基于多通道原位红外光谱技术的环氧涂层恒温固化反应研究

目的 拓展多通道原位红外光谱技术的应用,探究环氧树脂在固化行为中的分子结构变化以及不同固化深度下的动力学参数与恒温固化模型。方法 采用多通道原位红外光谱的表征方法,对N,N,O-三缩水甘油基对氨基苯酚(环氧树脂AFG-90)与甲基纳迪克酸酐(MNA)的环氧涂层的固化过程进行30、40、50、60、70 ℃等5个温度下的原位红外光谱监测,基于特征官能团吸光度的变化,研究恒温固化模型。结果 通过特征官能团吸光度与温度、时间的关系,计算得出AFG-90与MNA的环氧树脂固化体系在不同温度下的固化模型、达到不同固化度下的固化时间,求解得在不同固化深度下的活化能Ea主要在58~74 kJ/mol变化,且其均值为69.43 kJ/mol。结论 获得了AFG-90与MNA的环氧树脂固化体系在固化过程中动力学参数和模型,同时试验结果表明,多通道原位红外光谱技术是研究高分子材料固化反应动力学的有效表征方法。     

热-力循环载荷下身管镀层裂纹扩展规律研究

目的研究身管镀层裂纹的扩展机理,提高身管寿命。方法针对身管镀层裂纹损伤,提出一种基于扩展有限元方法(XFEM)结合内聚力模型(CZM)的方法。建立热–力耦合的镀层身管有限元模型,通过间接耦合的方式,将温度场导入有限元模型,通过CZM本构模型来模拟其损伤失效行为。对镀层初始裂纹在热–力载荷下扩展到镀层/基体界面的情况进行仿真分析。结果在高温高压环境下,镀层初始裂纹扩展速度很快,在第1发射击完成后便扩展到基体结合面,初始裂纹扩展到镀层/基体界面时,裂纹尖端的存在使局部具有较大切应力,达到1180 MPa。在连续射击工况下,造成镀层结合面的开裂。结论在高温高压载荷下,镀层初始裂纹很快扩展到镀层/基体界面,且身管镀层承受的热应力是导致镀层开裂的重要因素。     

电弧离子镀TiN涂层沉积工艺研究

目的优化电弧离子镀沉积TiN涂层的制备工艺,分析不同N_2/Ar条件对涂层微观结构和力学性能的影响机制,进一步强化和研究TiN涂层的优异性能。方法采用带有附加线圈磁场的电弧离子镀技术在不同N_2/Ar条件下制备TiN涂层,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、超景深显微镜、维氏硬度计、薄膜应力仪和高温摩擦机观察涂层微观结构、测试力学性能。结果随着N_2/Ar流量比的增加,涂层表面形貌得到改善,大颗粒的数量和尺寸明显减少,表面变得光滑致密。TiN涂层的生长取向由沿(110)晶面择优生长,逐渐转变为沿(111)晶面择优生长。涂层显微硬度呈上升趋势,硬度最高为2260HV;当N_2/Ar流量比为2:1时,摩擦系数最低为0.71,磨损率最低为1.5×10~(-2)μm~3/(N·μm),磨痕边界清晰,大颗粒和磨屑较少。结论当N_2/Ar流量比为2:1时,TiN涂层结构致密,且具有最佳的各项力学性能。     

基于多因子影响的东南沿海地区服役涂层环境试验设计

目的通过分析东南沿海地区车辆服役环境特点,提取了光照、温度、水、化学介质四种影响因素,分析四种影响因素的影响机理、影响方式、影响效果。方法对《GJB 150A—2009军用装备实验室环境试验方法》的基本运用方法及裁剪技术进行初步探讨,依据该标准制定东南沿海地区服役车辆涂层实验室试验的流程方法,并进行试验验证。结果实验室加速腐蚀试验结果与现役涂层腐蚀情况具有较好的相关性。结论为东南沿海地区涂层环境试验的设计、实施及测评,对涂层寿命预测、有效性检验和维修保养方案制定提供了重要的依据。     

基于电化学阻抗的航空有机涂层加速老化动力学规律研究

目的研究有机涂层的加速老化动力学规律。方法针对某飞机实际服役环境条件特点,编制有机涂层加速老化试验谱,开展0~9 a的当量加速老化试验。借助PARSTAT 4000电化学工作站,测试老化试验后涂层试件的电化学阻抗值。结果得到了不同老化周期有机涂层的Bode图、等效电路、孔隙率、吸水率和电化学阻抗,表征了加速试验条件下的老化动力学规律。结论低频阻抗|Z|0.01可以作涂层防腐蚀性能的评价指标,涂层老化过程大致可分为初期、中期和后期三个阶段,分别对应三个不同等效电路。     

适用于DOT4制动液环境丙烯酸氨基烤漆的制备与性能研究

目的提高丙烯酸氨基烤漆的耐DOT4制动液性能,并保留其良好的耐冲击性能。方法通过制备高酸价的丙烯酸树脂并与一定量的高分子量的环氧树脂(E20)共混改性后,与氨基树脂混合加热固化制备涂层,分别采用DOT4制动液高温浸泡法、划格法和冲击试验测涂层的耐制动液、附着力和耐冲击性能。结果成功制备了酸价为60 mg KOH/g与固含量为60%高酸价丙烯酸树脂。当高酸价丙烯酸树脂以质量比为3:1的比例与氨基树脂混合并加入4%的E20时制备的涂层具有优异的综合性能,涂层的附着力为0级,耐冲击性能为50 kg·cm,在100℃的DOT4制动液中浸泡7 h后,涂层不脱落,不起泡。结论该方法适用于提高丙烯酸氨基烤漆的耐DOT4制动液性能。     

滨海湿地盐沼植被修复中的种子产品制作过程及其有效性

针对当前滨海湿地种子流在潮汐过程中种子有效沉降降低、土壤种子库分布不均、定植效率低和栖息地裸斑现象等关键问题,以黄河三角洲盐沼湿地的盐地碱蓬（Suaeda salsa）为修复物种,研发一种应用于滨海湿地盐沼植被修复的固态种子产品,阐述固态种子产品的制作过程,并开展三种不同保水材料为核心材料（聚丙烯酰胺PAM,羟乙基纤维素HEC,羟丙基甲基纤维素HPMC）的种子产品的有效性研究。研究结果表明：（1）包装制作后的盐地碱蓬种子的吸水倍率和保水持续时间显著高于普通天然种子,表现出良好的吸水保水特性;（2）包装后的盐地碱蓬种子受盐度梯度变化的影响较小,表现出良好的耐盐抗性;（3）包装后的盐地碱蓬种子具有更高的萌发潜力,而不同保水材料的种子产品包装对盐地碱蓬种子萌发的促进作用表现为PAM>HPMC>HEC>天然种子;（4）包装后的盐地碱蓬种子具有更短的悬浮时间和较快的平均沉降速度,表明了种子产品增强了盐地碱蓬种子抵抗水动力干扰的潜力,其中以PAM为保水材料的种子产品可以直接、快速地沉降。本文首次将种子产品技术应用于滨海湿地盐沼植被修复中,为种子产品技术在退化滨海湿地的植被修复领域的应用与实践提供了理论基础。     

涂层划痕腐蚀试验标准的对比与分析

本文对现有标准中的涂层划痕腐蚀评价标准进行了对比,分析了各个标准对划痕腐蚀宽度测量方法差异,对比分析结果可为检测人员提供技术指导。     

埋地管道防腐层维修材料的选择

采用现场试验的方法,选择2大类6种防腐材料,在现役管道上选择试验段,对防腐材料在现场维修中的性能进行比较。通过对防腐层的厚度、附着力、剥离强度、漏点等性能进行对比,并在1年以后,对防腐层进行地面检漏,并开挖检测。综合对比防腐性能及施工工艺,得出缠带类材料较适宜于在役埋地管道防腐层的维修的结论。     

表面覆膜多层复合纤维滤料过滤性能的数值研究

根据Matlab软件和数值计算前处理软件Gambit中的Journal文件建立了多层复合纤维滤料模型,利用计算流体动力学(CFD)技术对沿气流方向具有不同纤维填充密度及直径分布的滤料内部的气-固两相流动特性进行了数值研究,计算了不同运行条件下滤料的压力损失及过滤效率,并将数值计算值和经典模型及实验关联式的计算值进行了比较.结果表明,压力损失的数值计算预测值和实验关联式计算值吻合较好,误差在2%以内.随着迎面风速的增加,压力损失呈线性增加.相对于填充密度,纤维直径对压力损失和过滤效率的影响更显著.不同结构滤料过滤效率的数值计算结果和理论模型的计算值变化趋势基本一致.不同迎面风速下,过滤效率都是先减小后增大,对于颗粒直径dp≤0.05μm的颗粒,随着风速的增大,过滤效率减小;对于dp≥0.5μm的颗粒,过滤效率变化趋势正好相反.迎面风速不同,过滤效率最低点出现的位置也不同.对于小颗粒,风速越小,扩散作用起主导作用;而对于大颗粒,风速越大,惯性作用越明显.过滤效率最低点出现在扩散作用逐渐弱化,惯性作用刚刚开始加强的区域.多层复合滤料在结构上采用纤维直径逐层加大的梯次结构时,能够获得较高的过滤效率.而在多层复合滤料表面覆膜后过滤效率平均增加约13%.