工程科學學報

姓名
郵箱
手機號碼
標題
留言內容
驗證碼

期刊信息

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

國內發行：北京報刊發行局

國內訂閱：全國各地郵局

郵　　箱：xuebaozr@ustb.edu.cn

單　　價：40元/期，全年480元

下載中心

重點征稿方向
征稿通知
版權協議
論文模板

Email alert

RSS

2011年第33卷第5期

上一期 | 下一期

選擇全部

顯示方式:

高寒礦井穿脈巷道掘進炮煙擴散規律的數值模擬

陳贊成, 楊鵬, 呂文生, 何磊, 門瑞營

2011, 33(5): 521-525. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.003

[摘要](332)

[PDF 492KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
根據高寒礦井穿脈巷道掘進的實際參數建立數值模型,分塊劃分計算網格,依據掘進進尺和風筒口距掘進工作面的距離,利用Fluent流體分析軟件對不同工況條件下的炮煙擴散規律進行數值模擬.模擬結果表明:隨著風筒口距掘進工作面的距離增加,CO排除的速度越慢;通風時間與穿脈長度和風筒口到掘進工作面的距離有一定的函數關系.

基于免疫克隆選擇優化算法的地下礦山配礦

姚旭龍, 胡乃聯, 周立輝, 李勇

2011, 33(5): 526-531. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.004

[摘要](405)

[PDF 409KB](20) [施引文獻] ()

摘要:

建立了基于免疫克隆選擇算法地下礦山配礦的數學模型.以國內某地下鋅礦實際生產為背景,使用Java編制相應的免疫克隆選擇算法優化軟件進行優化解算,將解算結果與該礦的生產計劃指標和模糊優化算法解算結果進行對比驗證.結果表明免疫克隆選擇優化算法在地下礦山優化配礦領域的應用是可行的.

細菌化學誘變對低品位銅尾礦微生物浸出的影響

董穎博, 林海, 傅開彬, 莫曉蘭, 汪涵

2011, 33(5): 532-538. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.016

[摘要](181)

[PDF 870KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
以嗜酸氧化亞鐵硫桿菌T.f₆優勢菌株為原始菌,采用鹽酸羥胺對其進行化學誘變,重點研究了化學誘變對菌種活性、生長繁殖以及尾礦浸出體系的影響.結果表明,羥胺誘變能使菌種產生明顯變異,能很好地提高菌種活性和生物浸出能力.鹽酸羥胺質量分數1.0%時所得誘變菌的氧化活性最高,32h后Fe²⁺氧化率達到100%,而在相同條件下原始菌的Fe²⁺氧化率達到100%則延遲32h.尾礦浸出30d,誘變菌的銅浸出率比原始菌提高了20.7%,比酸浸銅浸出率提高了85%;同時,到達浸出終點的時間比原始菌提前了5~8d.說明誘變菌浸出效果好于原始菌,遠優于化學浸出.菌種誘變前后掃描電鏡測試表明,誘變菌種的形態沒有變化,但細胞大小有所改變,表面變得光滑且出現胞外分泌物,同時細胞間聚團現象明顯.

帶過濾器中間包鋼水內夾雜物行為的非穩態模擬

趙新宇, 張炯明, 吳蘇州, 胡波

2011, 33(5): 539-543. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.017

[摘要](170)

[PDF 440KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
通過建立多相流數學模型對帶有過濾器中間包鋼水內夾雜物的運動軌跡及澆注過程中夾雜物去除率進行模擬研究.在某鋼廠提取連鑄過程中中間包入口及出口處鋼樣,對其進行大樣電解得到夾雜物在鋼水中所占的比例,驗證了數學模型正確性,并分析澆注過程對夾雜物去除的影響.結果表明:穿過過濾器的夾雜物速率變小,停留時間增加,去除幾率增加,過濾器可以提高夾雜物的去除率;對于粒徑在100μm以上的夾雜物,其去除率在穩定后不再發生劇烈波動,但對于粒徑小于80μm的夾雜物,其去除率在穩定后依然存在較大波動,澆注中后期20μm以下的夾雜物在出口處甚至出現了增加.夾雜物去除是一個非穩態過程.

Li₂O對高鋁鋼保護渣結晶行為及渣膜傳熱的影響

王歡, 唐萍, 文光華, 于雄

2011, 33(5): 544-549. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.018

[摘要](118)

[PDF 830KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
設計了非反應性保護渣,利用熱絲法和渣膜熱流模擬儀研究了Li₂O含量對其結晶行為和渣膜傳熱特性的影響.結果表明:在小于2%的范圍內增加Li₂O的質量分數可減弱非反應性保護渣的結晶性能;而在2%~5%范圍內增加Li₂O的質量分數,則渣系晶體析出孕育時間縮短,結晶溫度升高,臨界冷卻速度增大,結晶速率常數增大,即促進了非反應性渣系的結晶.同時發現,在2%~5%范圍內增加Li₂O的質量分數,非反應性保護渣的最大熱流密度、平均熱流密度及特征時間均減小.

含Nb低碳鋼的中間冷卻及回火工藝對MA組織的影響

余偉, 陳濤, 焦多田, 蔡慶伍

2011, 33(5): 550-556. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.005

[摘要](279)

[PDF 908KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
利用熱膨脹儀對低碳含鈮鋼(0.028%C-0.25%Si-1.82%Mn-0.085%Nb)進行熱處理模擬,即950℃正火后快速冷卻到中間溫度350~550℃,隨后進行不同加熱速率、保溫溫度及保溫時間的回火處理.采用光學顯微鏡、掃描電鏡和圖像分析方法,分析了不同回火條件下組織中的馬氏體-奧氏體(MA)形貌、尺寸及分布.結果表明:回火前的終冷溫度在貝氏體相變溫度區間及提高回火升溫速率,會增加回火組織中MA的體積分數,MA體積分數最高達到7.9%.提高回火溫度和延長回火時間,MA的體積分數會出現峰值.回火后,MA平均尺寸在0.77~1.48μm.提高終冷溫度、升溫速率、回火溫度和延長回火時間,會使回火后的MA粗大,并呈多邊形化.MA的體積分數和平均尺寸主要受中間冷卻過程結束時未轉變奧氏體量、回火過程中鐵素體向殘余奧氏體碳擴散程度以及回火后殘余奧氏體穩定性的影響.

終軋溫度對X80抗大變形管線鋼組織性能的影響

鄭曉飛, 康永林, 孟德亮, 安守勇, 夏佃秀

2011, 33(5): 557-562. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.006

[摘要](303)

[PDF 774KB](11) [施引文獻] ()

摘要:
為了研究終軋溫度對抗大變形管線鋼組織與力學性能的影響,終軋溫度確定為830、800和775℃.采用金相顯微鏡及圖像處理軟件測試了鐵素體與M/A島的晶粒尺寸及所占比例;采用電子背散射衍射測定了組織的有效晶粒尺寸和大角度晶界所占的比例;利用透射電鏡觀察了抗大變形管線鋼中M/A島的基本形態;通過準靜態拉伸試驗,測定了三種試軋鋼的屈服強度、抗拉強度和均勻延伸率.結果表明:終軋溫度為800℃時,試軋鋼的綜合力學性能最優,滿足了X80抗大變形管線鋼的性能要求.

批量熱浸Zn-0.05Al-0.2Sb合金鍍層鋅花表面分析

盧錦堂, 張偉偉, 彭曙, 車淳山

2011, 33(5): 563-569. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.007

[摘要](287)

[PDF 895KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
用掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、能譜分析儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)和X射線光電子能譜(XPS)研究了批量熱浸Zn-0.05Al-0.2Sb合金鍍層上鋅花的表面形貌和偏析.結果表明:按宏觀形貌存在三類鋅花,即亮鋅花、羽毛狀鋅花和暗鋅花,其表面粗糙度和合金元素Al、Sb的表面偏析均依次增大,電化學阻抗譜(EIS)分析表明其耐蝕性也依次降低;表面偏析的Sb形成析出相β-Sb₃Zn₄針狀粒子,Al主要以Al₂O₃存在于鋅層表面的氧化膜中.利用鋅花生長模型和Zn-Sb相圖討論了上述現象產生的原因.

海水溫度對深海用環氧涂層防護性能的影響

孫曉華, 高瑾, 郭為民, 程文華, 李曉剛

2011, 33(5): 570-574. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.008

[摘要](312)

[PDF 702KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
采用電化學阻抗譜(EIS)技術,研究了環氧重防腐涂層在不同溫度海水中的腐蝕電化學行為.結果表明,隨著海水溫度的升高,涂層體系的涂層電容值的升高和涂層電阻值的降低均加快,說明海水溫度的升高,加速了涂層防護性能的下降,加快了基體金屬的腐蝕.浸泡初期,在不同溫度的海水中,水在涂層中的擴散均符合Fick擴散第二定律,擴散活化能為49.7kJ·mol^-1.隨著海水溫度的升高,涂層中水的擴散系數增大,涂層吸水達到飽和的時間縮短,但飽和吸水量變化不大.

溶膠-凝膠法制備不銹鋼基Ag-SiO₂抗菌膜及其結構性能表征

彭帥, 鄭裕東, 韓東霏, 劉慧, 張曉波, 劉興福, 張晶

2011, 33(5): 575-580. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.009

[摘要](270)

[PDF 1066KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
采用溶膠-凝膠法和浸漬提拉法在不銹鋼板上制備了含銀的二氧化硅薄膜.利用X射線衍射儀(XRD)分析了膜層的組成,通過測試接觸角研究了薄膜的親水性,測試了薄膜對質量分數10%的FeCl₃溶液的耐腐蝕性能,并對覆膜不銹鋼的抗菌性和附著性進行了測定.結果表明:采用溶膠-凝膠法可在不銹鋼基板上制得含銀的SiO₂抗菌膜,經過10min氧化處理和5次提拉,并經熱處理后,抗菌膜與不銹鋼結合牢固,親水性和耐蝕性提高,對金黃色葡萄球菌抑菌率達到100%.

前驅體碳化復合等離子熔覆涂層

劉均波, 黃繼華, 劉均海, 宋桂香

2011, 33(5): 581-586. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.010

[摘要](149)

[PDF 906KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
以鈦鐵粉、鉻粉、鐵粉和碳的前驅體(蔗糖)等為原料,通過前驅體碳化復合技術制備了碳化復合粉,并利用等離子熔覆技術在Q235鋼表面制備了Fe-Cr-C和Fe-Cr-C-Ti涂層.采用X射線衍射和掃描電鏡對涂層的相組成和顯微組織結構進行了分析.結果表明:Fe-Cr-C涂層由(Cr,Fe)₇C₃初生碳化物和菊花瓣狀分布共晶碳化物(Cr,Fe)₇C₃與奧氏體組織組成;Fe-Cr-C-Ti涂層由原位合成的TiC相和(Cr,Fe)₇C₃共晶相與奧氏體相構成.這兩種涂層與基體之間都是冶金結合.涂層中碳化物TiC的體積分數呈現梯度分布,并且涂層的熔合區和中部區域TiC顆粒形狀多為等軸狀顆粒,涂層的表層區域部分TiC顆粒多為樹枝晶顆粒.與Fe-Cr-C涂層相比較,Fe-Cr-C-Ti涂層的抗開裂性更好.Fe-Cr-C和Fe-Cr-C-Ti兩涂層的平均顯微硬度約是750 HV_0.2,是基體金屬的3.2倍,從涂層表面到熔合區相差不大.

應變速率對GH625合金熱變形過程組織演變的影響

郭青苗, 李德富, 彭海健, 郭勝利, 吾志崗, 胡捷, 杜鵬

2011, 33(5): 587-592. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.011

[摘要](171)

[PDF 1276KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
采用Gleeble-1500熱模擬試驗機,對GH625合金進行了以不同變形溫度、不同應變速率變形到真應變值為0.7的熱壓縮試驗,以研究其熱變形過程的動態再結晶組織演變.利用光學顯微鏡(OP)和透射電鏡(TEM)分析了應變速率對GH625合金熱變形過程中的組織演變及動態再結晶形核機制的影響.結果表明:應變速率?=10.0s^-1時,實際變形溫度高于預設溫度,產生變形熱效應.GH625合金熱變形過程的組織演變是一個受應變速率和變形溫度控制的過程,在應變速率? ≤ 1.0s^-1時,GH625合金動態再結晶晶粒的尺寸及體積分數隨著應變速率的升高而降低,動態再結晶形核機制是由晶界弓彎的不連續動態再結晶機制和亞晶旋轉的連續動態再結晶機制組成;在應變速率?=10.0s^-1時,由于變形熱效應使動態再結晶晶粒的尺寸及體積分數迅速升高,動態再結晶機制則是以弓彎機形核的不連續動態再結晶機制為主.

工藝參數對連續定向凝固Cu-12%Al線材表面質量、組織和性能的影響

劉錦平, 劉雪峰, 黃海友, 謝建新

2011, 33(5): 593-599. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.012

[摘要](186)

[PDF 1157KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
采用真空熔煉、氬氣保護下拉式連續定向凝固方法制備了直徑為6mm的Cu-12%Al(質量分數)合金線材,并研究了結晶器長度、熔體溫度和拉坯速度對線材表面質量、組織和力學性能的影響.結果表明:在結晶器長度為20~40mm,熔體溫度為1100~1250℃,拉坯速度為10~70mm·min^-1范圍內,可以穩定制備出具有單晶或柱狀晶組織的線材.縮短結晶器長度、提高熔體溫度或拉坯速度均有利于改善線材表面質量;降低熔體溫度、增加結晶器長度或提高拉坯速度連鑄有利于獲得連續柱狀晶組織.當結晶器長度為30mm,熔體溫度為1100~1150℃,拉坯速度為10~70mm·min^-1時,線材橫截面晶粒尺寸隨拉坯速度的增加先減小而后增加.在結晶器長度30mm,熔體溫度1150℃,拉坯速度30mm·min^-1條件下制備的連續柱狀晶組織線材,其延伸率可達25.7%.

基于ANFIS方法的連續定向凝固BFe10-1-1合金的壓縮流變應力模型

甘春雷, 劉雪峰, 黃海友, 謝建新

2011, 33(5): 600-605. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.013

[摘要](180)

[PDF 846KB](18) [施引文獻] ()

摘要:
以連續定向凝固柱狀晶組織BFe10-1-1合金在應變速率為0.01~10s^-1和變形溫度為25~500℃條件下的壓縮試驗所得實測數據為基礎,采用自適應神經網絡模糊推理系統(ANFIS)方法,建立了連續柱狀晶組織BFe10-1-1合金壓縮變形真應力與變形溫度、應變速率和真應變關系的預測模型.結果表明:ANFIS模型預測的流變應力值與試驗值之間的平均誤差為0.75%,均方根誤差為2.13,相關系數為0.9996,很好地反映了實際變形過程的特征,而在相同情況下采用傳統回歸模型預測的平均誤差為6.28%,表明ANFIS模型具有優良的預測精度.

礦渣-粉煤灰基高性能混凝土專用膠凝材料

伏程紅, 倪文, 張旭芳, 王中杰, 田明陽

2011, 33(5): 606-613. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.001

[摘要](321)

[PDF 1103KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
通過優化配比組分、粒級設計和使用外加劑,制備出一種高摻量礦渣、粉煤灰且使用水泥熟料較少的礦渣-粉煤灰基高性能混凝土專用膠凝材料.研究了物料粉磨方式、石膏摻量、礦渣與粉煤灰的摻量及比例對復合高性能膠凝材料體系強度的影響,并通過X射線衍射(XRD)和掃描電鏡(SEM)微觀分析手段觀察其微觀結構和水化產物,闡明了復合膠凝材料活性與級配協同優化效應.復合膠凝材料膠砂水膠比為0.36時具有較好的流動度,膠砂試塊養護28d抗壓強度可以達到58.9MPa,抗折強度達到14.2MPa,并具有良好的抗硫酸鹽侵蝕性能,配制的混凝土具有良好的抗碳化性能.

機械力化學法制備煅燒硅藻土/α-Fe₂O₃復合粉體

薛強, 杜高翔, 廖立兵, 丁浩, 趙朝興

2011, 33(5): 614-618. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.002

[摘要](256)

[PDF 764KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
以煅燒硅藻土和α-Fe₂O₃為原料,利用機械力化學法在濕法研磨體系中制備了煅燒硅藻土/α-Fe₂O₃復合粉體(簡稱CD/α-F).通過掃描電鏡、能譜分析、遮蓋力及吸油量測試表征了復合粉體的顆粒形貌和顏料性能,并利用X射線衍射和傅氏轉換紅外線光譜分析了復合顆粒的反應機理.結果表明,機械力化學作用促使煅燒硅藻土與α-Fe₂O₃顆粒表面進一步羥基化,從而促進兩者間發生羥基脫水縮合作用并形成了以弱作用力為連接鍵的Si…O…Fe形式的鍵合.在實驗設定條件下制得了顏料性能與純α-Fe₂O₃相近的核-殼型CD/α-F復合粉體.

多晶黑硅的制備及其組織性能

劉邦武, 夏洋, 劉杰, 李超波

2011, 33(5): 619-622. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.022

[摘要](165)

[PDF 750KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
利用等離子體浸沒離子注入技術在多晶硅基底上制備了黑硅材料,利用掃描電鏡、分光光度計和微波光電導衰減測試儀對黑硅的組織結構、光吸收率和少數載流子壽命進行了測試分析,發現黑硅呈現多孔組織,在可見光波段的平均吸收率大于94%,其平均少數載流子壽命為5.68μs.研究了注入工藝參數對黑硅的影響,發現工作氣體SF₆和O₂流量比對黑硅的組織性能影響最大,當其為2.80時制備的黑硅組織性能最好.

基于人工神經網絡的粉末注射成形智能化控制仿真系統

何新波, 方偉, 韓勇, 周瑜, 班曉娟, 曲選輝

2011, 33(5): 623-626. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.019

[摘要](167)

[PDF 520KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
基于數值模擬和人工神經網絡模型以及對智能控制工藝過程的適當簡化,為拉伸樣模型的注射過程建立了一套智能化控制仿真系統.研究表明,該系統能夠根據樣品對性能的要求(如密度分布),自動進行注射工藝參數的優化.采用優化后的注射工藝參數重新進行注射過程模擬計算后,發現注射坯密度分布的均勻性較調整前有顯著提高,基本符合預期的密度要求,證明智能化控制仿真系統可行.

基于數值模擬的熱風爐燃燒模型

陳杉杉, 國宏偉, 張建良, 楊天鈞

2011, 33(5): 627-631. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.020

[摘要](270)

[PDF 637KB](16) [施引文獻] ()

摘要:
以首鋼遷安2號高爐熱風爐為研究對象,采用數值模擬的方法求出不同操作條件下拱頂溫度以及燃燒效率,并求得正確表達空氣預熱溫度、煤氣流量、空燃比以及煤氣成分與拱頂溫度和燃燒效率關系的數學模型.該模型在滿足拱頂溫度約束的條件下,以熱風爐燃燒效率為優化目標,得到熱風爐的最佳操作模式.

蓄熱式有機廢氣焚燒爐的數值模擬和應用

蕭琦, 姜澤毅, 張欣欣

2011, 33(5): 632-635. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.021

[摘要](283)

[PDF 407KB](28) [施引文獻] ()

摘要:
借助CFX軟件對蓄熱式有機廢氣焚燒爐的穩態流場和化學反應進行了數值模擬,描繪出此類蓄熱式焚燒裝置的流動情形,定量揭示出焚燒溫度、有機物質量濃度和氧氣質量分數等因素影響蓄熱式有機廢氣焚燒爐有機物破壞去除率的程度.模擬結果顯示焚燒溫度是影響有機物破壞去除率的根本因素,有機廢氣入爐溫度和有機物質量濃度通過影響焚燒溫度間接影響破壞去除率,氧氣質量分數高于0.03時對有機物破壞去除率影響極小.以模擬結果作為參考依據,對蓄熱式有機廢氣焚燒爐進行設計優化,在應用中取得預期效果.

2250熱連軋R2軋機軸向力生成機理

閆曉強, 黃森, 牛立新, 朱廣宏, 孔順富

2011, 33(5): 636-640. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.014

[摘要](218)

[PDF 769KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
針對某2250熱連軋R2軋機軸向力過大導致傳動系統的主電機軸承座和水平軸軸承座移位事故的問題,研制了軸向力在線監測系統并對軸向力進行長期在線監測.從理論上剖析了軋機軸向力生成的主要原因并進行了計算機仿真研究和探討,得出軸向力的大小與輥系交叉角密切相關.通過減小輥系軸承座與牌坊之間的間隙來控制交叉角的大小,從而可以有效地減小軋機軸向力,這一結果得到現場實驗驗證.

基于約束滿足的板坯設計模型與求解方法

張文學, 李鐵克

2011, 33(5): 641-646. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.015

[摘要](150)

[PDF 348KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
針對客戶訂單的重量需求為固定值、客戶訂單分配過程中有最小重量限制的板坯設計問題,建立了以最小化板坯數量為目標的約束滿足模型.通過三劃分問題的多項式歸結,證明了該問題是強NP難的;針對問題的特殊性質,給出了變量選擇策略和值選擇策略;提出了基于約束滿足技術的求解算法,并證明了算法的收斂性;通過數據實驗對算法的有效性進行了驗證.