈裂抗拉强度界面抗剪强度界面抗折强度微观结构

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不同除鳞工艺对热轧带钢热镀锌质量的影响

表面技术 2024年第14期53卷 116-127页

作者：宋木清王少峰袁玮何龙黄峰杭州泰恩智达装备科技有限公司杭州311400 武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081

目的研究酸洗、湿法抛丸技术(Eco-Pickled Surface,EPS)、EPS+纤维刷工艺(EPS+plus)和干抛丸4种不同除鳞工艺对Q235B热轧带钢热镀锌质量的影响机理和规律,并将EPS和EPS+plus工艺处理后的热轧带钢在带钢热镀锌生产线上试制,实现大规模生... 详细信息

目的研究酸洗、湿法抛丸技术(Eco-Pickled Surface,EPS)、EPS+纤维刷工艺(EPS+plus)和干抛丸4种不同除鳞工艺对Q235B热轧带钢热镀锌质量的影响机理和规律,并将EPS和EPS+plus工艺处理后的热轧带钢在带钢热镀锌生产线上试制,实现大规模生产。方法采用粗糙度轮廓仪测量4种表面除鳞处理后的Q235B钢板表面粗糙度,利用扫描电镜分析表面形貌及氧化皮残留情况。通过实验室热镀锌实验,观察镀锌层表面形貌,利用场发射电子探针(EF-EPMA)分析锌层截面形貌及成分面分布;通过折弯实验评定锌层结合力;去除表面镀锌层,计算锌消耗量,观察脱锌后表面抑制层形貌,并用能谱对其进行成分分析。将Q235B热轧带钢在鞍钢金固EPS生产线上进行EPS和EPS+plus处理后,分别在热镀锌生产线进行镀锌和镀锌铝镁工业试制,并对生产试制卷进行力学、折弯及杯突检测,以评定质量。结果酸洗、EPS、EPS+plus和干抛丸4种工艺处理后钢板表面粗糙度分别为1.4442、3.3305、2.3964、4.3388μm。EPS处理试样表面未发现有氧化铁皮的残留,EPS+plus处理试样仅有极少量的氧化铁皮残留。EPS和EPS+plus工艺处理钢板热镀锌试样基体与锌层之间均能形成连续较致密的抑制层,锌层结合力评为1级,且锌消耗量较小,分别为148.3、123.5g/m^(2)。结论EPS和EPS+plus工艺处理后钢板镀锌质量优于酸洗和干抛丸工艺,EPS和EPS+plus工艺处理后在热镀锌生产线上试制的实验卷满足镀锌质量要求。

关键词：除鳞工艺 EPS技术热轧带钢热镀锌

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一种低温度系数高阶补偿基准电压电路设计

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第6期51卷 178-186页

作者：张涛邱云飞刘劲武汉科技大学信息科学与工程学院湖北武汉430081

基准电压对模拟系统的性能与精度有着至关重要的影响.一般的曲率补偿仅能消除与温度相关的二阶项,难以满足某些电路对高精度的要求.现有的电路存在温度系数较高的问题,亟须对更高阶进行补偿.本文提出了一种新的高阶曲率补偿方法,通过利... 详细信息

基准电压对模拟系统的性能与精度有着至关重要的影响.一般的曲率补偿仅能消除与温度相关的二阶项,难以满足某些电路对高精度的要求.现有的电路存在温度系数较高的问题,亟须对更高阶进行补偿.本文提出了一种新的高阶曲率补偿方法,通过利用CMOS晶体管亚阈值特性设计,成功实现了一种低温度系数电压基准电路.该方法首先利用两个不同温度系数的电流流过相同的亚阈值区CMOS晶体管,产生两个具有不同温度特性的栅源电压.然后,通过对这两个不同温度特性的栅源电压进行相减,产生对数电压,并与一阶补偿电压进行加权叠加,从而实现高阶补偿.为了提高电源抑制比(PSRR),该电路采用了高增益负反馈回路,避免了传统电压基准电路中放大器的使用,进一步地降低了功耗.本设计基于0.18μm CMOS工艺,在Cadence软件下完成电路设计、版图设计与仿真验证.仿真结果显示,该电路正常工作电压范围为1.6~3 V,在2 V的工作电压下,基准电压输出295 mV,在-45~125℃范围内温度系数为1.26 ppm/℃,PSRR为51.1 dB@1 kHz,最大静态电流为8.9μA.结果表明,该基准电压电路能够满足高精度集成电路系统的需求.

关键词：低温度系数亚阈值电压基准高阶曲率补偿

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高性能地聚物混凝土早期收缩特性

复合材料学报 2024年第2期41卷 952-964页

作者：万聪聪姜天华武汉科技大学城市建设学院武汉430065 武汉科技大学高性能工程结构研究院武汉430065 城市更新湖北省工程研究中心武汉430065

为研究高性能地聚物混凝土的早期收缩性能,进行系列试验研究与分析。研究表明:在试验掺量变量范围内,硅灰掺量及水玻璃模数对高性能地聚物混凝土早期干燥收缩影响一致,均先减小后增大;硅灰掺量及钢纤维掺量对高性能地聚物混凝土早期自... 详细信息

为研究高性能地聚物混凝土的早期收缩性能,进行系列试验研究与分析。研究表明:在试验掺量变量范围内,硅灰掺量及水玻璃模数对高性能地聚物混凝土早期干燥收缩影响一致,均先减小后增大;硅灰掺量及钢纤维掺量对高性能地聚物混凝土早期自收缩影响一致,均先增大后减小,之后再增大。在水玻璃模数范围内,水玻璃模数对高性能地聚物混凝土早期自收缩均为负面影响,增大水玻璃模数,高性能地聚物混凝土早期自收缩均依次增大。在试验钢纤维掺量范围内,钢纤维掺量对高性能地聚物混凝土早期干燥收缩均为正面影响,增加钢纤维掺量,高性能地聚物混凝土早期干燥收缩均依次降低。高性能地聚物混凝土试件早期干燥收缩均在1411×10^(-6)~4387×10^(-6)之间,早期自收缩均在856×10^(-6)~1188×10^(-6)之间。随龄期增长,高性能地聚物混凝土干燥收缩初期增长较快,自收缩先略微减小后快速增长,之后均逐渐趋于平缓,并可将早期收缩曲线分为3个阶段(快速增长段、缓慢增长段和稳定段)。基于早期干燥收缩实测值,验证了GL2000模型对高性能地聚物混凝土早期干燥收缩曲线的适用性。

关键词：高性能地聚物混凝土硅灰水玻璃模数钢纤维干燥收缩自收缩

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耐火材料热化学反应典型应用技术发展

化工进展 2024年第7期43卷 3647-3659页

作者：李亚伟韩兵强鄢文黄奥刘浩朱天彬廖宁陈俊峰徐义彪武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学钢铁工业耐火材料新技术国际合作联合实验室湖北武汉430081

高温工业的发展,与耐火材料的发展密切相关,其技术进步无一例外地都依赖于优质耐火材料的研发。耐火材料在制备及应用过程中,都和热化学反应息息相关。本文首先简要介绍了耐火材料的发展历程,其次以二氧化硅质、莫来石质耐火材料为例,... 详细信息

高温工业的发展,与耐火材料的发展密切相关,其技术进步无一例外地都依赖于优质耐火材料的研发。耐火材料在制备及应用过程中,都和热化学反应息息相关。本文首先简要介绍了耐火材料的发展历程,其次以二氧化硅质、莫来石质耐火材料为例,介绍了上述耐火材料制备中的热化学反应过程;以莫来石-碳化硅、方镁石-尖晶石、镁碳质耐火材料为例,介绍了上述耐火材料在服役过程中的热化学侵蚀反应行为,并给出了热化学模拟在耐火材料与熔渣/气相反应中的应用情况;以氧化铝-碳质过滤器为例,介绍了其应用过程中的吸附夹杂机理。最后介绍了常用的耐火材料煅烧设备。

关键词：耐火材料热化学反应侵蚀相图模拟煅烧设备

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基于Meta分析的2000—2022年中国茶园土壤重金属污染风险评价与来源分析

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茶叶科学 2024年第1期44卷 37-52页

作者：杨琰琥陈潇涵张晓晴任大军张淑琴陈旺生武汉科技大学湖北武汉430081 冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室湖北武汉430081

重金属污染是影响茶园生态环境和茶叶产品安全的重要因素之一。针对我国主要茶产区(湖北、湖南、福建、云南、贵州、四川等省份),搜集调查茶园土壤重金属Cu、Pb、As、Hg、Cd、Cr、Zn、Ni污染的相关文献,使用Meta分析方法计算单个研究的... 详细信息

重金属污染是影响茶园生态环境和茶叶产品安全的重要因素之一。针对我国主要茶产区(湖北、湖南、福建、云南、贵州、四川等省份),搜集调查茶园土壤重金属Cu、Pb、As、Hg、Cd、Cr、Zn、Ni污染的相关文献,使用Meta分析方法计算单个研究的权重,从而获得各省份及全国茶园土壤重金属浓度的加权平均值,采用潜在生态风险指数法和地质积累指数法进行生态风险评估,并通过APCS-MLR模型进行来源分析。结果表明,与背景值相比,8种重金属均有一定程度的富集,其中Hg、Cd污染较为严重,Hg中度及以上风险主要分布在贵州、陕西、四川和安徽等内陆省份,Cd中度及以上风险主要分布于广东、福建、浙江、江苏、山东、海南等沿海省份,两种重金属主要表现为轻微至中度风险。与世界其他国家相比,发展中国家的茶园或农业用地重金属含量普遍较高,Cd、Hg是污染程度较为严重的元素。来源分析结果表明,第一、第二、第三、第四主成分分别为自然源、工业活动污染源、交通废气污染源、农业活动污染源,工农业活动是主要污染因素,Hg主要来自工业活动,Cd主要来自农业活动。

关键词：茶园土壤重金属污染 Meta分析风险评价

基于改进SGM的废旧机械零件彩色三维重建方法

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激光与光电子学进展 2024年第12期61卷 104-114页

作者：张泽琳曹星王蕾夏绪辉武汉科技大学冶金装备及其控制省部共建教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室湖北武汉430081

为提高废旧机械零件再制造效率,对其表面失效状态进行全面检测,提出一种基于改进半全局匹配(SGM)的废旧机械零件彩色三维重建方法。针对机械零件结构复杂、实际环境下光照干扰大等因素导致的传统SGM算法生成的视差图效果不佳问题,提出... 详细信息

为提高废旧机械零件再制造效率,对其表面失效状态进行全面检测,提出一种基于改进半全局匹配(SGM)的废旧机械零件彩色三维重建方法。针对机械零件结构复杂、实际环境下光照干扰大等因素导致的传统SGM算法生成的视差图效果不佳问题,提出一种多特征代价融合策略,通过融合颜色代价、Census变换及梯度信息,构建更为全面的相似性度量函数以提高初始代价的可靠性。在代价聚合过程中,增设梯度阈值判定条件划分弱纹理和边缘区域,并采用高斯函数对局部交叉域进行距离加权,提高算法在图像光照失真区域以及零件弱纹理区、边缘复杂结构处的匹配效果。最后,通过视差计算和多步骤视差优化处理得到最终的精细视差图,进而通过RGB图像纹理映射实现对废旧机械零件的彩色三维模型重建。实验结果表明,所提方法重建的三维彩色模型纹理清晰且尺寸误差较小,所提方法适用于实际产线中对废旧机械零件的表面失效信息在线分析。

关键词：废旧机械零件双目视觉半全局匹配彩色三维重建