工程科學學報

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月刊，1955年創刊

ISSN 2095-9389

CN 10-1297/TF

主管單位：教育部

主辦單位：北京科技大學

編　　輯：《工程科學學報》編輯部

出　　版：科學出版社

主任委員：楊仁樹

副主任委員(主編)：吳愛祥

地　　址：北京市海淀區學院路30號

電　　話：(010)62333436

傳　　真：(010)62333436

郵發代碼：82-303

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2008年第30卷第8期

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不同強度巖石的破壞過程及聲發射數值模擬

王學濱

2008, 30(8): 837-843. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.022

[摘要](150)

[PDF 1765KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
采用FLAC模擬了初始內聚力及內摩擦角對具有隨機材料缺陷單軸平面應變壓縮巖樣破壞過程及聲發射的影響;采用編寫的若干FISH函數規定隨機缺陷及統計發生破壞的單元數目.密實的巖石服從莫爾-庫侖剪破壞與拉破壞復合的破壞準則,破壞之后呈現應變軟化-理想塑性行為;缺陷在破壞之后經歷理想塑性行為.隨著密實巖石強度參數的提高,從應力峰值到殘余應力的應力降、軸向應變增量提高,貫通試樣的剪切帶出現滯后,試樣內部最終發生破壞的單元數降低.對于密實巖石強度參數高的試樣,缺陷全部發生破壞之后,密實巖石沒有立即發生破壞;應力峰值被達到之后,破壞的單元數增長不大.在加載過程中,聲發射數有顯著增加的三個區段.區段1、2及區段3的絕大部分位于峰前.在區段3的峰前階段,聲發射數的增加源于缺陷的長大、聚結、傳播和競爭.強度參數越高,區段3越長,區段3的峰值越低.這表明當密實巖石的強度參數較高時,密實巖石單元破壞相繼發生,破壞過程持續得較長.

高濁度礦井水水質特性

何緒文, 錢大益, 譚遠斌, 李丹, 陳靜

2008, 30(8): 844-847. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.001

[摘要](268)

[PDF 661KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
通過對高濁度礦井水懸浮物的粒度分布、表面特性及其混凝沉降特性的研究,揭示了其水質特性,分析了影響高濁度礦井水懸浮顆粒與混凝劑親和能力的主要原因.研究發現:礦井水所含懸浮物主要是粒徑較小的煤粉和巖粉,而且表現出不同程度的負電性,自然沉降比較困難.隨著煤化程度的加深,煤粉的潤濕性逐漸降低,與混凝劑的親和能力逐漸減弱.

Weibull尺寸分布晶粒組織演變的仿真研究

王浩, 劉國權, 秦湘閣

2008, 30(8): 848-853. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.002

[摘要](283)

[PDF 1322KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
采用一種改進的Potts模型Monte Carlo算法,對具有Weibull尺寸分布(參數β=3.47)的晶粒組織進行了3D正常晶粒長大過程的仿真研究.仿真結果表明:整個晶粒長大過程遵循拋物線長大規律,晶粒生長指數為0.501,非常接近理論值0.5.晶粒長大過程可分為過渡階段與準穩態長大兩個階段.Weibull尺寸分布參數β由過渡階段的3.47逐漸演變為準穩態階段的2.76,準穩態階段晶粒尺寸分布參數保持β=2.76不變.晶粒的平均面數〈f〉隨仿真時間的增加而增大,在準穩態階段后期趨近于穩定數值.晶粒面數分布為Lognormal分布,最高頻率面數f為10,個體晶粒面數范圍為3~43.

脈沖電流對球墨鑄鐵退火組織與性能的影響

李青春, 陳湘茹, 常國威, 翟啟杰

2008, 30(8): 854-857,902. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.003

[摘要](220)

[PDF 1456KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
在球墨鑄鐵的高溫石墨化過程中采用脈沖電流為輔助手段,研究了脈沖電流對退火處理球墨鑄鐵力學性能以及滲碳體的石墨化、鐵素體轉變的影響.經脈沖電流處理后,球墨鑄鐵的硬度、抗拉強度降低,延伸率增加.SEM分析表明,脈沖電流加速了球墨鑄鐵的高溫石墨化過程,促進了鐵素體的轉變.脈沖電流處理后石墨形核率的增加是加速滲碳體分解和鐵素體轉變的主要原因.

Fe-C-Mn系冷軋雙相鋼兩相區奧氏體化過程模擬

鄺霜, 康永林, 于浩, 齊秀美, 劉仁東

2008, 30(8): 858-863. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.004

[摘要](282)

[PDF 771KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
在對雙相鋼兩相區奧氏體化過程進行熱力學與動力學分析的基礎上,建立了兩相區奧氏體化過程的擴散模型,并采用顯式有限體積法對740℃與780℃下的奧氏體化過程進行了數值求解.模擬結果表明:奧氏體長大初期受C元素在奧氏體中的擴散控制并很快達到亞平衡.該階段奧氏體長大速度較快.奧氏體長大后期受Mn元素在鐵素體中的擴散控制.該過程由于Mn元素的擴散速率比C元素的擴散速率低幾個數量級而持續數千秒.當Mn元素在兩相中的擴散通量相等時,奧氏體停止長大,Mn元素繼續從鐵素體向奧氏體中轉移以完成其在兩相中的均化.

微合金鋼中夾雜物誘導晶內鐵素體析出行為

尚德禮, 呂春風

2008, 30(8): 864-869. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.021

[摘要](187)

[PDF 1628KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
通過熱力學計算及實驗,研究了微合金鋼加鈦脫氧后鋼液中夾雜物的形態、組成、尺寸和類型,分析了加鈦前后鋼的組織變化.結果表明:加鈦后,鋼的組織明顯細化,鈦的脫氧產物可成為TiN夾雜的形核核心,還可以包覆在Al₂O₃夾雜周圍,此類夾雜物呈細小彌散析出;這些細小的夾雜物可以在奧氏體晶粒內部誘發晶內鐵素體析出,從而產生細化組織的效果.

連續退火工藝對低硅型冷軋低合金高強鋼板力學性能的影響

施雄樑, 張建平, 劉永剛, 詹華

2008, 30(8): 870-874. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.005

[摘要](232)

[PDF 666KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
利用多功能連續退火模擬器Multipas對屈服強度為380MPa的低硅型冷軋低合金高強鋼板連續退火生產工藝進行了模擬,研究了在820,800,780℃三種不同退火溫度和60,120,160m·min^-1三種不同退火速度下,連退工藝對冷軋低合金高強鋼板組織、力學性能的影響.結果表明,在不同的退火溫度、退火速度下鋼板退火組織的晶粒度基本相同,采用較低的退火溫度和較高的退火速度時,可獲得較好的強化效果.同時指出,在較高的連續退火溫度下,退火速度對力學性能的影響較為顯著.

18-18-0.5N高氮奧氏體不銹鋼冷軋變形過程中的組織演變和形變強化

張熹, 王春旭, 劉憲民, 史慶南

2008, 30(8): 875-879. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.006

[摘要](227)

[PDF 1796KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
利用XRD、TEM、SEM和拉伸實驗等分析測試方法研究了18-18-0.5N高氮奧氏體不銹鋼在冷軋變形過程中的組織演變和形變強化規律.結果發現:18-18-0.5N高氮奧氏體不銹鋼在冷變形過程中并未發生形變誘導相變,微觀組織和力學性能在變形量為43.8%附近出現轉折.提出了屈服強度隨應變變化的預測方程.

7A04鋁合金在薄液膜下腐蝕行為

周和榮, 李曉剛, 董超芳, 肖葵, 馮皓

2008, 30(8): 880-887. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.007

[摘要](286)

[PDF 1844KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
采用薄液膜裝置研究了7A04鋁合金在1mol·L^-1硫酸鈉溶液(pH=5)中的腐蝕行為,用掃描電鏡(SEM)觀察了腐蝕產物的微觀形貌,用光電子能譜分析了腐蝕產物的組成,測試了試樣在不同液膜厚度下腐蝕不同時間的交流阻抗曲線.結果表明:7A04鋁合金在薄液膜下腐蝕不均勻,中心部位腐蝕輕微,而邊沿腐蝕相對嚴重;腐蝕產物主要為Al(OH)₃和硫酸鋁;電化學阻抗譜顯示在腐蝕前期(0~96h),110μm液膜下7A04鋁合金的腐蝕速率最大,而在腐蝕后期(96~168h),材料在本體溶液中腐蝕速率最大.

置氫Ti-6Al-4V合金組織與室溫變形行為的相關性

李曉華, 孫中剛, 侯紅亮, 王耀奇, 李志強

2008, 30(8): 888-892. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.008

[摘要](249)

[PDF 1639KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
應用壓縮實驗研究置氫Ti-6Al-4V合金的室溫力學行為,采用OM、SEM分析了氫對鈦合金組織的影響和斷口形貌特征,探討了置氫鈦合金組織和室溫變形行為之間的相關性.結果表明:氫的固溶強化作用使置氫Ti-6Al-4V合金硬化效應增加,但適量的氫可以顯著降低其壓縮屈服強度和彈性模量,且斷裂時發生的變形量增加,此時合金組織為α+β的雙態組織,當合金中產生粗大的β晶粒時,斷裂時發生的變形量顯著降低;氫的加入促進了合金中斜方馬氏體α″的生成;置氫Ti-6Al-4V合金的室溫壓縮斷口為延性沿晶斷裂或脆性沿晶斷裂和解理型穿晶斷裂兩種斷裂方式的混合斷口.

置氫對TC4合金粉末物理性能和壓制性能的影響

田亞強, 陳曉輝, 侯紅亮, 任學平

2008, 30(8): 893-897. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.019

[摘要](131)

[PDF 1579KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
采用掃描電鏡觀察、粉末鑲嵌試樣、XRD和模壓成形等方法,研究了置氫對TC4合金粉末顆粒形貌、表面狀態、顯微硬度、顯微組織、相組成和壓制性能等的影響.結果表明:置氫TC4粉末顆粒形貌為不規則狀,粉末基本由亮相α相及暗相β相組成,顆粒顯微組織呈片狀、針狀和板條狀.隨置氫量的增大,置氫TC4粉末顯微硬度總體上趨于降低;α相逐漸減少,β相逐漸增多,置氫量達到0.32%(質量分數)時出現少量的針狀α″相,置氫量為0.42%和0.46%時組織為明顯的板條狀(δ氫化物);粉末的壓縮性能逐漸變好,成形性能逐漸變差,置氫量0.46%的TC4粉末的壓制性能最好.

小電流鍍銅對陽極氧化AZ31鎂合金耐蝕性的影響

劉晶, 何業東, 李曉剛

2008, 30(8): 898-902. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.009

[摘要](263)

[PDF 623KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
研究了小電流鍍銅封孔對陽極氧化AZ31鎂合金耐蝕性能的影響.AZ31鎂合金陽極氧化后,在傳統的鍍銅液中進行陰極小電流處理.SEM、EDS和XRD分析結果表明,陰極小電流處理后,在陽極氧化膜的多孔層中發生了銅的沉積.在質量分數為3.5%NaCl水溶液中測試的極化曲線表明,AZ31鎂合金陽極氧化后進行小電流鍍銅處理,可以提高自腐蝕電位,降低自腐蝕電流密度,使耐蝕性能得到顯著提高.

電沉積因瓦合金鍍層成分的影響因素

盧琳, 劉天成, 李鵬, 章愫

2008, 30(8): 903-907. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.010

[摘要](181)

[PDF 790KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
采用電沉積方法在硫酸鹽體系中制得了Fe-Ni合金鍍層.研究了Fe²⁺與Ni²⁺的摩爾比、氯化亞鈰濃度、抗壞血酸濃度、鍍液溫度、pH、陰極電流密度和電沉積時間對鍍層鐵含量的影響規律,確定了適宜電沉積因瓦合金的最佳工藝條件,并采用EDS,XRD和TEM對所得鍍層進行了分析.驗證性實驗結果表明,制備的鍍層具有與因瓦合金相似的成分,其Fe和Ni質量分數分別為61.8%~62.1%和37.9%~38.1%,它是由單一的納米晶γ固溶體組成.

碳納米管內包覆Fe/Co粒子的磁性能

李維學, 崔永福, 郝遠, 吳中立, 李揚, 戴劍鋒, 王青

2008, 30(8): 908-911. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.011

[摘要](185)

[PDF 736KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
采用自制的裝置,通過陽極弧光放電法制備了內包覆Fe/Co磁性納米粒子的碳納米管(CNTs).利用透射電子顯微鏡(TEM)、拉曼散射光譜和X射線衍射(XRD)對其進行表征,用振動樣品磁強計(VSM)檢測得到其磁學性能參數.TEM測試表明,CNTs雜質少,管徑均勻一致,CNTs內包覆的物質均勻、連續,且為Fe/Co粒子.磁學性質的測量表明,CNTs的磁學性能較包覆前有了很大的改善,其比飽和磁化強度σ_s為17.30A·m²·kg^-1,比剩余磁化強度σ_r為3.96A·m²·kg^-1,矯頑力H_c為31521.60A·m^-1.

TBCCO/LAO高溫超導薄膜的電阻轉變和各向異性

史力斌, 鄭巖, 任駿原, 張國華

2008, 30(8): 912-915,966. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.020

[摘要](171)

[PDF 780KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
將Tl₂Ba₂CaCu₂O₈(TBCCO)高溫超導薄膜通過磁控濺射的方法沉積到LaAlO₃(LAO)襯底上,SEM和XRD的測量結果顯示該超導薄膜具有很高的成膜品質.通過標準四引線方法對TBCCO/LAO高溫超導薄膜在不同磁場下的電阻轉變進行了研究.結果表明:在一定的磁場下TBCCO/LAO超導薄膜具有很強的電阻轉變展寬現象,并且當磁場垂直于超導薄膜表面時該超導薄膜顯示出更強的電阻轉變展寬現象.用熱激活輔助磁通流動理論對該超導薄膜的電阻轉變展寬現象進行了解釋,同時通過分析超導薄膜的電阻轉變對該超導薄膜的各向異性進行了討論.

CaO-ZrO₂-TiO₂-BN材料的熱力學分析及實驗驗證

張正富, 王福明, 李長榮

2008, 30(8): 916-920. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.012

[摘要](190)

[PDF 670KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
從Ca-O-N、Zr-O-N、Ti-O-N及B-O-N的疊加的優勢區圖可以看出CaO-ZrO₂-TiO₂-BN體系在1823K下可以穩定存在.XRD分析結果表明氧化物之間高溫下形成了復雜的化合物或固溶體.應用FactSage軟件計算CaO-ZrO₂-TiO₂三元相圖得出,通過控制TiO₂的加入量,能夠將體系控制在高溫固相區,可用作水口材料.由于鋼水中[Al]的存在,BN在連鑄過程中不會被水口內部達到平衡時的游離O₂以及鋼中溶解[O]所氧化.

碳化對混凝土中氯離子擴散的影響

金祖權, 孫偉, 李秋義

2008, 30(8): 921-925. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.023

[摘要](222)

[PDF 611KB](13) [施引文獻] ()

摘要:
混凝土與靜漿快速碳化0,14,28d后浸泡到3.5%NaCl溶液中650d,測試了混凝土不同深度的自由氯離子、總氯離子含量,計算出混凝土的表觀氯離子擴散系數和氯離子結合能力;采用壓汞法測試了不同腐蝕制度下靜漿表層的孔結構,利用DSC分析了靜漿的腐蝕產物.結果表明:混凝土碳化后浸泡到腐蝕溶液中,增加了混凝土中的氯離子含量,提高了混凝土表觀氯離子擴散系數,降低了混凝土對氯離子的結合能力;且隨碳化時間的增加,變化幅度變大.快速碳化粗化了混凝土的孔結構,其大于30nm的毛細孔數量增加了11%,最可幾孔徑增加了17nm;降低了混凝土中Friedel'S生成量,以及混凝土對氯離子的化學結合能力.

KBr-H₂O、NH₄Br-H₂O和ZnBr₂-H₂O作用濃度計算模型

趙偉潔, 郭漢杰, 但智鋼

2008, 30(8): 926-930. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.013

[摘要](192)

[PDF 529KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
建立了強電解質水溶液KBr-H₂O、NH₄Br-H₂O和ZnBr₂-H₂O作用濃度的計算模型,計算了上述三個溴化物二元水溶液體系在溫度為298.15K、質量摩爾濃度達到飽和前的作用濃度.熱力學模型計算的組元作用濃度以純物質為標準態和摩爾分數為濃度單位,與文獻報道的組元活度以無限稀為標準態和質量摩爾濃度為濃度單位經過活度的標準態轉換后可良好地吻合,且轉換系數在計算的濃度范圍內基本守恒.以上熱力學模型計算的組元作用濃度能反映出強電解質水溶液的結構本質;在本模型的假設下電解質水溶液呈現理想溶液特征,組元的作用濃度在計算的濃度范圍內嚴格遵守質量作用定律.

新型氧化鋁礦漿燒成爐內熱過程的數值模擬

婁東明, 馮俊小, 劉向軍, 孫培梅

2008, 30(8): 931-937. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.014

[摘要](137)

[PDF 954KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
在了解氧化鋁礦漿干燥、燒成工藝及設備的基礎上,針對中國鋁業股份有限公司中州分公司開發的一種新的氧化鋁礦漿干燥和燒成爐,建立了礦漿干燥、燒成爐內氣固兩相流的流動傳熱以及燒成過程的數學模型,就干燥、燒成爐運行參數及各幾何參數進行優化計算,得出了爐內氣固兩相流動的速度場、溫度場、壓力場以及顆粒干燥和燒成反應時間,并分析討論了噴口位置、噴口速度、顆粒霧化粒徑等參數對氧化鋁礦漿干燥、燒成工藝的影響.

高爐銅冷卻壁熱態實驗及溫度場數值模擬

鄭建春, 宗燕兵, 蒼大強

2008, 30(8): 938-941. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.015

[摘要](153)

[PDF 434KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
根據銅冷卻壁傳熱過程分析,得到銅冷卻壁熱面復合傳熱系數的計算公式,并在1:1的熱態實驗爐上進行了熱態實驗,得到不同爐氣溫度下相應的熱面復合傳熱系數值.建立了銅冷卻壁三維數學模型,模擬銅冷卻壁在幾種不同的熱面邊界條件下的溫度場分布.通過與熱態實驗結果對比分析可知,熱面復合傳熱系數不能取恒定值,需要考慮爐氣溫度變化的影響.通過模擬結果,計算壁體熱流密度的分布,還可得到熱面渣皮的厚度的變化范圍.

多輥矯直過程中H型鋼斷面的應力演變規律

崔麗紅, 臧勇, 章博, 吳迪平, 秦勤, 王會剛

2008, 30(8): 942-946. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.016

[摘要](181)

[PDF 650KB](8) [施引文獻] ()

摘要:

采用某廠九輥懸臂式變輥距矯直機的工藝參數,建立了H型鋼矯直過程的三維動態有限元仿真模型.分析了矯直過程中型鋼橫截面上的應力分布變化規律,指出其演變特征類似于應力波從翼緣外側向內側、翼緣兩端向腹板中部的傳播過程.仿真結果表明,腹板連接R角以及腹板和矯直輥圓角接觸的部位在多輥矯直的后期處于高應力狀態,矯后存在明顯的應力殘余;縱向正應力水平決定矯直效應,而沿縱向的剪切應力會影響H型鋼橫截面上等效應力的分布.

中厚板冷卻過程中熱殘余應力的控制

朱冬梅, 劉國勇, 李謀渭, 張少軍

2008, 30(8): 947-951. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.017

[摘要](140)

[PDF 805KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
確定了中厚板ACC冷卻系統的換熱邊界條件,建立了鋼板溫度場和應力場有限元計算模型.利用現場實測數據對溫度場計算結果進行驗證,利用間接耦合方法對鋼板的應力場進行計算.分析了不同集管開啟方式、不同輥道速度和不同冷卻介質溫度對鋼板熱殘余應力的影響規律.

一類具有時變參數的混沌同步保密通信方法

翁貽方, 鄭德玲, 鞠磊

2008, 30(8): 952-958. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.024

[摘要](146)

[PDF 685KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
針對混沌同步保密通信中由于同步實現導致參數敏感性下降,無法保證安全性的普遍問題,提出一類新的具有時變參數的混沌同步保密通信的理論方法,并證明了其同步穩定性.時變參數使混沌系統運動軌跡總體服從奇異吸引子,局部小范圍作隨機波動,混沌運動的復雜性顯著提高,難以用參數估計方法破譯.參數敏感度級數從1級提高到10級,使之有效抵御窮舉法、基于相空間重構等方法的攻擊.若采用主動-被動同步方式,同步誤差為零.本方法適用于一類連續混沌系統.

一類三維混沌系統界的估計

鄭宇, 張曉丹

2008, 30(8): 959-962. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.018

[摘要](196)

[PDF 388KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
對一類三維混沌系統的界進行了估計.首先運用參數法給出了該三維混沌系統在條件-1 ≤ c<0下兩變量的一個上界估計定理并進行了證明,其次在兩變量上界估計的基礎上給出了該混沌系統三變量的一個上界估計定理并進行了證明;最后給出了具體參數下該三維混沌系統的上界估計值并進行了數值模擬.

基于互信息的多關系樸素貝葉斯分類器

徐光美, 楊炳儒, 秦奕青, 張偉

2008, 30(8): 963-966. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.08.025

[摘要](137)

[PDF 368KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
為進一步提高多關系樸素貝葉斯方法的分類準確率,分析了已有的剪枝方法,并擴展互信息標準到多關系情況下.基于元組號傳播方法和面向元組的統計計數方法,給出了基于擴展互信息標準進行屬性選擇的方法和步驟,并建立了一種基于擴展互信息的多關系樸素貝葉斯分類器.標準數據集上的實驗顯示,基于擴展互信息標準進行屬性選擇,可以在不增加算法時間復雜度的前提下,找到與分類屬性最相關的屬性,并在僅有極少屬性參與分類時,得到較高的分類準確率.Mutagenesis數據集上的實驗則顯示,這種屬性選擇可以使多關系問題退化為單關系問題,大大降低了分類代價.