硬度检查

2024-10-03

硬度检查(精选7篇)

硬度检查 篇1

目前肝脏组织病理活检仍然是诊断肝纤维化的金标准,但由于其会造成创伤、重复性差、存在一定风险等限制了其临床应用[1]。瞬时弹性成像系统(Fibro Scan)是近些年来新发展起来的一种无创肝纤维化诊断技术,与病理活检具有较好的一致性[2]。据报道,肝癌患者的肝硬度检查(LSM)值远高于肝硬化患者[3]。血清高敏C反应蛋白(Hs-CRP)是一种急性敏感的反应蛋白,由肝脏生成,与机体内的炎症、组织损伤和感染等有密切关系[4]。肝癌患者的Hs-CRP水平远高于其他良性肝脏疾病[5]。本研究对老年肝硬化与合并肝癌患者的血清Hs-CRP水平与LSM值进行分析,探讨血清Hs-CRP联合LSM对老年肝硬化合并肝癌患者的诊断效果。

1 资料与方法

1.1 一般资料

研究对象为2011年1月至2014年12月于我院经过超声、CT或MRI、实验室指标诊断为老年乙肝肝硬化患者共80例,其中男57例,女23例;年龄60~92岁,平均(68.2±15.5)岁。其中单纯乙肝肝硬化46例,作为肝硬化组,肝硬化合并肝癌34例,作为肝癌组,此外,选择同时期内40例老年健康体检者作为对照组。乙肝肝硬化的诊断标准符合我国2010年中华医学会肝病学分会制定的《慢性乙型肝炎防治指南》[6],肝癌的诊断标准符合我国抗癌协会肝癌专业委员会所制定的关于原发性肝癌的诊断标准。

1.2 患者纳入和排除标准

纳入标准:(1)确诊为乙肝肝硬化患者或合并肝癌患者;(2)年龄≥60岁;(3)未进行过保肝、抗病毒或抗纤维化的治疗。排除标准:(1)伴有系统免疫性疾病的患者;(2)因饮酒或药物引发的肝损伤患者;(3)伴有血液性疾病的患者;(4)伴有心肌梗死、感染、痛风等会引发血清Hs-CRP水平发生变化的患者。

1.3 LSM检查方法

具体的检查方法严格按照Fibro Scan用户手册实施。选择中号探头,检查位点为腋中线的第8~9肋间,连续检查10次,以检查结果的中位数值为最终结果,以弹性值k Pa表示。以LSM值>17.5 k Pa作为基点,以间隔5 k Pa为一层面,分为≥27.6 k Pa组、22.6~27.5 k Pa组与17.5~22.5 k Pa组。血清Hs-CRP检测采用免疫比浊法,仪器为德国罗氏公司生产的Modular P800生化分析仪及其配套试剂,以其浓度>2.87 mg/L判定为阳性。甲胎蛋白(AFP)的检测采用放射免疫法,由中国原子能科学研究院提供,以AFP>20μg/L诊断为阳性。

1.4 统计学分析

采用SPSS 17.0进行统计分析,符合正态分布的计量资料以±s表示,组间比较采用t检验;非正态分布资料以中位数表示,组间比较采用非参数秩和检验;计数资料比较采用χ2检验,P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3组患者之间的血清Hs-CRP水平与LSM值比较

肝癌组与肝硬化组患者Hs-CRP水平与LSM值显著高于对照组,肝癌组患者Hs-CRP水平与LSM值显著高于肝硬化组,差异具有统计学意义(P<0.01),见表1。

注:与对照组比较,**P<0.01;与肝硬化组比较,△P<0.05

2.2 肝癌组和肝硬化组患者血清Hs-CRP阳性率与LSM值分级

肝癌组Hs-CRP的阳性率为52.9%,肝硬化组为32.6%,差异无统计学意义(P>0.05);肝癌组LSM值分级≥27.6 k Pa的占79.4%,肝硬化组为65.2%,差异无统计学意义。见表2。

2.3 LSM与Hs-CRP的关系

当LSM值≥27.6k P a时,肝癌组患者的Hs-CRP的阳性率为66.7%(18/27),当LSM值<27.6 k Pa时,肝癌组患者HsCRP阳性率为0,差异有统计学意义(P<0.05);肝硬化组患者的Hs-CRP的阳性率分别为46.7%(14/30)、6.3%(1/16),2组之间的差异具有统计学意义(P<0.05)。该结果提示肝硬化合并肝癌患者的LSM值分级越高,则Hs-CRP的阳性率越高。

2.4 AFP与血清Hs-CRP水平及LSM值的关系

34例肝硬化合并肝癌患者中AFP阳性18例,阴性16例。AFP阳性与阴性患者的血清Hs-CRP水平与LSM值差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

3 讨论

肝癌是目前十分常见的恶性肿瘤之一,严重威胁着人类的健康[7]。Fibro Scan是一种建立在超声诊断基础上的新型非侵袭性肝硬化检测器,通过瞬时弹性成像系统产生的图谱反映肝脏的实际硬度,当肝脏发生病变时,能够对肝脏的纤维化程度进行评估[8]。据报道[9],>80%的原发性肝癌与肝硬化有密切的相关性。目前因为早期诊断工具的缺乏,仅有30%左右的肝癌患者能够获得及时的诊断与治疗[10]。由于老年患者机体内器官的代偿能力不足,具有较高肝癌发生率与病死率,因而如何及时诊断与治疗肝癌对于老年患者尤为重要。目前对于老年患者血清Hs-CRP联合LSM在老年肝硬化合并肝癌患者中的诊断价值研究尚较为罕见。

提升原发性肝癌的诊断率是改善原发性肝癌患者预后的有效途径,目前临床上原发性肝癌的诊断标志物为AFP,但是其在早期肝癌诊断中的特异性与敏感度不佳[11]。本研究结果显示,乙肝肝硬化合并肝癌患者的LSM值为(40.0±28.8)k Pa,显著高于乙肝肝硬化患者的(28.2±17.6)k Pa与健康检查者的(4.4±0.9)k Pa,差异具有统计学意义,结果表明LSM值的分级可能与肝硬化合并肝癌有一定关系,与文献报道结果基本一致[3]。据报道,LSM值可以作为标志物预测原发性肝癌,但在临床上受到一定的质疑[12],因而还需寻找一种新指标提升肝硬化合并肝癌的诊断效果。

血清Hs-CRP是由肝脏生成的一种敏感急性期反应蛋白,与机体内的感染、炎症、损伤水平密切相关[13]。血清Hs-CRP水平的高低与机体内炎性反应的程度呈正相关关系,且由于其半衰期较短,当患者疾病缓解时,其水平可以迅速恢复,在临床上炎症相关疾病的诊断中应用广泛[14]。据报道,原发性肝癌患者的血清Hs-CRP水平明显高于肝脏良性病变患者,与患者的预后有一定的相关性[15,16]。本研究结果显示,乙肝肝硬化合并肝癌患者的血清Hs-CRP中位水平为35.7 mg/L,显著高于乙肝肝硬化患者的14.9 mg/L与健康检查者的4.4 mg/L,差异具有统计学意义;AFP阳性与阴性患者间的Hs-CRP水平差异无统计学意义。该结果提示,AFP阳性与HS-CRP水平无关联,与文献报道结果基本一致[16]。联合检测血清Hs-CRP水平和LSM值对于肝硬化合并肝癌的老年患者的诊断具有潜在价值。

摘要:目的 探讨血清高敏C反应蛋白(Hs-CRP)联合肝硬度检查(LSM)对老年肝硬化合并肝癌患者的诊断效果。方法 将80例老年乙肝肝硬化患者按照疾病类型分为肝硬化组(46例)与肝硬化合并肝癌组(34例),选择同时期内40例老年健康体检者作为对照组,对比3组患者的血清Hs-CRP水平与LSM值。结果 肝癌组与肝硬化组患者Hs-CRP水平与LSM值显著高于对照组,肝癌组患者Hs-CRP水平与LSM值显著高于肝硬化组,差异具有统计学意义(P<0.01);当LSM值≥27.6 k Pa时,肝癌组患者的Hs-CRP的阳性率为66.7%(18/27),而肝硬化组患者的Hs-CRP的阳性率为46.7%(14/30),差异无统计学意义(P>0.05)。甲胎蛋白阳性与阴性患者之间的Hs-CRP水平与LSM值差异无统计学意义(P>0.05)。结论 老年乙肝肝硬化合并肝癌患者的血清HsCRP水平与LSM值显著高于肝硬化患者,对乙肝肝硬化合并肝癌具有一定的诊断意义。

关键词:高敏C反应蛋白,肝硬度检查,肝硬化,肝癌

硬度检查 篇2

关键词:氮化硅陶瓷,氧化锆陶瓷,仪器化压入硬度,维氏硬度

1 引言

氮化硅陶瓷作为一种高温结构陶瓷,具有强度高、抗热震稳定性好、高温蠕变小、耐磨、抗氧化性优良和化学稳定性高等特点,被广泛地应用于工业领域[1]。氧化锆陶瓷是一种十分重要的功能陶瓷和结构陶瓷,具有非常优异的物理和化学性质,如化学稳定性好、耐高温、抗腐蚀、热稳定性好、力学性能优良等。目前在工业生产中也得到了广泛的应用,是耐火材料、高温结构材料、耐磨材料及电子材料的重要原料[2]。硬度是评价陶瓷材料力学性能最常用的指标。维氏硬度是一种传统的硬度指标,具有测量范围宽、设备操作简便等特点,被广泛应用于陶瓷的工程应用和科学研究中;而仪器化压入硬度是由美国学者Oliver和Pharr于1990年代提出的[3],它凭借着测试精度高、无需测量压痕对角线长度等优势成为评价陶瓷材料力学性能的一种新型硬度指标。文献[4]通过大量的实验结果数据分析,确定了材料仪器化压入硬度与维氏硬度的关系———同种材料仪器化压入硬度与维氏硬度的比值为1.195。

本文以氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷为实验材料,分别测试其仪器化压入硬度和维氏硬度。通过对比氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷仪器化压入硬度测试结果和维氏硬度测试结果,分析两种陶瓷材料仪器化压入硬度与维氏硬度的关系。

2 材料仪器化压入硬度测试方法

图1为仪器化压入载荷-位移曲线示意图,其中Pm为最大载荷,hm为最大压入深度,hf为卸载后的残余压入深度,S为卸载曲线的初始斜率。

Oliver-Pharr方法[3,5]确定材料仪器化压入硬度公式如下:

式中,hO-P为Oliver和Pharr定义的压头与被测材料在最大载荷Pm或最大压入深度hm时的接触深度;ε为常数,根据Oliver和Pharr的建议,ε=0.75;A(hO-P)为对应Oliver-Pharr接触深度hO-P的压头横截面积,对于Vickers压头,A=24.5h2O-P。采用函数拟合载荷-位移曲线的卸载部分,并对拟合函数进行微分可得到初始卸载斜率S的值,进而利用式(1)和式(2)得到材料的仪器化压入硬度HO-P。

3 氮化硅陶瓷和氧化锆陶瓷仪器化压入硬度与维氏硬度测试结果的比较分析

本文采用自行研制的高精度压入仪[6,7]对氮化硅陶瓷和氧化锆陶瓷进行仪器化压入实验,该压入仪的载荷量程:5~110N;载荷分辨率:1mN;载荷传感器的线性度:±0.15%;载荷加载速率:0.005~5N/s;压头的空载行程:25mm;压头的最大压入深度:250μm;位移分辨率:0.375nm;位移传感器的线性度:±0.05%;传感器量程(500μm)范围内任意单位相对位移的误差不超过±1%;保载时间:30s(可由用户设置)。

测试采用的氮化硅陶瓷试样大小为50mm×50mm×5mm,氧化锆陶瓷试样为圆环形,外径准100mm,内径准60mm,厚3mm。所用的金刚石压头为面角经过标定的Vickers压头。压入采用恒载荷速率控制模式,最大压入载荷Pm为110N左右。为确保实验结果的可靠性,压头在材料表面不同位置重复进行7次实验,且各次的压入位置保持足够远的距离,以避免各次实验结果的相互影响。压头压入实验得到两种陶瓷材料的仪器化压入载荷-位移曲线,如图2所示。由仪器化压入载荷-位移曲线并利用式(1)和式(2)即可计算得到氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷的仪器化压入硬度,分别为17.09GPa、15.06GPa。

通过德国LEICA公司生产的DM750M光学显微镜观察压痕形貌,如图3所示。测量其压痕对角线长d,利用公式HV=2·Pm·sin68°/d2即可计算得到氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷的维氏硬度,分别为:13.95GPa、13.33GPa。

为研究氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷仪器化压入硬度与维氏硬度的关系,根据测试结果,计算得到:氮化硅陶瓷仪器化压入硬度与维氏硬度的比值为1.225,氧化锆陶瓷仪器化压入硬度与维氏硬度的比值为1.130。由此可见,两种陶瓷材料仪器化压入硬度与维氏硬度的比值基本符合文献[4]所提比值1.195倍的关系。

4 结论

通过比较氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷仪器化压入硬度和维氏硬度的测试结果发现,两种陶瓷材料仪器化压入硬度与维氏硬度的比值分别为1.225、1.130,基本符合文献所提比值1.195倍的关系。因此,陶瓷材料的维氏硬度可由仪器化压入测试获得,特别是对于小载荷硬度测试情况,避免了传统维氏硬度测试方法中存在的因压痕不够清晰导致的压痕对角线测量困难问题,并提高了测试效率。

参考文献

[1]王裕芳,张志成.低成本氮化硅陶瓷[J].佛山陶瓷,2002(3):25-27.

[2]贾成厂.氧化锆基复合陶瓷材料[M].北京:冶金工业出版社,2002.

[3]OLIVER W C,PHARR G M.An improved technique for determining hardness and elastic-modulus using load and displacement sensing indentation experiments[J].Journal of Materials Research,1992,7(6):1564-1583.

[4]马德军.材料力学性能仪器化压入测试原理[M].北京:国防工业出版社,2010.

[5]OLIVER W C,PHARR G M.Measurement of Hardness and Elastic Modulus by Instrumented Indentation:Advances in Understanding and Refinements to Methodology[J].Journal of Materials Research,2004,19(1):3-20.

[6]马德军,宋仲康,郭俊宏,等.一种高精度仪器化压入仪及金刚石压头压入试样深度的计算方法:中国,CN102288500A[P].2011-12-21.

水硬度的测定方法 篇3

1 化学分析法

EDTA络合滴定法是一种普遍使用的测定水的硬度的化学分析方法。它是在一定条件下,以铬黑T为指示剂,NH3·H2O-NH4Cl为缓冲溶液,EDTA与钙、镁离子形成稳定的配合物,从而测定水中钙、镁总量。但是该方法易产生指示剂加入量、指示终点与计量点、人工操作者对终点颜色的判断等误差。

在分析样品时,如水样的总碱度很高时,滴定至终点后,蓝色很快又返回至紫红色,此现象是由钙、镁盐类的悬浮性颗粒所致,影响测定结果。可将水样用盐酸酸化、煮沸,除去碱度。冷却后用氢氧化钠溶液中和,再加入缓冲溶液和指标剂滴定,终点会更加敏锐[1]。由于指示剂铬黑T易被氧化,加铬黑T后应尽快完成滴定,但临终点时最好每隔2~3 s滴一滴并充分振摇;并且在缓冲溶液中适量加入等当量EDTA镁盐,使终点明显;滴定时,水样的温度应以20~30 ℃为宜[2]。

宋健男等[3]用将液体试剂改为固体试剂的快速测定法测定生活饮用水中总硬度,检测10种不同水样,与国标法的结果之间的相对误差为0.40%~1.65%,精密度范围0.76%~1.36%,达到了滴定分析的要求,且精密度随着水样中总硬度含量的增高而降低,因该法为干粉试剂,总硬度含量越高,所用水样量越少,固体溶解性降低,造成其精密度降低。因此,当水样硬度过大时,可少取水样用纯水稀释后测定。

2 仪器分析法

2.1 光学分析法

2.1.1 分光光度法

分光光度法是基于朗伯-比耳定律对元素进行定性定量分析的一种方法。通过吸光强度值定量地确定元素离子的浓度值。该法应用于水硬度的测定,具有灵敏度较高、操作简便快速的优点,但是选择合适的显色剂成为方法的关键。

于桦等[4]系统研究了酸性铬蓝K(ACBK)与钙镁同时作用的显色体系,在pH=10.2的氨-氮化铵缓冲介质中,Ca2+和Mg2+离子均可与ACBK显色剂形成1:1的配合物,在468 nm波长处,Ca2+和Mg2+的总含量在(0~3)×10-5 mol/L浓度范围内符合比耳定律。在试验了13种常见共存离子干扰的基础上将此法用于6种水样的硬度测定,回收率在96.5%~99.9%之间。刘文明等[5]研究了用络黑T为显色剂,用于自来水和锅炉水的硬度测定,自来水RSD为1.2%,锅炉水RSD为2.2%。李峰等[6]以二甲酚橙为显色剂,采用双波长分光光度法同时对环境水样中的钙、镁进行了分析。当钙、镁含量相差悬殊时也不受限制,方法重现性好。田志茗等[7]采用当量溶液法对钙、镁进行光度分析,研究了酸性铬兰K与(1+1)钙、镁混合体系的显色条件,在不经分离和掩蔽的条件下同时测定出钙、镁离子含量,并对湖水和自来水水样进行分析加标回收实验,钙的回收率为98.8%~100.4%,镁的回收率为99.2%~100.8%。黄小梅[8]利用置换反应将水中的钙定量地转换为镁,用变色酸2R作显色剂,变色酸2R溶液的浓度以0.75 g/L为宜,在pH=10的氨性缓冲溶液中测定,线性范围为0~100 μg/25mL。

孙广清等[9]提出一种基于化学计量学方法的水硬度的测量方法。以分光光度法为基础,结合传统的EDTA络合滴定法和现代光电子技术,应用新型的凹型结构的光学传感器阵列,采用单片机控制,以三个特定波长的单色光实现非连续光谱分析,研究了一种基于分光光度法的水的硬度的便携式仪器,从而可实现水硬度的现场测定,达到满意的效果。比传统的光谱分析系统在简单性和单色性上要好。在不具备实验室条件的情况下,这种方法具有简便、实时和便携等优点。

2.1.2 原子吸收法

自1955年原子吸收法(AAS)作为一种分析方法以来,得到了迅速发展和普及。由于其对元素的测定具有快速、灵敏和选择性好等优点,成为分析化学领域应用最为广泛的定量分析方法之一,是测量气态自由原子对特征谱线的共振吸收强度的一种仪器分析方法。

邓敬颂等[10]采用采用原子吸收分光光度法检测水的总硬度方法的相对标准偏差为1.7%,检出限为0.04 mg/L。吴炳焱等[11]研究以火焰原子吸收法测定水的硬度,并与EDTA滴定法进行比较。取10个水样,分别用原子吸收法和EDTA滴定法,结果显示火焰原子吸收法和EDTA滴定法测定水的硬度无显著性差异,测定水硬度时,可以把火焰原子吸收法视为EDTA滴定法的等效方法。

2.1.3 ICP-AES法

ICP-AES法即电感耦合等离子体发射光谱法,自从20世纪60年代等离子体光源发展以来,得到了普遍应用。ICP-AES可进行水溶液或有机溶液及溶解的固体元素分析,大约可同时检测试样中72种元素(包括P、B、Si、As等非金属元素),浓度范围痕量至%量级。具有连续单元素操作、连续多元素操作的特点。

王轶晗等[12]用ICP-AES测定生活用水的总硬度,钙、镁离子的相关系数分别为0.9999和0.9998,总硬度的线性范围在2.08~667 mg/L之间,RSD在1.3%~2.6%之间,回收率为98.0%~102.0%。许瑶等[13,13]用ICP-AES测定酿造用水的总硬度,变异系数为1.7%~2.1%,回收率为98%~104%,一个样品硬度分析只需3 min,且结果准确可靠。

2.2 色谱分析法

离子色谱法(IC)是液相色谱的一种,是分析离子的一种液相色谱方法。离子色谱技术于1977年开始在水处理领域应用,已经解决了许多高纯水样品中的实际测定难题。用离子色谱法测定水中硬度能有效避免有机物干扰,并且不用考虑镁离子的影响,在镁含量过低时仍可直接测定。此法具有用量少、简便、快速、准确的特点。

何振宇等[14]报道IC法测定水中总硬度,以11 mmol/L H2SO4为淋洗液,流速为1.00 mL/min,抑制电流为100 mA。Mg2+、Ca2+离子检出限分别为0.038 mg/L、0.057 mg/L大大低于EDTA-2Na法(1.0 mg/L),测定结果与经典的EDTA-2Na比较,无显著性差异。黄海[15]用IC法测定水中钙和镁,方法回收率98.2%~102%,相对标准偏差0.94%~1.21%,当镁的浓度≥5 mg/L时,若标样pH≤1.5,镁出现双峰。但随着镁浓度的降低,pH值可相应低些,如镁浓度为2 mg/L时pH降至1,仍不会出现双峰,建议配制标样时需注意溶液的pH值。

2.3 电化学分析法

2.3.1 自动电位滴定法

自动电位滴定法是根据滴定曲线自动确定终点,化学计量点与终点的误差非常小,准确度高,避免了化学分析滴定的误差,自动电位滴定因无需指示剂,故对有色试样、浑浊和无合适指示剂的试样均可滴定。具有快速、简单的特点,结果准确可靠,重现性好,适用于检测水中总硬度的含量。

姜丽娟等[16]建立自动电位滴定仪在线滴定水中总硬度的检测方法。选用DET电位滴定模式,若取50 mL水样,最低检测质量浓度为1.00 mg/L,回收率为95.0%~104%,相对标准偏差RSD为0.88%~11.9%,自动电位滴定法与EDTA络合滴定法对比测定结果(n=28),采用配对t检验进行分析,仪器法与容量法测定的结果无显著性差异(P>0.50)。林玉娜等[17]分别用自动滴定仪法和人工滴定法测定同一自来水样的总硬度和钙各5次,自动滴定仪法测定总硬度的相对标准偏差为0.45%,人工滴定法的相对标准偏差为0.91%;自动滴定仪法测定钙的相对标准偏差为0,人工滴定法的相对标准偏差为0.95%,表明自动滴定仪法的精密度优于人工滴定法。

2.3.2 离子选择性电极法

离子选择性电极是一种对于某种特定的离子具有选择性的指示电极。该类电极有一层特殊的电极膜,电极膜对特定的离子具有选择性响应,电极膜的点位与待测离子含量之间的关系符合能斯特公式。此法具有选择性好、平衡世间短,设备简单,操作方便等特点。

范玲[18]用离子选择性电极及流动技术,代替传统的络合滴定化学方法,对软化水中的硬度进行了在线分析研究。选择管长100~150 cm,内径3 mm,流速1 mL/s,该法简单、快速,变异系数0.3%,与传统的络合滴定法比较,结果较好。王文理等[19]利用离子选择性电极对锅炉软化水中钙离子浓度的进行测量,采用二次标准加入法,并采用C8051F系列高速单片机控制,实现自动化,提高精密度,且缩短了分析时间。

3 结 语

水硬度检测分析是水质分析的一项重要工作,影响到了公共生产,生活安全,但是目前的测定方法多数为实验室测定较多,现场在线分析较少,同时测定多种元素的分析方法没有普及应用。随着现代分析化学的发展,传统的水硬度分析方法在分析效率,分析能力上具有一些局限性,在复杂水体体系分析中的应用仍受到一定的限制。将传统而成熟的分析方法微型化、集成化、自动化和商品化可进一步提升方法的分析性能,有利于分析技术的推广普及,也是当前分析科学中极具发展潜力的一个研究方向。

摘要:概述了水硬度的分析测定方法,主要介绍了EDTA络合滴定法,分光光度法,原子吸收法,ICP-AES法,离子色谱法,自动电位滴定法,离子选择性电极-流动技术法几种测定方法,对比了各种方法的优劣,并指出测定方法的发展方向。

凝结水硬度超标原因之一 篇4

射水抽气器的工作水在正常运行时, 是由射水箱里的循环水经射水泵增至一定压力 (0.3MPa以上) 后供射水抽气器用。其工作原理是:由射水泵增压后的压力水, 通过喷嘴将压力能转换成动能, 以一定的速度从喷嘴喷出, 在混合室中形成真空, 凝汽器或轴封加热器中的气汽混合物被吸入混合室和工作水混合, 一起进入扩压管, 在扩压管中将动能转换成压力能, 在略高于大气压的状态下随水排出。该射水抽气器上下有两个混合室, 射水泵增压后的工作水, 先在第一混合室工作, 经第一扩压管升压后进入第二混合室。第一混合室抽气能力高且真空高, 接凝汽器抽真空管;第二混合室由于真空度低, 接轴封加热器的抽真空管。因为抽真空的管路都与蒸汽凝结的空间相连接, 又因为凝汽器真空值没有变化, 说明第一混合室工作是正常的, 所以问题出在第二混合室上。

射水抽气器是由两台射水泵并联一备一用供给工作用水, 1号射水泵 (出口压力0.36MPa) 故障切换至2号射水泵 (出口压力0.24MPa) 后, 由于2号射水泵出口压力低于要求工作压力, 又没有影响到凝汽器真空变化, 所以判断工作水压刚好能满足第一混合室正常工作, 但是经第一扩压管后的水压下降较多, 已不能满足第二混合室正常工作的要求, 造成第二混合室满水, 该室工作水通过轴封加热器抽真空管道进入轴封加热器凝结水空间, 并通过U型管 (轴封加热器凝结水排水管) 进入凝汽器, 造成凝结水硬度超标。

探析养鱼水体总硬度的调节 篇5

1 养殖水质硬度较低的水体环境

从来不用或者很少用石灰进行清洗工作;种植鱼苗的过程中不使用石灰;珍珠蚌养殖时间过长;分布在我国软水区域的水域高密度养殖水体;养殖鱼类很长时间之后;在我国广西、广东、福建等地,这些地区拥有大面积的红树林水池底部很黏,淤泥质量不好;种植过一些农作物之后的水体。

2 养殖前的水质检查

在把需要养殖的鱼苗投放进入水体之前,为了鱼苗安全起见,最好先使用科学测试剂对水体钙镁化合物的含量进行一个综合的测试,一旦发现水体软硬度不适合鱼类的养殖,就需要采取一定的办法,比如说可以使用专业的药剂对水体进行调节。以下是一些分别应对水体过硬或者水体过软的办法。

2.1 当水质过硬时

取适量的软水药剂进行综合调整,比如说:添加适量的硬度降低剂。使用化学办法,应用阳离子的交换树脂进行预综合过滤的办法,从根源上软化水质,把原来水的一部分倒出去,与硬度较低的水进行充分的混合。

2.2 当水质过软时

取适量的硬水药剂进行综合调整,比如说:添加适量的硬度增加剂。在水体中加入剂量适中的珊瑚砂,如果没有珊瑚砂的话就用大理石砂来增加水体的钙镁化合物,但是在加入的时候也需要注意水中的p H值,把原来水的一部分倒出去,与硬度较高的水进行充分的混合。

3 水体中软硬水的判断

水体中软硬水的判断,不可能直接用肉眼进行观察,所以通常要通过一些科学的办法,比如说化学实验,因为水体中的碳酸盐都是沉淀在水体底部的,通过使用化学中的“定量分析”,应用通过碳酸盐沉淀硬离子的方法,才能够让水质变软,所以水体硬度经常用碳酸盐来表示,但在化学方法的使用过程中,总会出现一些或是技术,或是操作上的失误,所以通过化学实验的办法得到的结果只能作为参照,而不能作为唯一标准,如果能够在后续的检验过程中做进一步的焙烧处理,通过让碳酸钙(Ca CO3)演变为氧化钙(Ca O)方式,就可以使得到的检测结果更加具有权威性。

4 结语

养鱼的过程,其实就是为鱼建立一个舒适的适合生存的良好环境,在这个舒适的环境里,养分一定要充足,无论是水体的软硬度,还是水质的酸碱度,都要适合鱼类的生长。在人的肉眼中,一尺清澈的水好像没什么东西,实则不然,水池里包含的多的数都数不过来的微生物、有机物和矿物质,这些看不见的东西直接影响着水的软硬度、酸碱度。不能被水池的外界表象所迷惑,就忽视了一系列相关的水体检测和水体保护程序,应该应用科学的手法,评定这一池水到底适不适合鱼类养殖,但是,当面对各项检查指标之后,也不能偏听偏信,不能把它做为断定水质的唯一标准。要通过实际操作检核自己多年的养鱼经验进行专业的判断,保证鱼苗的成活率。

参考文献

[1]谷得明.煤矸石堆存对地表与浅层地下水环境的影响研究[D].安徽理工大学,2015.

基于振动-超声法测量肌肉硬度 篇6

骨骼肌的硬度,作为可以同时在主动收缩和被动拉伸情况下被测量的肌肉属性,已经被证明对于肌肉的工作效率起着非常重要的作用[1]。肌肉硬度会在某些生理动作,如自主收缩,或某些病理条件,如痉挛,抽搐和水肿等情况下发生变化。因此,量化的肌肉硬度测量有助于增进对骨骼肌的功能的了解。目前,已经有多种方法被用于肌肉硬度测量。

触诊是一种被广泛用于临床检测组织硬度变化的方法。模仿触诊而开发的定量硬度测量设备很早就已出现[2]。例如,软组织超声触诊系统(Tissue Ultrasound Palpation System,TUPS),包括一个由超声换能器和精密压力传感器串联而成的手持探头,被测组织的硬度由压力与形变线性关系的斜率以及相应的数学模型确定[3]。虽然这类设备在实用中表现出不错的可靠性,但并不适用于较深的肌肉组织。

一些基于超声的方法也被用于测量组织硬度,比如超声弹性成像(Elastography),通过施加一个缓慢和小幅度的压缩过程,得到表示组织应变的二维图像[4]。这种方法对于检测正常组织内的小块病变十分有效,但它并不是一个定量的测量方法。对于弥漫性病变引起的组织硬度变化,需要直接测量组织的弹性系数,比如杨氏弹性模量或者剪切弹性模量,以确定病变的程度。

理论上,对于各向同性的胡克弹性材料,剪切模量μ是与剪切波速c相关的:

其中,ρ是弹性材料的密度。因此,测量某个频率的剪切波波速可以计算出相应的剪切模量。而剪切波速可以由沿着传播方向的两点间的距离除以传播时间,或者由二维应变图像中波长来计算[5]。

Sonoelastography方法使用低频的机械振动来产生剪切波,并利用多普勒原理对组织的应变成像。这一方法被用于测量股四头肌的硬度,并且证明了肌肉剪切模量与主动收缩水平具有正相关性[6]。然而,Sonoelastography需要很长的数据采集时间,容易导致肌肉疲劳。因此,它并不适合高收缩水平下的肌肉硬度测量。

与之相反,瞬时弹性成像法(Transient Elastography)的测量几乎可以实时完成。它是将一个一维超声波换能器串联在振动头上,所以其波速测量方向是与振动方向一致的,也就是垂直于组织表面的[7]。这一方法曾被用来测量肱二头肌和腓肠肌的肌肉硬度,并且证明了在垂直于肌纤维的方向上,肌肉硬度也与其收缩水平正相关。目前,瞬时弹性成像法已经被扩展到二维平面上,被称为超音波剪切成像法(Supersonic Shear Imaging)[8]。它在测量硬度的同时,还可以利用频散曲线估测组织的粘度。但是,这种技术需要超声成像设备具有很高的帧频(最高达10000帧/s),这在现有的商用超声成像设备上很难实现。同时,由于成像范围以及帧频的限制,它在测量超过100k Pa的硬度时会饱和,所以依然不足以测量高收缩水平下的肌肉硬度。

另一种被称为剪切波离散度超声测量计(Shear-wave Dispersion Ultrasound Vibrometry,SDUV)的技术则被用来测量垂直于振动方向上的组织硬度[9]。它使用一道聚焦超声波束在一定深度的组织内产生剪切波,同时使用另一道探测波束,在临近位置探测剪切波的传播情况。剪切波速由两道超声波束的距离除以剪切波传播的时间得出。该技术已经在离体测量中得到验证,但在使用普通超声设备同时产生聚焦波束和探测波束的尝试中并不成功,原因是聚焦波束受到辐射能量的限制,无法在较深的组织中产生足够幅度的剪切波。

磁共振弹性成像技术(Magnetic Resonance Elastography,MRE)是一种基于相位对比的磁共振成像技术,可以探测组织中微小幅度的剪切波传播[5]。相对于超声,MRE在穿透深度上没有任何限制,而且可以提供高分辨率的图像。但是,除了成本较高外,MRE完成一次数据采集也需要较长的时间(大约1~3min),这极大地限制了其在测量高收缩水平下肌肉硬度中的应用。

如上所述,此前的研究已经初步验证了肌肉硬度与收缩水平之间的正相关关系。但是,在这些研究中大都使用固定的的重量负荷来表示肌肉的收缩水平,比如悬挂1~10kg的重物。事实上,不同的人肌肉力量是不同的,从个人的相对肌肉收缩水平角度研究,可以使不同人的肌肉硬度情况更容易比较。一个比较常用的表示肌肉相对收缩水平的方法是使用最大自主收缩力矩的百分比(%MVC)。这一方法曾被与MRE技术一起使用,但是只能在低于20%MVC的水平上得到可靠的结果。在较高的%MVC水平上,由于较长的采集时间造成了肌肉的疲劳,应变图像的信噪比(S/N)大大降低。而使用基于超声的方法时,测量范围也没有超过40%MVC。为了克服现有方法在测量高收缩水平下肌肉硬度的局限性,本研究使用了一种新开发的基于超声回波测量剪切波速的方法,以健康男女青年为实验对象,测量了的其股中间肌的剪切模量,并确定了从0%MVC到100%MVC,11个不同的等长收缩水平与肌肉剪切模量之间的关系。

2 方法

2.1 实验对象

10名健康的年轻男性受试者和10名健康的年轻女性受试者自愿参加了本次研究。他们被要求保证大腿肌肉和膝关节最近没有受过伤。所有受试者都签署了由大学伦理委员会批准的“参加实验同意书”。

2.2 实验设备

膝关节伸肌等长收缩下的扭矩由HUMAC NORM康复训练系统(Computer Sports Medicine,Inc.,USA)测量。一个由函数信号发生器控制的电磁振动器minishaker type 4810(Brüel&Kjær,Denmark)被用来产生剪切波。振动器在大腿表面以低频率的正弦波方式(频率100Hz,10个周期为一个序列)振动。它的最大力量为10N,最大峰值位移为6mm。这意味着它产生的振动对人体是非常安全的。

剪切波探测系统是基于一台可编程的商用超声成像设备Sonix RP(Ultrasonix Medical Corp.,Canada)开发的,使用5~14MHz线阵列探头。我们通过对探头上某个位置的超声换能器单独编程,实现了一个特殊的的扫描序列。首先,连续采集包含256条扫描线的普通B型超声图像(宽度38mm,深度根据需要设定,本次实验中为65mm),用来辅助探头定位,直到图像上股直肌,股中间肌和股骨可以被很容易地分辨出来。然后,只有两条预先选定的扫描线被保留,它们之间的距离为15mm。这样做的目的是为了尽可能的提高帧频,以提高测量时间延迟的分辨率。最终在65mm的深度,帧频可以被提高到大约4.6k Hz。同时,较大的剪切波传输距离,也使可测波速的范围大大增加,可以满足高收缩水平下测量肌肉剪切模量的需要。超声回波信号的采样频率为40MHz。振动器和超声采集设备由外部触发信号同步。数据存储在Sonix RP的硬盘上,之后再转到计算机上作进一步分析。

2.3 实验步骤

受试者坐在HUMAC NORM康复系统的坐椅上,右脚踝部用束带与扭矩测量机械臂固定,并将机械臂的旋转轴位置调整到与膝关节的旋转轴位置一致。膝关节角度为90°(关节完全伸展时为0°)。如图1所示,超声探头和振动器被放置在从膝盖关节向上约2/3大腿长度的肌腹上。通过调整支架高度,使接触位置上的压力保持适中,避免肌肉由于受压变形而造成剪切模量明显改变。在测试过程中,100%MVC时的扭矩数值被首先确定,即保持等长收缩5s的情况下能达到的最大扭矩值。接下来,测量5次放松情况下的肌肉硬度,同时也给受试者大约5min的休息时间,避免肌肉疲劳的出现。最后,受试者被要求在不同的水平下保持等长收缩大约4s,从10%~100%MVC,共10个级别,每个级别测量3次,2次测量间有大约1min休息时间。

2.4 数据处理

MATLAB(The Mathworks,USA)被用来对采集的超声数据做进一步处理。使用一种改进的互相关方法,从超声回波射频信号中可以得到剪切波在各个不同深度的组织中引起的应变波形。为了提高应变波形的空间分辨率,我们对互相关结果中最大值附近的三个点进行了抛物线拟合,再对拟合曲线进行插值并选择插值后的最大值位置作为最终结果,使空间分辨率达到了0.2μm的水平。同样的技术也被用来提高时间分辨率,使其对应的虚拟帧频达到460k Hz的水平,进一步增加了测量精度。在这项研究中,股直肌下面股中间肌靠近筋膜的部分被选为感兴趣区域(Region Of Interest,ROI)。在ROI深度上,采自两个位置的波形之间的时间延迟均值被用来计算剪切波速。再使用公式(1),计算出沿肌纤维方向的肌肉剪切模量,公式中的肌肉密度值被估算为1000 kg/m3。对测得的剪切模量数值,我们计算了其与肌肉相对收缩水平(%MVC)之间的相关系数Pr,并通过回归分析确定了它们之间的近似代数表达式,计算了确定系数R2。我们还使用multi-way ANOVA方法分析了性别因素和%MVC因素对结果的影响。所有统计分析都使用SPSS(SPSS Inc.,USA)软件完成。统计显著性的置信水平被设为0.05。

3 结果

如图2所示,沿肌纤维方向,股中间肌的剪切模量与其相对等长收缩水平(%MVC)是正相关的(相关系数:男性组,Pr=0.977;女性组,Pr=0.974)。通过回归分析可知,它们之间的关系接近二次多项式关系(确定性系数:男性组,R2=0.999;女性组,R2=0.9985)。但从图上看,标准差在大于60%MVC的收缩水平后有变大的趋势。从multi-way ANOVA的分析结果看,性别×%MVC这两个因素的交互作用对结果没有显著影响(P=0.91)。性别和%MVC分别作为主要因素对结果都具有显著影响(性别影响:P=0.011;%MVC影响:P<0.001)。由估测边际均值可知,在相同的相对收缩水平下,男性组的肌肉硬度大于女性组。同时,随着%MVC水平的增高,肌肉硬度显著增加。这一结果与从图2得出的直观结果是一致的。

4 讨论

除了使用机械振动器,还可以使用聚焦超声来产生剪切波。其优点是振源可以比较精确地定位于某一特定的深度,剪切波将从这一点传播到周围组织,不易受界面反射的影响。其缺点是受辐射能量的限制,产生的振动幅度比较小,在较深的组织中难以被探测到。机械振动法可以产生更大的振幅,频率也可以精确地控制。因此,组织中的应变波形可以容易地被跟踪和过滤以去除噪声。然而,剪切波从皮肤表面传播到内部组织的过程中,可能发生折射和反射等现象,特别是当骨骼和肌肉呈现比较复杂的几何形状时[10]。这将改变应变波形,增大时间延迟测量结果的误差。

新的测量方法要求剪切波在被测肌肉中的传播模式为较规整的平面波。根据文献,在不同位置使用不同形状的振动头激励肌肉时,剪切波的传播模式是不同的。平面波模式出现在用短棒状的振动头直接激励大尺寸肌肉的肌腹时,因为此时肌纤维是平行排列并且被同时激励[11]。股中间肌具有较大的尺寸,平坦的形状,肌纤维几乎沿同一轴线平行排列,研究方向上的折射和反射现象可大大减少。在研究中,我们发现,相比股直肌,在股中间肌的深度观察到的平面波形态更加均匀规整,这可能与剪切波在股直肌深度受到从皮肤和筋膜两个界面反射回波的影响有关。所以最终我们选择了股中间肌作为研究目标。

在我们的结果中,收缩水平超过60%MVC之后,两组受试者剪切模量的标准差都有增大的趋势。这可能是由于,在高收缩水平下,随着剪切波速的增大,所测时间延迟缩短,时间分辨率受到帧频的限制,对结果的影响相应增加。但也有可能是由于肌肉为了保持高水平的等长收缩,其活跃程度本身的变化区间增加所致。我们还需要进行进一步的研究,来确定这一偏差增长的趋势是由肌肉的固有属性引起的,还是由测量系统的局限性造成的。

综上所述,我们的研究结果表明,股中间肌沿肌纤维方向上的剪切弹性模量与其相对等长收缩水平(%MVC)是正相关的。此外,男性的肌肉硬度在同样的%MVC收缩水平上大于女性。这些结果有助于增进我们对肌肉功能和属性的进一步了解,同时新的测量方法也提供了用于力量训练或者临床情况下肌肉评估的又一工具。我们进一步的目标是在肌肉收缩过程中实时提供肌肉的弹性值,从而得到弹性声肌图(sonomyography)[12,13,14]。

摘要:现有的各种研究肌肉硬度的方法有其各自的优点和局限性。在过去的此类研究中,很少使用肌肉最大自主收缩(Maximum Voluntary Contraction,MVC)扭矩的百分比来表达相对收缩水平,而且缺少高收缩水平(40%MVC以上)下测量肌肉硬度的手段。本文采用了一种基于振动-超声法测量剪切波波速,继而计算肌肉剪切模量的新方法,解决了高收缩水平下肌肉硬度的测量问题。我们以右腿股中间肌为目标,测量了从0%~100%MVC共11个不同等长收缩水平下的肌肉剪切模量。两组年轻的健康男性和女性受试者(各10名)自愿参加了本次研究。研究结果表明,股中间肌沿肌纤维方向的剪切模量,与肌肉的相对收缩水平正相关,它们之间的拟合结果接近二次多项式关系。在相同的相对收缩水平下,男性的肌肉硬度大于女性。

高硬度耐磨损电弧喷涂涂层研究 篇7

关键词:JCW-B涂层,高硬度,Fe3B,弥散强化,耐磨损

磨损和冲蚀是发生于机件表面的材料流失,也是工件失效的主要形式之一,所造成的经济损失巨大,同时带来的设备运行中断也造成多方面损失,因此对部件表面进行强化处理以增强其耐磨损性能是工业中常用的经济有效的方法[1,2]。采用电弧喷涂制备高硬度耐磨损涂层具有操作简单,成本低效率高等优点,可广泛应用于风机叶片、电站锅炉管壁、轴类等零部件耐磨表面,提高使用寿命[3]。为得到高硬度耐磨损涂层,需要制备喷涂用含耐磨元素的特殊合金丝材。粉芯线材由金属外皮和粉芯组成,克服了实芯丝材制作工艺困难的不足,通过在粉芯中添加耐磨元素提高了涂层的硬度和耐磨性[4,5,6,7]。本研究在粉芯中添加一定重量比的金属元素(B),制备出ϕ2.0mm的电弧喷涂管状丝材,研制了高硬度耐磨电弧喷涂涂层,同时测试了涂层结合强度、孔隙率等基本性能。针对涂层磨粒磨损、冲蚀磨损作了对比实验,研究了涂层的高硬度耐磨损机理。该涂层的制备在实际应用中取得良好效果,满足了实际生产的要求。

1实验及测试方法

1.1丝材制备及喷涂工艺

电弧喷涂粉芯丝材的制作包括:配粉、混粉以及轧丝、拔丝、绕丝、包装等工序。首先将10mm×0.3mm SPCC冷轧08F优质低碳钢带通过成型辊弯曲成U型断面,将称量好的药芯粉末通过送粉器填充到 U型槽中,其成分与配比见表1。然后将填充后的带材通过成型辊进行封闭并压紧丝材。封闭后的丝材通过拔丝模进行逐级拉拔减径、拉拔后丝材成品为ϕ2.0mm。

喷涂实验采用制备的Fe-B系(JCW-B)电弧喷涂管状丝材,对试样基体进行清洗、喷砂,使用CDM AS300电弧喷涂设备和装备再制造技术国防科技重点实验室研制的HAS-01高速喷枪,通过优化的最佳喷涂工艺参数为:喷涂电压32V,喷涂电流180A,空气压力0.6MPa,喷涂距离180mm。结合强度、孔隙率、显微硬度、表面洛氏硬度以及磨损实验都是按照标准喷涂规定的厚度。

1.2涂层的结合强度和硬度实验

用对偶拉伸实验法依据ASTM C633测定的涂层结合强度。拉伸实验的试样采用20号钢,试样ϕ25mm,喷涂层厚度为300~400μm。

显微硬度试样约为15mm×15mm,涂层厚度约为2mm,经过镶样、磨金相、抛光、腐蚀(腐蚀液为体积分数4%的硝酸酒精)后在上海产的HXD-1000 显微硬度仪上进行硬度测试。本实验采用的载荷是0.98N,饱和加载15s。

表面洛氏硬度试样尺寸为15mm×15mm,喷涂层厚度为300~400μm。喷涂时喷厚一些,留出磨金相的余量,同样经过镶样、磨金相、抛光、腐蚀(4%的硝酸酒精)在HR2-45表面洛氏硬度计进行表面洛氏硬度测试。

1.3显微组织及相分析

用称量法测定涂层的孔隙率。试样采用Q235钢,尺寸为20mm×20mm,喷涂层厚度为2mm。利用D/MAX 3C全自动X射线衍射(XRD)仪对涂层组织结构进行分析,利用光学显微镜对显微组织进行观察,分析涂层与基体结合情况以及涂层中各相的分布情况,综合分析涂层的高硬度耐磨机理。

1.4磨损和冲蚀实验

磨粒磨损实验设备为MLS-23型橡胶轮式磨损实验机,试样尺寸为:57.0mm×25.5mm×6.0mm,其中磨损面为57.0mm×25.5mm,涂层厚为2mm;橡胶轮直径为176mm,厚为12.8mm,硬度为邵尔60度。实验选用两种磨料:湿砂和干砂。湿砂磨料为广东新会石英砂40~70目;砂浆配比为石英砂1.5kg、水1kg;载荷(正压力)为70N;主轴转速为240r/min,磨程为先预磨1000r,正式磨2000r。对比试样为65Mn钢。干砂磨料为广东新会石英砂40~70目,磨料流量约590g/min(400mL/min),载荷为10 kg,磨损时间250s,橡胶轮总转数为1000r。对比试样为20g钢。

冲蚀磨损实验设备用压力式喷砂机,实验基体尺寸为60mm×50mm×5mm,涂层厚度>0.6mm。空气压力0.5MPa,冲蚀距离100mm,喷嘴直径7.5mm,磨料为-20目棕刚玉砂,冲蚀角为30°和90°,冲蚀时间为2min。对比试样为Ni60喷熔层。

2结果和讨论

2.1涂层的组织和相分析

涂层的孔隙率测试结果见表2。涂层的微观组织见图1,XRD实验相分析结果见图2。

由表2可见JCW-B涂层孔隙率较低,从涂层金相照片结果来看,涂层的组织致密,涂层颗粒呈扁平状、分布均匀、润湿性好、孔洞和杂质少、层间氧化物少,涂层质量好,有利于涂层结合强度和耐磨性能的提高。

本实验在电弧喷涂管状丝材中加入一定重量比的金属元素硼,喷涂时在电弧作用下金属Fe与硼发生冶金反应在铁基上生成Fe3B硬质相,这一点从涂层的XRD结果中可以看出。涂层中除含有Fe之外,主要生成Fe3B硬质相。另外,在电弧喷涂过程中还与空气中的氧生成Fe2O3和FeO。

2.2涂层结合强度和硬度

本实验涂层结合强度结果如表3所示,涂层的显微硬度和表面洛氏硬度如表4和表5所示。

2.3磨粒磨损实验结果

表6数据表明,JCW-B涂层抗湿砂磨粒磨损性能优于65Mn钢,是65Mn钢耐磨性的1.5倍。表7数据表明,JCW-B涂层抗干砂磨粒磨损性能优于20g钢,是20g钢耐磨性的6.33倍。

Note:(2)is the 65Mn samples,oil quenching (830℃) and temper (400℃) heat treatment are carried out.The hardness of 65Mn is 42HRc.

2.4冲蚀磨损实验与结果

冲蚀磨损实验与结果如图3所示,由图3可知,在30°小角度冲蚀磨损的情况下,喷熔层相对冲蚀磨损是喷涂层的2.53倍;在90°大角度冲蚀磨损的情况下,喷熔层相对冲蚀磨损是喷涂层的1.43倍。

(a)30°erosion resistance test;(b)90°erosion resistance test

涂层的耐磨粒磨损性能主要取决于涂层的致密性和相结构,而与涂层的硬度关系不是太密切,而30°和90°角的冲蚀磨损量与涂层的硬度有明显的正相关性[8]。对于电弧喷涂管状丝材涂层高耐磨性首先要求涂层具有高硬度,这可以通过调整喷涂丝材粉芯成分的配比获得。其次要求涂层含有适宜、分布相对均匀、颗粒尺寸与涂层服役环境相匹配的硬质相。涂层中硬质相的形成通常有两种途径:一是通过电弧喷涂过程中的冶金反应形成;二是采用预先加入一定数量硬质相粉末的管状丝材作为原材料,硬质相在喷涂过程中沉积在涂层中形成。

在以显微切削为主要机制的磨粒磨损实验中,当磨粒碰到高硬度的Fe3B硬质相时,会使磨粒变钝,硬而脆的Fe3B硬质相在磨粒切削作用下不断破碎,两种相反的作用结果体现了该涂层耐磨粒磨损的能力。在以脆性涂层裂纹形成和扩展为主要机制的冲蚀磨损实验中,涂层是铁基中弥散分布Fe3B硬质相的结构(软相包裹硬相结构)。当裂纹扩展至Fe3B硬质相时,会使裂纹前端出现韧性区,降低裂纹扩展能力,增强冲蚀磨损能力。因此,JCW-B涂层因含有弥散分布的Fe3B硬质相,起到颗粒增强的作用,从而提高涂层的硬度和耐磨粒磨损、冲蚀磨损能力。

3结论

(1)采用Fe-B系配比的粉芯丝材电弧喷涂制备的高硬度JCW-B涂层具有优良的耐磨粒磨损性能和冲蚀性能。

(2)涂层中形成的Fe3B硬质相,且弥散分布于Fe基中,提高涂层的硬度,增强涂层耐磨粒磨损和冲蚀磨损性能。

参考文献

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