服役态Super304H耐热钢管显微组织演变及高温力学性能研究

目的 探究服役Super304H钢管外壁粗晶组织演变及其对高温力学性能的影响,为超超临界机组运行管理与安全评估提供技术支持。方法 针对不同服役时间的Super304H耐热钢管,开展显微组织演变及650 ℃高温拉伸力学性能研究,着重探讨钢管外壁奥氏体晶粒异常长大、第二相析出长大及其对钢管高温力学性能的影响规律。结果 服役态Super304H钢管中的第二相以富铜相、MX相及M23C6相为主,其外壁奥氏体晶粒异常长大,形成粗晶区,而靠近内壁钢管中的奥氏体晶粒长大不明显,为细晶区。相对于细晶区,粗晶区奥氏体晶界及晶内析出更多的第二相,尺寸更大,弥散度降低,导致粗晶区高温拉伸性能显著降低。结论 长期高温运行的Super304H耐热钢管应加强监督,消除因外壁奥氏体晶粒异常长大而带来的胀管等安全隐患。     

硅基底增透膜典型自然环境适应性评价研究

目的 掌握硅基底增透膜在自然环境中的环境适应性。方法 采用棚下暴露试验方法,开展硅基底增透膜样品自然环境试验。以0.5、1、1.5、2 a为检测周期,测试样品外观形貌、微观形貌、光谱透射比和表面化学成分等性能,根据性能随试验时间和试验环境的退化规律来对硅基底增透膜的环境适应性进行评价。结果 经过0.5 a的湿热雨林(版纳站)、暖湿酸雨(江津站)、寒冷(漠河站)、南海岛礁(永兴岛站)气候环境试验,硅基底增透膜光谱透射比出现少量下降,表面部分区域出现了明显的变色和脱膜,样品已失效。随着试验时间的延长,变色和脱膜区域变多、变大,光谱透射比出现明显下降,尤其是经过2 a南海岛礁气候环境试验后,光谱透射比下降了80%左右。结论 对各性能参数进行比较,硅基底增透膜在南海岛礁气候环境中的环境适应性最差,其次是暖湿酸雨气候环境,再次是湿热雨林气候环境,相对好一点的是寒冷气候环境。     

异形电极调控的体声波谐振器力–电多场耦合仿真与优化

目的 抑制压电薄膜体声波谐振器(FBAR)寄生振动模态干扰,提出一种异形电极调控的谐振器新结构,并进行力–电多物理场耦合有限元建模分析与参数优化。方法 基于压电薄膜体声波谐振器的力–电耦合方程,运用有限元方法进行参数影响仿真分析,获得不同电极结构形状与敏感几何参数对应的谐振器阻抗特性及寄生振动模态干扰的影响规律,并对提出的异形电极调控谐振器几何参数进行优化。结果 新型电极结构使得薄膜体声波谐振器的导纳特性曲线更加平滑,相位波纹减少,无明显寄生谐振峰。参数优化所得框状电极宽度为6 μm、厚度为0.1 μm,谐振频率为1.727 GHz。结论 通过异形电极结构形状设计,可以实现对谐振器寄生振动模态的有效抑制,提升谐振器的性能。     

小口径速射自动炮内膛镶嵌Ta-10W内衬的性能试验研究

目的 提高小口径速射自动炮内膛易损部位的抗烧蚀磨损性能,延长炮管使用寿命,提升小口径速射自动炮的作战效能。方法 研制镶嵌Ta-10W内衬的身管衬套和调节塞,在某小口径导气式转膛自动炮上进行实弹射击试验,测试弹丸炮口初速、射频以及被试品关键尺寸磨损量,并与采用全炮钢被试品的试验结果进行对比,评价内膛镶嵌Ta-10W内衬对提升炮管寿命的效果。结果 自动炮镶嵌Ta-10W内衬,在射击580发炮弹后,身管衬套阳线、阴线内表面以及调节塞导气孔直径磨损量分别较全炮钢减小了57.14%、40.00%、91.23%,而弹丸初速和射频变化量也分别较全炮钢减小了82.56%和93.33%。结论 内膛镶嵌Ta-10W内衬的方法克服了钽及其合金炮膛易损部位钢基体表面涂层容易脱落的问题,能够大幅度提高内膛易损部位的抗烧蚀磨损能力,为小口径速射自动炮延寿设计提供了新的技术途径。     

7050铝合金硬质阳极氧化膜热带海洋大气环境耐蚀性能研究

目的 研究7050铝合金硬质阳极氧化膜在热带海洋大气环境下的耐蚀性能变化规律。方法 在7050铝合金表面制备硬质阳极氧化膜,然后采用不封闭、沸水封闭与铬酸盐封闭3种后处理方式进行处理。采用实验室多因素组合循环模拟试验方式与热带海洋大气环境户外直接暴露对试样开展耐蚀性能试验。通过外观、极化曲线、电化学阻抗谱方法,分析其耐蚀性能变化规律。结果 硬质阳极氧化膜不封闭处理的耐蚀性较差,实验室多因素组合循环试验第1循环后表面就出现白色腐蚀产物,评级为5/2xA。户外暴露试验12个月后,不封闭处理膜层的自腐蚀电位为?814.88 mV,自腐蚀电流密度为0.307µA/cm²;沸水封闭膜层的自腐蚀电位为?717.86 mV,自腐蚀电流密度为0.177 µA/cm²;重铬酸盐封闭膜层的自腐蚀电位为?703.33 mV,自腐蚀电流密度为3.82×10^?2 µA/cm²。户外暴露12个月后,不封闭处理、沸水封闭处理与重铬酸盐封闭处理膜层在0.01 Hz的阻抗模值分别为1.04×10⁵、1.51×10⁵、4.76×10⁵ Ω.cm²。结论 封闭处理能提升7050铝合金硬质阳极氧化膜的耐蚀性能,且重铬酸盐封闭后的耐蚀性能优于沸水封闭后的耐蚀性能。     

《环境科学与技术》关于文章著作权的声明

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销轴滑动磨损条件下的极限承载力研究

目的 针对销轴在海洋环境下由于轴向滑动磨损造成的极限承载力变化进行数值模拟研究，得到销轴的极限承载力演变规律，为水下磨损结构的安全评估提供理论依据。方法 首先，运用ANSYS有限元分析软件，建立“柱-瓦”模型进行磨损计算，对滑动磨损方法进行验证。然后，建立实际销轴与锚链横档局部有限元模型，进行磨损分析，得到不同轴向滑动频率下的磨损数据。最后，计算销轴在失效准则下不同磨损深度等级(0、1、2、3 mm)的极限承载力，并根据磨损速度-磨损深度-破断力的映射关系得到其许用极限承载力和累计使用时间随磨损深度的变化曲线。结果 在典型工况(滑动频率为3 Hz)条件下，销轴连续工作约3 298 h，磨损深度可达3 mm，许用极限承载力下降14 180 N。结论 随着销轴轴向滑动频率的增加，销轴的最大磨损深度、总磨损体积、磨损速度均近似呈线性增长变化。在典型工况下，销轴许用极限承载力随着服役时间增长近似呈线性下降，且随着时间增加许用极限承载力下降趋势变缓。     

弹簧应力松弛载荷的在线测量新方法

目的 准确高效地测量弹簧在应力松弛试验过程中的载荷。方法 针对周期试验法中繁琐的拆装工作和连续试验法中测试效率偏低的难点问题，以周期试验法中可以让“弹簧的总形变量在短时间内发生变化”的事实为依据，通过驱使待测弹簧进一步发生少量变形，将待测弹簧承受的准不变载荷转换为缓冲弹簧的连续变化载荷进行测量。测量后分别对直线进行拟合，便可求得驱动力F0，进而可以计算出待测弹簧处于装夹状态时所承受的载荷。结果 得到了一种在应力松弛过程中测量弹簧载荷的新方法，并结合螺旋压缩弹簧的结构特点，介绍了该方法的2种实现方式。当置信度为0.95时，测试结果的置信区间在±2%内，说明测量结果具有较高的可信度。结论 实践应用表明，在周期试验法中，采用该方法能够避免繁琐的拆装过程，有利于降低人为误差；在连续试验法中，采用该方法可以提高测试效率，从而有效地解决应力松弛试验中的载荷测试难题。     

基于散流器的盐雾箱饱和加湿技术研究

目的 提升盐雾箱饱和加湿桶湿式加热性能，保证盐雾试验过程沉降盐雾溶液浓度的稳定，进行盐雾试验箱饱和加湿桶的设计与研究。方法 对饱和加湿桶压缩空气入口和出口进行结构设计，入口采用散流器实现湿式加热，出口设置气水分离器，对出口气流进行气水分离，从而形成较为“洁净”的饱和湿空气。对饱和加湿桶进行性能测试，验证盐雾试验箱饱和加湿方法的有效性。结果 散流器可以使气流在水中形成稳定的流动，有效抑制气流直通液面的浪涌现象，避免液滴飞溅产生，并增大了压缩空气与去离子水的接触面积。供气压力为50~150 kPa时，饱和加湿桶出口气流的相对湿度在不同温度下均可达到83%~90%，且试验过程出口流道无明水喷射。结论 通过对饱和加湿桶的设计，有效提升了湿式加热的效率，并形成较为“洁净”的饱和湿空气，满足盐雾试验要求。