结合机理论文

结合机理论文（共6篇）

结合机理论文 篇1

旧沥青路面的再生包括旧沥青胶结料的再生利用和旧骨料的再生利用, 其中旧沥青胶结料的再生问题是沥青路面再生的关键, 也是最基本的环节[1]。“再生”有3个层次意义:旧沥青的再生;沥青混合料的再生;旧沥青路面的再生[2]。沥青路面在使用过程中, 经受着行车荷载和各种自然因素的作用, 逐渐脆硬老化, 其实质是路面材料中的沥青结合料发生了老化[3]。因此, 旧沥青路面的再生实质上是旧沥青的再生。旧沥青混合料中的沥青性能是厂拌热再生最为关键的因素之一, 旧沥青的老化程度与性能对旧料的使用比例以及再生沥青混合料的性能都起着重要的作用。

1 沥青的组分及性质

1.1 沥青的组分

沥青是由多种化合物组成的混合物, 成份复杂。但从化学元素构成来看, 主要是碳氢 (CH) 化合物。另外含有少量的硫 (S) 、氮 (N) 以及一些金属元素。其中C/H比例很大程度上反映沥青的化合物组成。C/H比例越大, 沥青环状化合物尤其是芳香环化合物越多。

沥青由于划分方法的不同可以将沥青混合物分为几种组分。每一种组分也是一种化合物。我国道路沥青一般分为四种组分:沥青质、胶质、芳香分、饱和分。每一组分都反映了沥青的不同性质, 可见组分划分有利于研究沥青的性质。

沥青质是复杂的芳香环物质, 有很强的极性, 相对密度大于1。沥青质在沥青中的含量一般为5%~25%, 其含量的多少影响着沥青的流变特性, 表现为沥青质含量增加, 沥青稠度提高, 软化点上升。沥青质含量的多少对沥青的温度稳定性也有很大的影响。国产沥青的一个重要特征是沥青质含量少于1%。沥青质对沥青中的饱和分和芳香分具有憎液性, 而对胶质具有亲液性, 因此沥青是一种胶质包裹沥青质形成胶团悬浮在饱和分和芳香分中的胶体溶液。沥青质含量的多少决定着这种胶体溶液的稳定性。

胶质也称为树脂, 比沥青质有更强的极性, 相对密度在1.00~1.08之间。胶质的含量一般为15%~30%。胶质对沥青的粘结力、延性有很大的影响。

胶质是沥青的胶溶剂, 胶质和沥青质的比例决定着沥青胶体是凝胶特性还是溶胶特性。

芳香分在沥青四组分中分子量最低, 它是胶溶沥青质的分散介质, 在沥青中的含量一般为40%~65%。

饱和分是一种非极性油分, 在沥青中的含量一般为5%~20%。饱和分和芳香分统称为沥青中的油分。对沥青有润滑和软化作用。因此, 油分越多, 沥青的软化点越低、针入度越大。

沥青不同组分反映了沥青的不同性质。现代胶体理论认为, 沥青是一种胶体溶液, 沥青质和饱和分、芳香分不亲和, 但是和胶质亲和, 从而胶质包裹沥青质形成胶团, 分散在油分中, 形成稳定的胶体溶液。各组分的相对含量不同, 决定着沥青胶体溶液的结构类型。当油分和胶质足够多时, 形成溶胶型沥青, 其特点是沥青的粘结性好, 但温度敏感性较强;当油分和胶质很少时, 形成凝胶型沥青, 其特点是弹性好, 温度稳定性好[7]。介于两者之间的形成溶凝胶型沥青, 其特点是粘结性、温度稳定性、弹性都比较好。

1.2 沥青性质

沥青作为一种路面材料, 必须具有特定的材料性质。影响道路沥青使用的重要性质有:

(1) 粘性:粘性是沥青在外力作用下抵抗剪切变形的能力。沥青路面是以沥青作为胶结料, 将松散的砂石材料粘结起来形成具有一定抗剪切能力和抗压强度的结构物, 因此沥青的粘结性是非常重要的。粘度反映了沥青抵抗流动的能力, 粘度越大, 沥青路面抵抗车辙的能力越强, 沥青粘度与沥青混合料的动稳定度基本上成正比关系。因此粘度是评价沥青高温性能的重要指标。

(2) 感温性:沥青路面使用环境温度范围变化大, 人们希望沥青材料在夏季高温不至于过分软化, 保持足够的弹性, 在冬季低温不至于过分脆硬, 保持足够的柔韧性。这就要求沥青性能随着温度的变化而基本保持稳定。

(3) 粘附性:粘附性用来表示沥青与集料之间的物理化学吸附能力。沥青的粘附性对沥青混凝土的水稳性和耐久性有很大的影响, 是沥青的重要性质之一。沥青的粘附性表现为:不亲水, 在潮湿状态下, 水比沥青更容易浸润集料, 因而集料表面的沥青容易被水取代而剥落, 造成路面松散破坏;沥青亲碱性集料憎酸性集料, 这主要是因为沥青是一种弱极性物质, 极性大小取决于其中的表面活性物质沥青酸和沥青酸酐含量。表面活性物质不能与酸性集料发生化学反应及化学吸附, 而只有物理吸附, 所以吸附性不强, 但可以和碱性集料发生化学反应, 因而吸附性强。从上面的分析可以看出, 改善沥青与集料粘附性的方法有:在沥青中添加抗剥落剂即阳离子表面活性剂;拌和沥青混合料时添加消石灰粉或者水泥;选择碱性集料和保持集料表面清洁度等。评价沥青粘附性的标准试验有水煮法、水浸法、光电分光光度法。

(4) 耐久性:沥青的耐久性表示沥青抵抗冷热、氧化、光辐射、水浸蚀的能力。沥青在这些因素的综合作用后, 发生不可逆的老化。老化后沥青的粘附性、柔韧性、低温抗裂性能降低。评价沥青的耐久性标准试验有:沥青蒸发损失试验、薄膜加热试验、蒸馏试验。

1.3 沥青技术标准

沥青作为一种道路胶结材料, 必须有一套检验和评价沥青性能的技术指标, 这些指标与沥青的实际路用性能有一定的联系。沥青技术指标主要有:针入度、软化点、延度、脆点、闪点、溶解度及含蜡量。沥青技术标准是指用能够区分沥青性质明显变化的某一技术指标将沥青分级, 同时对每一级沥青的其他技术指标有不同的要求。沥青技术标准有针入度分级法、粘度分级法、沥青性能分级法。针入度分级法最简单实用, 很多国家都采用这一方法。但它有一定的局限性, 同一针入度的沥青粘度不一定相同, 所以有些国家采用粘度分级法。SHRP提出了沥青性能分级法, 该方法最大的特点是将沥青分级和沥青路用性能紧密联系起来, 每一级沥青根据不同地区试验温度不同, 而前面两种沥青分级同一级沥青试验温度不同地区都相同, 因此更加科学。我国目前采用的是针入度分级方法。

2 沥青老化过程及其再生原理

2.1 沥青老化过程

沥青在储运、加工、施工及使用过程中, 由于长期暴露在空气中, 在风雨、温度变化等自然条件的作用下, 会发生一系列的物理及化学变化, 如蒸发、脱氢、缩合及氧化等, 此时, 沥青中除含氧官能团增多外, 其他化学组成也有变化, 最后是沥青逐渐硬化变脆开裂, 沥青所表现出的这种胶体结构、理化性质或机械性能的不可逆变化称为老化。沥青路面的破坏或路用性能的下降很大程度上是因为沥青老化后, 失去了胶结能力和延性, 变硬变脆, 从而导致沥青混凝土产生裂缝、松散等, 最终失去抗剪切、抗冲击的能力。

沥青的老化引起了沥青的组分变化, 沥青组分的变化又是由氧及光引起的氧化、缩合作用引起的。据研究, 在沥青发生氧化缩合作用时, 沥青混合料中的矿质集料起催化作用, 促使高分子化合物的增加。在沥青中, 油分的分子量较小, 氧化缩合作用的结果使油分中芳香烃分子量增大, 向胶质转化;而饱和烃由于分子比较稳定, 变化不大;胶质又向沥青质转化, 而沥青质本身则聚合成更大的分子[4]。因此沥青老化的过程可以认为是沥青化学组分移行的过程, 沥青组分的移行转化愈加明显, 则沥青老化程度愈深。

沥青的老化与其流变指数有很大关系, 研究表明沥青材料在老化过程中, 其流变指数随着老化的加深而减小, 沥青流变指数的减小, 非牛顿性质越来越突出。表明沥青随着老化的加深, 胶体结构会逐渐发生变化[5]。

从实际工程当中也可以看出, 沥青老化的主要原因是氧化、缩合作用。当沥青混凝土空隙率较大时, 空气、雨水容易进入空隙, 使沥青发生氧化、缩合作用[6]。水进入空隙, 产生了巨大的动水压力, 从而使沥青胶产生裂缝, 扩大、联通了空隙, 加剧了沥青的氧化、缩合作用。在沥青路面上, 可以发现硬路肩上的沥青比行车道上的沥青老化严重, 这主要是行车道上的沥青混凝土在行车荷载的作用下逐渐压密, 空气、雨水难以进入。在沥青路面的不同深度, 离路面越深, 沥青老化的程度越轻, 也是因为空气、水进入的时间要慢, 发生氧化、缩合的时间也短。

2.2 沥青再生原理

沥青在路面中受到自然因素作用后, 就会导致沥青组分发生变化, 即沥青质相应增加, 从而导致沥青老化, 使粘度增加, 而随着粘度的增加, 沥青的针入度、延度及软化点也会发生有规律的变化, 同时导致沥青性能下降。对旧沥青再生的机理认识目前有两种理论, 这与对沥青溶液的认识有两种不同的观点有关[6]。

(1) 沥青的胶体结构

沥青是以相对分子质量很大的沥青质为中心, 在周围吸附了一些胶团组成分散相, 这些胶团是极性较大的可溶质形成的复合物。随着与沥青质分子距离的增大, 可溶质的极性渐弱, 芳香度渐小, 半径继续向外扩大, 则为极性更小的甚至几乎没有极性的脂肪族油类所组成的分散介质。沥青质分子对极性强大的胶质所具有的强吸附力是形成沥青胶体结构的基础。没有极性很强的沥青质中心, 就不能形成胶团核心, 同样若没有极性与之相当的胶质被吸附在沥青质的周围形成中间相, 也不会生成稳定的胶体溶液, 沥青质就容易从溶液中沉淀分离出来。只有当沥青质与可溶质的相对含量及性质相匹配时, 沥青的胶体体系才能处于稳定状态。大量事实表明, 沥青的理化性质和使用性能很大程度决定于其胶体体系的性质, 而能否形成稳定的胶体体系又与其化学组成密切相关。

日本COSMO公司的田中晴等人曾对沥青的化学组成与沥青物理性能的影响进行了深入的研究, 考察沥青的针入度、软化点、高温粘度等指标与沥青组分的关系, 研究结果表明:重质成分 (沥青质和胶质) 使沥青针入度变小、软化点升高、高温粘度升高, 轻质成分 (芳香分和饱和分) 使沥青针入度变大、软化点降低、高温粘度降低[7]。

老化沥青的再生, 就是从化学组分移行原理出发, 将老化沥青和原沥青的组分进行比较后, 向老化沥青中加入所缺少的组分 (即添加再生剂或加入适当稠度的沥青材料) , 使组分重新协调。

(2) 沥青再生的相容性理论

沥青的高分子溶液理论认为, 沥青是一种以高分子量的沥青质为溶质, 以低分子量的软沥青质为溶剂的高分子溶液。沥青质的含量以及沥青质和软沥青质之间溶解度参数的差异, 很大程度上决定高分子溶液的稳定性。通常沥青质含量很低, 且沥青质与软沥青质之间溶解度参数差值很小, 就能形成稳定溶胶。随着沥青的老化, 沥青及其组分中各种化合物产生脱氢、聚合和氧化等化学变化, 由于化学结构的变化, 使其溶解度参数亦随之变化。通常沥青质的溶解度参数的提高较软沥青质的溶解度参数为快, 所以老化后沥青的沥青质和软沥青质溶解度参数差值增大, 破坏了沥青中沥青质和软沥青质的相容性, 因而引起沥青路用性能衰减。因此, 沥青老化过程的实质为:沥青中各组分化合物化学结构的变化, 引起沥青质和软沥青质溶解度参数差值增大, 导致沥青的胶体结构体系中各组分相容性降低, 其化学组成失去了应有的配伍性, 最终表现为沥青路用性能衰减。

从化学的角度来看, 沥青再生就是老化的逆过程, 亦使沥青中沥青质和软沥青质溶解度参数差值减小的过程。由此可见, 沥青再生的方法就是采取一定的技术措施, 使已老化的沥青中沥青质的溶解度参数和软沥青质溶解度参数的差值减少, 最终使已老化的沥青的路用性能得到改善。通常沥青再生的途径是采用掺加再生剂的方法。再生剂中含有部分缩合度高的芳烃, 老化沥青中沥青质、胶质对它们的吸附溶解趋势大于老化旧沥青中的小分子芳香分和饱和分, 由此削弱了小分子芳烃和饱和烃分子所受引力场的影响。那么, 必然存在着老化沥青与再生剂之间化学组分的重新分配, 从而改善沥青四组分之间的配伍关系。

按照上述两种理论, 老化沥青的再生就是把富含芳烃的软组分按一定比例调和到老化沥青中, 使之建立新的沥青组分, 并使其匹配得更合理, 即将沥青质借助于胶质更好地分散在芳香分、饱和分中, 形成稳定的胶体结构, 从而改变沥青的流变性能, 使沥青性能达到质量指标的要求。

3 结语

(1) 从沥青的组分、性质及技术标准方面入手, 探讨沥青再生的途径和方法。

(2) 分析沥青的老化过程, 提出沥青再生的原理, 沥青的再生机理认识主要是沥青胶体结构理论和高分子溶液理论。

(3) 沥青胶体结构理论和高分子溶液理论都表明, 沥青化学结构的变化会引起其化学组分失去应有的配伍性, 导致沥青的胶体结构不稳定, 最终表现为其路用性能衰降。旧沥青的再生就是把富含芳香分的软组分按一定比例调和到旧沥青中, 使得化学组成配伍性更合理, 形成稳定的胶体结构, 使沥青性能达到质量指标的要求。

参考文献

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结合机理论文 篇2

双金属的结合方法和工艺多种多样,其中固相结合法是一种行之有效的方法。热轧复合是固相结合法的一种,它是将被复合的金属坯料在高温高压下进行轧制变形,受热和力的共同作用而使不同金属进行焊合的一种工艺方法,具有工艺简单、生产效率高等优点。目前很多种类的双金属复合材料,如不锈钢和碳钢、不锈钢和铝、铜和铝等,仍然采用该种复合方法制备。虽然利用热轧复合法制备双金属复合材料的研究很早就引起了研究者的关注[2,3,4,5],但是由于影响轧制复合的因素非常多,同时对双金属固相结合过程的研究[6,7,8,9,10]多集中在轧制工艺条件、轧后热烧结的界面形貌与结合性能的分析上,而对于轧制及热烧结过程中各工艺参数对界面结合质量的系统性研究则较少[11]。

本文在综合不同材料热轧复合的实验基础上分析了不同工艺参数对界面结合质量的影响,进而在原有固相结合机理的基础上分析了双金属热轧复合过程中的界面结合机制。

1 工艺条件对结合质量的影响

热轧复合作为固相结合的一种常用复合方法,其工艺过程一般包括3步[12]:首先进行结合表面的清理,包括去油、去氧化膜,使待结合面保持清洁;然后进行初结合,通过高温轧制令组元金属发生共同塑性变形,从而使两组元金属的接触表面达到原子间的距离,进而形成有效结合点,此时双金属之间能够形成机械结合;最后进行扩散热处理,又称为热烧结,在该过程中通过原子的扩散形成牢固的冶金结合。所谓机械结合及冶金结合,Wu Yuhong等[13]在对铁基材料-铁基材料、铁基材料-黄铜及铝基材料-铝基材料的固态结合研究中给出了定义,指出机械结合就是金属组合坯的组元在瞬间或短时间内发生的结合,而冶金结合则是通过原子扩散形成的原子-原子键之间的结合。根据热轧复合的工艺步骤可知,与界面结合质量有关的因素包括结合表面状况、轧制过程的工艺条件及热烧结过程的工艺条件[14]。

1.1 结合表面状况

轧制过程中,若金属表面的覆盖膜(油膜或氧化膜)不能破裂,则很难形成有效的机械结合点,同时也会阻碍后续热烧结过程的原子扩散过程,因此轧制前对表面覆盖膜的消除是结合成败与否的关键[15]。

1.2 轧制过程的工艺条件

在轧制过程中,对双金属复合材料结合性能产生影响的因素主要包括轧制温度和轧制压下量。

(1)轧制温度

在热轧过程中,金属会与环境中的氧发生作用形成一层氧化膜,同时组元材料发生的塑性变形会导致表面氧化膜的破裂,因此结合表面氧化膜的破裂和再生是一个动态过程[16]。当轧制温度较高时,金属表面形成的氧化膜会增多,减少了金属间的接触面积从而使复合板的结合强度降低,但是轧制温度的升高也会使金属的回复和再结晶程度变大,从而使金属材料的强度降低,塑性变形程度增大,氧化膜破裂速度也加快,对结合强度的提高起着积极的作用。当轧制温度过低时,虽然界面发生氧化的几率变小,但是金属的强度增强,发生塑性变形的程度降低,因此氧化膜破裂的程度也减小,复合板间的物理结合面积也就不会太大。鉴于以上2个原因,在双金属复合板的轧制过程中轧制温度既不能太高,又不能太低,只有存在某一中间温度时才能使轧制后复合板的机械结合强度达到最大值。

(2)轧制压下量

在轧制过程中,将组合坯放入轧机的上下辊间,坯料不仅承受垂直于结合界面方向的压力,而且还存在平行于结合界面方向的摩擦剪切力,热和压力的共同作用下组合坯厚度减小,同时表面的氧化膜会破碎,从而在结合界面处形成了一定的结合点。Wuyuhong[13]对比了不同合金类型的双金属复合材料利用Gleeble进行压力结合(界面仅存在压力)和利用轧机进行轧制复合(界面不仅存在压力,而且存在摩擦剪切力)的界面结合状况。结果表明,在一定的轧制变形量下可以完全消除金属表面的氧化膜,而在压力结合中只有在大变形量的情况下才能部分消除氧化膜。这是因为轧制过程中,在金属表面上形成的既平又薄的氧化膜会在压力和剪切力的作用下变成小碎片,然后随着轧辊的运行发生弯曲,最后融合进入基体材料中,即轧制过程中通过一定的轧制变形量就会完全消除金属表面的氧化膜;而压力结合中仅存在挤压过程,由于缺少剪切力,因此氧化膜往往只发生破碎,且不会融合进入金属基体材料,即使在大的变形量下,也只能增加氧化膜的破裂程度,而不能完全消除氧化膜。因此,在压力结合中虽然通过较大的压力也能使界面上的氧化膜破碎,得到较好的初结合,但是结合质量不如轧制复合的好。

X.K.Peng[17]通过对不同轧制压下量下Cu/Al复合板结合强度的实验研究发现,当轧制压下量增大时,轧制后和热烧结后的复合板的结合强度都变大。轧后结合强度的提高,说明大的轧制压下量能使复合板在轧制过程中形成较强的机械结合力,这是由于大的轧制压下量下复合材料间的物理接触面积大,即结合点多,从而使机械结合强度提高。

根据其它轧制压下量和结合强度的研究结果[18,19,20] 可以发现,轧制的主要目的是消除轧制过程中表面形成的氧化膜。当轧制压下量小于某一值时,待复合的两组元不能形成机械结合,这主要是由于金属表面的氧化膜在轧制变形量较小时不易破碎,从而使得组元材料在物理接触时不能形成结合点,即组元材料不能形成机械结合;当轧制压下量较大时,在压力和摩擦剪切力的共同作用下,组元材料间的氧化膜会破碎并融入金属基体内,从而使得界面两侧的材料发生近距离的物理接触,在材料结合界面形成大量的结合点,使得金属复合材料达到一定的机械结合强度,同时轧制压下量越大,结合点也就越多,机械结合强度也会越高。

1.3 热烧结过程的工艺条件

由于复合板经过轧制复合后往往需要进行二次加工,如剪切、弯曲、变形等加工工艺,而这些加工工艺对复合材料的结合性能要求较高,而通过轧制后仅靠复合组元间形成的有限初结合是很难满足上述加工要求的。因此需要对经过轧制后的复合板进行热烧结,其目的是通过原子的互扩散形成结合质量更高的冶金结合,同时消除轧制过程中的残余应力。

在热烧结过程中,对双金属复合材料的结合性能产生影响的因素主要包括热烧结温度和热烧结时间。

(1)热烧结时间

X.K.Peng等[21]在研究扩散热处理时间对Cu/Al轧制复合板结合强度的影响时发现,热烧结对界面结合强度的作用很大,一般经过轧制后的界面机械结合强度在50 MPa左右,而经过适当的热烧结处理后其结合强度可以达到200 MPa以上,提高了4倍之多,说明经过热烧结处理可以明显提高复合材料间的结合强度。但是,结果也表明随着扩散时间的延长,结合强度会降低,最后达到几乎等于机械结合强度的程度。M.Ghosh等[22]在研究Ti/不锈钢扩散焊接的界面组织对结合强度的影响时发现,随扩散时间的延长,界面的结合强度也会先增大然后减小。这是因为在轧制过程中,由于组元材料的表面在微观上是凹凸不平的,经过轧制后,会在结合界面上形成一定的结合点,同时也会残留一定的空洞;在热烧结阶段,原子会通过界面扩散使得结合界面在轧制过程中存在的空洞发生闭合,同时在化学相互作用下原子间形成化学键,从而形成了冶金结合,由于在冶金结合状态界面不存在微观空洞缺陷,因此冶金结合强度一般比机械结合强度高;同时随着扩散时间的延长,结合界面两侧的组元元素以体扩散的形式在两组元间发生互扩散,而往往结合界面两侧原子的体扩散速度不同,因此会形成原子的不等量扩散,这将导致扩散组元快的一侧原子来不及补充,被空位占据,当空位聚集到一定浓度后,就会形成Kirkendall孔洞,使结合性能急剧恶化,有时在结合界面也会形成脆性相,随着热烧结时间的延长,脆性相的厚度达到一定值时也会使得结合性能恶化。因此扩散时间过短,扩散不能充分进行的时候就达不到冶金结合的程度;而烧结时间过长,不仅会导致Kirkendall孔洞的形成,而且有时会使形成的脆性相达到一定厚度,导致复合板的结合强度明显下降。

(2)热烧结温度

程挺宇[23]在1Cr13不锈钢和45#碳钢的轧制复合工艺中研究了不同扩散热处理温度对结合强度的影响,发现当扩散时间相同时,随扩散温度的升高,线结合强度先升高达到最大值后开始下降。分析认为这是由于当温度过高时,金属晶粒间的偏析夹杂物所组成的晶间薄膜会发生氧化或熔化,使晶粒与晶粒之间的连接变弱,致使合板线结合强度降低。

根据以上分析可知,在相同热烧结时间内,热烧结温度过低,由于原子不能够进行充分的扩散,因此将不能完全消除界面空洞,结合强度也就不高;而热烧结温度过高,则会造成晶粒间的损耗,使得晶粒间的连接变弱,结合强度也较低。因此,只有适当的热烧结工艺才能有效提高材料的结合强度。

2 双金属热轧复合的界面结合机制

对金属材料固相结合的研究表明[24],在高温与压力共同作用下金属层状复合材料形成牢固结合一般包括3个阶段:第一阶段是金属间物理接触的形成阶段,也就是金属中的原子依靠塑性变形在整个接触面上相互接近到能够引起物理作用的距离或足以产生弱化学作用的距离;第二阶段是化学相互作用阶段,金属接触表面激活并形成化学键,实现金属间的冶金结合;第三阶段是互扩散阶段,该阶段双金属在完成物理接触实现初步结合后,各组元金属中的原子通过结合面相互扩散,以提高结合强度。

根据固相扩散结合机理,结合工艺条件对界面结合质量的影响[25,26,27,28],分析得知双金属在热轧复合过程中结合界面主要经历以下过程:轧制前由于组元材料表面的微观凹凸不平,导致在轧制过程中组合材料在物理接触过程中形成了一定数量的初结合点,同时界面处也残留下一部分空洞,由于空洞的存在,使得在轧制过程中瞬时结合的机械结合强度较低,这一阶段即为金属间物理接触形成阶段;在热烧结阶段,由于结合界面消除了覆盖膜的阻碍,使得原子可以通过界面扩散逐步消除空洞,同时原子处于激活态,原子之间会形成化学键,从而形成了原子间的冶金结合,结合强度更高,即原子间的化学相互作用阶段;同时结合界面两侧原子通过体扩散的方式,进行原子互扩散,进一步提高冶金结合强度。但如果界面形成了脆性相或脆性相的厚度达到一定值后就会降低结合强度,或者由于组元两侧的原子扩散速度相差较多,不等量互扩散流量值较大时就会在界面位置附近形成Kirkendall孔洞,也会使结合质量降低,即互扩散阶段[29,30]。

综上所述,本文分析了工艺条件对界面结合质量的影响,在此基础上,结合固相结合机理得出了双金属热轧复合的界面结合过程:金属间物理接触形成机械结合阶段,在该阶段结合界面存在空洞,因此形成的机械结合强度值较低;原子通过化学作用形成化学键并通过界面扩散消除空洞的冶金结合阶段,这种类型的结合强度明显高于机械结合强度;在互扩散阶段,原子在组元材料间发生互扩散,在一定的工艺条件下会促进冶金结合使结合强度更高,但是不当的工艺条件会导致结合强度降低。双金属热轧复合过程非常复杂,虽然本文在实验的基础上定性地分析了热轧复合不同工艺阶段的界面结合机理,但是这与实际应用仍然存在一定的差距,因此还需要进行以下研究:对结合面残余应力的研究,分析界面断裂行为与残余应力的关系;利用计算机数值分析和模拟手段,对双金属在不同工艺参数下不同工艺过程的界面结合行为进行预测,最终建立工艺参数与界面结合强度之间的定量或半定量关系。

3 结语

(1)由于轧制前结合表面的覆盖膜会阻碍后续轧制过程形成的初结合,因此轧制前一般需要消除覆盖膜;

(2)根据不同合金的表面状况选择不同的轧制工艺(轧制温度和轧制压下量)可以最大程度地消除界面氧化膜,从而使复合材料的结合界面达到很高的机械结合强度;

(3)适当的热烧结工艺决定了能否获得高质量的冶金结合。热烧结时间过短或烧结温度过低都会使扩散不充分而不能实现冶金结合;而热烧结时间过长又会造成Kirkendall孔洞或脆性相的大量形成,烧结温度过高时会造成晶粒间连接变弱,使结合强度降低;

(4)双金属热轧复合界面结合的过程包括:金属间物理接触形成机械结合阶段,原子通过化学作用形成化学键并通过界面扩散消除空洞的冶金结合阶段,以及互扩散阶段。

摘要：在综合了不同材料热轧复合的实验基础上,分析了双金属热轧复合过程中不同工艺条件对结合质量的影响。结果表明:轧制前清除材料表面的覆盖膜有助于轧制过程中形成结合点;轧制过程中适当的轧制温度和轧制压下量能大量消除轧制过程中在金属表面形成的氧化膜,从而使组元材料能形成机械结合;在热烧结过程中,原子通过界面扩散可以消除轧制过程中由于界面微观不平整形成的空洞,同时通过原子间的相互作用使组元材料间形成冶金结合。依据固相结合理论分析得出,双金属热轧复合的界面结合过程包括:金属间物理接触形成机械结合阶段,原子通过化学作用形成化学键及通过界面扩散消除空洞的冶金结合阶段,以及互扩散阶段。

结合机理论文 篇3

关键词：材料科学,镍基耐蚀合金,复合板,热轧,冷轧

0 引言

由于镍基耐蚀合金价格昂贵, 在某些苛刻的腐蚀环境中又是唯一的可选材料, 因此通过复合技术将耐蚀合金与低成本的碳钢或不锈钢进行结合是一种降低镍基耐蚀合金使用成本的有效方法。目前使用最多的复合方法是轧制复合, 如利用热轧复合将镍基耐蚀合金复合到碳钢钢板上并应用到电厂的脱硫工艺中, 这在很多西方国家中都得到了大量应用[1,2]。

轧制复合是生产大尺寸板或箔的最经济、最易进行规模化生产的一种制备双金属复合材料的制造方法[3]。该方法具有很多优点, 包括产品的尺寸精确、规格灵活、生产效率高、产品性能优良、材料利用率高及复板材料的化学成分不会因为与基板的结合而得到改变等。

1 轧制复合介绍

轧制复合就是让两种表面洁净的金属相互接触, 通过加热和塑性变形时原子间高度扩散作用达到连续的冶金结合方法。其原理是在轧机的巨大压力条件下, 有时伴以热作用, 使组元层氧化皮破碎, 并在整个金属截面内产生塑性变形, 在破碎后露出的新鲜金属表面处形成组元层间的原子键合和锲扣嵌合, 其金属间的结合强度通常比原组合金属高, 目前应用比较广泛的轧制复合方法包括热轧复合和冷轧复合。

1.1 热轧复合

热轧复合方法是将被复合的金属坯料在高温高压下进行轧制变形, 受热和压力的同时作用而使不同金属进行焊合的一种工艺方法。图1是热轧复合常见组装图。这种方法从30年代一直沿用至今, 仍然是一种重要的复合方法。

采用热轧, 是由于在高温下利用金属软化变形, 使母体金属能接近到原子半径的范围内, 从而产生强烈的金属键;在高温下提高了原子的振动能量, 利于金属的适当扩散, 提高了母体对金属氧化物的渗解作用, 减少了复合阻力。当然, 温度过高时, 会产生大量的化合物, 将相对缩小产生金属键的区域并使得强度降低[4]。它的基本工艺特点是简单易行, 可进行单块组装热轧复合, 可用现有设备, 复合大型复合板材。热轧复合变形过程极其类似于单种金属热轧时, 由于坯料加热不均匀而产生的变形现象, 但它更规则, 更典型。高温金属塑性成形时在变形性质上十分类似于粘滞流体, 由此推知, 两种金属间接触表面在剪切变形力的作用下应该更趋向于流体特性[5]。一旦新生金属表面出现, 它们便产生粘着摩擦行为, 利于接触表面间金属的固着, 以固着点为基础 (或核心) , 在高温热激活条件下形成较为稳定的热扩散, 从而实现金属间的焊接结合。轧后的余热将使两种金属间的原子扩散更加充分, 从而形成良好的复合, 有关研究已证明这种扩散的有效性[6]。不过, 如果两种金属趋向于形成脆性化合物时, 对于复合过程的实施将是致命的。

热轧复合方法己经成功应用在工业生产中。它与普通的金属热轧工艺除了工艺实施方案上有较大的差异外, 其基本轧制过程并没有实质性的变化[7]。事实上, 某些有色金属板带由于轧制成形不好而采用软金属进行包覆轧制, 实质上就是一种热轧复合。由此看出, 除焊接扩散过程外, 热轧复合在很多方面与一般的热轧工艺没有大的差异, 现有的轧制理论在一定程度上仍然适用相关的工艺分析。在生产过程中, 应特别注意结合面的干净程度、焊缝强度、焊缝的完整性、加热温度、保温时间, 首道次的压下量等工艺参数, 这些参数对热轧复合的成功率都有至关重要的影响。加热温度的选择标准是使组元层处于热等强温度或接近这个温度。

热轧复合的工艺相对来说是比较成熟的, 并早已进行了工业化生产, 但在一些专门技术性问题上, 如真空处理技术, 复合变形总量问题以及异温轧制技术等方面尚有大量工作可做。

1.2 冷轧复合

冷轧复合就是凭借大压下量 (一般为45~80%) 冷轧重迭的二层或多层金属, 使它们产生原子结合或锲扣嵌合, 并通过随后的扩散退火, 使之强化。图2是冷轧复合简图。冷轧复合一般分为三个步骤:即表面处理、冷轧复合、扩散退火。金属表面上一般有一层氧化膜, 在潮湿介质中还会吸附水汽, 有机或无机污染物, 为了实现冷轧复合, 需采用机械或 (和) 化学的手段予以清除。在不影响净化效果和再氧化的理想条件下, 要想获得良好的界面结合, 金属表面应最好是理想的平滑表面[8], 但就目前的工艺条件而言, 单纯的追求完整平滑未必是可行的工艺措施;相反, 为有利于造成塑性变形时的应力偏聚与能量起伏, 需有意使之具有一定的粗糙度。

冷轧复合时, 首道次变形量一般在45~80%左右, 使组元层之间实现初步结合, 其结合方式有两种可能: (a) 机械嵌合而造成的结合; (b) 一种类似于晶界结构的接界结合;结合区的数量与面积的大小除了与材料的性能、表面净化效果、表面粗糙度等因素有关外, 主要取决于复合的压下率。顺便提一下, 冷轧复合时, 其界面会出现二次氧化的现象, 只不过在大压下量条件下, 氧化物会因延展而被碾碎, 结果呈弥散状分布。把初步结合的复合坯, 在高温下做等温退火处理, 使点结合逐步变成面结合[9]。冷轧复合后组元之间的浓度梯度和应力场是促进烧结时组元间从点结合到面结合的重要因素, 两侧的浓度梯度和形变能越大, 扩散的驱动力也越大。怎样降低冷轧复合的一次性投资和简化目前的生产工艺是冷轧复合技术发展的方向之一。美国的工程技术人员用多道次小压下量加工技术成功的将两种材料复合起来, 如果这种工艺也能用于其他材料生产的话, 将使能力不够大的轧机进行冷轧复合成为可能, 也可大大的降低轧机投资。冷轧复合还可用于生产嵌条定位贵金属复合材料, 德国采用独特的定位技术, 不开槽即可将Ag复合在Cu合金的表面并用于生产, 大大的提高了工作效率, 我国的贵阳贵金属所也在进行这方面的努力[10]。欧美国家己大量使用冷轧复合轧机生产复合材料, 上海钢研所等单位也引进或自制冷轧复合轧机来进行金属复合材料的生产和研究。

冷轧复合的优点在于省去了其他方法的精整工序, 从冷轧带坯开始生产, 能够成卷轧制, 并且组元层间的厚度比极其均匀, 尺寸精确, 性能稳定;由于其可连续生产, 生产率高, 成本低, 因此是一种多快好省的加工技术, 但冷轧复合轧机的一次性投资太大, 加上无法生产厚度较大的产品, 再加上不同的复合板带材对表面精度要求的不同, 使其应用受到一定程度的限制[11]。

2 轧制复合机理分析

金属复合机理极为复杂, 尽管长期以来人们为此做了大量的研究探索工作, 但迄今为止, 许多机理仍未被人们所揭示和了解。许多学者提出了不同的结合机理, 这些理论促进了复合材料生产的发展。反过来, 复合材料生产工艺的不断改进又促使复合理论日趋完善。下面简单对金属固相复合的机理进行综合评述[12,13,14,15,16,17,18]。

2.1 再结晶理论

在两金属的共同变形过程中, 由于变形热的作用, 接触区会出现局部高温而使两金属边界的晶格原子重新排列, 形成同属于两种金属的共同晶体, 使得相互接触的两种金属结合在一起。这种理论非常适用于对在热处理过程中复合材料组织变化进行解释, 但是它并不适合于结合过程本身, 并且对有些低温复合现象无法解释。

2.2 金属键理论

实现金属结合的唯一要求是使两种金属的原子足够靠近, 以使原子间的引力发挥作用。任何一个固相金属体内的单个原子之间都有这种引力的作用, 同种金属原子之间有这种作用, 不同种金属原子之间也有这种作用。当两种金属原子不断靠近时, 他们之间的吸引力将增加, 当两原子间距达到大约正常原子间距的两倍时, 引力达到最大值, 继续靠近时, 吸引力将减小, 并且当达到正常原子间距时, 吸引力变为零。相邻原子则以平衡间距稳定排列, 同时两金属原子的外层自由电子成为共同的自由电子而以金属键结合在一起, 实现了金属间的结合。所有的复合技术都是依靠这种复合作用完成的, 这是实现金属间结合的化学基础, 这一理论普遍被人们接受。

2.3 能量理论

当两种金属相互接触时, 即使金属原子接近到了晶格参数的数量级, 如果原子还没有具备实现结合的最低能量是不能使其产生结合的。该理论运用了原子激活的观点, 认为只有获得足够能量而被激活的原子之间接触到一定距离后才可能形成金属键而实现金属之间的结合。但是, 该理论亦有缺陷, 因为导致金属原子能量增加的加工硬化并没有促进金属之间的结合, 反而使金属间的结合能力变差。

2.4 扩散理论

在实现金属结合的变形过程中, 由于变形热的作用使金属接触区温度升高, 而使得金属原子受到激活, 在界面附近形成一个很薄的互扩散区而实现了金属之间的结合。扩散的作用是使两种金属原子相互作用的机会增加, 因而促进了两种金属之间的结合。该理论从金属学角度对异种金属界面结合进行了解释, 这是其先进的方面, 但是它没有考虑到金属接触表面的激活过程和相互扩散对整个接触区形成结合过程的限制, 它不能解释事实存在的当扩散区厚度达到一定程度时, 随着扩散区厚度增加复合材料界面结合性能降低的现象。

2.5 位错理论

当两种相互接触的金属产生协调一致的塑性变形时, 位错迁移到金属的接触表面, 并使表面的氧化膜破裂, 形成了高度只有一个原子间距的小台阶。这一方面可以看成是塑性变形阻力的减小;另一方面可以认为是增加了双金属接触表面的不平度, 使接触表面产生比内部金属大得多的塑性变形。这等于说, 双金属的结合过程就是其接触区金属的塑性流动的结果。这一理论无法解释在没产生塑性变形的条件下, 所进行的双金属复合过程。

2.6 三阶段理论

该理论认为, 任何在高温加压条件下进行的双金属复合过程都包含如下三个阶段:第一阶段是双金属间物理接触的形成阶段。也就是双金属中的原子依靠塑性变形, 在整个接触面上相互接近到能够引起物理作用的距离或足以产生弱化学作用的距离。第二阶段是化学相互作用阶段。双金属接触表面激活并形成化学键, 实现双金属间的结合。第三阶段是扩散阶段。双金属在完成物理接触实现初步结合后, 各组元金属中的原子通过结合面相互扩散, 以增进结合强度。此阶段要根据扩散区及新相的性质控制扩散过程。

上述的各种复合机理都在一定程度上揭示了金属结合的规律, 但是它们并不相互排斥, 而是相互补充。可以说, 对于双金属固相复合机理的认识目前仍在继续。

3 镍基复合板的应用

J.Charles等人[19]研究了不同类型的镍基合金经过轧制复合后材料的力学性能, 尤其研究了不同型号包括Inconel825, Inconel625, Hastelloy C-22镍基合金复合板的耐蚀性能, 其研究结果表明Inconel825热轧复合板在经过600℃、8小时的时效后, 在室温下该合金的耐全面腐蚀和耐局部腐蚀性能都很优异, 该种高镍合金尤其适用于存在应力腐蚀开裂的介质;经过低应变速率拉伸的该种材料发现不存在应力腐蚀开裂, 即使在腐蚀性极强的环境 (Na Cl25%, CH3COOH0.5%, H2S136ppm, 177℃) 中也没有发现腐蚀开裂, 且Inconel825合金复合板目前应用于水—油—气分离装置中。Inconel625合金在30g/L的Na Cl溶液中的极化试验表明经过热处理的试样的局部腐蚀趋势高于800m V/SCE, 这表明Inconel625合金高度抗点蚀, 同时复合板的耐蚀性和整体材料相似。Hastelloy C-22可以通过热轧工艺进行复合, 且经过不同热处理的复合板在30g/L的盐溶液中进行了腐蚀试验, 结果表明温度对局部腐蚀趋势无影响, 这说明Hastelloy C-22合金和复合板具有相似的耐蚀性。

由于复合板的耐蚀性与耐蚀合金相当, 因此对于价格昂贵的镍基耐蚀合金来说, 采用复合板可以明显降低工程成本, 从而使得该种复合材料成为很多加工行业中的最佳材料。

4 小结

结合机理论文 篇4

城市新老路基建设是城市路基建设中的一项重要工作,只有提出城市新老路基结合处建设的优化方案,才能为提出提高城市新老路基建设质量奠定基础。但从现状来看,城市新老路基结合处仍存有常见病害,具体包括以下几点。

1.1 路面破坏病害

城市道路在改造扩建过程中,新老路基路面横向结合处,与高速公路拓宽工程结合处的病害有所不同,引发病害种类相对较少,但路面破坏是其中一类[2]。若为沥青路面,一般会有横向裂缝产生,此类裂缝通常处在整个结合处中。若路面为水泥混凝土路面,那么在受到重荷载及长期荷载的影响下,面板会有横向裂缝产生。

1.2 路基及地基不均匀沉降病害

在城市新老路基结合处,路基及地基不均匀沉降病害是较为常见的一类,且此类病害基于软土土地结合处易出现[3]。若新老路基地基不均匀沉降较严重,新老路基结合面便会产生一定的错台,然后使新老路基结合位置以上路面出现开裂,并使雨水易进入裂缝中,当雨水进入裂缝中导致结合面强度减弱,使原有路面出现结构损坏及使用功能降低等问题。

1.3 横向裂缝病害

结合城市相关道路工程实践发现,城市道路在改造扩建过程中,路面直接损坏及路基路面综合性能减弱为主要病害。上述病害以横向裂缝为主。新老路基路面结合处是道路改扩建工程当中非常薄弱的路段之一,在此路段也易有路面病害出现,若处理不当,则会出现横向裂缝及路基变形等病害[4]。

2 城市新老路基结合处常见问题

在上述分析过程中,认识到城市新老路基结合处常见病害诸多,而产生病害往往是由多方面原因造成的。城市新老路基结合处常见病害机理如下。

2.1 地基地质条件机理

对于城市新老路基来说,若在其结合处地基地质条件存在差异,便可能引发病害。如在地基地质条件存在差异的情况下,可能会形成差异沉降地基,进而反应到路基与路面上。对于城市新老路结合处的差异沉降来说,其产生的原因诸多,如在地基地质条件过于复杂的情况下,便会产生差异沉降。总而言之,受地基地质条件的影响,使得城市新老路基结合处出现病害[5]。

2.2 新老路基自身存在的特性差异机理

当新老路基自身存在特性差异的情况下,便会使道路出现横向裂缝。对于新老道路来说,在修筑年代存在差异,取土地点也会有所差异。所以,新路基的填料和老路基的填料不可能完全一致。当新老路基结合位置路基材质、结构层厚度及强度存在差异时,路基质量也会有所不同,如此便会基于结合处形成一个界面,从而使道路开裂埋下隐患。

2.3 新老路基路面结合处处治策略不合理机理

若结合处土体强度不足、加筋处治不规范加之台阶开挖不合理,未能达到设计的标准及要求,便会致使新老路基路面结合处引发横向裂缝。

2.4 施工机理分析

对于新老路基路面来说,其结合处工艺复杂,且在施工方面难度偏大。对于施工来说,若处理不当,也易使城市道路改扩建工程产生病害。

总结起来,导致新老路基结合处施工产生病害的因素包括以下几点。

(1)路基填料质量差,路基填料难以压实到位,从而引发差异沉降,导致新老路面结合处出现开裂病害。

(2)对于城市道路来说,在改扩建工程方面,常会受地形影响,这样一些大型的压实机压实难度增大,尤其对于新老路基结合位置,当压实度偏低时,将导致路基塑性累积变形的增加,且抵抗变形的作用也大幅降低。工期紧张时可能出现填筑速度偏快的情况,沉降速率便会比老路基大,进而使结合处的不均匀沉降增加。

(3)要想使路基路面的稳定性得到有效保障,便需做好防水、排水方面的工作。但在大气降水的影响下,导致路基路面结构内部的湿度状况产生了较大变化。若结合位置排水情况不良,出现地表水下渗的情况,那么路基土便会受到水浸泡而出现软化,进而使其强度大幅度降低,最终引发横向裂缝。

2.5 反复车辆荷载使病害程度加重机理分析

道路长期受到车辆压迫,车辆经车轮将荷载传至路面,然后由路面传至路基,基于路基路面结构内部有应力、应变及位移,结合处路基路面结构整体及某一组合部分的强度或者抗变形能力属于城市道路最为薄弱的环节,若路基抵抗力不足,将会使路基路面结构产生病害,使路况发展进一步恶化。从整体角度上而言,路基路面在车辆荷载的作用下会导致路面使用性能的降低,同时路面的强度及刚度也会随之降低,进而导致裂缝等病害的出现。对于存在病害的路面来说,会有积滞雨水的情况发生,使路面的破坏程度不断增加。总之,在反复车辆荷载的作用下,会使病害程度加重,进而使路面存在安全隐患。

3 结束语

通过本文的探究,认识到城市新老路基结合处的常见病害诸多,包括路面破坏病害、路基及地基不均匀沉降病害及横向裂缝病害等。与此同时,引发病害的机理也较多,如地基地质条件存在差异、新老路基自身存在的特性差异、新老路基路面结合处治理策略不合理、施工缺乏标准化及反复车辆荷载使病害程度加重。为了使城市新老路基结合处的病害得到有效减少,有必要在实际施工过程中,注重现代化施工技术的应用,降低路基的不均匀沉降,使新老路基的强度、刚度及稳定性得到有效保障,进一步使新老路基结合处的质量得到有效提高。

参考文献

[1]骆岩飞,张辉,柴月.浅谈高速公路路基加宽常见病害及处理措施[J].珠江水运,2011(6):69-71.

[2]张雨东,金兆慧.试论高等级公路路基加宽常见病害产生的机理因素[J].珠江水运,2011(14):53-55.

[3]张和义.公路改扩建工程中路基拓宽的主要方式[J].内蒙古公路与运输,2011(5):17-19.

结合机理论文 篇5

本文对水泥海排灰结合料在不同龄期时的微观形态进行研究,以不同含量氯离子的固化情况为研究出发点,进而揭示水泥海排灰结合料的强度形成过程,并与水泥标准粉煤灰结合料进行对比分析。

1 三灰结合料对海排灰中氯离子的固化机理

在水泥海排灰结合料中的氯离子有两种存在形式:一是结合料孔隙溶液中的游离(自由)的氯离子;二是被水泥组分或水化产物结合(固化)的氯离子。三灰碎石中的反应主要是石灰与粉煤灰之间的反应,水泥用量较少,起早强作用,不是主要反应。在水泥石灰粉煤灰(三灰)碎石强度形成过程中,其中的三相间发生的基本作用有:石灰粉煤灰之间火山灰反应,石灰自身的解离、结晶、碳化作用以及水泥的水化作用。这些作用的进行都是通过液相介质来完成的。从对水泥石灰海排灰稳定碎石强度贡献的大小来说,石灰海排灰之间的火山灰反应是最主要的作用过程,而石灰的解离作用是所有过程的基础。石灰的结晶作用及碳化作用又增加了水泥石灰海排灰稳定碎石的强度。

2 实验方案

试验选取三灰(水泥∶石灰∶海排灰=2∶10∶43)作为试验对象。每种材料采取人工掺加氯盐的方法,将不同氯盐含量的海排灰材料与普通粉煤灰材料进行对比分析。

通过标准击实试验,在最佳含水量和最大干密度下制成10cm×10cm的圆柱体试件,每组成型试件3×2=6个,龄期为28d,每个龄期取3个试件进行分析。试件成型后放入标准养护室中养护,养护温度20±1℃。试验用的SEM材料取于真实宏观力学试件,即测试同步进行。

3 扫描电子显微镜(SEM)结果分析

把不同氯盐含量海排灰的三灰结合料养生28d,扫描电镜图片见图1～图4。

对图1～图4组图进行分析和比较,可以得到:

(1)从图1可以看出:试样水化28d时,海排灰已经开始发生火山灰反应,石灰和水泥的水化反应也进行的相对充分了一些,针状、棒状、片状的结晶体已经陆续地析出,连同其它凝胶物质胶结在一起,整体性有所加强。

(2)从图2可以看出:当水泥石灰海排灰结合料中加入1%氯离子时,各种形态的晶体也均有发现,并且结构更加紧密,其中针状的钙钒石晶体居多。

图2(b)所示,在海排灰活性球状体的表面生成了大量针状的钙钒石晶体,当加入1%氯离子时,在水化初期,氯离子被海排灰球状体吸附在其表面,完成初始固化,随着水化反应的进行,海排灰二次水化反应会吸收体系的Ca(0H)2,生成较多的C-S-H和水化铝酸钙。水化铝酸钙会与Cl离子及Ca(OH)2共同反应生成板状的“Friedel盐”:单氯型水化氯铝酸钙(3CaO·A12O3·CaCl2·1OH2O)和三氯型水化氯铝酸钙(3CaO·A12O3·3CaC12·32H2O);另一方面,C-S-H会由于其巨大的比表面积,通过胶粒表面所带“负”动电荷产生的扩散双电层对氯盐中的正、负离子的吸附作用,而对Cl-产生较强的吸附固化作用。

(3)从图3可以看出:当水泥石灰海排灰结合料中加入2%氯离子时,海排灰已经开始与水泥的水化产物发生火山灰反应,在球状体表面晶体大部分呈片状或针状,并且凝胶物质生成的较少,晶体间的胶结情况不理想,结构比较松散。

图3(b)所示,虽然海排灰球状体表面并没有被大量的凝胶物质全部包围,未见大量钙钒石晶体的存在,也没有发现“Friedel盐”的生成。这说明当水泥石灰海排灰结合料中加入2%氯离子后,结合料中大量的氯离子未能被水化物或凝胶材料完全固化,在结合料中大量存在游离状态的氯离子,对结合料的水化过程起到了一定的抑制作用。

(4)将图4与图1相比,可以看出:当采用普通粉煤灰作为结合料时,随着火山灰反应的不断进行,针状、棒状、板状的晶体依然清晰可见,这些晶体交错粘结在一起,一部分已经形成更多的凝胶物质胶结在球状体表面,一部分已将球状体之间粘结在了一起,说明普通粉煤灰的活性还是在一定程度上大于海排灰。

4 结论

本文通过扫描电子显微镜(SEM)试验,研究了水泥石灰海排灰结合料中氯离子含量对结合料微观形态的影响,揭示了其强度形成过程,并与标准粉煤灰材料进行了对比研究。

(1)当龄期达到28d时,随着水化反应的进行,发现Friedel盐晶体的存在,这说明Friedel盐晶体具有良好的稳定性,海排灰球状体表面不再光滑,被水化凝胶物胶结在一起,逐渐出现针状、棒状、板状的晶体,这些晶体交错粘结在一起,共同填充海排灰球状体之间的空隙。

(2)通过对不同含盐量海排灰三灰结合料养生28d扫描电镜分析得到:结合料的含盐量越多,凝胶物质的生成量越少,试样越松散。说明海排灰氯盐含量太大,氯离子不能被完全固化,游离的氯离子抑制了结合料之间的水化和火山灰反应。

(3)当采用普通粉煤灰作为结合料时,其各个龄期的微观结构与水泥海排灰结合料差异不大,说明海排灰材料与普通粉煤灰材料性质上相差不大,海排灰可以代替普通粉煤灰用于道路三灰底基层中。

参考文献

[1]张嘎吱.水泥粉煤灰稳定碎石基层配合比设计和路用性能研究[D].长安大学博士论文,2004.

[2]杨锡武,梁富权.水泥(石灰)粉煤灰混合料路面基层成型延迟时间研究[J].重庆交通学院学报,1995,(4):36-39.

[3]Y.Xu.The influence of sulphates on chloride binding and pore solu-tion chemisrty[J].cement and concrete Researeh,27(1997)No.12:1841-1850.

结合机理论文 篇6

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取我院2014年3月-2015年3月的脑卒中恢复期患者74例作为研究对象,按数字表法随机分为观察组与对照组各37例。诊断标准[4]:(1)所有患者均符合第四届脑血管病学会议制定的诊断及分型标准;(2)所有患者均在发病内72小时内就医;(3)所有患者均为首次发病或者曾发病是未出现神经功能缺损。排除标准[5]:排除脑出血手术以及溶栓治疗、重度认知障碍、蛛网膜下腔出血、严重造血系统疾病、并发恶性肿瘤。观察组患者男20例,女17例,患者年龄35-78岁,平均(52.6±11.3)岁,发病至就诊时间为1-71h,平均(50.2±12.1)小时,患者脑卒中神经功能缺损程度分布:重型5例、中型12例、轻型20例;对照组男19例,女18例,患者年龄34-79岁,平均(53.2±11.1)岁,发病至就诊时间为2-70h,平均(49.8±12.5)小时,患者脑卒中神经功能缺损程度分布:重型6例、中型11例、轻型20例。两组患者在性别、年龄、发病至就诊时间、脑卒中神经功能缺损程度分布等一般资料方面差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。所有患者家属均知悉本组研究目的,自愿参与本实验并签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 对照组

对照组患者采取常规的治疗办法。依据患者的病情发展对患者进行早期的急救以及降糖、降压、调脂等常规的西医治疗方法。对并发症的发生进行积极的防治。给予患者体位护理,为患者制定相关的日常康复、肢体运动以及心理护理等常规的护理措施。

1.2.2 观察组

观察组在对照组常规护理的基础上采取中西医结合康复优化方案治疗。首先,依据患者的病情发展以及治疗需要,参照中医针灸科针灸治疗方案,对患者进行针灸治疗。具体方法为辩证取足三里、阳陵泉、环跳等下肢穴位,取外关、合谷以及肩髑等上肢穴位,取太冲、地仓、颊车等面部穴位,通过多种针灸治疗手段实现“醒脑开窍针刺法”治疗。其次,依据患者病情,采取中医治疗中的按压穴位的方法对患者进行有效的治疗。具体的治疗方法如下。定期对患者的患侧肢体进行按摩治疗,主要需要结合应用揉按法、揉法、背部按压、滚法、按法、按压穴位等方法。再次,依据患者中医辨证,通过针对性制剂补阳还五汤加减,肝肾阴虚型以滋补肝肾,气虚血淤型以益气活血,痰浊阻络型以化痰祛疲,肝阳上亢型以疏肝健脾。最后,向患者及其家属宣教相关的注意事项,主要包括坐位与卧位的肢体摆放。医护人员应依据循序渐进的原则逐步被动的活动患侧肢体的各个关节,对康复状况符合相关要求的患者进行半桥训练或者是双桥训练。主要活动患者的肩关节以及肩关节周围,帮助患者进行床上翻身坐起与床上翻身、坐位平衡的训练,同时训练患者的膝关节以及髋关节的分离运动,对患者下肢进行训练,帮助患者控制下肢动作。

1.3 观察指标

对比评价两组患者在治疗之后的各项指标[6]:牛津残障、神经功能缺损、患肢运动功能、日常生活能力、生存质量。

1.4 统计学处理

所有数据均采用SPSS17.0软件进行统计分析,计量资料应用平均值±标准差(±s),计量资料采用t检验,计数资料以百分率(%)表示,采用χ2检验,P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

对两组患者的治疗之后的各项指标进行比较分析,观察组的牛津残障评分以及神经功能缺损评分均明显的低于对照组;观察组的患肢运动功能评分、日常生活能力评分、生存质量评分均高于对照组,各项指标评分组间比较差异具有统计学意义(P<0.05),见下表1。

3 讨论

脑卒中是临床中比较严重的急性脑血管疾病。脑卒中起病急,最主要的临床表现是脑功能临床缺失严重以及脑部血液循环障碍。该病症的致残率以及死亡率一直以来在临床治疗过程中居高不下,并且该病症的复发性较强。依据大量的研究以及临床实践证明,在脑卒中患者复发的高频率阶段为卒后的六个月内。这一阶段正处在脑卒中患者的恢复阶段,因此,这一阶段对患者的治疗以及护理显得十分重要。在关于脑卒中患者的恢复期的治疗护理效果研究的过程中,目前相关研究资料表明,中西医结合康复优化方案对脑卒中恢复期治疗具有显著的作用,在对脑卒中恢复期患者进行治疗的过程中采取中西医结合康复优化方案能够有效的帮助患者早日康复。

本次研究结果表明,对两组患者的治疗之后的各项指标进行比较分析,观察组的牛津残障评分以及神经功能缺损评分均明显的低于对照组;观察组的患肢运动功能评分、日常生活能力评分、生存质量评分均高于对照组,各项指标评分组间比较差异具有统计学意义。本次研究结果与段有强等人在中西医结合康复优化方案治疗脑卒中恢复期的效果及其机制探讨[7]中的研究结果具有一致性。由此可见,中西医结合康复优化方案对脑卒中恢复期患者的治疗具有显著性以及普遍性,可以为患者的康复带来有效的帮助。

综上所述,对处于脑卒中恢复期的患者采取中西医结合康复优化方案相关治疗护理对患者的康复具有明显的促进作用,能够促进各项指标的尽快地、有效的恢复,在临床上值得推广。

摘要：目的 探讨中西医结合康复优化方案对脑卒中恢复期治疗作用的临床观察及机理。方法 选取我院2014年3月-2015年3月的脑卒中恢复期患者74例作为研究对象,随机分为观察组与对照组,对照组患者采取常规的护理方法,观察组患者采取中西医结合康复优化方案,对比分析两组患者的治疗效果。结果 对两组患者的治疗之后的各项指标进行比较分析,观察组的牛津残障评分以及神经功能缺损评分均明显的低于对照组;观察组的患肢运动功能评分、日常生活能力评分、生存质量评分均高于对照组,各项指标评分组间比较差异具有统计学意义(P<0.05)。结论 对处于脑卒中恢复期的患者采取中西医结合康复优化方案相关治疗护理对患者的康复具有明显的促进作用,能够促进各项指标的尽快地、有效的恢复,在临床上值得推广。

关键词：中西医结合,康复优化方案,脑卒中恢复期,治疗作用,机理

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