关键词： 煤矸石   离层注浆   充填材料   物化性质   力学性能  

摘要： 煤矿区覆岩离层对地表沉降、矿区安全等有直接影响,而注浆充填是解决该问题的主要技术手段,其中充填材料决定着离层充填成本和实际效果。针对神东矿区覆岩离层注浆充填材料问题,系统性研究了神东矿区煤矸石原材料物化组成及注浆性能,探究不同水/灰比条件及不同成分级配条件下煤矸石基充填材料的物化性能。通过制备不同水/灰比的纯矸石料、矸石+粉煤灰、矸石+粉煤灰+水泥三种实验材料,研究了不同配方充填材料的固化特性、抗压强度、流动度与泌水率等关键指标,分析了粉煤灰及水泥的掺入对煤矸石基充填材料性能的影响机理。结果表明,三种充填材料的抗压强度均随着水/灰比的增加而降低;同一水/灰比下,纯矸石样品或矸石掺粉煤灰充填材料的早期抗压强度(3 d、7 d)及后期强度(28 d)较低,均在1 MPa以下;掺入水泥(矸石+粉煤灰+水泥)后,充填材料早期强度(3 d, 7 d)显著增加,后期强度(28 d)大幅提升;水泥作为胶凝材料掺入,对多棱角煤矸石骨料间起到滚珠润滑交联作用,减小骨料间机械咬合,显著改善了砂浆流动性。

关键词： 纳米晶Nd-Fe-B磁体   混合稀土合金   扩散   粗晶区   细晶区  

摘要： 纳米晶Nd-Fe-B磁体因其晶粒细小而具有优异的磁性能。首先将Nd-Fe-B磁粉与高丰度稀土合金粉末混合,后通过热处理进行扩散,发现PrLaCu合金粉末可显著提高磁粉的矫顽力。以扩散磁粉为前驱体,采用放电等离子烧结(SPS)技术制备纳米晶Nd-Fe-B磁体。微结构表征显示,磁体整体呈现粗细晶区交替分布的特征。通过调控高丰度稀土合金粉末中的La/Ce含量,可以有效调控粗细晶区的晶粒尺寸及其宽度,从而实现高矫顽力纳米晶Nd-Fe-B磁体的制备。与对照磁体相比,矫顽力最大可提升36.2%,这表明该方法是一种有效提高纳米晶Nd-Fe-B磁体磁性能的策略,具有重要的实际应用价值。

关键词： Ag/Ti_(2)SnC复合材料   微/纳米力学行为   微结构演变   COMSOL模拟   多场耦合侵蚀  

摘要： 实际服役过程中低压开关的过早失效主要归因于电弧侵蚀,因此阐明材料微观结构、力学性能退化及电弧侵蚀机理对进一步开发环保MAX相增强银基复合电接触材料进而推动低压开关材料更新换代具有重要意义。本工作沿Ag/Ti_(2)SnC电触头横截面从电弧侵蚀层到近电弧侵蚀层再到基体内部依次进行了微/纳米压痕实验,分析对比了不同区域显微硬度、纳米硬度、弹性模量、蠕变以及塑性/弹性性能沿电弧侵蚀方向的梯度变化行为。在综合分析不同区域微观形貌和元素组成的基础上,揭示了增强相Ti_(2)SnC和Ag基体的结构和成分演变,解析了Ag/Ti_(2)SnC复合材料微观结构梯度变化与微/纳米力学性能之间的内在关系。使用COMSOL模拟进一步验证了多场耦合侵蚀下Ag/Ti_(2)SnC复合材料的物理特征,进而提出电弧侵蚀机理。

关键词： MAX相   银基复合电触头   纳米力学行为   材料微结构   电弧侵蚀机理  

摘要： 银基电触头是承载低压电器设备结构-功能一体化的关键材料,在实际服役过程中“材料组成-力学特性”的维持是抵抗电弧侵蚀进而避免电触头过早失效的关键。阐明材料在电弧侵蚀过程中纳米力学性能的演变规律,对于丰富电接触机理、开发新型电接触材料进而推动低压电器更新换代具有重要意义。设计了经不同次数电弧侵蚀的Ag/Ti_(2)SnC电触头材料样品,并采用纳米压痕技术(静态压痕、蠕变、连续刚度、NanoBlitz 3D压痕)对其断面近电弧侵蚀区域纳米力学性能进行了系统分析。研究发现,尽管随电弧侵蚀次数增加材料纳米力学性能逐渐退化,但退化速度呈明显减缓趋势。在侵蚀初期(1~100次)和中期(100~1000次),力学性能下降主要归因于增强相Ti_(2)SnC的部分分解和有限表面氧化。而在侵蚀后期(1000~6200次),即使电弧破坏由表及里深入了Ti_(2)SnC内部,但表面氧化层的存在和Ag-Sn互扩散行为有效延缓了力学性能的退化速率,从而使Ag/Ti_(2)SnC仍保持了较好的抗电弧侵蚀能力。从纳米力学角度深入剖析了Ag/Ti_(2)SnC复合电触头材料的抗电弧侵蚀性能及其机制,为该体系材料的持续设计和优化提供了理论参考。

关键词： 高熵合金   SiC纳米颗粒   微观结构设计   核壳结构   拉伸性能   强塑性协同效应  

摘要： 受天然生物材料结构的启发，通过机械球磨和真空热压烧结（VHPS）成功制备具有新型核壳结构的SiC@CoCrFeMnNi高熵合金（HEA）基复合材料（SiC@HEA）。烧结后的SiC@HEA基复合材料微观结构由FCC固溶体，Cr23C6碳化相和Mn2SiO4氧硅相组成。含有1.0 wt.% SiC的SiC@HEA基复合材料的密度和硬度分别为98.5%和358.0 HV，抗拉强度为712.3 MPa，应变为36.2%。核壳结构对裂纹具有显著的偏转作用，这种效应使复合材料有效地保持基体的优异塑性。结果表明，SiC@HEA复合材料的核壳结构通过多种机制获得优异的强度和塑性。

关键词： CeO_(2)/CuCrO_(2)纳米线   静电纺丝   微观结构   光学特性  

摘要： 本文采用静电纺丝法制备了CeO_(2)/CuCrO_(2)纳米线,采用XRD、SEM、TEM、EDS及UV-Vis等手段分析了其微结构与光学特性。微结构分析表明,所有样品中都只有CeO_(2)与CuCrO_(2)两种目标相,材料表面呈纤维状结构,直径为70~90 nm,纤维表面的晶粒尺寸皆控制在24nm以内,表明采用静电纺丝法能够成功制备出具有小晶粒的CeO_(2)/CuCrO_(2)纳米线。光学特性分析表明,在可见光范围内样品的吸收度随着CeO_(2)/CuCrO_(2)摩尔比的减小而逐渐变大,即CuCrO_(2)占比越多的纳米线其光学吸收性越好,光学能隙约在2.95~2.98eV之间。

关键词： 水分迁移   后续水化   养护制度   水中水化温度   结合水   微结构  

摘要： 通过后续水化试验,研究了不同养护制度和水中水化温度下水泥基材料的水分迁移规律,分析了水分迁移对水泥基材料后续水化与微结构的影响.结果表明:水泥基材料结合水量随试件深度增加呈减小趋势,后续水化35 d时,试件深度160 mm处的结合水量较深度0 mm处降低6.4%;试件深度80 mm处的后续水化结合水量(前期)随高温水浴养护时间延长呈减小趋势,随水中水化温度升高而增大;当水中水化温度过高(60℃)时,水泥基材料内部生成微裂缝,孔结构粗化,后续水化表现为损伤作用.

关键词： 再生骨料   纳米纤维素   界面过渡区   微结构表征  

摘要： 将建筑垃圾中的废弃混凝土破碎后作为骨料形成的再生混凝土,是一种环保、可持续发展的建筑材料。然而,再生骨料表面相较于天然骨料存在更多裂纹和缺陷,因此再生骨料界面过渡区是再生混凝土的薄弱环节。为改性再生骨料界面,提出在基体中掺入纳米纤维素的方法,采用热重分析、扫描电镜和能谱分析等微观测试技术,探究纳米纤维素掺量对再生骨料界面微结构特征的影响规律。结果表明,再生混凝土老界面过渡区结构松散、存在较多孔洞,而掺入适量纳米纤维素后新界面处水泥水化程度、微观结构的致密性以及元素含量分布均匀性都得到改善。适量的纳米纤维素在养护阶段对水分子在水泥颗粒之间均匀分布及充分反应发挥积极作用,且纳米纤维素能与水泥水化产物形成较为致密的网状结构,增强各物相之间的紧密性。

关键词： 微结构材料   多孔材料   夹芯材料   轻量化  

摘要： 微结构材料以其优异的性能逐渐受到青睐,对微结构材料的概念、原理及构型进行了介绍,列举了常见的微结构材料种类,包括多孔金属、多孔陶瓷、泡沫塑料、夹芯材料等,分析了其在汽车安全、噪声、振动与声振粗糙度(NVH)、热管理方面的应用,并对材料-结构-功能一体化产品开发理念进行了阐述和展望。