相变及炭黑杂质对氧化铝粒子流辐射特性的影响①
不同扩孔方法对催化剂载体氧化铝孔结构的影响
- -不同扩孔方法对催化剂载体氧化铝孔结构的影响李广慈，赵会吉，赵瑞玉，刘晨光(中国石油大学重质油国家重点实验室 CNPC 催化重点实验室，青岛 266555)收稿日期：2009-05-15；修改稿收到日期：2009-07-30。
作者简介：李广慈，博士生，主要从事重质油加氢催化剂制备的研究工作。
基金项目：重质油国家重点实验室应用基础研究资助项目。
1 前 言加氢精制是石油加工的重要过程之一，利用加氢精制催化剂可以降低原料油中的杂质含量，改善油品质量及减少对环境的污染[1]。
活性氧化铝是加氢精制催化剂最常用的载体，它对催化剂的活性、选择性和稳定性有着很重要的影响。
它能增加催化剂有效表面并提供适合特定反应的孔结构，从而提高催化剂的活性和选择性。
并能使活性组分分散性增加，提高催化剂的稳定性。
随着原油重质化的日趋严重[2-3]，传统的小孔氧化铝已无法满足生产要求，人们越来越重视介孔和大孔活性氧化铝的生产。
大的孔径可以降低有机大分子堵孔和在外表面沉积的可能性[4]，使大部分杂质可以进入催化剂内部，从而增强催化剂的催化性能。
同时，大的孔体积可以提高杂质在催化剂内部的沉积量，从而延长催化剂的使用寿命。
氧化铝扩孔的方法很多[5]，主要有扩孔剂法、助剂(或烧结剂)法、水热处理法等。
胡大为等[6]通过在拟薄水铝石中加入不同的烧结剂，制得了可几孔径大于14 nm 、孔体积为0.8～0.9 mL/g 的大孔径氧化铝载体。
并且认为，在载体焙烧过程中有杂质离子进入到Al —O 键形成的网络中，打断了Al —O 键，形成断网，从而降低了载体的表面张力，使孔壁塌陷导致孔径增大。
康小洪等[7]用炭黑粉作扩孔剂，考察不同的炭黑粉对氧化铝孔分布的影响。
结果表明，炭黑粉可以使氧化铝的孔径分布更集中，孔径和孔体积随着炭黑粉用量的增加而增加。
通过调变炭黑粉的用量可以得到具有双孔分布的氧化铝。
本课题分别采用扩孔剂法和水热处理法对氧化铝载体进行扩孔改性来增大其孔体积和孔径，通过改变扩孔剂配方、加入量和水热处理时间，详细考察了不同方法对氧化铝孔结构的影响，并制备了具有较大孔径和孔体积的活性氧化铝。
氧化铝粒度对其物理性能的影响
在以上物理性能检测方法中，筛分法粒度分析设备 廉价、操 作 简 单、对 比 性 强，是 公 认 的 标 准 分 析 方 法［６］。大部分物理性能与粒度有很大的关系，粒度 是备受关注的指标，也是最经常检测的指标。本文 研究了粒度变化对氧化铝物理性能的影响，为氧化 铝物理性能的控制，做出了一些探索。
１ 实验方案
表 １ 某厂氧化铝物理性能指标
指标 数值
＋１５０μｍ ％ １５
－４５μｍ ％
１５３
ＡＩ ％ ６５
比表面积 ｍ２／ｇ ７３７９
流动时间 ｓ ６９
安息角 ° ３０
作者简介：寇帆（１９８７－），男，工程师，主要从事铝工业材料物理性能检测，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｙｙ－ｋｆ＠ｒｉｌｍ．ｃｏｍ．ｃｎ 收稿日期：２０１８－０８－１６
松装密度 ｇ／ｃｍ３ １０２
·１ ６·
寇帆 等：氧化铝粒度对其物理性能的影响
２０１９年第 ２期
１２ 标准方法分析检测
按照 ＧＢ／Ｔ６６０９３６－２００９检测其流动时间，称 量 １００ｇ氧化铝，放入特制的漏斗中，测定试样流出 漏斗的时间，该方法需要特制的设备、操作简单；按 照 ＧＢ／Ｔ６６０９２５－２００４检测其松装密度，具体是： 使试样在无振动情况下，从固定不变的高度自由落 下，填满一个已知容积的固定容器中，根据试样的质 量和体积计算松装密度，该方法需要固定的设备、稳 定的 操 作 环 境，操 作 容 易；按 照 ＧＢ／Ｔ６６０９３５－ ２００９检测其比表面积，该方法根据在液氮沸点时物 质表面吸附氮气分子的能力，仪器测定样品表面单 分子层的吸附量，然后由吸附理论 ＢＥＴ计算样品比 表面积，样品在真空或流动氮气下于 １５０℃脱气，脱 气后，称量样品质量，使用仪器测定的样品吸附氮气 单层分子容量，然后计算样品的比表面积，该方法需 要专门的比表面积测定仪，过程中需要液氮制冷，设 备昂贵、操作复杂。这三项指标也是关键指标，对生 产工艺有很大的指导作用。
Ti-Al-Fe-O熔体中氧化铝析出行为的研究
第15卷第1期2024年2月有色金属科学与工程Nonferrous Metals Science and EngineeringVol.15，No.1Feb. 2024Ti-Al-Fe-O 熔体中氧化铝析出行为的研究戎宇航1，2， 朱翔鹰*1，2， 陈军修1，2， 吴长军1，2，涂浩1，2， 王建华1，2， 苏旭平1，2（1.江苏省材料表面科学与技术重点实验室，江苏 常州 213164； 2.常州大学材料科学与工程学院，江苏 常州 213164）摘要：铝热法制备的高钛铁（ω（Ti ）>65%，质量分数，下同）由于ω（O ）和ω（Al ）都大于5%而无法工业应用。
Ti-Al-Fe-O 系熔体中ω（Al ）和ω（Ti ）关系决定铝脱氧极限。
本文用真空非自耗电弧炉在1 800~2 000 ℃范围内充分熔炼Ti-Al-Fe-O 系（ω（Ti ）=30%~75%，ω（Al ） =5%~20%，ω（O ）=5%）样品，然后在水冷铜模中快速冷却，采用XRD 、SEM 和EDS 进行了样品检测。
实验结果表明，成分为60Ti20Al15Fe5O 的熔体中快冷相的析出顺序为Al 2O 3相、钛氧相、钛铝相、钛铁氧相、钛铁相，而且析出相的ω（O ）按照析出顺序逐步降低。
达到同样的脱氧极限前提下，Ti-Al-Fe-O 系熔体中ω（Ti ）越高，平衡所需的ω（Al ）越高。
当脱氧极限为5%且ω（Ti ）>50%时， Al 2O 3析出曲线上的ω（Al ）和ω（Ti ）关系遵循：ω（Al ） = 0.017 635 + 0.176 35ω（Ti ）。
关键词：高钛铁；铝热法；氧化铝；析出；脱氧极限中图分类号：TF82 文献标志码：AStudy on alumina precipitation behavior in Ti-Al-Fe-O meltsRONG Yuhang 1, 2, ZHU Xiangying *1, 2, CHEN Junxiu 1, 2, WU Changjun 1, 2,TU Hao 1, 2, WANG Jianhua 1, 2, SU Xuping 1, 2（1. Jiangsu Key Laboratory of Material Surface Science and Technology ， Changzhou University ， Changzhou 213164，Jiangsu ， China ；2. School of Materials Science and Engineering ， Changzhou University ， Changzhou 213164，Jiangsu ， China ）Abstract: High ferrotitanium (ω(Ti)>65%, in mass fraction, same below) prepared by aluminothermy is not applicable for industrial use due to ω(O) and ω(Al) being greater than 5%. The deoxidation limit in melts of Ti-Al-Fe-O system is determined by the relationship between ω(Al) and ω(Ti). In this paper, the samples (ω(Ti)=30%-75%, ω(Al)=5%-20%, ω(O)=5%) were fully melted in a vacuum non-consumable arc furnace in the range of 1 800 ℃ to 2 000 ℃, rapidly cooled in a water-cooled copper mold, and detected by XRD, SEM and EDS. The experimental results show that the phase precipitation order in the melt with 60Ti20Al15Fe5O under fast cooling conditions is the Al 2O 3 phase, Ti-O phase, Ti-Al phase, Ti-Fe-O phase and Ti-Fe phase, and the ω (O) content of the precipitation phase sequentially decreases. Under the same deoxidation limit, the higher the ω (Ti) content in Ti-Al-Fe-O melt, the higher the ω(Al) content required for equilibrium. When the deoxidation limit is 5% and ω(Ti) is greater than 50% in Ti-Al-Fe-O melts, the relationship between ω(Al) and ω(Ti) on the Al 2O 3 precipitation curve follows ω(Al) =0.017 635+0.176 35ω(Ti).Keywords: high ferrotitanium ； aluminothermy ； alumina ； precipitation ； deoxidation limit收稿日期：2022-12-24；修回日期：2023-04-11基金项目：国家自然科学基金资助项目（52071032）通信作者：朱翔鹰（1977— ），讲师，主要从事有色金属资源循环利用及铁合金研究。
传热学试题大全
传热学试题大全一、填空题(每空1分，共20分)1、某物体温度分布的表达式为t=f(x,y,τ),此温度场为二维（几维）、非稳态（稳态或非稳态）温度场。
2、当等温线图上每两条相连等温线的温度间隔相同时，等温线的浓淡可以直观地充分反映出来相同区域热传导热流密度的相对大小。
3、热传导微分方程式就是根据能量守恒定律和傅里叶定律创建出来的热传导物体中的温度场应满足用户的数学表达式。
4、工程上常使用肋片去加强热传导。
5、换热器传热计算的两种方法是平均温差法和效能-传热单元数法。
6、由于流动起因的相同，对流成套可以区别为强制性对流成套与自然对流成套。
7、固体表面附近流体温度发生剧烈变化的薄层称为温度边界层或热边界层，其厚度定义为以过余温度为来流过余温度的99%处。
8、判断两个现象相似的条件是：同名的已定特征数相等；单值性条件相似。
9、凝固存有珠状凝固和膜状凝固两种形式，其中珠状凝固存有很大的成套强度，工程上常用的就是膜状凝固。
10、遵从兰贝特定律的电磁辐射，数值上其辐射力等同于定向辐射强度的π倍。
11、单位时间内投射到表面的单位面积上总辐射能为投入辐射，单位时间内离开表面单位面积的总辐射能为该表面的有效辐射，后者包括表面的自身辐射和投入辐射被反射的部分。
二、选择题（每题2分，共16分）1、以下观点不恰当的就是（d）a、辐射换热不依赖物体的接触而进行热量传递；b、辐射换热过程伴随着能量形式的两次转化；c、一切物体只要其温度t＞0k，都会不断地发射热射线；d、辐射换热的大小与物体温度差的四次方成正比。
2、小平板使用集总参数法的辨别条件就是（c）a．bi>0.1b．bi=1c．bi<0.1d．bi=0.13．已知边界周围流体温度和边界面与流体之间的表面传热系数的称为(c)a.第一类边界条件b.第二类边界条件c.第三类边界条件d.初始条件4、在热辐射分析中，把光谱吸收比与波长无关的物体称为（c）a、黑体；b、透明体；c、灰体；d、绝对白体。
影响炭黑形成的主要因素及相应工艺措施
影响碳黑形成的主要因素及相应工艺措施1.耐火填料耐火填料的种类、粒形、颗粒大小及分布都影响了液态聚苯乙烯对涂层的润湿性，不同种类的耐火填料将导致液态聚苯乙烯对涂层润湿性的差别。
有关实验证明，液态聚苯乙烯对铝矾土涂料的润湿性要好于石英粉涂料、滑石粉涂料的润湿性。
分析认为，这主要是由耐火填料的结构特性和表面物理特性所决定。
一方面，各种耐火填料的表面自由能有较大差别，液态产物对其润湿性则不同；另一方面，耐火填料的颗粒形状、大小及分布决定了涂层颗粒的孔隙结构，从而影响了液态聚苯乙烯对涂层的润湿性及渗透作用。
如铝矾土颗粒较圆整，堆积孔隙较大，且有多孔性的结构特点，外漏的微孔可实现对液体的毛细虹吸作用，增强了液体对它的润湿性，铸件表面产生碳黑则少；又如石英粉颗粒为多角形，颗粒堆积相互穿插，使其孔隙变小，从而对液态产物的毛细虹吸作用降低，铸件表面产生碳黑则多。
2.粘结剂涂层中有机粘结剂在高温金属液的热作用下，几乎同时与聚苯乙烯泡沫塑料一起熔化。
若有机粘结剂与液态聚苯乙烯有亲合作用，则有利于液态基苯乙烯对涂层的润湿性与渗透性。
同时，有机粘结剂在高温金属液的作用下气化，使耐火填料间的孔隙增大，提高了也太产物的渗透能力，可使液态聚苯乙烯快速逸出涂料，铸件表面产生碳黑则少。
3.涂层的高温透气性涂料的高温透气性对碳黑的形成有重要影响，涂层的透气性高，则颗粒间的孔隙大，有利于聚苯乙烯及其裂解产物快速逸出涂层，铸件表面产生碳黑则少。
反之，铸件表面产生碳黑则多。
4.泡沫塑料模样材料不同模样材料其热解机制不同，产生的热解产物也不同。
目前，真空消失模铸造常用的模样材料主要有EPMMA和EPS，从摸样材料的组成来看，EPMMA分子中碳氢原子数之比为5：8，质量比为60：8；而EPS的碳氢原子数之比为８：８，质量之比为９２:８。
因而EPMMA碳含量少，裂解得到的碳质残留物仅为EPS的５／８。
因此，使用EPMMA材料产生的碳黑较少，可减少铸铁件碳黑的形成。
炭黑对ASA天然石墨复合材料的电磁屏蔽性能影响
塑料工业ＣＨＩＮＡＰＬＡＳＴＩＣＳＩＮＤＵＳＴＲＹ第４９卷第３期２０２１年３月炭黑对ＡＳＡ/天然石墨复合材料的电磁屏蔽性能影响∗李连地１ꎬ宋剑斌２ꎬ∗∗ꎬ黄裕娥１(１.南京科技职业学院工程训练中心ꎬ江苏南京２１００４８ꎻ２.南京科技职业学院化工与材料学院ꎬ江苏南京２１００４８)㊀㊀摘要:通过熔融共混方法制备导电高分子复合材料丙烯腈－苯乙烯－丙烯酸酯共聚物(ＡＳＡ)/天然石墨(ＮＧＲ)/炭黑(ＣＢ)ꎬ采用电磁屏蔽测量仪㊁四探针电阻率测量仪和动态热机械分析仪对复合材料的电性能和力学性能进行详细研究ꎮ结果表明ꎬＡＳＡ/ＮＧＲ复合材料的体积电阻率随着炭黑含量增加而增加ꎻ同时在３０ＭＨｚ~１５００ＭＨｚ范围内ꎬ复合材料的电磁屏蔽性能从２８ｄＢ提高到３８ｄＢꎬ符合商业要求ꎮ炭黑的加入大大改善了材料力学性能ꎬ弯曲强度从３１ＭＰａ增加到４１ＭＰａꎻ动态储能模量从４ ６ＧＰａ增加到１４ ５ＧＰａꎮ关键词:丙烯腈－苯乙烯－丙烯酸酯共聚物ꎻ电磁屏蔽ꎻ电阻率ꎻ炭黑ꎻ天然石墨中图分类号:ＴＱ３２７ ６㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００５－５７７０(２０２１)０３－０１３０－０４ｄｏｉ:１０ ３９６９/ｊ ｉｓｓｎ １００５－５７７０ ２０２１ ０３ ０２８开放科学(资源服务)标识码(ＯＳＩＤ):ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＣａｒｂｏｎＢｌａｃｋｏｎＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＳｈｉｅｌｄｉｎｇＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＡＳＡ/ＮＧＲＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＬＩＬｉａｎ￣ｄｉ１ꎬＳＯＮＧＪｉａｎ￣ｂｉｎ２ꎬＨＵＡＮＧＹｕ￣ｅ１(１.ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｒａｉｎｉｎｇＣｅｎｔｅｒꎬＮａｎｊｉｎｇＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＮａｎｊｉｎｇ２１００４８ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓꎬＮａｎｊｉｎｇＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＮａｎｊｉｎｇ２１００４８ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ￣ｓｔｙｒｅｎｅ￣ａｃｒｙｌａｔｅ(ＡＳＡ)/ｎａｔｕｒａｌｇｒａｐｈｉｔｅ(ＮＧＲ)/ｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋ(ＣＢ)ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｔｈｅｍｅｌｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇａｐｐａｒａｔｕｓꎬｆｏｕｒｐｒｏｂｅｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｍｅｔｅｒａｎｄｄｙｎａｍｉｃｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎａｌｙｚｅｒ(ＤＭＡ).Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｖｏｌｕｍｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｃｏｎｔｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ.Ａｎｄｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｓｈｉｅｌｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ(ＥＭＩＳＥ)ｏｆＡＳＡ/ＮＧＲ/ＣＢｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎｃｒｅａｓｅｓｆｒｏｍ２８ｄＢｔｏ３８ｄＢｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ３０~１５００ＭＨｚꎬｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｃｏｍｍｅｒｃｅ.ＩｎａｄｄｉｔｉｏｎꎬｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｃｏｕｌｄｌａｒｇｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡＳＡｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓꎬｆｌｅｘｕｒａｌｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｃｏｕｌｄｉｎｃｒｅａｓｅｆｒｏｍ３１ＭＰａｔｏ４１ＭＰａａｎｄｔｈｅｓｔｏｒａｇｅｍｏｄｕｌｕｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｃｏｕｌｄｉｎｃｒｅａｓｅｆｒｏｍ４ ６ＧＰａｔｏ１４ ５ＧＰａ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ￣ｓｔｙｒｅｎｅ￣ａｃｒｙｌａｔｅꎻＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＳｈｉｅｌｄｉｎｇꎻＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＲｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙꎻＣａｒｂｏｎＢｌａｃｋꎻＮａｔｕｒａｌＧｒａｐｈｉｔｅ各种电子电气设备在给人们生活带来便利的同时ꎬ也会产生电磁污染ꎮ研究表明电磁污染不仅干扰周围设备的正常运行ꎬ泄露重要信息ꎬ还给人类身心健康带来危害[１－３]ꎮ人类长期处于电磁辐射条件下ꎬ对人体神经系统㊁生殖系统和免疫系统造成不可逆转损害ꎮ正因为如此ꎬ联合国已经将电磁污染作为治理环境需要控制的主要污染源之一ꎮ研发具有低电阻或者高磁导率材料被认为是有效控制电磁污染的方法ꎮ导电高分子复合材料因其易加工和结构可设计等优点ꎬ已经在电磁屏蔽领域中得到广泛的应用ꎮ炭黑㊁石墨㊁碳纳米管㊁石墨烯㊁碳纤维等都是导电高分子材料的主要导电填料ꎮＺｅｎｇ等将碳纳米管加入水性聚氨酯中ꎬ得到一种柔性的电磁屏蔽薄膜ꎬ该薄膜材料在Ｘ波段的电磁屏蔽性能达到８０ｄＢ[４]ꎮＳｏｎｇ等在ＰＶＤＦ/ＰＥＴＧ/碳纤维复合材料中引入炭黑ꎬ其电磁屏蔽性能最高达到３５ｄＢ[５]ꎮ赵文鹏等制备ＰＶＤＦ/炭黑共混物ꎬ该材料的电磁屏蔽性能随着炭黑含量增加而大幅度增加ꎬ最高达到２４ｄＢ(８~１２ＧＨｚ)[６]ꎮ何和智等采用蒸汽爆破技术制备的剑麻/石墨/聚氯乙烯复合材料ꎬ当石墨含量达到１５％时ꎬ其电磁屏蔽性能达到了２８ｄＢ[７]ꎮ本文采用熔融共混制备丙烯腈－苯乙烯－丙烯酸酯共聚物(ＡＳＡ)/天然石墨(ＮＧＲ)/炭黑(ＣＢ)电磁屏蔽材料ꎬ借助电磁屏蔽测量仪㊁四探针电阻测量仪和动态热机械分析仪等对复合材料的电磁屏蔽性能㊁力学性能等进行详细研究ꎮ为电磁屏蔽材料的制０３１ ∗南京科技职业学院院级科研项目(ＮＨＫＹ－２０２０－１２)资助∗∗通信作者:宋剑斌ꎬ男ꎬ博士/副教授ꎬ主要从事高分子复合材料级电磁屏蔽研究ꎮｊｉａｎｂｉｎ１１０２＠１６３ ｃｏｍ第４９卷第３期李连地ꎬ等:炭黑对ＡＳＡ/天然石墨复合材料的电磁屏蔽性能影响备提供了一定的实践和理论基础ꎮ１㊀实验部分１ １㊀原料及仪器ＡＳＡ:７７７Ｋꎬ德国巴斯夫公司ꎻ天然石墨:１００目ꎬ美国西格玛奥德里奇公司ꎻ炭黑:ＥＣ６００Ｊꎬ日本狮王公司ꎮ转矩流变仪:上海科创橡塑设备有限公司ꎻ平板硫化机:５０Ｔꎬ杭州苏桥佳迈机械设备有限公司ꎻ电磁屏蔽测量仪:ＤＲ－Ｓ０２ꎬ北京鼎容实创科技有限公司ꎻ四探针电阻率测量仪:苏州同创电子有限公司ꎻ动态热机械分析仪:ＤＭＡ２４２Ｅꎬ德国耐驰有限公司ꎮ１ ２㊀样品制备将ＡＳＡ粒料㊁天然石墨和炭黑在８０ħ真空干燥箱干燥２４ｈꎬ称取一定配比的ＡＳＡ粒料㊁天然石墨和炭黑放入转矩流变仪中进行熔融共混ꎬ共混温度控制在２３０ħꎬ转速５０ｒ/ｍｉｎꎬ共混时间为１５ｍｉｎꎮ共混结束后将共混物粉碎ꎬ转移至平板硫化机上压制成直径为１２ｃｍ㊁厚度为２ｍｍ的圆片ꎬ模压温度２３０ħꎬ压力为１０ＭＰａꎬ模压时间１０ｍｉｎꎮ共混物中炭黑质量分数分别为１％㊁２％和３％ꎻ其中ＡＳＡ质量分数为３５％ꎬ天然石墨和炭黑占整个共混物的６５％ꎮ复合材料成分含量如表１所示ꎮ表１㊀ＡＳＡ/ＮＧＲ/ＣＢ复合材料成分含量Ｔａｂ１㊀ＴｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆＡＳＡ/ＮＧＲ/ＣＢｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ编号ＡＳＡ质量分数/％天然石墨质量分数/％炭黑质量分数/％１３５６５０２３５６４１３３５６３２４３５６２３１ ３㊀性能测试与表征导电高分子复合材料的体积电阻率采用四探针电阻率测试仪进行测量ꎬ每组样品测量１０个点ꎬ取平均值ꎻ电磁屏蔽性能测量采用电磁屏蔽测量仪测量ꎬ测量频率范围是３０ＭＨｚ~１５００ＭＨｚꎬ中心带宽１ｋＨｚꎮＡＳＡ复合材料的动态力学性能采用德国耐驰公司的ＤＭＡ２４２Ｅ进行表征ꎮ测量方式采用弯曲模式进行ꎬ升温速率控制在３ħ/ｍｉｎꎻ频率采用１Ｈｚꎬ样品从３０ħ加热到１５０ħꎮ２㊀结果与讨论２ １㊀电阻率材料的电磁屏蔽性能在很大程度上取决于材料的电阻率ꎮ电阻率越低ꎬ材料的电磁屏蔽性能越高ꎮ高分子树脂本身的电绝缘特性使其必须添加大量的导电填料ꎬ才能赋予较好的导电性能ꎮ图１是ＡＳＡ/ＮＧＲ/ＣＢ复合材料的体积电阻率随炭黑含量的变化图ꎮ纯ＡＳＡ树脂是绝缘体ꎬ其电阻率为１０１２Ω ｃｍ[８]ꎮ当加入６５％的天然石墨后ꎬ其电阻率迅速降低至７ ７Ω ｃｍꎬ使ＡＳＡ复合材料从绝缘体转变成导体ꎮ这是因为导电的天然石墨在ＡＳＡ树脂基体中形成了导电网络结构所致ꎮ从图中ꎬ我们发现更低的电阻率出现在炭黑填充ＡＳＡ/ＮＧＲ复合材料中ꎮ随着炭黑含量从１％增加到３％ꎬ复合材料的电阻率从４ ９Ω ｃｍ进一步降至１ ９Ω ｃｍꎮ这是由于纳米级的导电炭黑可以很好地分散在天然石墨的间隙中ꎬ提高了导电填料的接触机会ꎬ增加了导电网络的密度ꎬ进而大大改善了ＡＳＡ复合材料的导电性能ꎮ图１㊀ＡＳＡ/ＮＧＲ/ＣＢ复合材料的体积电阻率Ｆｉｇ１㊀Ｔｈｅｔｈｒｏｕｇｈ￣ｐｌａｎｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｏｆＡＳＡ/ＮＧＲ/ＣＢｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ２ ２㊀电磁屏蔽性能材料的电磁屏蔽性能是指材料具有反射或吸收电磁波的能力ꎮ具有高导电性或者高磁导率的材料呈现较好的电磁波屏蔽性能ꎮ根据Ｓｃｈｅｌｋｕｎｏｆｆ的电磁屏蔽理论ꎬ材料的电磁屏蔽性能(ＥＭＩＳＥ)可用下面公式描述:ＥＭＩＳＥ＝ＳＥＲ＋ＳＥＡ＋ＳＥＭＵＬＴＩＰＬＥ(１)ＳＥＲ＝１６８ １＋１０ˑｌｇσｒμｒｆ()(２)ＳＥＡ＝１ ３１ˑｔ(σｒμｒｆ)(３)ＳＥＭＵＬＴＩＰＬＥ＝２０ˑｌｇ(１－１０－０ １ＳＥＡ)(４)其中ꎬＳＥＡꎬＳＥＲ和ＳＥＭＵＬＴＩＰＬＥ－分别代表电磁波的吸收损耗㊁反射损耗和多次反射损耗ꎬｄＢꎻσｒ－材料的相对电导率ꎬＳ/ｍꎻμｒ－材料的相对磁导率ꎬ对于高分材料来讲ꎬ其相对磁导率为１ꎻｆ－电磁波频率ꎬＨｚꎻｔ－试样厚度ꎬｃｍꎮ从公式(２)和公式(３)可知ꎬ电磁波的反射损耗与材料的电导率和磁导率密切相关ꎮ电导率越高ꎬ电磁波的反射损耗越大ꎻ磁导率越大ꎬ电磁波的反射损耗越低ꎻ电磁波的反射损耗与样品厚度无关ꎻ１３１塑㊀料㊀工㊀业２０２１年㊀㊀电磁波的吸收损耗与样品厚度有关ꎬ样品越厚ꎬ电磁波吸收损耗越大ꎮ与电磁波吸收损耗相比ꎬ材料的电磁波多次反射损耗较小ꎬ可忽略不计ꎮ图２㊀ＡＳＡ/ＧＮＲ/ＣＢ复合材料的电磁屏蔽性能Ｆｉｇ２㊀ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＡＳＡ/ＮＧＲ/ＣＢｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ图３㊀厚度对ＡＳＡ/ＧＮＲ/ＣＢ复合材料电磁屏蔽性能的影响Ｆｉｇ３㊀ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｎｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＡＳＡ/ＮＧＲ/ＣＢｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ图２是ＡＳＡ/ＧＮＲ/ＣＢ复合材料的电磁屏蔽性能随炭黑含量变化图ꎮ未加炭黑条件下ꎬＡＳＡ/ＮＧＲ复合材料在３０~１５００ＭＨｚ范围内电磁屏蔽性能达到２８ｄＢ以上ꎮ当等质量的天然石墨被炭黑替代后ꎬ我们发现随着炭黑含量增加ꎬＡＳＡ复合材料的电磁屏蔽性能逐渐增加ꎬ这意味着天然石墨和炭黑呈现良好的协同作用ꎮＪｅｄｄｉ在研究石墨/炭黑增强硅橡胶体系中也发现ꎬ复合填料比单一填料更能改善材料的电磁屏蔽性能[９]ꎮ当炭黑质量分数达到３％时ꎬ复合材料的电磁屏蔽性能达到３７ｄＢ以上ꎬ表明有９９ ９８％的入射电磁波能量被耗散掉ꎬ这个数值已经达到商业对电磁屏蔽材料的性能要求(３０ｄＢ)[５]ꎮ图３是不同厚度的ＡＳＡ/ＮＧＲ/ＣＢ(１％)复合材料的电磁屏蔽性能变化图ꎮ当样品厚度为２ｍｍ时ꎬ电磁屏蔽性能达到了３２ｄＢ左右ꎮ随后当样品厚度增加到４ｍｍ时ꎬ电磁屏蔽性能已经达到了４２ｄＢꎻ样品厚度为８ｍｍ时ꎬ电磁屏蔽性能高达６５ｄＢꎬ但是部分波段范围内ꎬ电磁屏蔽性能达到了７５ｄＢꎮ这证明至少有９９ ９９９９％的电磁波能量被耗散掉ꎮ不难发现ꎬ随着样品厚度的增加ꎬ材料的电磁屏蔽性能也出现大幅度增加ꎬ根据公式(２)可知ꎬＡＳＡ/ＮＧＲ/ＣＢ复合材料的电磁屏蔽性能主要以电磁波吸收为主ꎮ赵文鹏等在研究ＰＶＤＦ/ＣＢ体系中也发现电磁屏蔽性能随着材料厚度增加而增大[７]ꎮ２ ３㊀力学性能图４是ＡＳＡ/ＮＧＲ/ＣＢ复合材料的弯曲强度随炭黑含量变化图ꎮＡＳＡ/ＮＧＲ复合材料的弯曲强度为３１ＭＰａꎮ当等质量的天然石墨被炭黑替代后ꎬ复合材料的弯曲强度随着炭黑含量的增加而增加ꎬ并当炭黑达到２％时ꎬ达到最大值４２ ６ＭＰａꎮ复合材料弯曲强度的增加是由于炭黑和天然石墨呈现良好的协同作用ꎬ形成比较完善的网络结构ꎬ有利于应力在树脂㊁天然石墨和炭黑之间的传递和耗散ꎮ进一步增加炭黑含量ꎬ复合材料的弯曲强度有所下降ꎬ这是因为高比表面积的炭黑的加入导致填料润湿性变差ꎬ造成填料聚集和分散性的下降[７]ꎮ图４㊀ＡＳＡ/ＧＮＲ/ＣＢ复合材料的弯曲强度Ｆｉｇ４㊀ＦｌｅｘｕｒａｌｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆＡＳＡ/ＮＧＲ/ＣＢｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ动态力学性能反映材料在周期性外力作用下的力学性能变化ꎮ储能模量和损耗因子是其重要的参数ꎮ图５和６是ＡＳＡ/ＮＧＲ/ＣＢ复合材料损耗因子和储能模量的变化图ꎮＡＳＡ/ＮＧＲ复合材料的损耗峰出现在１２４ ４ħꎬ对应的是ＡＳＡ高分子链段开始运动的温度ꎬ即玻璃化转变温度ꎮ该转变温度并没有因炭黑加入而发生变化ꎬ直到炭黑质量分数增加到３％时ꎬＡＳＡ的玻璃化转变温度才开始上升ꎬ达到１３２ħꎮ玻璃化转变温度的升高表明ＡＳＡ链段运动开始受阻ꎮ这也在另一角度上证实了ꎬ炭黑和天然石墨在ＡＳＡ基体中开始形成了较好网络结构ꎬ限制了ＡＳＡ分子运动ꎮＡＳＡ复合材料的动态储能模量也随着炭黑含量的增加而增加ꎬ并在２％炭黑时ꎬ达到最高值ꎮ此后储能模量有一定的下降ꎮ如在４０ｏＣ下ꎬＡＳＡ复合材料的储能模量为４６１２ＭＰａꎬ当炭黑质量分数达到２％时ꎬ其储能模量高达１４４７７ＭＰａꎬ提高了２１４％ꎮ当炭黑质量分数达到３％时ꎬ材料的储能模量降低至２３１第４９卷第３期李连地ꎬ等:炭黑对ＡＳＡ/天然石墨复合材料的电磁屏蔽性能影响１３０８４ＭＰａꎮ这是由于过多炭黑加入导致填料润湿性下降ꎬ出现聚集所致[８]ꎮ图５㊀ＡＳＡ/ＧＮＲ/ＣＢ复合材料的损耗因子随温度变化曲线Ｆｉｇ５㊀ＴｈｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｌｏｓｓｆａｃｔｏｒｏｆＡＳＡ/ＮＧＲ/ＣＢｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｓａｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ图６㊀ＡＳＡ/ＧＮＲ/ＣＢ复合材料的动态储能模量随温度变化曲线Ｆｉｇ６㊀ＴｈｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｓｔｏｒａｇｅｍｏｄｕｌｕｓｏｆＡＳＡ/ＮＧＲ/ＣＢｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｓａｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ３㊀结论１)ＡＳＡ复合材料的体积电阻率随着炭黑含量的增加而增加ꎻ同时电磁屏蔽性能也与炭黑含量呈线性关系ꎻ电磁屏蔽性能主要是吸收损耗为主ꎮ２)ＡＳＡ复合材料的弯曲强度随着炭黑含量的增加而增加ꎬ直到２％炭黑时ꎬ材料的弯曲强度才开始下降ꎮ３)ＡＳＡ/ＮＧＲ/ＣＢ复合材料的储能模量随着炭黑含量的增加而逐渐增大ꎬ并在２％炭黑时ꎬ达到最大值ꎬ此后开始下降ꎮＡＳＡ复合材料的玻璃化转变温度为１２４ ４㊀ħ㊀ꎮ当炭黑含量增加到３％时ꎬ玻璃化转变温度开始上升ꎮ参㊀考㊀文㊀献[１]ＺＨＯＵＨꎬＸＩＡＯＺꎬＷＡＮＧＹꎬｅｔａｌ.Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅａｎｄｆｉｒｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｗｏｏｄ/ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｂａｓｅｄｏｎａｃｏｎ￣ｔｉｎｕｏｕｓｈｏｎｅｙｃｏｍｂ￣ｌｉｋｅｎａｎｏｓｃａｌｅｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｎｅｔｗｏｒｋ[Ｊ].ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０２０ꎬ２３３:１１７３６９－１１７３６９.[２]ＬＩＪꎬＣＨＥＮＪＬꎬＴＡＮＧＸＨꎬｅｔａｌ.Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇｎａｎｏｐ￣ｏｒｅｓｉｎｐｏｌｙ(ｏｘｙｍｅｔｈｙｌｅｎｅ)/ｍｕｌｔｉ￣ｗａｌｌｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｖｉａｐｏｌｙ(ｌ￣ｌａｃｔｉｄｅ)ａｓｓｉｓｔｉｎｇｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｓｈｉｅｌｄｉｎｇ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｌｌｏｉｄａｎｄＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０２０ꎬ５６５:５３６－５４５.[３]杨建明ꎬ宇文慧ꎬ杨雅琦ꎬ等.轻质环氧树脂/镀镍碳纤维/乙炔炭黑复合导电泡沫的制备与性能[Ｊ].塑料工业ꎬ２０１７ꎬ４５(４):１４３－１４６ꎬ６０.ＹＡＮＧＪＭꎬＹＵＷＨꎬＹＡＮＧＹＱꎬｅｔａｌ.Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｌｉｇｈｔ￣ｗｅｉｇｈｔｅｐｏｘｙ/ｎｉｃｋｅｌｃｏａｔｅｄｃａｒｂｏｎｆｉ￣ｂｅｒｓ/ａｃｅｔｙｌｅｎｅｂｌａｃｋｓｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｆｏａｍｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｌａｓｔｉｃｓＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ２０１７ꎬ４５(４):１４３－１４６ꎬ６０.[４]ＺＥＮＧＺＨꎬＣＨＥＮＭＪꎬＪＩＮＨꎬｅｔａｌ.Ｔｈｉｎａｎｄｆｌｅｘｉｂｌｅｍｕｌｔｉ￣ｗａｌｌｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅ/ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃｏｍ￣ｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｈｉｇｈ￣ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｓｈｉｅｌｄｉｎｇ[Ｊ].Ｃａｒｂｏｎꎬ２０１６ꎬ９６:７６８－７７７.[５]ＳＯＮＧＪＢꎬＹＵＡＮＱＰꎬＺＨＡＮＧＨＬꎬｅｔａｌ.Ｅｌｅｖａｔｅｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｓｈｉｅｌｄｉｎｇｅｆｆｅｃ￣ｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆＰＶＤＦ/ｐｅｔｇ/ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｈｒｏｕｇｈｉｎ￣ｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｌｙｍｅｒＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１５ꎬ２２:１５８－１６７.[６]赵文鹏ꎬ沈佳斌ꎬ郭少云.聚偏氟乙烯/导电炭黑填充聚偏氟乙烯层状复合材料的电磁屏蔽性能研究[Ｊ].塑料工业ꎬ２０１４ꎬ４２(７):９３－９６.ＺＨＡＯＷＰꎬＳＨＥＮＪＢꎬＧＵＯＳＹ.ＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＶＤＦ/ｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋ￣ｆｉｌｌｅｄＰＶＤＦｌａｍｉｎａｔｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｌａｓｔｉｃｓＩｎ￣ｄｕｓｔｒｙꎬ２０１４ꎬ４２(７):９３－９６.[７]何和智ꎬ何熹ꎬ周卉青ꎬ等.剑麻/石墨/聚氯乙烯电磁屏蔽材料制备与性能研究[Ｊ].塑料工业ꎬ２０１３ꎬ４１(１):７２－７５ＨＥＨＺꎬＨＥＸꎬＺＨＯＵＨＱꎬｅｔａｌ.Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｓｔｕｄｙｏｎｓｉｓａｌｆｉｂｅｒ/ｇｒａｐｈｉｔｅ/ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｌａｓｔｉｃｓＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ２０１３ꎬ４１(１):７２－７５[８]ＳＯＮＧＪＢꎬＬＩＵＸＳꎬＺＨＡＮＧＹＨꎬｅｔａｌ.Ｃａｒｂｏｎ￣ｆｉｂｅｒ￣ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ￣ｓｔｙｒｅｎｅ￣ａｃｒｙｌａｔｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ:Ｍｅ￣ｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１６ꎬ１３３:４３２５２.[９]ＪＥＤＤＩＪꎬＫＡＴＢＡＢＡꎬＭＥＨＲＡＮＶＡＲＩＭ.ＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒꎬａｎｄＥＭＩｓｈｉｅｌｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｓｉｌｉｃｏｎｅｒｕｂｂｅｒ/ｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋ/ｎａｎｏｇｒａｐｈｉｔｅｈｙｂｒｉｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＰｏｌｙｍｅｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅꎬ２０１９ꎬ４０(１０):４０５６－４０６６.(本文于２０２０－１２－１６收到)３３１。
不同性能的膨润土的介绍及应用领域
不同性能的膨润土的介绍及应用领域马倩倩/文【摘要】膨润土是一种片层结构的硅酸盐，主要成分是蒙脱石，其层间的阳离子易被交换，具有很大的离子交换容量。
膨润土是一种具有多种用途的非金属矿物，享有“万能”黏土之称。
根据蒙脱石层间可交换阳离子种类、含量将膨润土划分为钠基膨润土、钙基膨润土、镁基膨润土和铝(氢)膨润土。
本文主要对不同性能的膨润土进行介绍，主要包括性能、方法及应用领域。
【关键词】膨润土；金属矿物；离子交换；应用领域膨润土是一种片层结构的硅酸盐，主要成分是蒙脱石，其层间的阳离子易被交换，具有很大的离子交换容量。
“膨润土”源自于美国怀俄明州黏土产地的地名，同时也叫做“斑脱岩”或者 “膨土岩”。
质纯的膨润土较罕见，大多数含有不等量的杂质，如石英、长石、云母、沸石、黄铁矿等。
膨润土通常为白色，也有浅灰色、乳酪色、浅红色、肉红色、砖红色、褐红色、黄绿色、黑色、斑杂色等，呈油脂光泽、蜡状光泽或土状光泽，贝壳状或锯齿状断口。
膨润土由于具有良好的物理化学性能，素有“万能黏土”之称，可做黏结剂、悬浮剂、触变剂、稳定剂、净化脱色剂、充填料、饲料、催化剂等，广泛用于冶金、石油、铸造、食品、化工、环保及其他工业部门[1]。
蒙脱石含量一般在65%以上，因此它的性质决定了膨润土的性质。
蒙脱石的主要成分为二氧化硅三氧化铝，并含有少量的镁、钙、钾、钠、铁等离子，其化学式为：(Na，Ca)0.33(Al，Mg，Fe)2[(Si，Al)4O 10](OH)2·nH 2O。
它的结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2∶1型晶体结构。
1.膨润土的概述表1 膨润土的化学成分化学成分含量/%SiO 268.105Al 2O 313.767Fe 2O 3 2.176CaO 0.935MgO 2.070Na 2O 1.722K 2O 1.367烧失量18.43注：东华理工大学分析测试中心测试结果。
1.1膨润土的结构属性膨润土主要是由二八面体的蒙脱石-贝德石组成，兼有伊利石、高岭石、绿泥石、埃洛石等其他矿物组分。
al2o3介电常数
al2o3介电常数（实用版）目录1.引言2.Al2O3 的介电性质3.Al2O3 介电常数的影响因素4.Al2O3 介电常数的应用5.结论正文1.引言氧化铝（Al2O3）是一种广泛应用的无机非晶材料，具有良好的介电性能。
在电子元器件、绝缘材料和高频通信领域等方面有着广泛的应用。
了解 Al2O3 的介电常数对提高这些领域的相关性能具有重要意义。
2.Al2O3 的介电性质Al2O3 是一种离子晶体，其结构中存在氧离子和铝离子。
在 Al2O3 中，氧离子与铝离子之间存在静电作用，形成极性键。
这种结构使得 Al2O3 具有良好的介电性能。
3.Al2O3 介电常数的影响因素Al2O3 的介电常数受多种因素影响，主要包括以下几点：（1）温度：随着温度的升高，Al2O3 的介电常数会减小。
（2）频率：随着频率的增加，Al2O3 的介电常数会发生变化，通常呈现出下降的趋势。
（3）杂质：Al2O3 中的杂质对其介电常数也有影响，如氧化铁、氧化钛等杂质会降低 Al2O3 的介电常数。
4.Al2O3 介电常数的应用Al2O3 的介电常数在许多领域具有广泛的应用，如：（1）电子元器件：Al2O3 的高介电常数使其成为制作电容器、绝缘子等元器件的理想材料。
（2）绝缘材料：Al2O3 可用于制作高性能的绝缘材料，提高设备的安全性能。
（3）高频通信：Al2O3 的高介电常数有助于提高微波通信设备的性能，提高通信质量。
5.结论氧化铝（Al2O3）具有优良的介电性能，其介电常数受温度、频率和杂质等因素影响。
复合材料概论第2章--复合材料的基体材料[研究材料]
![复合材料概论第2章--复合材料的基体材料[研究材料]](https://img.taocdn.com/s3/m/b865338b3186bceb19e8bbfb.png)
调研学习
1
2.1 金属材料
现代科学技术的发展对材料性能的要求越来 越高，特别是航天航空、军事等尖端科学技术的 发展，使得单一材料难以满足实际工程的要求， 这促进了金属基复合材料的迅猛发展。
调研学习
2
1
与传统金属材 料相比，金属 基复合材料具 有较高的比强 度、比刚度和 耐磨性
2
3
与树脂基复合材
与陶瓷材料相
抗弯强度
度（℃） （室温三点）Mpa
密度 /g·cm-3
反应烧结SiC 1600～ 1700
159~424
3.09~3.12
热压SiC
1800～ 2000
718~760
3.19~3.2
CVD SiC涂层 1200～ 1800
重结晶SiC 1600～ 1700
烧结SiC 1950～ （掺SiC－B4C ） 2100
调研学习
17
如何增强基体 与增强物的相
容性？
A 对增强纤维进行表面处理改性
B 在金属基体中添加其他成分
C 选择适宜的成型方法
调研学习
18
注意：在用铁、镍作为基体时，不适宜用碳（石墨） 纤维作为增强物。
因为，铁、镍元素在高温时能有效促使碳纤维石墨化， 破坏了碳纤维的结构，使其丧失原有的强度，而不能 提高复合材料的综合性能。
烧结SiC （掺B）
1950～ 2100
731~993 2.95~3.21
~170
2.6
~280
3.11
~540
3.1
调研学习
弹性模量 /MPa
380~420×103
440×103
480×103 206×103
－
Al2O3_陶瓷发汗结构抗烧蚀性能研究
弯曲强度与弯曲模量。
度和质量变化,从而 计 算 出 试 样 的 线 烧 蚀 率 和 质 量 烧
蚀率。
2 实验结果与分析
2.
1 陶瓷基体力学性能
对增材制 造 成 形 的 Al2O3 陶 瓷 弯 曲 试 样 做 拉 伸
测试,表 3 为与陶瓷 发 汗 结 构 同 批 次 打 印、脱 脂、烧 结
533C
309C
2748C
646C
2454C
2726C
7685C
7692C
7683C
23 号
4-1
4号
16 号
21 号
80 号
86 号
88 号
康乾
景泰
明代
青花
6号
天顺
中期
7684C
2748C
654C
2726C
7585C
540C
2374C
2154C
青花
仿古
青花
青花
青花
青花
青花
青花
青花
仿古
青花
青花
288C B
体间存在界面反应,使得耗散剂致密地填充至陶 瓷 基 体 的 微 孔 中;烧 蚀 过 程 中 Al
S
i耗 散 剂 从 基 体 微 孔 中 溢 出 并 液 化、气
化,对于基体具有优异的保护作用,可以实现结构件 1800℃ 以上的烧蚀维形。
关键词
Al2O3 陶瓷
压力浸渗
发汗结构
中图分类号:
TQ174.
75 文献标识码:
Al元素,两者之 间 产 生 了 界 面 反 应,使 得 耗 散 剂 致 密
陶瓷
炭黑加入量对氧化铝-碳化硅-碳质铁沟浇注料性能的影响及材料的工
㊀第３８卷第５期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.３８㊀Ｎｏ.５㊀２０１９年５月㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＢＵＬＬＥＴＩＮＯＦＴＨＥＣＨＩＮＥＳＥＣＥＲＡＭＩＣＳＯＣＩＥＴＹ㊀㊀㊀㊀㊀Ｍａｙꎬ２０１９㊀炭黑加入量对氧化铝￣碳化硅￣碳质铁沟浇注料性能的影响及材料的工业化应用李德民１ꎬ２ꎬ涂军波１ꎬ刘进强３ꎬ杨㊀强２ꎬ王义龙２ꎬ魏军从１(１.华北理工大学河北省无机非金属材料重点实验室ꎬ唐山㊀０６３００９ꎻ２.唐山市国亮特殊耐火材料有限公司ꎬ唐山㊀０６３０００ꎻ３唐山学院环境与化学工程系ꎬ唐山㊀０６３０００)摘要:为了探明炭黑与Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ铁沟浇注料性能的相关性ꎬ主要研究了炭黑加入量对材料性能的影响ꎮ以电熔棕刚玉颗粒㊁碳化硅颗粒与细粉㊁硅微粉㊁α￣Ａｌ２Ｏ３微粉㊁白刚玉微粉㊁Ｓｅｃａｒ７１水泥㊁Ｓｉ粉㊁球沥青为主要原料ꎬ分别以０㊁０.５％㊁１％㊁１.５％㊁２％质量分数的炭黑等量替代白刚玉微粉ꎬ外加质量分数为４.２％的水搅拌均匀ꎬ振动浇注成型ꎬ研究了炭黑加入量对浇注料流动性ꎬ经各温度热处理后常温物理性能及高温抗折强度㊁抗氧化性能的影响ꎮ结果表明:随着炭黑加入量的增大ꎬ浇注料流动值先增大后减小ꎬ体积密度先增大后减小ꎬ显气孔率先减小后增加ꎬ常温强度先增后减ꎻ高温抗折强度增大㊁抗氧化性能提高ꎬ其原因分析与形成的β￣ＳｉＣ晶须和发育良好的莫来石晶体有关ꎮ加入炭黑质量分数为１.５％时ꎬ浇注料的综合性能最好ꎮ根据试验实研究结果ꎬ添加１.５％炭黑的铁沟浇注料在铁沟应用中取得了较好的效果ꎮ关键词:铁沟ꎻＡｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ质浇注料ꎻ炭黑中图分类号:ＴＱ１７５㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:１００１￣１６２５(２０１９)０５￣１６０４￣０５ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＣａｒｂｏｎＢｌａｃｋＡｄｄｉｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆＡｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣ＣＩｒｏｎＴｒｏｕｇｈＣａｓｔａｂｌｅｓａｎｄＩｔｓＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＬＩＤｅ￣ｍｉｎ１ꎬ２ꎬＴＵＪｕｎ￣ｂｏ１ꎬＬＩＵＪｉｎ￣ｑｉａｎｇ３ꎬＹＡＮＧＱｉａｎｇ２ꎬＷＡＮＧＹｉ￣ｌｏｎｇ２ꎬＷＥＩＪｕｎ￣ｃｏｎｇ１(１.ＨｅｂｅｉＩｎｏｒｇａｎｉｃＮｏｎ￣ｍｅｔａｌｌｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓＭａｉｎＬａｂꎬＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＴａｎｇｓｈａｎ０６３００９ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＴａｎｇｓｈａｎＣｉｔｙＳｐｅｃｉａｌＲｅｆｒａｃｔｏｒｙＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＴａｎｇｓｈａｎ０６３０００ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＴａｎｇｓｈａｎＣｏｌｌｅｇｅꎬＴａｎｇｓｈａｎ０６３０００ꎬＣｈｉｎａ)㊀㊀㊀㊀㊀㊀基金项目:河北省钢铁联合研究基金(Ｅ２０１７２０９０９４)ꎻ河北省自然科学基金(Ｅ２０１７２０９１６４)ꎻ唐山市超低碳复合耐火材料技术创新团队(２０１７)作者简介:李德民(１９８７￣)ꎬ男ꎬ硕士.主要从事耐火材料研究.Ｅ￣ｍａｉｌ:ｌｄｍｔｄ１９８７＠１６３.ｃｏｍ.通讯作者:涂军波ꎬ教授.Ｅ￣ｍａｉｌ:ｔｕｊｕｎｂｏ＠１２６.ｃｏｍ.Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｆｉｎｄｏｕｔｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋａｎｄｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃｉｒｏｎｃｈａｎｎｅｌｃａｓｔａｂｌｅꎬｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｃｏｎｔｅｎｔｏｎｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ.Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃｉｒｏｎｔｒｏｕｇｈｃａｓｔａｂｌｅｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｕｓｉｎｇｂｒｏｗｎｃｏｒｕｎｄｕｍａｓａｇｇｒｅｇａｔｅｓꎬｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅꎬｂａｌｌｐｉｔｃｈꎬｃａｌｃｉｕｍａｌｕｍｉｎａｔｅｃｅｍｅｎｔꎬｍｉｃｒｏｓｉｌｉｃａꎬα￣Ａｌ２Ｏ３ａｎｄｓｉｌｉｃｏｎｐｏｗｄｅｒｓａｓｍａｔｒｉｘꎬａｎｄｍｉｘｉｎｇｗｉｔｈ４.２ｗｔ％ｗａｔｅｒꎬｓｈａｐｉｎｇｂｙｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｆｉｒｉｎｇ.Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｍｏｕｎｔｓ(０ꎬ０.５ｗｔ％ꎬ１ｗｔ％ꎬ１.５ｗｔ％ａｎｄ２ｗｔ％)ｏｆｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｏｎｔｈｅｆｌｕｉｄｉｔｙꎬｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓꎬｈｏｔｍｏｄｕｌｕｓｏｆｒｕｐｔｕｒｅａｎｄｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＡｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃｃａｓｔａｂｌｅｓｆｏｒｉｒｏｎｔｒｏｕｇｈｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔꎬａｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋａｄｄｉｔｉｏｎｓꎬｔｈｅｆｌｏｗｖａｌｕｅꎬｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｃｏｌｄｃｒｕｓｈｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｆｉｒｓｔｉｎｃｒｅａｓｅａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｗｈｉｌｅａｐｐａｒｅｎｔｐｏｒｏｓｉｔｙｆｉｒｓｔｄｅｃｒｅａｓｅａｎｄｔｈｅｎｉｎｃｒｅａｓｅ.Ｔｈｅｈｏｔｍｏｄｕｌｕｓｏｆｒｕｐｔｕｒｅａｎｄｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｒｅｅｎｈａｎｃｅｄｄｕｅｔｏｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆβ￣ＳｉＣｗｉｓｋｅｒｓａｎｄｗｅｌｌ￣ｄｅｖｅｌｏｐｅｄｍｕｌｌｉｔｅｃｒｙｓｔａｌｓ.ＴｈｅＡｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃｃａｓｔａｂｌｅｓｗｉｔｈ１.５ｗｔ％ｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｅｘｈｉｂｉｔｅｏｐｔｉｍｕｍｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｓｕｃｃｅｅｄｉｎａｐｐｌｙｉｎｇｔｏａｃｅｒｔａｉｎｆａｃｔｏｒｙ㊀第５期李德民等:炭黑加入量对氧化铝￣碳化硅￣碳质铁沟浇注料性能的影响及材料的工业化应用１６０５㊀ｉｒｏｎｔｒｏｕｇｈ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｉｒｏｎｔｒｏｕｇｈꎻＡｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃｃａｓｔａｂｌｅꎻｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋ１㊀引㊀言我国大中型高炉出铁沟大多使用Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ质浇注料ꎬ主铁沟损毁最严重的地方是落铁点侧壁空气￣高炉渣￣铁水接触面部位ꎬ它的损毁原因主要在于碳氧化㊁渣侵蚀和铁水冲刷ꎬ研究表明合理选择碳源的种类和加入量可以提高Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ质浇注料的使用寿命[１￣８]ꎮ赵义等[１]研究了球状沥青加入量对Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ质浇注料的体积密度㊁显气孔率㊁常温耐压强度㊁烧后质量损失率㊁烧后线变化率㊁高温抗折强度和抗渣侵蚀性等性能的影响ꎬ表明加入球状沥青的质量分数为１％时ꎬ浇注料的综合性能最好ꎻ樊海兵等[２]研究了鳞片石墨外加量对铁沟浇注料的体积密度㊁常温力学强度和抗渣侵蚀等性能的影响ꎬ表明以３％质量分数的球状沥青配合０.５％质量分数的鳞片石墨作为炭素原料制备的铁沟浇注料性能优良ꎮ球沥青残碳较低ꎬ鳞片石墨由于其片状结构不易引入浇注料中ꎬ而炭黑作为一种比表面积很大的无定形碳ꎬ具有残炭高㊁粒度小㊁反应活性大等优点ꎬ经常添加在碳复合耐火制品中ꎬ如镁碳砖㊁铝碳滑板等ꎬ其引入可以降低钢水对耐火材料的侵蚀和渗透ꎬ从而使耐火材料的寿命得到延长ꎬ取得了良好的使用效果ꎮ因此ꎬ在Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ铁沟浇注料中加入炭黑ꎬ有望提高铁沟浇注料的使用性能ꎮ但是ꎬ炭黑对铁沟料服役机制的影响ꎬ缺乏深入研究ꎬ因此ꎬ本文选用Ｎ９９０炭黑ꎬ它在水中分散性良好ꎮ本文主要研究炭黑加入量对Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ质浇注料常温物理性能和高温抗折强度及抗氧化性能等的影响规律ꎬ并将研究的结果应用于工业试验ꎮ２㊀实㊀验２.１㊀原㊀料试验主要原料有:电熔棕刚玉ꎬ白刚玉ꎬ９７ＳｉＣꎬ硅微粉(粒度分析Ｄ５０<１.５μｍ)㊁球沥青(软化点约为１１０ħ)㊁ｓｅｃａｒ７１水泥㊁９８金属硅粉(ｗ(Ｓｉ)＝９８.２４％)ꎬ活性Ａｌ２Ｏ３微粉(粒度分析Ｄ５０<２μｍ)ꎬＮ９９０炭黑ꎬ六偏磷酸钠ꎬ其主要原料化学组成见表１ꎮ表１㊀主要原料化学组成Ｔａｂ.１㊀Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｍａｉｎｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ/％ＭａｔｅｒｉａｌＡｌ２Ｏ３Ｆｅ２Ｏ３Ｒ２ＯＳｉＣＣＢｒｏｗｎｃｏｒｕｎｄｕｍ９５.２２０.１５０.０６Ｗｈｉｔｅａｌｕｍｉａｎ９９.４７０.１７０.１６Ｍｉｃｒｏｓｉｌｉｃａ０.５５０.１５０.５６α￣Ａｌ２Ｏ３９９.８００.０３０.０４Ｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅ９７.６０Ｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋ９９.１８２.２㊀试样制备以棕刚玉㊁白刚玉为骨料ꎬ以白刚玉㊁碳化硅㊁氧化铝等为基质ꎬ以水泥为结合剂ꎬ逐渐增加炭黑含量ꎬ分别按质量分数为０㊁０.５％㊁１％㊁１.５％㊁２％ꎬ差值用刚玉粉补足ꎬ制备成浇注料分别标记为１＃㊁２＃㊁３＃㊁４＃㊁５＃ꎬ具体试样配比见表２ꎮ表２㊀配方主要原料组成Ｔａｂ.２㊀ＦｏｒｍｕｌａｏｆＡｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃｃａｓｔａｂｌｅ/％Ｍａｔｅｒｉａｌ１＃２＃３＃４＃５＃Ｂｒｏｗｎｃｏｒｕｎｄｕｍ１￣８ｍｍ６０６０６０６０６０Ｗｈｉｔｅａｌｕｍｉａｎａｎｄｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅ２６２５.５２５２４.５２４α￣Ａｌ２Ｏ３６６６６６Ｍｉｃｒｏｓｉｌｉｃａ２２２２２Ｃａｌｃｉｕｍａｌｕｍｉｎａｔｅｃｅｍｅｎｔ２２２２２Ｂａｌｌｐｉｔｃｈ２２２２２Ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ２２２２２１６０６㊀试验与技术硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３８卷续表Ｍａｔｅｒｉａｌ１＃２＃３＃４＃５＃Ｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋ００.５１１.５２Ｗａｔｅｒｒｅｄｕｃｉｎｇａｇｅｎｔ０.５５０.５５０.５５０.５５０.５５按照表２所示配方配料ꎬ将配好的物料干混６０ｓꎬ加入相同量的水(满足施工要求为标准ꎬ实验加入４.２％)后再湿混１２０ｓꎮ将物料搅拌均匀ꎬ在振动台上震动成型ꎬ制得尺寸为４０ｍｍˑ４０ｍｍˑ１６０ｍｍ的长条试样ꎬ经过常温带模养护２４ｈ后ꎬ脱模ꎬ之后在１１０ħ恒温烘箱中干燥２４ｈꎬ然后分别在空气气氛下ꎬ加热到１０００ħ和１５００ħꎬ并保温３ｈ烧成ꎬ然后ꎬ随炉自然冷却到室温ꎮ２.３㊀性能检测采用ＴＺ￣３４５型胶砂流动度测定仪测定浇注料的振动流动度(３０ｓ振动２５次)ꎬ按照ＧＢＴ５０７２￣２００８㊁ＧＢＴ２９９７￣２０００检测干燥后和烧成后试样的体积密度和显气孔率ꎬ按照ＹＢ/Ｔ５２０１￣１９９３检测干燥后和烧成后试样的耐压强度ꎬ按照ＧＢ/Ｔ３００２￣１９８２检测试样的高温抗折强度(空气气氛ꎬ１４５０ħ保温１ｈ)ꎮ按照ＧＢＴ３００１￣２００７测量试样烧成前后尺寸变化ꎬ计算烧后线变化率ꎮ按照ＧＢ/Ｔ１３２４４￣９１测定试样脱碳层厚度ꎮ用德国蔡司扫描电镜ＥＶＯ１８观察其试样高温抗折断口显微结构ꎮ３㊀结果与讨论３.１㊀炭黑加入量对浇注料常温物理性能的影响３.１.１㊀炭黑加入量对浇注料流动性能得影响图１㊀含不同含量炭黑的试样流动性能Ｆｉｇ.１㊀Ｆｌｏｗａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｃｏｎｔｅｎｔ在相同加水量的情况下ꎬ浇注料的流动值随炭黑加入量的变化见图１ꎮ从图１可以看出ꎬ浇注料的流动性能随炭黑加入量的增加先变好后变差ꎬ当炭黑外加超过１％时ꎬ流动值变化不明显ꎬ当炭黑外加超过１.５％时ꎬ流动值逐渐变差ꎮ分析主要是炭黑分散性好ꎬ粒度较细ꎬ加入量较小时ꎬ可以填充微小气孔ꎬ减少用水量ꎻ加入量较多时ꎬ游离在气孔之外ꎬ增加加水量ꎬ使流动值减小ꎮ３.１.２㊀炭黑加入量对浇注料体积密度和显气孔率的影响不同温度热处理后试样的体积密度和显气孔率随炭黑加入量的变化见图２ꎮ从图２(ａ)可以看出ꎬ浇注料在经过１１０ħ保温２４ｈ㊁１０００ħ保温３ｈ㊁１５００ħ保温３ｈ处理后ꎬ体积密度都呈现出先增大后减小的趋势ꎻ从图２(ｂ)可以看出ꎬ经低㊁中㊁高温处理后ꎬ试样显气孔率都呈现先减小后增大的趋势ꎬ都在炭黑外加１.５％时取得最小值ꎮ这是因为:一方面ꎬ炭黑体密１.８５ｇ/ｃｍ３ꎬ代替了原来密度较大的白刚玉微粉ꎬ使得浇注料体积密度减小ꎻ另一方面ꎬ随着炭黑加入量的增加ꎬ填充气孔ꎬ结构致密ꎬ并促进试样烧结ꎬ使得试样的体积密度增大ꎻ但炭黑引入过多ꎬ浇注料流动值开始下降ꎬ结构致密性降低ꎬ所以浇注料热处理后ꎬ体积密度减小ꎬ显气孔率增大ꎮ３.１.３㊀炭黑加入量对浇注料不同温度处理后线变化率的影响１０００ħ和１５００ħ烧后试样线变化率随炭黑加入量的变化见图３ꎮ可以看出:经过１０００ħ保温３ｈ及经过１５００ħ保温３ｈ烧后ꎬ线变化率均为正值ꎬ试样均表现为膨胀ꎻ随炭黑加入量的增大ꎬ１０００ħ烧后试样的线膨胀率逐渐增大ꎬ分析原因ꎬ可能是因为Ｃ与Ｓｉ在８００~１２００ħ原位反应生成ＳｉＣ的初晶并产生膨胀ꎬ随炭黑加入量增加ꎬ反应生成的ＳｉＣ(初晶)增多ꎬ膨胀量也相应增大ꎮ１５００ħ烧后试样的线膨胀率呈现先增大后减小的变化趋势ꎬ浇注料在炭黑外加１.５％时ꎬ线变化率最大ꎮ在炭黑加入量为０~１.５％段线膨胀率的增大可能既与生成ＳｉＣ有关ꎬ也与Ａｌ２Ｏ３与ＳｉＯ２发生莫来石化反应有关ꎻ在炭黑加入量为１.５％~２％段线膨胀率减小的原因可能和结构致密性降低有关ꎮ㊀第５期李德民等:炭黑加入量对氧化铝￣碳化硅￣碳质铁沟浇注料性能的影响及材料的工业化应用１６０７㊀图２㊀含不同含量炭黑的试样的体积密度(ａ)和显气孔率(ｂ)Ｆｉｇ.２㊀Ｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙ(ａ)ａｎｄａｐｐａｒｅｎｔｐｏｒｏｓｉｔｙ(ｂ)ｏｆｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｃｏｎｔｅｎｔ图３㊀含不同含量炭黑的试样的烧后线变化率Ｆｉｇ.３㊀Ｌｉｎｅａｒｃｈａｎｇｅｒａｔｅｏｆｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｃｏｎｔｅｎｔａｆｔｅｒｆｉｒｉｎｇ图４㊀含不同含量炭黑的试样的冷态耐压强度Ｆｉｇ.４㊀Ｃｏｌｄｃｒｕｓｈｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｃｏｎｔｅｎｔ３.１.４㊀炭黑加入量对浇注料常温耐压强度的影响不同温度热处理后试样的常温耐压强度随炭黑加入量的变化见图４ꎮ可以看出:随着炭黑加入量的增加ꎬ１１０ħ干燥后试样的常温耐压强度变化不明显ꎻ１０００ħ和１５００ħ烧后试样的常温耐压强度均呈现先增加后减小的变化趋势ꎬ并且均在炭黑加入量为１.５％时达到了最大ꎮ影响试样强度的因素较多ꎬ包括致密度㊁物相组成㊁显微结构等ꎮ干燥及烧后试样的常温强度随炭黑加入量变化的原因ꎬ分析可能是由于炭黑是一种比表面积很大的无定型碳ꎬ合适的加入量可以很好的分散在浇注料中ꎬ填充气孔ꎬ促进制品的致密化和烧结ꎮ图５㊀含不同含量炭黑的试样的高温抗折强度Ｆｉｇ.５㊀Ｈｏｔｍｏｄｕｌｕｓｏｆｒｕｐｔｕｒｅｏｆｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｃｏｎｔｅｎｔ３.２㊀炭黑加入量对浇注料高温抗折强度的影响炭黑加入量对浇注料高温抗折强度的影响如图５所示ꎮ如图５所示ꎬ随着炭黑加入量的增加ꎬ试样的高温抗折强度增大ꎬ当炭黑加入量超过１.５％时ꎬ强度增加不大ꎮ图６是不添加炭黑试样高温抗折断口显微结构照片ꎬ图中结合相主要是莫来石ꎻ图７是添加１.５％炭黑的试样高温抗折断口显微照片ꎬ可见试样中除了形成发育良好的莫来石晶相外ꎬ且发现较多的碳化硅晶须ꎬ由于碳是生成碳化硅反应的主要反应物ꎬ分析在高温下空隙处形成的β￣ＳｉＣ晶须和良好的莫来石化与炭黑的加入有关ꎮ同时ꎬ莫来石晶相和碳化硅晶对浇注料高温抗折强度的改善是非常有利的ꎮ３.３㊀炭黑加入量对试样抗氧化性能的影响经１０００ħˑ３ｈ和１５００ħˑ３ｈ热处理后试样断面(４０ｍｍˑ４０ｍｍ)的表观形貌如图８所示ꎬ从图８中可以看出ꎬ１５００ħ的氧化程度小于１０００ħ的氧化程度ꎬ主要和前者温度下试样表面可以形成致密氧化膜ꎬ１６０８㊀试验与技术硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３８卷图６㊀无炭黑试样高温抗折断口显微结构照片Ｆｉｇ.６㊀Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐｈｏｔｏｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｒａｃｔｕｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋ￣ｆｒｅｅ图７㊀添加１.５％炭黑试样高温抗折断口显微结构照片Ｆｉｇ.７㊀Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐｈｏｔｏｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｒａｃｔｕｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｓａｍｐｌｅａｄｄｅｄ１.５％ｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋ图８㊀含不同含量炭黑的试样的抗氧化性Ｆｉｇ.８㊀Ｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｃｏｎｔｅｎｔ减缓了氧化程度ꎻ脱碳层随着炭黑加入量的增加而逐渐减小ꎬ因此试样的抗氧化性能提高ꎬ其中炭黑加入量在１.５％和２％时ꎬ试样的抗氧化性能相当ꎮ这主要是因为随着炭黑的加入ꎬ试样结构越来越致密ꎬ减缓了氧气对试样的氧化ꎮ但当炭黑加２％时ꎬ浇注料的流动性能开始变差ꎬ显气孔率开始升高ꎬ氧化加快ꎬ所以抗氧化性较１.５％加入量时没有明显改善ꎮ综合上述性能ꎬ炭黑Ｎ９９０在Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ铁沟浇注料中最佳加入量为１.５％ꎮ４㊀工业试验和应用在实验室研究结果的基础上ꎬ将添加炭黑１.５％的方案在唐山某钢铁有限责任公司进行工业试验ꎮ其高炉容量为１０８０ｍ３ꎬ其主沟到小坑长１３.５ｍꎬ渣沟９ｍꎬ共用料６２吨ꎬ其中主沟用４３吨ꎬ使用至下次套拆ꎬ共使用７８ｄ出铁量约１６万吨ꎬ取得了较好的使用效果ꎮ５㊀结㊀论(１)随着炭黑Ｎ９９０的加入ꎬＡｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ浇注料常温物理性能先提高后降低ꎻ高温抗折强度和抗氧化性能提高ꎮ炭黑加入量为１.５％时ꎬ浇注料综合性能较好ꎮ(２)在此基础上生产的铁沟浇注料ꎬ取得较好的工业试验效果ꎮ参考文献[１]赵㊀义ꎬ赵㊀顺ꎬ聂建华.球沥青对Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ质铁沟浇注料性能的影响[Ｊ].耐火材料ꎬ２０１０ꎬ４４(２):１２６￣１２８.[２]樊海兵ꎬ魏建修ꎬ夏昌勇.碳素原料对Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ质铁沟浇注料性能的影响[Ｊ].耐火材料ꎬ２０１３ꎬ４７(６):４４７￣４５０.[３]江㊀欣.碳颗粒对高炉铁沟料质量的影响[Ｊ].国外耐火材料ꎬ２００２(２):４２￣４６.[４]肖㊀盛.碳源对Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ质出铁沟用浇注料性能的影响[Ｊ].现代冶金ꎬ２０１１ꎬ３９(６):１７￣１８.[５]黄文胜ꎬ尹洪峰ꎬ郁书中.结合剂对Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ质铁沟浇注料性能的影响[Ｊ].武汉科技大学学报ꎬ２００９ꎬ３２(３):２７５￣２７８. [６]詹家林ꎬ彭㊀兵ꎬ钱学义.铁沟浇注料的研究与开发[Ｊ].四川冶金ꎬ２００７ꎬ２９(５):４２￣４４.[７]王占民ꎬ李再耕.高炉出铁沟用耐火材料的发展[Ｊ].耐火材料ꎬ１９９０ꎬ３０(２):１０９￣１１２.[８]徐国涛ꎬ张洪雷.高炉铁沟浇注料的失效分析及原因探讨[Ｊ].科技创新与应用ꎬ２００８ꎬ３６(１):６￣８.。
颗粒浓度对含纳米氧化铝石蜡光热特性的影响
2020年第10期（总第48卷第356期）建筑节能■节能改造与技术doi ：10．3969 j．issn．1673-7237．2020．10．023收稿日期：2019-12-11；修回日期：2020-10-09颗粒浓度对含纳米氧化铝石蜡光热特性的影响高梦，杨瑞桐，卢丽冰，李栋，吴洋洋（东北石油大学土木建筑工程学院，黑龙江大庆163318）摘要：为实现直接吸收式太阳能集热器的高效利用，以集热器内置含纳米氧化铝石蜡基体为研究对象，以提升基体的光热性能为目标，研究了颗粒浓度对含纳米颗粒石蜡导热流体的温变特性与透光性能的影响。
通过模拟太阳辐射，测量含不同浓度纳米颗粒石蜡流体的温变特性，结果发现随着氧化铝纳米颗粒浓度的增大，石蜡升温时间变短，升温速度逐渐加快；测量含纳米氧化铝颗粒石蜡流体透光率，结果发现当纳米氧化铝颗粒浓度低于1%vol 时，对透光率影响显著，并随着颗粒浓度的增大，透光率降低。
关键词：纳米氧化铝颗粒；温变特性；石蜡；透光率中图分类号：TU111；TB383文献标志码：A 文章编号：1673-7237（2020）10-0129-03Effect of Particle Concentration on Photothermal Characteristics ofNano-alumina Containing ParaffinGAO Meng ，YANG Rui-tong ，LU Li-bing ，LI Dong ，WU Yang-yang （School of Architecture and Civil Engineering ，Northeast Petroleum University ，Daqing 163318，Heilongjiang ，China ）Abstract ：In order to realize the high-efficiency utilization of direct absorption solar collectors ，the nano-alumina paraffin matrix with built-in collector is taken as the research object ，aiming at improving the photothermal performance of the substrate ，the effect of particle concentration on the temperature-dependent properties and light transmission properties of nano-particle paraffin heat conducting fluid was studied．By simulating the solar radiation ，the temperature change characteristics of paraffin fluids containing nano-particles with different concentrations were measured．It was found that with the increase of the concentration of alumina nanoparticles ，the heating time of paraffin was shortened ，and the heating speed was gradually accelerated．The results show that when the concentration of nano-alumina particles fluid is less than 1%vol ，it has a significant effect on the light transmittance ，and with the increase of particle concentration ，the light transmittance decreased．Keywords ：nano-alumina particles ；temperature change property ；paraffin ；light transmittance0引言依靠载体吸收和储存太阳能，现已引起了人们的广泛关注［1］。
核辐射对材料性能的影响研究
核辐射对材料性能的影响研究在当今科技迅速发展的时代，核技术在能源、医疗、工业等众多领域发挥着重要作用。
然而，核辐射带来的影响也不容忽视，尤其是对材料性能的改变。
了解核辐射如何影响材料性能，对于保障核设施的安全运行、开发抗辐射材料以及评估核辐射环境中的材料可靠性具有至关重要的意义。
核辐射主要包括α射线、β射线和γ射线等。
这些射线具有不同的能量和穿透能力，它们与材料相互作用的机制也各不相同。
当材料暴露在核辐射环境中时，首先会发生物理变化。
α射线由于其质量较大、能量较低，通常在短距离内就会被物质吸收，但其对材料表面的撞击和电离作用可能导致材料表面的损伤和粗糙度增加。
β射线的能量和穿透能力相对较强，能深入材料内部，引起材料内部原子的电离和激发，从而导致材料的电学性能发生改变。
γ射线则具有极强的穿透能力，能够直接与材料中的原子发生相互作用，导致原子的位移和化学键的断裂。
从化学角度来看，核辐射会引发一系列化学反应。
辐射会使材料中的分子发生解离，产生自由基和离子。
这些活性物质会进一步与周围的分子发生反应，导致材料的化学组成和结构发生变化。
例如，在高分子材料中，辐射可能导致分子链的断裂和交联，从而改变材料的力学性能和热性能。
在金属材料中，辐射会促进氧化反应，导致金属表面的腐蚀和氧化层的形成。
核辐射对材料的力学性能影响显著。
在金属材料中，辐射会导致位错密度增加、晶界迁移以及微观结构的变化，从而使材料的硬度、强度增加，但同时延展性和韧性会下降。
对于高分子材料，辐射引起的分子链断裂和交联会改变其弹性模量和拉伸强度。
陶瓷材料在核辐射下可能会出现裂纹扩展和微观结构的破坏，导致其抗压强度和抗热震性能降低。
材料的热性能也会受到核辐射的影响。
辐射会导致材料内部产生缺陷和晶格畸变，从而增加热阻，降低热导率。
这在一些对热传导要求较高的应用中，如核反应堆中的冷却系统，可能会带来严重的问题。
同时，辐射还可能改变材料的比热容和热膨胀系数，影响材料在温度变化环境中的稳定性。
铝，钡锶和：新的曼哈顿Chemtrail项目
铝，钡锶和：新的曼哈顿Chemtrail项目醒来时报约20年来，运行新的曼哈顿计划的人已经饱和了气氛，迫使我们摄取的女巫酿造出来的飞机的后面。
这是不正常的喷气发动机的排气。
相反的是无知和欺骗提出，最常见的chemtrail喷雾剂已发现包括铝，钡和锶的顺序。
大概上百次，来自世界各地的实验室测试已经证实了这一点。
如果你不知道新的曼哈顿计划是什么，请参阅笔者的前一篇文章“Chemtrails暴露：新的曼哈顿计划的历史。
”来自欧洲和美国的雨水样品的测试结果，显示铝，钡和锶水平升高已被编译在和U 。
许多其他的测试结果可以发现。
所有在互联网上，来自世界各地，无数其他可验证的测试结果已公布。
正如笔者一再表明，每当我们获得新的曼哈顿计划的任何方面的一个基本的了解，我们也可以随后找到很多证据支持在一个连贯的时间顺序排列的历史演变。
我们的chemtrail喷雾成分和历史发展的发现及其也不例外。
这不是巧合，而是当一个人认为，所有的西方政府继续声称，该项目不存在，是很有意思的。
在这种情况下，相关的历史演变是，用作原料的设计用于天气修饰和大气科学使用化学喷雾剂铝，钡，锶等。
伴随着短暂的技术性讨论，本文考察了历史。
不同的物质/不同的用途三氧化二铝的主要内容和本文的重点。
证据铝一连串被用作核剂（他们称之为）人工影响天气是在下一节。
新的曼哈顿项目利用氧化铝颗粒进行修改的天气。
当这些微小粒子分散并随后命中与适当的电磁能量，它们升温。
大气颗粒物对人工影响天气的目的的电磁扰动区分新曼哈顿计划。
当颗粒的大低大气压的体积是加热，高压区被创建。
如果能创造一个高压力区，人们可以围绕推动低压系统。
在与电离层加热器“记载重定向急流和许多其他技术相结合的能力，这是他们如何改变天气。
钡不是用于修改天气，而是作为示踪剂，收集大气数据。
钡在这方面的能力进行，因为钡可以是放射性的。
它显示了在雷达上很好。
关于人工影响天气与大气科学文献充满引用被用作大气示踪剂的放射性物质，如钡。
氢气氛下电子辐照对氧化铝特性的影响
氢气氛下电子辐照对氧化铝特性的影响
张海涛;孔令柱;张强基;杨本福;罗顺忠;赵国珍;张奇峰
【期刊名称】《真空科学与技术》
【年(卷),期】2001(21)5
【摘要】处在H2 气氛围下的氧化铝陶瓷受电子辐照时表面电导率会发生变化 ,这在某些应用中是非常重要的。
本文采用X射线光电子谱仪对阳极氧化法制备的氧化铝薄膜 (厚度 6 0nm)作了模拟研究。
结果表明 ,原制备的样品存在有氧化铝和氢氧化铝 2种化学状态 ,然而 ,经H2 气氛围下荷能电子 (5keV)辐照后 ,部分氢氧化铝态转变为氧化铝态。
同时 ,样品表面的C污染将降低约 1个数量级。
经上述处理后。
【总页数】3页(P398-400)
【关键词】氧化铝;阳极氧化;电子辐照;氢氛围;化学态变化;陶瓷材料;绝缘性能【作者】张海涛;孔令柱;张强基;杨本福;罗顺忠;赵国珍;张奇峰
【作者单位】复旦大学材料科学系;中国工程物理研究院;机械工业部上海材料研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TQ174.1
【相关文献】
1.气氛对γ射线辐照聚碳硅烷陶瓷先驱丝的化学结构和热解特性的影响 [J], 许云书;傅依备;宋永才;黄瑞良
2.电子辐照条件下初始电位对介质材料表面电位衰减特性的影响 [J], 代银松;张希军;原青云
3.电子辐照条件下真空度对介质材料表面电位衰减特性的影响 [J], 代银松;张希军;原青云;范亚杰
4.热处理气氛对电子辐照直拉硅中氧沉淀的影响 [J], 蔡莉莉;冯翠菊;陈贵锋
5.高阻NTD-FZ-Si-P^+n结电子辐照缺陷能级N_2气氛的退火特性 [J], 董友梅;戴培英
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
焦化加热炉辐射炉管腐蚀失效分析(2021版)
( 安全技术 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改焦化加热炉辐射炉管腐蚀失效分析(2021版)Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that peoplemake mistakes焦化加热炉辐射炉管腐蚀失效分析(2021版)应用扫描电子显微镜、能谱分折以及X射线衍射仪对焦化加热炉辐射炉管的高温腐蚀产物外貌特征，腐蚀物成分以及物相进行了分析，结果表明，由于炉膛操作温度过高，且燃料中含硫，Cr5Mo炉管不但发生高温氧化腐蚀，还发生高温硫腐蚀，使加热炉辐射炉管破坏加巨，最终导致炉管失效，同时提出了预防措施。
Cr5Mo钢具有良好的抗腐蚀性能和适中的高温机械性能，是石油化工设备常用的金属材料。
玉门油田炼化总厂焦化车间使用这种材料制成的焦化加热炉辐射炉管投入后，2007年至2010年在短短3年中却发生了严重的腐蚀，其中2010年大检修针对辐射炉管腐蚀严重的15根炉管进行更换，2013年大检修炉管腐蚀严重的12根炉管进行更换，表面腐蚀产物一层层剥落。
有些部位严重减薄。
本研究工作针对这一现象，对辐射炉管使用环境及其腐蚀产物的形貌、成分、物相进行分析，旨在找出腐蚀失效的原因及改进措施。
腐蚀产物检测高温腐蚀产物外貌特征宏观可见，腐蚀产物极易呈片状剥落，片状物大小不一，新剥落的腐蚀片，外表呈暗红色凹凸不平，内表面呈光滑沥青状，观察腐蚀片的截面，有层状结构。
扫描电子显微镜形貌观察，用扫描电子显微镜观察片状腐蚀产物的截面。
上部为腐蚀片的外层，此部位的腐蚀物组织疏松不连续；下部是腐蚀片的内层，即靠近基体的部位，此处的组织相对细密；内外层之间有一中间层，此层组织的紧密程度介于内外层之间，在外层与中间层交界处，中间层与内层交界处，分别观察到断断续续的裂纹。
SbTe基相变存储材料辐射效应及损伤机理研究的开题报告
SbTe基相变存储材料辐射效应及损伤机理研究的开题报告一、研究背景相变存储器是一种新型的非易失性存储器技术，其具有容量大、速度快、功耗低等优点，已成为研究热点。
SbTe是一种典型的相变存储材料，具有良好的相变性能和稳定性，已被广泛研究和应用。
然而，在高剂量辐射环境下，相变存储器的性能容易出现严重的损伤现象，影响其可靠性和寿命。
因此，本研究将重点探究SbTe基相变存储材料在辐射环境下的性能变化规律和损伤机理，为相变存储器的可靠性和寿命提供理论和实验依据。
二、研究目的1. 研究SbTe基相变存储材料在不同剂量的辐射环境下的相变性能变化规律。
2. 探究SbTe基相变存储材料在辐射环境下的损伤机理，分析其损伤类型和程度。
3. 研究不同条件下的退火处理对辐射后的SbTe基相变存储材料性能的影响，优化其性能。
三、研究内容1. 实验方法：利用离子束辐照和退火技术，制备不同剂量辐射和退火处理的SbTe基相变存储材料，通过XRD、TEM等测试手段，研究其结构和相变性能的变化规律。
2. 性能测试：通过电学测试等方法，研究SbTe基相变存储材料在不同剂量的辐射环境下的相变性能、电阻率变化等特性，分析其损伤类型和程度。
3. 退火处理：对辐射后的SbTe基相变存储材料进行不同条件的退火处理，研究其对性能的影响，优化存储性能。
四、研究意义1. 探究SbTe基相变存储材料在辐射环境下的性能变化规律和损伤机理，为相变存储器的可靠性和寿命提供理论和实验依据。
2. 通过退火处理优化辐射后的SbTe基相变存储材料的性能，提高相变存储器工作效率和可靠性。
3. 为相变存储器的设计和制造提供理论指导和技术支持，促进其在电子信息领域的应用。
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基金项 目： 国家 自然科学基金项 目（ １０ ０ ３ 。 ５ ０ ６５ ） 作者简介 ： 李佳玉（ ９ １ ） 女 ， １８ 一 ， 博士 ， 主要从事辐射换热研究 。
－ ・－— —
４８ ・— ５ － － —
２１ ０ ２年 ８月
固体火箭技术
第３ ５卷
了氧化 铝粒 子在 流 动过程 中 的相 变 。文献 ［ ］ 用离 纵 、 坐标 分别 表 示 无量 纲轴 向 长度 和无 量 纲径 向 长 ２采 横
ｔ ｅ ｎ ｕ ｎ ｅ ｆｐ ａ ｅ ｔ ｓｔ ｎ ａ ｄ ｃ ｂ ｎ ｓ ｔ ｍｐ ｒｔ ｎ ｔ ｅ ｒｄ ａｉ ｅ ｐ ｏ ｅ ｉ ｓｏ ｕ ｎ ａ ｔ ｌ ｓｆ ｗ ｗ ｒ ｎ ｙ ｅ ａ ｅ ｈ ｎ ｉｆ ｅ ｃ ｓ ｏ ｈ ｓ ｒ ｉ ｏ ｎ ａ ｏ ｏ ｕ ｙ ｏ ａ ｉｔ ｒ ｐ ｒ ｅ ｆ ｍｉ ａ ｐ ｒ ｃｅ ｏ ｅ ｅ ａ ａ ｚ ｄ ｂ ｓ ｄ ｌ ｎ ａ ｉ ｒ ｉ ｉ ｈ ｖ ｔ ｌ ａ ｉ ｌ ｌ ｏ ａ ｋ ａ ｄ Ｍｏ ｔ— ａ ｌ ｔ ｏ Ｔ ｅ ｃ ｃ ｌ ｔｄ ｒ ｓ ｌ ｄｃ ｔ ｈ ｔ ｈ ｕ ｎ ｅ ｏ ｌ ｐ ａ ｅ ｓ ｔ ｎ ｔ ｅ ｕ ｔ ｖｏ ｅ ｒ ｄａ ｉｎ ｏ ｎ ｂ ｃ ｗ ｎ ｅ Ｃ ｒｏ ｍｅ ｈ ｄ． ｒ ｈ ａ ｕ ａｅ ｅ ｕ ｔ ｉ ｉａ ｅｔ ａ ｅ ｉ ｅ ｃ ｆｍｕ ｔ ｈ ｓ ｔ ｅｏ ｈ ｌ ａ ｉｌ ｔ ａ ｉｔ ｆ ｌ ｓｎ ｔ ｎ ｌ ｆ ｉ ａ ｒ ｏ
Ｏ 引 言
是尾 喷焰 的 主要 辐 射 源 ， 氧化 铝 粒 子 的 尺寸 、 度 、 浓 温
相 准 高温含 粒子 自由流 辐 射 特性 在 火 焰 温 度 测 量 、 燃 度 、 态及 杂质都 会 影 响到尾 喷焰 的信号 。因此 ， 确 必 烧诊断、 目标 探 测 等领 域 有重 要 的研 究 意 义 和 应 用 背 预测含 铝燃 料 的 固体 发 动 机 尾 喷 焰 的辐 射 特 性 ， 须 景 。 固体火 箭发 动 机 尾 喷 焰 是 典 型 的 高 温 含 粒 子 流 ， 其光 辐射 特 性研 究 对 目标 探 测 与识 别 技术 非 常重 要 。
学 常数 ， 而探索 氧 化 铝 粒 子相 态 变 化 以及 粒 子 中少 从 量 炭黑杂 质对 整个 粒子 流辐射 特性 的影 响 。
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ｌ 轴对称粒子流场辐射特性计算
采用 反 向蒙特 卡罗法 计算 高温 粒 子 自由流 的定方
＂６ 叭５４ ｝ ６Ｏ３ ６ｌ７７６ ６ｌ３ ３‘ ０ ９ ６ ０Ｏ０ ０Ｏ ３ 的诸 船ｇ Ｏ０ ∞ ６Ｏ ００Ｏ ４ ８ ０００ ３６Ｏ － ３２２１ ｎ 向和定位 置上 辐射 信号 既保 留 了正 向蒙特 卡 罗法６０３９４３６Ｏ７３９４Ｉ
散颗粒 模型模 拟 了 固体 发 动机 内外 一 体 化两 相 流场 分 度 ， 基准参 数是 粒子 流离 喷 口较 近处 的径 向长 度 ， 其 即
布 ， 出颗粒 辐射 在尾 喷焰 总辐射 中 占主导地 位 ， 指 并详 细分析 了 颗 粒 尺 寸 和 速 度 对 尾 焰 辐 射 的 影 响。文 献 ［］ ３ 采用 离 散坐标 法 和 谱带 近 似 法模 拟 了气 相 和 气 固
。
的辐射特 性 和粒 子 尺 寸 ， 推 出 了计算 粒 子 非 均 匀 性 并 的经 验公 式 。美 国研 究者 通过 蒙特 卡罗 法射 线追 踪 法模 拟高 海拔 处 固体火箭 发动 机尾 喷焰 中氧化 铝粒 子
的辐射特 性 。
螽５
ｏ ５
５ ０ １０ Ｏ １０ ５
轴 向长度 （ 量纲 ） 无
ｈｇ ｍ ｅａ ｒ ａｔ ｌ ｏ ａ ｏ ｂ ｅ ｅｔｄ Ｔ ｅｓｅｔ ｌ ａｉ ｃ ｌｎ ｅａｉ ｉ ｈｇ ｍ ｅａ ｒ ｒｇ ｎｄ ｃ ａｅ ｂ ｉ ｉ ｔ ｐ ｒｔ ｅｐｒｃ ｓｆｗ Ｃ ｎｔ ｅｎｇ ｃ ． ｈ ｃｒ ｄａ ｅ ｏｇｔ ｘ ｉ ｔ ｐｒｔ ｅ ｅｉ ｅｒ ｓｄｏｖ ｈｅ ｕ ｉｅ ｌ ｎ ｌ ｅ ｐ ａｒ ｎ ａ ｈ ｓｎ ｈｅ ｕ ｏ ｅ —
细致考 虑 这些 因素 。
文献［ ］ １ 对二维轴对称 固体火箭发动机尾喷焰 流
含铝燃料 固体发动机尾喷焰中的氧化铝 （ １ ， 粒 子 场进行数值模拟 ， Ａ： ） Ｏ 考虑氧化铝粒子运动的影响 ， 但忽略
①
收 稿 日期 ：０ １１ －８ 修 回 日期 ：０ １１－５ ２ １－０ ； ０ ２ １－２０ 。
Ｕ ｉ．ｕ ， Ｊａ ｙ ＤＯＮＧ Ｓ ｉｋ ｉ Ｔ — ｉｇ ｈ —ｕ ， ＡＮ Ｈｅｐｎ （ ．Ｓ ｈｏ ｏ Ｅ ｅｇ ｎ ｏ ｅ Ｅ ｇｎｅ ｎ ， ａｊ ｇＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ｃｅｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ａ ｎ ２０ ９ ， ｈｎ ； １ ｃｏｌ ｆ ｎ ｒ ａｄＰｗ ｒ ｎｉｅｒ ｇ Ｎ ｎｉ ｎｖ ｓｙ ｆ ｉ ｅａｄＴ ｃ ｎｌ ｙ Ｎ ｍｉｇ １０４ Ｃ ｉａ ｙ ｉ ｎ ｅ ｉ Ｓ ｎ ｏ ２ Ｓｈｏ ｆ ｎｒｙＳｉｎｅａｄＥ ｇ ｅｒ ｇ Ｈ ｒｉ Ｉｓｔ ｅｏ ｅｈ ｏ ｇ ， ａｂ １０ ０ ， ｈｎ ） ． ｃｏｌ ｅ ｃ ｃ ｎ ｎ ｉ ｅ ｎ ， ａｂｎ ｎｔｕ ｆ ｃ ｎｌ Ｈ ｒｉ ｏＥ ｇ ｅ ｎ ｉ ｉｔ Ｔ ｏ ｙ ｎ ５０ １ Ｃ ｉａ
明 显 降低 粒 子 流 高温 区 间轴 线 上 光 谱 辐 射 强度 ， 当波 长 增 加 到 近 红 外 波段 时 ， 离喷 口较 近 处 轴 线 正 侧 向相 对 光 谱 辐 射 强度 随 着含 炭 黑 量 的 增 加 而增 大 。
关键 词 ： 轴对称氧化铝 粒子流 ； 光谱辐射特性 ； 变过程 ； 相 炭黑杂质 ； 等效光 学常数
两相 羽流 的辐射 强 度 ， 中 固相 主要 考 虑 氧 化 铝 粒 子 其
图中 ： ０处 粒子 流 的径 向长度 。
ｌ ５
的辐射 作用 ， 是 其 计算 中没 有 细致 考 虑 氧 化 铝 粒 子 但
吸收 指数 的光 谱 变 化 。 法 国学 者 Ｈ ｓｅ 等 通 过 实 ｅｐ ｌ 验研 究确 定尾 喷焰 中氧化 铝粒 子非 均匀 性会 影 响 喷焰
固 体 火 箭 技 术
第３ ５卷第 ４期
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＳ ｌ ｏ ｋ ｔＴ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ｒ ａ ｏ ｉ Ｒ ｃ ｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｄ
Ｖ １３ ． Ｏ ２ ｏ ． ５ Ｎｏ ４ ２ ｌ
相 变 及 炭 黑 杂 质 对 氧 化 铝 粒 子 流 辐 射 特 性 的 影 响①
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅｄ ｓｒ ｕ ｉｎ ｏ ｐ ｃｒ ｌｒ ｄ ａ ｃ ｌｎ ｈ ｘ ｓ ａ ０ ａ ｇｅ ｗａ ａｃ ｌｔｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ａ ｋ ａ ｄ Ｍｏ ｔ— ｒ ｓｒ ｃ ： ｈ ｉｔ ｂ ｔ ｆ ｓ ｅ ｔ ａ ｉｎ ｅ ａｏ ｇ ｔ ｅ ａ ｉ ｔ ９ 。 ｎ ｌ ｓ ｃ ｌ ｕａ ｅ ａ ｅ ｎ ｂ ｃ ｗ ｒ ｎ ｅ Ｃａｌ ｉ ｏ ａ ｏ ｍｅｈ ｄ ａ ｄ Ｂ ｕ ｇ ｍａ ｆ ｃｉ ｅ ｍｅ ｉ ｍ ｈ ｏ ｙ ｆ ｒ ｘ ｓ ｍｍｅｒ ｉｈ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｌ ｍｉ ａｐ ｒ ｃ ｅ ｏ Ｔ ｅ ｅｆｃ ｉｅ ｏ ｔ ａ ｏ — ｔ ｏ ｎ ｒ ｇ ｅ ｎ ｅｆ ｔ ｄ ｕ ｔｅ ｒ ｏ ｉｙ ｅ ｖ ａ ｔ ｃ ｈ ｇ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ａｕ ｎ ａ ｔ ｌ ｓｆ ｗ． ｈ ｆ ｔ ｐ ｉ ｌ ｎ ｉ ｉ ｌ ｅ ｖ ｃ ｃ ｓａ ｔ ａ ａｃ ｌｔ ｄ ｗｉ ｒ ｇ ｅ ｎ ｅｆｃ ｉｅ ｍｅ ｉｍ ｈ ｏ ｙ ｆ ｒｔｅ ａｕ ｎ ａ ｔ ｌ ｉ ｈ ｐ ａ ｅ ａ ｄ ｃ ｒ ｏ ｏ ｔ ｍｐ ｒ ｙ， ｄ ｔ ｓ ｃ ｕ ａｅ ｔ Ｂ ｕ ｇ ｍａ ｆ ｔ ｄ ｕ ｔ ｅ ｒ ｏ ｈ ｍｉ ａ ｐ ｒｉ ｅ ｗ ｔ ｍｕ ｉ ｈ ｓ ｎ ａ ｂ ｎ ｓ ｏ ｕ ｔ ａ ｎ Ｗ ｌ ｈ ｅ ｖ ｌ ｃ ｈ ｉ ｉ ｎ
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本文 以含 铝燃 料 固体 发动 机尾 喷焰 为 背 景 ， 已 在 知流 场 的基础 上 ， 给定粒 子浓 度和温 度 分布 ， 用 反 向 采