圆盘豆木材力学强度对高温热处理条件变化的响应

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木材高温热处理技术的研究进展及展望

木材高温热处理技术的研究进展及展望随着时代的不断发展，木材高温热处理技术逐渐受到人们的重视。

它主要是指将原有的木材在一定的温度下处理，从而使木材具有更好的物理、化学和机械性能，以达到特定的目的。

木材高温热处理技术研究的进展及展望，不仅有助于提高木材的坚硬度和耐磨性，而且对于改善木材的色泽，防白化，防霉变以及防腐等都具有重要作用。

木材高温热处理技术的研究主要从两方面进行：一是关于木材高温热处理过程中变化的物理、化学和机械性能的研究；二是关于木材高温热处理过程中发生的木材结构变化情况及其影响深度的研究。

首先，研究人员对木材高温热处理过程中变化的物理、化学和机械性能进行了深入的研究。

研究发现，当木材的温度超过一定的值时，木材的结构会发生微小的变化，使木材的硬度和耐磨性有所改善，从而达到更好的加工性能。

此外，随着温度的升高，木材的色泽和光泽也会有所提高。

其次，研究人员开展了木材高温热处理过程中发生的木材结构变化的情况及其影响深度的研究，以完善木材热处理技术和参数控制，使木材的性能达到优化效果。

研究表明，木材高温热处理后，木材结构中晶粒尺寸变化显著，表面处理深度可达到1mm以上，这可以提高木材的抗白化、防霉变和防腐蚀效果，提高木材的使用寿命和使用可靠性。

在未来，木材高温热处理技术将朝着更加环保和可持续发展的方向不断发展，努力改变木材的结构，以提高其物理、化学和机械性能，更好地服务于日益增长的社会经济需求。

所以未来木材高温热处理技术尚需要进一步完善及改进，在这方面相关学者和研究机构应加强研究，通过研发新的处理方法和技术来改善木材的性能，实现绿色木材的生产环节的更加可持续的节能发展和应用。

总的来说，木材高温热处理技术的研究进展和展望可以帮助我们更好地利用木材，充分发挥木材的潜力，服务于人们的日常生活和社会经济的发展。

只有把握住木材高温热处理技术的发展趋势，才能充分发挥木材的价值，更好地服务于我们社会的发展。

结论木材高温热处理技术的研究现有进展和展望具有重要的理论意义和实践意义。

高温热处理对木材力学性能的影响

高温热处理对木材力学性能的影响陈康乐;冯德君;张英杰;赵泾峰;胡耀华【摘要】以毛白杨(Populus tomentosa)、云杉(Picea asperata)和樟子松(Pinus sylvestris)为试验材料,通过蒸汽热处理,研究热处理条件变化对该3种木材的抗弯强度(MOR)、抗弯弹性模量(MOE)及顺纹抗压强度的影响.结果表明:随着热处理温度的升高和处理时间的延长,3种木材的MOR、MOE和顺纹抗压强度均降低；与对照样相比,毛白杨在180℃以下,云杉和樟子松在190℃以下,木材主要力学强度没有降低；毛白杨超过190℃,云杉和樟子松超过200℃,随着温度的升高,强度降低；毛白杨超过200℃,云杉和樟子松超过210℃强度降低的更快.总之,毛白杨热处理温度不超过200℃,云杉和樟子松热处理不超过210℃.【期刊名称】《西北林学院学报》【年(卷),期】2013(028)005【总页数】4页(P164-166,268)【关键词】高温热处理;毛白杨;云杉;樟子松;力学性能【作者】陈康乐;冯德君;张英杰;赵泾峰;胡耀华【作者单位】西北农林科技大学机械与电子工程学院,陕西杨陵712100;西北农林科技大学机械与电子工程学院,陕西杨陵712100;杨凌职业技术学院生态环境工程学院,陕西杨陵712100;西北农林科技大学机械与电子工程学院,陕西杨陵712100;西北农林科技大学机械与电子工程学院,陕西杨陵712100【正文语种】中文【中图分类】S781.2由于高温热处理改性木材技术不采用化学药剂，因而有很强的环保优势，国外在高温热处理木材的理论与技术方面进行了广泛的研究［1－4］。

目前，国内高温热处理木材的研究和应用还处在初级阶段，由以往研究热处理对压缩木材的固定与蠕变以及尺寸稳定化的影响向高温热处理对木材的防腐性和物理力学性能的影响等方面转变［5－9］。

由于木材的力学性能与其加工利用息息相关，因而迫切需要研究不同热处理条件后木材的力学性质，并为探寻热处理木材在不同使用环境条件下，平衡其尺寸稳定性和耐久性与力学性能之间的关系提供依据。

热处理温度对圆盘豆木材力学性能的影响

热处理温度下的力学性能变化规律进行研究结果表明，随着热处理温度升高，圆盘豆热处理材抗弯强度、弹性模量、面硬度均表现为先升高然后降低的趋势。热处理温度对圆盘豆木材抗弯强度影ｕ表向最大，弹性模量的影响次对
之，对表面硬度的影响最小。
材气干密度在０８～．／．１ｇｍ之间，３０ｃ具有一定光泽，密度大、强度高且质硬，但其木材干缩性大和尺寸稳定性差恢复技术，量化试验结果，中国林业科学院荒漠化研究
基衣科研业务费专项资金 “ 实木地丰热处理工艺 ” 后
ＭＯＥｎａｄｅｓｏａｏｏｕｔｆｒｔｔｅｅｕｅｗｉｈｅｅａｕｅｉｃｅｓ．ＴｅｅｆｃｆｈａｒａｍｅｔｏａｄｈｒｎｓｆＯｋｎｗｏｄｇｐａｉｓ，ｈｎｒｄｃｔｔｅｔｍｐｒｔｒｎｒａｅｈｆｔｏｅｔｔｅｔ材力学性能的影响
史蔷，鲍甫成，吕建雄，黄荣凤，赵有科，江京辉
（国林业科学研究院木材＿ｊ研究所，京１０９）中ｒ，－ｋ北００１
摘
要：过热蒸汽为传热介质和保护气体，用不同温度对圆盘豆木材进行热处理４，圆盘豆木材在不同以采ｈ对
ｈｒｎｓｅｌａｔａｄｅｓｉｔｓ．ｓｈｅ
ＫｅｒｓｏａｈａｒａｍｅｔＭＯＲ；ＯＥ；ａｄｅｓｖｗｏｄ：ｋｎ；ｅｔｅｔｎ；ｔＭｈｒｎｓ

热处理对圆盘豆木材尺寸稳定性的影响_史蔷

设备对木材热处理过程的控制方式为 :干球温度 +氧含量。
其实设备 :电热鼓风干燥箱 , 恒温恒湿箱 , 电子天平(精度 0 .001 g), 电子数显千分尺(精度0 .001 mm)等。 1 .3 试验方法 1 .3 .1 试件热处理
试验采用热处理工艺[ 6] , 应用阶梯式升温方法至设定温度对试件进行高温热处理。因圆盘豆为硬阔叶材 , 当热处理温度低于 160 ℃, 木材性质变化不大 , 当热处理温度高于 220 ℃时 , 木材脆性过大 , 不适宜于生产应用[ 2] , 故热处理温度分别为 160 、 180 、 200 、 220 ℃, 保持时间均为 4 h , 试验属单因素试验设计。
第7期
史蔷 , 等 :热处理对圆盘豆木材尺寸稳定性的影响
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理的应用 , 也直接影响了许多企业的经济效益。笔者受浙江久盛地板有限公司委托进行试验研
究。试验采用过热蒸汽介质热处理方法 , 对圆盘豆木材进行高温热处理 , 重点研究热处理温度对圆盘豆木材尺寸稳定性影响规律 , 为热处理木材的生产和应用提供科学依据。在试验中 , 采用干缩率、湿胀率和抗胀(缩)率、阻湿率来表征热处理后圆盘豆木材的尺寸稳定性。
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处理工艺素材 160 ℃ 180 ℃ 200 ℃ 220 ℃
中南林业科技大学学报
表 1 热处理材与素材干缩率 Table 1 Shrinkage ratio of heat-treated and control test specimens
弦向 3 .80 3 .28 .21 2 .62 1 .44
图 2 热处理材湿胀性能变化率 Fig.2 Change rate of swelling of heat-treated Okan wood

木材超高温处理及超高温处理木材的应用

木材超高温处理及超高温处理木材的应用一般的木材干燥中,温度小于100℃为常规干燥,100℃～150℃为高温干燥,大于150℃为超高温干燥.木材超高温热处理就是利用木材在接近或高于200℃的超高温低氧含量环境中,持续处理一定时间后,使木材中半纤维素降解,木材细胞壁中羟基减少,木材的吸湿性能下降,尺寸的稳定性和耐生物破坏性得到改善.现在木材作为一种重要的可再生资源之一,木材的综合利用水平关系到全球经济及社会的可持续发展.但是今年来,天然林木材资源在世界的范围内短缺,木材资源的使用专向了人工林木材,由于人工林木材不如天然林木材,例如,木材中幼龄材占的比例大,半纤维素和木素的含量高,材质较差,密度低,尺寸稳定性及耐久性差,用途受到很大的限制.对于这样木材的不足,国内外的研究人员对如何提高木材的尺寸稳定性、耐久性、吸湿的性能都做了大量的研究,用化学的方法对木材进行处理,但是对使用化学药剂处理木材的安全性提出质疑,同时在欧美也都在制定一些规定.在规定场合限制化学药剂处理木材的使用,像甲板、篱笆、风景名胜、野餐桌、操场等及儿童能接触到的场合.在各种处理技术中,非化学药剂处理的木材产品获得越来越广泛的市场空间,超高温热处理木材技术及产品受到广大的关注.【XNH系列木材高温热处理设备是南京林业大学干燥技术研究所、江苏星楠干燥设备有限公司（）在对国外现有高温热处理设备认真研究并结合国内工艺改良的基础上自主研发的。

其设备合理、配件先进、性能可靠，对木材的缺陷进行功能性改良,高效利用有限的珍贵木材资源，充分拓展木材资源作为实木制品的应用范围。

XNH系列木材高温热处理设备有全铝焊接组装的窑式和碳钢-不锈钢复合的罐式两种结构可供选择。

】在上个世纪九十年代后,很多的国家对超高温热处理木材的研究与开发.木材超高温热处理工艺对于木材的影响至关重要,处理温度、处理时间、加热速率、木材树种、试件重量、尺寸、初含水率等参数,都会影响产品的最终性能.处理工艺的确定主要依据产品的使用的目的,在吸水性能改善于力学性能降低之间优化,找到可接受的平衡点.根据处理所使用介质不同,处理工艺主要分为3种.蒸汽处理工艺、惰性气体处理工艺、热油处理工艺.在这三种热处理工艺中,蒸汽处理工艺是比较成熟的,同时应用也比较广,所以在这主要介绍蒸汽处理工艺.芬兰对超高温热处理木材的研究是比较早的,经过多年的发展,生产技术已经比较成熟.处理过程中,用水蒸气来防止木材燃烧,处理环境中氧气含量控制在3%～5%以下.处理过程分为3个步骤:1)升温过程,包括预热、高温干燥及再升温阶段;2)实际热处理阶段;3)冷却及平衡阶段.经处理后的木材与未处理材相比,最显著的变化石平衡含水率的降低,与其相关的缩胀性均有所改善.试验证明,当处理温度超过200℃时,松木的耐候性和耐腐性较好,但强度有所降低;桦木和杨木处理后最大的变化是,木材含水率变化对其尺寸稳定性的影响显著改善.总体结果表明,材质较均匀的径向材处理效果较好,而含有节子或弦向处理后则缺陷较多.经超高温热处理的木材可广泛应用于建筑内装修、外装修、地板、栅栏、室内外家具等方面.如一些工厂正在尝试用热处理木材生产木地板,以代替代热带阔叶树材的使用;热处理木材优良的胀缩性、较低的吸湿速度及良好的耐久性,在桑拿房的建造中可广泛的使用;热处理后木材的颜色加深,更加的质感、柔和、古典的韵味.用其制作木制工艺品是个不错的选折.热处理木材生产门窗,可避免由于湿度变化而引起的开缝或挤紧开启不便的情况.值得注意的是,热处理木材中残留的酸性物质较多,在使用过程中容易对连接件造成腐蚀,因此,最好使用不锈钢连接件连接.超高温热处理技术,可解决木材的尺寸稳定性问题,极大地促进人工林木材的使用范围,为人工林木材发掘出更大的潜在市场机会,同时,无论是在对外贸易,还是从多人们身体健康及环境的保护,超高温处理木材产品是我们的首选,它在未来的市场将占有很大的优势!【XNH系列木材高温热处理设备是南京林业大学干燥技术研究所、江苏星楠干燥设备有限公司（）在对国外现有高温热处理设备认真研究并结合国内工艺改良的基础上自主研发的。

热处理温度对圆盘豆地板材颜色的影响

盘豆地板材进行物理改性处理，研究了热处理温度对圆盘豆地板材心边材颜色的影响，旨为热处理地板的
ａ弦ｒｍ（向）窑干至含水率１。试件选自白色边，０材、黄色心材、色心材３试材，种试件各５。褐种每块１２设备。热处理设备：由德国产木材干燥机Ｌｇｏｔｉｎｍａ改
～
２０ ℃ ）ｏｓｅｉｎｏｏｗｅｅｉｖｓｉａｅ．Ｔｈｒｓｌｓｈｗｅｔａａｔｅｔｍｐｒｔｒ２ｎｐｃｍｅｃｌｒｒｎｅｔｇｔｄｅｅｕｔｓｏｄｈｔｓｈｅｅａｕｅ
基金项目：中圈林科院林业新技术研究所公益性科研院所基本科研业务费专项资金（ＦＮＴ２０Ｋ０）ＣＡＩ０９４。作者简介：史蔷（９１）女，阁林科院木材工业研究所博士研究１７ … ．中
色变暗；值均不断减小，ｂ表明
地板材颜色向蓝色方向变化；
、
△Ｅ值均呈升高趋势，映地反
板材颜色变化越来越明显。３种试材的。值未表现相似变化规律，但其绝对值较小，化变
范围较窄。
ｗａｂｖ０ ℃ ．ｓａｏｅ２０
Ｋｅｒｓ：Ｃｙｌｃｄｉｃｓｓ．；ｈｅｔｔｅｔｅ；ｗｏｄｃｏｙｗｏｄｉｏｓｕｐｐａｒａｍｎｔｏｌｒ

木材高温热处理技术研究进展

状,展望未来高温热处理技术的发展方向和前景。
关键词：高温热处理；性能;机理;研究进展
中图分类号：S782. 31
文献标识码:A
文章编号：1001-1714(2021)03-0039-03
木材作为一种天然可再生的环境友好型材料, 因其具有优良的环境学视觉特性及其优异的力学性能和可加工性能,近年来一直深受人们喜爱,在生产生活和社会经济建设方面发挥着不可替代的作用。但木材某些自身固有属性限制了其应用范围，例如易发生吸湿膨胀、干燥开裂变形及生物侵害腐朽等。为提高木材材性及其多功能性附加值，实现劣材优用，剩材再用，拓宽其应用领域，就必须对木材进行改性处理,达到木材高效利用的目的。较常用的木材改性方法主要有化学改性和物理改性两种方式, 而木材物理改性过程中不需要添加任何化学药剂，产生的污染少且处理工艺简单，处理后的木材更不会对人和居住环境产生任何危害［1］，如今正以其独有的特点赢得更多研究者的青睐，研究日趋深化。高温热处理技术是木材物理改性常用的有效手段之一,在功能上赋予木材良好的尺寸稳定性、生物耐久性及改善木材的声学性能等，具有较为广阔的应用前景，同时也是人工林速生材和普通木材一种有效的改性增值手段，对我国木材加工行业的发展具有较为重要的意义。本文着重阐述高温热处理改性木
2高温热处理木材机理
2. l半纤维索半纤维素在高温热处理过程中的变化是形成热
处理材特有材性的决定性因素。半纤维素是木材细胞壁纤维素骨架和木质素填充物之间的主要粘结物质。当高温热处理温度接近l60 t时，木材细胞壁化学组分中的半纤维素首先开始发生热降解反应, 分子链中的乙酰基首先会从主链中发生断裂反应形成乙酸物质，葡萄糖醛酸聚木糖分子上的少量羧基也会发生断裂反应生成甲酸等物质，乙酸和甲酸这两种物质是木材高温热处理改性过程中的主要挥发性物质，它们在降解断裂过程中形成的酸性环境将会对半纤维素的水解产生极大的促进作用，可作为催化剂加速半纤维素水解形成更多的糖类物质。随高温热处理改性温度的不断升高，木材细胞壁中的半纤维素分子会发生降解反应生成低聚糖甚至某些单糖分子，单糖分子又可以通过脱水缩合反应生成某些醛类物质,l80 t的饱和蒸汽处理条件下，半纤维素中的阿拉伯糖和半乳糖可以完全发生分解。 2.2纤维索

高温热处理对人工林杨木物理力学性能和尺寸稳定性的影响

高温热处理对人工林杨木物理力学性能和尺寸稳定性的影响陈泽君;王勇;马芳;范友华;邓腊云【摘要】The research that temperature and time of heat treatment affected the performance of dimensional stability and mechanical properties on heat-treated plantation poplar wood was conducted by taking steam as medium, and with high temperature treatments. The results show that the dimensional stability and mechanical properties of heat-treated wood were easily susceptible to temperature and time. After considering comprehensively, the optimal parameters of hot-treated wood are as followings: temperature 180 "C , hot-processing time 3.5 hours.%以蒸汽为介质,采用高温热处理法对杨木木材进行热处理,研究了处理温度和处理时间对杨木木材的物理力学性能和尺寸稳定性的影响.结果表明:处理温度和处理时间对木材物理力学性能和尺寸稳定性均有较大影响.综合考虑处理温度和处理时间对木材物理力学性能和尺寸稳定性的影响及成本等因素,较佳的热处理工艺参数为:温度180℃,时间3.5 h.【期刊名称】《中南林业科技大学学报》【年(卷),期】2012(032)006【总页数】4页(P142-145)【关键词】杨木木材;热处理;力学性能;尺寸稳定性;抗缩系数【作者】陈泽君;王勇;马芳;范友华;邓腊云【作者单位】湖南省林业科学院,湖南长沙410004;湖南省林业科学院,湖南长沙410004;湖南省林业科学院,湖南长沙410004;湖南省林业科学院,湖南长沙410004;湖南省林业科学院,湖南长沙410004【正文语种】中文【中图分类】S781.21我国人工林资源丰富，但人工林木材存在很多不足，如密度小、强度低、尺寸稳定性差、易腐朽等给其生产利用带来诸多问题，为提高人工林木材材性，实现劣材优用，提高其经济利用价值，就必须对其进行改性处理。

热处理对圆盘豆地板材颜色的影响

（责任编辑
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果表明，处理后圆盘豆木材颜色发生明显变化。随着热处理温度升高，材明度，热木Ｊ降，绿色品指数ａ下红变化不明显，蓝色品指数ｂ降，黄下色差 △Ｅ增大，材表面颜色加深，且木材径面色差值大于弦面及横截面色差木并值，面色差值大于其内部色差值。表
收稿１：０００ — ５３期２１－８１修回日期：００９１２１－ —５０基金项目：国林科院林业新技术研究所公益性科研院所基本科研业中务费专项资金（ＡＩＴ０９０）ＣＦＮ２０Ｋ４。第一作者简介：蔷（９１一）女，士生，究方向为木材科学与技史１７，博研术。Ｅｍｉ：ｉｉｇｋＯ８ａｏ．ｎ — ａｌｓｑａ０２Ｏ＠ｙｈｏｃｈ “

圆盘豆热处理材颜色变化及其变化机理

Ｓｉｎ，ＬＪａ — ｉｎ，ＢＡＯｕｃｅｇ，ＪＡＮＧｉｇｈｉＨＵＡＮＧｎ－ｅｇＺＨＡＯｕｋＨＩｑａｇＵｉｎｘｏｇＦ－ｈｎＩＪｎ－ｕ，Ｒｏｇｆｎ，Ｙｏ－ｅ（ｅｅｒｈＩｓｔｔｏｏｄｓｙｔｅＣｉｓｃｄｍｆｏｅｔ，ｅｉｇ１０９，ｈｎ）ＲｓａｃｎｔｕｆｉｅＷｏｄＩｕｔ，ｈｈｎｅＡａｅｙｏＦｒｒＢｉｎ００１Ｃｉａｎｒｅｓｙｊ
ＫｅｒｓＣｙｉｏｉｃｓｓ；ｈｒａｅｔｎ；ｒｈｎｓ；ｏｏｉｅｅｃｙｗｏｄ：ｌｄｓｕｐｐｔｅｃｍｌｒａｍｅｔｂｉｔｅｓｃｌｒｆｒｎｅｔｇｄｆ
圆盘￣（ｙｃｄｓｕｐ是近年来进入我国的新树＿Ｃｌｏｉｓｐ）ｉｃｓ
圆盘豆热处理材颜色变化及其变化机理
史蔷，吕建雄。鲍甫成，江京辉，黄荣凤。赵有科
（中国林业科学研究院木材所，北京１０９）００１
摘要：试验采用过热蒸汽作为传热介质和保护气体，圆盘豆木材进行热处理，对热处理温度为１０（１０Ｃ６￣、８￣、２
ｃｎｕｔｄａｉｆｒｎｅｅａｕｅｆ１０Ｃ，１０￣ｏｄｃｅｔｄｆｅｅｔｔｍｐｒｔｒｓｏ６￣Ｃ，２０Ｃ，ａｄ２０ ℃ ｆｒｈｈｈａｄｈｒｓｅｔｅｙ８０￣ｎ２ｏ２，４，６ｎｄ８ｅｐｃｉｌ，ｗｉｖｔＵＶｈｓｅｔｏｃｐｎｄｇｓｃｒｍａｏｒｐｙｐｃｒｓｏｙａａｈｏｔｇａｈ —ｍａｓｓｅｔｏｔｙｕｅｏｈｎｌｓｓｏｋｎｗｏｄｐｗｄｒｅｔａｔＴｅｒｓｌｓｐｃｒｍｅｒｓｄｆｒｔｅａａｙｉｆｏａｏｏｅｘｒｃ．ｈｅｕｔｓ

高温热处理对木材力学性能的影响

ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＴｒｅａｔｍｅｎｔｏｎＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＷｏｏｄ
ＣＨＥＮＫａｎｇ — ｌｅ。ＦＥＮＧＤｅ－ｊＩ１１１ ”，ＺＨＡＮＧＹｉｎｇ－ｊｉｅ，ＺＨＡＯＪｉｎｇ－ｆｅｎｇ，ＨＵＹａｏ－ｈｕａ
２．ＹａｎｇｌｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＶｏｃａｔｉｏｎａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙａｘｉ７１２１００，Ｃｈｉｎａ）
西北林学院学报２０１３，２８（５）：１６４～１６６
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．ｉ００１ — ７４６１．２０１３．０５．３２
ｇｒａｉｎｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓ，Ｐｔｏｍｅｎｔｏｓａａｔ１８０ ℃ ，Ｐ．ａｓｐｅｒａｔａａｎｄＰ．ｓｙｌｖｅｓｔｒｉｓａｔ
高温热处理对木材力学性能的影响
陈康乐，冯德君，张英杰，赵泾峰，胡耀华

热处理温度对圆盘豆木材力学性能的影响

热处理温度对圆盘豆木材力学性能的影响史蔷;鲍甫成;吕建雄;黄荣凤;赵有科;江京辉【摘要】以过热蒸汽为传热介质和保护气体,采用不同温度对圆盘豆木材进行热处理4h,对圆盘豆木材在不同热处理温度下的力学性能变化规律进行研究.结果表明,随着热处理温度升高,圆盘豆热处理材抗弯强度、弹性模量、表面硬度均表现为先升高然后降低的趋势.热处理温度对圆盘豆木材抗弯强度影响最大,对弹性模量的影响次之,对表面硬度的影响最小.【期刊名称】《林业机械与木工设备》【年(卷),期】2011(039)001【总页数】3页(P27-29)【关键词】圆盘豆;热处理;抗弯强度;弹性模量;硬度【作者】史蔷;鲍甫成;吕建雄;黄荣凤;赵有科;江京辉【作者单位】中国林业科学研究院木材工业研究所,北京,100091;中国林业科学研究院木材工业研究所,北京,100091;中国林业科学研究院木材工业研究所,北京,100091;中国林业科学研究院木材工业研究所,北京,100091;中国林业科学研究院木材工业研究所,北京,100091;中国林业科学研究院木材工业研究所,北京,100091【正文语种】中文【中图分类】TS612圆盘豆（Cylicodiscus spp）俗称绿柄桑或非洲紫檀，国外名称OKAN，属含羞草科，主要分布于非洲地区，盛产于加蓬和刚果。

近年来，由于我国森林资源短缺，家具和地板等行业需要大量进口此类木材。

圆盘豆木材气干密度在0.83～1.0g/cm3之间，具有一定光泽，密度大、强度高且质硬，但其木材干缩性大和尺寸稳定性差的缺陷影响了木材的使用价值和经济价值。

热处理可以改善木材尺寸稳定性，这对于扩大木材在建筑和户外应用至关重要。

但在改善上述性能的同时，木材的化学结构也发生了变化，导致热处理后的木材变脆和强度下降［1］，这在很大程度上限制了热处理木材的应用范围。

为解决这一问题，试验采用高温热处理工艺对圆盘豆木材进行物理改性，探讨热处理工艺对圆盘豆木材力学性能的影响，以期获得优化的热处理工艺参数，为圆盘豆木材的有效利用提供科学依据。

热处理对木材化学组分及物理力学性能影

收稿日期:2018-09-01基金项目:“十三五”国家重点研发计划项目“珍贵树种定向培育和增值加工技术集成与示范”(2017YFD0601100)第一作者简介:孔繁旭(1993-),男,助理工程师,硕士,研究方向为木材科学与技术,E⁃mail:fanxu.kong@。

∗通讯作者:王艳伟(1984-),男,工程师,硕士,研究方向为木材科学与技术,E⁃mail:526520827@。

第47卷　第1期2019年1月林业机械与木工设备FORESTRY MACHINERY &WOODWORKING EQUIPMENTVol 47No.1Jan.2019综述热处理对木材化学组分及物理力学性能的影响孔繁旭,　邹超峰,　王艳伟∗,　邵海龙,　孙龙祥,　徐　立,　叶家豪,　金文杰(久盛地板有限公司,浙江湖州313009)摘　要:从热处理工艺参数对木材的化学组分、密度、尺寸稳定性、颜色及力学性能影响等方面综述木材热处理研究进展。

总体来看,热处理方式和时间,以及热处理温度是影响木材微观结构与宏观性能的最重要因子。

不同树种的化学组分类别及含量存在一定的差异性,温度对木材化学组分影响大小应该结合树种进行考虑。

随着热处理温度升高与时间延长,特别是温度高于200℃时,木材力学强度损失严重;低于200℃时,木材力学性能主要受半纤维素发生热解和水解反应影响。

木材低温(≤200℃)热处理技术将是今后研究的方向之一,尤其应重视该温度范围木材半纤维素的量化研究工作。

关键词:木材热处理;化学组分;密度;颜色;尺寸稳定性;力学性能中图分类号:S781.7 文献标识码:A 文章编号:2095-2953(2019)01-0009-08Effect of Heat Treatment on Chemical Composition andPhysico⁃Mechanical Properties of WoodKONG Fan⁃xu ,　ZOU Chao⁃feng ,　WANG Yan⁃wei ∗,　SHAO Hai⁃long ,SUN Long⁃xiang ,　XU li ,　YE Jia⁃hao ,　JIN Wen⁃jie(Treessun Flooring Co.Ltd,Huzhou Zhejiang 313009,China)Abstract :The research progress in wood heat treatment was reviewed from the effect of heat treatment process param⁃eters on the chemical composition,density,dimensional stability,color and mechanical properties of wood.In general,the heat treatment method,time,and heat treatment temperature are the most important factors affecting the micro⁃structure and macroscopic properties of wood.Different tree species have certain differences in terms of chemical composition types and contents.The influence of temperature on the chemical composition of wood should be consid⁃ered in combination with tree species.With rise in heat treatment temperature and the extension of time,especially at a temperature above 200℃,the mechanical strength loss of wood is serious;at a temperature below 200℃,the me⁃chanical properties of wood are mainly affected by pyrolysis and hydrolysis of hemicellulose.Wood low temperature (≤200℃)heat treatment technology will be one of the research directions in future and particular attention shouldbe paid to the quantitative research work of wood hemicellulose in this temperature range.Key words :wood heat treatment;chemical composition;density;color;dimensional stability;mechanical proper⁃ties林业机械与木工设备第47卷木材热处理是指在高温乏氧条件下,以木材为原料、进行短期热解处理的一种环保型物理改性技术。

高温环境下材料力学特性分析与工程应用

高温环境下材料力学特性分析与工程应用随着科技的不断进步，高温环境下材料力学特性分析与工程应用成为了一个备受关注的领域。

在高温环境下，材料的力学性能会发生明显的变化，这对于工程应用来说是一个巨大的挑战。

因此，研究高温环境下材料的力学特性，对于提高工程材料的性能和可靠性具有重要意义。

首先，高温环境下材料的力学特性会发生变化。

在高温下，材料的热膨胀系数增大，导致材料的尺寸发生变化。

这对于工程结构来说是一个重要的考虑因素，因为结构的尺寸变化可能会导致应力集中和破坏。

此外，高温还会引起材料的软化现象，即材料的强度和刚度降低。

这是因为高温下，材料的晶格结构发生变化，导致原子间的结合力减弱。

因此，高温环境下材料的力学特性需要进行深入的研究和分析。

其次，高温环境下材料力学特性的分析对于工程应用具有重要意义。

在航空航天、能源和化工等领域，高温环境下的材料性能是工程设计的重要考虑因素。

例如，在航空发动机中，高温下的材料需要具有良好的高温强度和耐热性能，以确保发动机的安全运行。

在核能领域，材料的高温力学特性对于核反应堆的安全性和可靠性具有重要影响。

因此，通过对高温环境下材料力学特性的分析，可以为工程设计提供重要的参考依据。

在分析高温环境下材料力学特性时，需要考虑多种因素。

首先，材料的成分和结构对于其力学特性具有重要影响。

不同的材料具有不同的化学成分和晶体结构，因此其在高温下的性能也会有所不同。

其次，应力-应变关系是描述材料力学特性的重要参数。

在高温下，材料的应力-应变关系可能会发生变化，因此需要进行实验和数值模拟来确定材料的力学行为。

此外，热膨胀系数和热导率等热学参数也需要考虑，因为它们对于材料的力学特性具有重要影响。

工程应用方面，高温环境下材料力学特性的分析可以为材料选择和工程设计提供重要的参考。

通过研究不同材料在高温下的性能，可以选择合适的材料来满足工程需求。

例如，在航空发动机中，需要选择具有良好高温强度和耐热性能的材料来制造叶片和涡轮等关键部件。

木材高温定型的原理

木材高温定型的原理木材高温定型是指通过加热木材至一定温度，使其结构发生变化，减小木材的尺寸和改变其形状的过程。

这种加工方法可以改善木材的性能，提高木材的稳定性和使用寿命。

下面将详细介绍木材高温定型的原理。

木材是由纤维素、半纤维素和木质素等多种组分构成的天然高分子复合材料。

这些组分在自然条件下，在分子间的力作用下形成横向和纵向的结合，赋予了木材优异的力学性能和稳定性。

然而，由于木材是具有生物活性的有机材料，其性能会受到温度、湿度和紫外线等环境因素的影响。

木材高温定型的原理是利用热力作用，通过加热木材并施加压力，使木材中的纤维素、半纤维素和木质素等组分的分子间键断裂和重组，从而使木材的尺寸和形状发生改变。

温度的升高会加速分子活动，使木材中的纤维素和半纤维素的长链分子发生缩短并重新排列，从而缩小了木材的体积。

同时，由于纤维素和半纤维素是木材中纤维的主要成分，其分解和重组过程也会导致木材表面的纤维结构发生改变，使木材的形状发生变化。

木材高温定型的主要作用是改善木材的稳定性。

木材中的纤维素和半纤维素在温度升高时会发生热塑性变形，使木材的纤维结构更加紧密，从而改变了木材的纤维排列方式和纤维间的结合方式。

同时，由于木材中的纤维素和半纤维素在高温下分解和重组的过程，过程中的组分之间形成了更多的分子键，使木材的结构更加稳定和坚固。

这种高温定型的过程还可以消除木材中的内应力，并减小木材的膨胀和收缩系数，从而提高木材的稳定性和抗变形能力。

木材高温定型的过程还可以改善木材的性能。

经过高温定型处理的木材具有更好的抗腐蚀性和防潮性能。

由于木材中的纤维素和半纤维素在高温下形成了更多的分子键结合，使木材的表面更加密封，难以渗透水分和空气等外界介质，从而减少了木材的吸湿量和腐蚀速度。

此外，由于木材高温定型过程中的分子重组和交联，还可以增加木材的硬度和强度，提高其抗压、抗弯等力学性能。

需要注意的是，在进行木材高温定型时，温度的控制非常重要。

高温环境下材料的力学响应与失效预测

高温环境下材料的力学响应与失效预测在高温环境下材料的力学响应与失效预测中，温度是一个重要的因素，可以显著影响材料的力学性能和失效行为。

高温环境下材料的力学响应和失效预测具有重要的理论和工程应用价值，对于材料的设计、可靠性评估和安全性分析等方面具有重要意义。

高温环境对材料力学性能的影响主要体现在以下几个方面：1. 热膨胀效应：高温会导致材料的热膨胀，使材料产生应力和应变，进而影响材料的力学性能。

适当考虑热膨胀对材料力学性能的影响，可以准确预测材料的变形和失效行为。

2. 组织和晶粒尺寸的变化：高温环境下，材料的组织和晶粒尺寸会发生变化，进而影响材料的力学性能。

例如，晶粒长大会导致材料的塑性变形能力下降，容易产生脆性断裂。

3. 势能势力变化：高温会改变材料的势能势力分布，导致材料的力学行为发生变化。

例如，高温下材料的粘性变得更强，使材料的变形行为更趋近于粘性流变。

针对高温环境下材料的力学响应和失效预测，有一些现有的研究方法和理论可以应用，包括但不限于以下几种：1. 材料力学模型：建立适合高温环境下的材料力学模型，可以通过对温度和其他影响因素的考虑，预测材料的力学行为。

基于材料的基本物理性质以及试验数据，可以使用连续介质力学理论和弹性力学模型等方法进行建模分析。

2. 多尺度模拟：通过多尺度模拟方法，将材料的宏观力学性能与微观结构和材料本构行为关联起来。

这种方法能够更准确地预测材料在高温环境下的变形和失效行为，并有助于解释材料失效的微观机制。

3. 数值模拟和有限元分析：利用数值模拟和有限元分析的方法，可以对高温材料的力学行为进行数值模拟和预测。

通过建立材料的数值模型，可以模拟材料在高温环境下的应力分布、变形情况和失效行为，为材料设计和使用提供可靠性评估。

4. 材料失效预测：结合材料的热力学性质、力学行为和微观结构特征等因素，可以开展材料失效预测的研究。

通过考虑材料的力学性能、热膨胀特性和应变累积等因素，可以预测材料在高温环境下的寿命和失效机制。

如何在工程力学中处理高温问题？

如何在工程力学中处理高温问题？在工程领域中，高温环境常常给结构和材料带来严峻的挑战。

工程力学作为研究物体机械运动和受力关系的学科，对于处理高温问题具有至关重要的意义。

当温度升高时，材料的力学性能会发生显著变化，从而影响结构的稳定性、强度和耐久性。

因此，如何在工程力学中有效地处理高温问题成为了工程师们必须面对和解决的关键课题。

首先，我们需要了解高温对材料力学性能的影响。

在高温条件下，材料的强度通常会下降。

这是因为高温会导致原子的热运动加剧，从而削弱了原子间的结合力。

例如，金属材料在高温下，其屈服强度和抗拉强度都会降低。

此外，高温还会使材料的弹性模量减小，这意味着材料在受力时更容易发生变形。

同时，高温还可能导致材料发生蠕变现象，即在持续的应力作用下，材料会随着时间的推移而逐渐产生塑性变形。

为了准确描述高温下材料的力学性能，实验研究是必不可少的手段。

通过在高温环境中对材料进行拉伸、压缩、疲劳等实验，可以获取材料在不同温度和应力条件下的力学性能数据。

这些实验数据对于建立准确的材料本构模型至关重要。

材料本构模型是描述材料应力应变关系的数学表达式，它是进行工程力学分析的基础。

在高温情况下，常用的本构模型包括基于物理机制的模型和经验模型。

基于物理机制的模型试图从原子和微观结构的角度解释材料的力学行为，而经验模型则是通过对实验数据的拟合得到的。

在工程力学分析中，有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）是一种强大的工具，尤其在处理高温问题时。

通过将结构离散为有限个单元，并为每个单元赋予材料的高温性能参数，可以模拟结构在高温环境下的应力、应变和变形分布。

在进行有限元分析时，需要合理选择单元类型、网格密度和边界条件，以确保分析结果的准确性。

此外，还需要考虑热传递对结构力学性能的影响。

因为在高温环境中，热传递会导致结构内部产生温度梯度，从而引起热应力。

对于在高温下工作的结构，热防护设计也是至关重要的。

热处理对圆盘豆地板材颜色的影响

热处理对圆盘豆地板材颜色的影响史蔷;鲍甫成;吕建雄【期刊名称】《林业科技开发》【年(卷),期】2011(25)1【摘要】Okan lumbers were thermally modified at 160℃ 、180℃ 、200℃ 、220℃ respectively by superheated steam as a heat transfer medium andthe protection gas. The results showed that the color of the Okan lumbers changed significantly after thermal modification. With the rise of the holding temperature, the color parameters of L* and b* decreased.a*showed no obvious change, while ΔE* increased significantly. The colorof Okan wood became darker. The color difference in radial section is greater than that in tangential and transverse section. The color difference on the surface is more remarkable than that inside.%采用过热蒸汽作为传热介质和保护气体,于160、180、200、220℃分别对圆盘豆木材进行热处理试验.结果表明,热处理后圆盘豆木材颜色发生明显变化.随着热处理温度升高,木材明度L*下降,红绿色品指数a*变化不明显,黄蓝色品指数b*下降,色差△E*增大,木材表面颜色加深,并且木材径面色差值大于弦面及横截面色差值,表面色差值大于其内部色差值.【总页数】4页(P42-45)【作者】史蔷;鲍甫成;吕建雄【作者单位】中国林业科学研究院木材工业研究所,北京,100091;中国林业科学研究院木材工业研究所,北京,100091;中国林业科学研究院木材工业研究所,北京,100091【正文语种】中文【相关文献】1.热处理对圆盘豆木材尺寸稳定性的影响 [J], 史蔷;鲍甫成;吕建雄;黄荣凤;赵有科;江京辉2.热处理温度对圆盘豆地板材颜色的影响 [J], 史蔷;鲍甫成;吕建雄;黄荣凤;赵有科;江京辉3.圆盘豆热处理材颜色变化及其变化机理 [J], 史蔷;吕建雄;鲍甫成;江京辉;黄荣凤;赵有科4.热处理温度对圆盘豆木材力学性能的影响 [J], 史蔷;鲍甫成;吕建雄;黄荣凤;赵有科;江京辉5.圆盘豆地板材热处理工艺的基础研究 [J], 史蔷因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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第４卷０
第４期
林业机械与木工设备
ＦＲＳＲＣＮＲＯＥＴＹＭＡＨＩＥＹ＆ＷＯＤＲＩＧＥＵＰＮＯＷＯＫＮＱＩＭＥＴ
Ｖ１０Ｎ．ｏ４ｏ４
Ａｔ２１ｐ０２．
２１０２年４月
圆豆材学度高热硬度的变化趋势不明显。红外光谱分析表明，热处理使木材中的半纤维素、纤维素、素发生降解反应，木导致木
材力学强度降低。关键词：圆盘豆；热处理；弯强度；漠量；度抗弹硬中图分类号：７１￥８．３文献标识码：Ａ文章编号：０５２５（０２０— ０６０２９ — ９３２１）４９１ — ４
史蔷，鲍甫成。吕建雄。江京辉，黄荣凤。赵有科（中国林业科学研究院木材所，北京１０９）００１
摘要：以过热蒸汽为传热介质和保护性气体，在热处理温度为１０Ｃ１０Ｃ２０、２％，６￣、８￣、０￣２０：热处理时间为２、Ｃｈ４、ｈ８ｈ６、ｈ的条件下对圆盘豆木材进行高温热处理，究圆盘豆木材在不同热处理条件下的力学性能变化规律。结研果表明，随着热处理温度升高和热处理时间延长，圆盘豆热处理材抗弯强度降低；弹性模量在１０６￣Ｃ时最高，然后降
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