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材料热力学练习三：各种热力学性质的计算

新型材料设计及其热力学与动力学

The excess Gibbs energies of bcc solid solution of (Fe,Cr) and fcc solid solution of (Fe,Cr) is represented by the following expressions:

G ex(bcc)/J＝x Cr x Fe (25104－11.7152T);

G ex(fcc)/J＝x Cr x Fe (13108－31.823T＋2.748T log e T)

For the bcc phase, please do the following calculations using one calculator.

(a) Calculate the partial Gibbs energy expressions for Fe and Cr

(b) Plot the integral and partial Gibbs energies as a function of composition at

873 K

(d) What are the Henry’s law constants for Fe and Cr?

For the fcc phase, please do the calculations (a) to (b) by using your own code 翻译：

BCC（Fe，Cr）固溶体的过剩吉布斯自由能和fcc固溶体（Fe，Cr）的吉布斯自由能表达式如下：

G ex(bcc)/J＝x Cr x Fe (25104－11.7152T);

G ex(fcc)/J＝x Cr x Fe (13108－31.823T＋2.748T ln T) G ex/J

对于体心立方相，请使用计算器做下面的计算。

（a）计算Fe和Cr的局部吉布斯能量表达式；

（b）画出873K时局部吉布斯自由能和整体吉布斯自由能的复合函数图。

（c）画出873K时Fe和Cr反应的活度图。

（d）F e和Cr亨利定律常数是什么？

对于fcc,请用你自己的符号计算a和b。

（a ）由ex

G j = ex G m +

G m / x j - x i

G m / x i 可得

G Fe =Xc r X Fe ex

G (bcc)+X Cr ex

G m (bcc)-[X Fe X Cr ex

G+X Cr X Fe ex

G ]

=Xc r X Fe (25104－11.7152T ) +X Cr (25104－11.7152T ) -[X Fe X Cr (25104－11.7152T )

+X Cr X Fe (25104－11.7152T ) ]

=X 2

Cr (25104－11.7152T ) 同理；可得;

G Cr =X 2

Fe (25104－11.7152T )

(b)当T=873K 时，

G ex

(bcc)＝x Cr x Fe (25104－11.7152T )= x Cr x Fe 14876.6304 J 设x Cr =X ，则X Fe =1-X

ex G Fe=X 2

·14876.6304 J （T=873K ） ex

G Cr =（1-X ）2

·14876.6304 J （T=873K ）

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

-2000

02000

40006000800010000

120001400016000e x G F e (J )

exGFe

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

-2000

0200040006000800010000120001400016000

图一 ex

G Fe -X 图

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

-2000

02000

40006000800010000

1200014000

16000e x G F e (J )

0.0

0.20.40.60.8-2000

0200040006000800010000120001400016000

图二 ex

G cr -X 图

0.0

0.3

0.6

0.9

1000

200030004000

e x G

0.0

0.2

0.4

0.6

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

图三 ex

G-X 图

（C ）a m =X m ·f m a B = x B exp[X 2

·o

L /(RT)]

G (bcc)/J ＝x Cr x Fe o

L=25104－11.7152T

因而

a Fe = (1-X)· exp[X 2

·(25104－11.7152T ) /(RT)]（T=873K ） a Cr = X · exp[(1-X)2·(25104－11.7152T ) /(RT)] （T=873K ）

0.00.5

1.0

a F e

图三 a Cr –X 图

a C r

图五 a Fe –X 图

(d)

f b =

exp[o

L /RT] 所以:

f Fe =f Cr = exp[25104－11.7152T /RT] fcc:

G Fe = X 2

Cr (13108－31.823T ＋2.748T In T ) ex

G Cr = X 2

Fe (13108－31.823T ＋2.748T ln T )

设x Cr =X，则X Fe=1-X

2(13108－31.823T＋2.748T In T)

ex G

Fe = X

2(13108－31.823T＋2.748T ln T) ex G

Cr = (1-X)

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第二章均匀物质的热力学性质教案

热力学与统计物理课程教案第二章均匀物质的热力学性质

2.1 内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分 1、全微分形式、、、G F H U 在第一章我们根据热力学的基本规律引出了三个基本的热力学函数，物态方程、内能和熵，并导出了热力学基本方程：PdV TdS dU -=①。即U 作为V S 、函数的全微分表达式。焓的定义：PV U H +=，可得：VdP TdS dH += ②，即H 作为P S 、函数的全微分表达式。自由能：TS U F -=，求微分并代入①式可得：PdV SdT dF --= ③ 吉布斯函数：PdV TS U G +-=，求微分并代入①可得：VdP SdT dG +-=④ 2、麦氏关系的推导 U 作为V S 、的函数：()V S U U ,=，其全微分为：dV V U dS S U dU S V ??? ????+??? ????= 与(1)式比较，得：V S U T ??? ????=，S V U P ??? ????-=，求二次偏导数并交换次序，得：V S S P V T V S U ??? ????-=??? ????=???2⑤，类似地，由焓的全微分表达式②可得： P S H T ??? ????=，S P H V ??? ????=，P S S V P T P S H ??? ????=??? ????=???2⑥，由自由能的全微分表达式可得： V T F S ??? ????=-，T V F P ??? ????=-，V T T P V S V T F ??? ????=??? ????=???2⑦ 由吉布斯函数的全微分表达式可得： P T G S ??? ????=-，T P G V ??? ????=，P T T V P S P T G ??? ????-=??? ????=???2⑧。 ⑤-⑧四式给出了V P T S ,,,这四个量的偏导数之间的关系。 2.2 麦氏关系的简单应用

石墨烯_聚乳酸复合材料的制备与性能研究_谢元仲

石墨烯/聚乳酸复合材料的制备与性能研究谢元仲，徐淑艳，张维丽，孟令馨（东北林业大学，哈尔滨150040）摘要：目的制备具有优异阻隔性能及热稳定性的聚乳酸薄膜材料。方法方法在聚乳酸中添加石墨烯对其进行改性。首先采用改进的Hummers 法将鳞片状石墨制备成氧化石墨烯，继而采用热剥离法将氧化石墨烯还原剥离为石墨烯，然后以聚乳酸为基材，还原后的石墨烯为增强相，采用流延法制备石墨烯/聚乳酸复合薄膜，并测试了其结构、热稳定性以及阻隔性能。结果结果红外分析表明，石墨被强氧化剂氧化后形成了以C —OH ，—COOH ，C —O —C 和C ＝O 等官能团形式存在的石墨层间化合物，还原后获得的石墨烯剥离充分；石墨烯/聚乳酸复合薄膜的热稳定性能和阻隔性能随石墨烯含量的增加而逐渐增强。结论结论在试验参数范围内，石墨烯/聚乳酸复合薄膜的热稳定性和阻隔性能优于聚乳酸薄膜。关键词：石墨烯；聚乳酸；阻隔性能；热稳定性中图分类号：TB484.9 文献标识码：A 文章编号：1001-3563（2016）09-0007-05 Preparation and Properties of Graphene and Polylactic Acid Composites XIE Yuan-zhong ，XU Shu-yan ，ZHANG Wei-li ，MENG Ling-xin （Northeast Forestry University ，Harbin 150040，China ） ABSTRACT ：This work was aimed to obtain polylactic acid films with good barrier properties and thermal stability.Graphene was added into polylactic acid to modify it.Graphene oxide was prepared using the flaky graphite by the improved Hummers method.Graphene oxide was reduced to graphene by thermal stripping method.Grapheme/polylactic acid films were prepared with tape casting method,using polylactic acid as the substrate and graphene as the reinforcement.The structure,thermal stability and barrier properties of films were tested.Infra-red spectrogram showed that graphite intercalation compound with COOH,C ＝O,C —O —C and C —OH functional groups was formed when graphite was oxidized by the strong oxidizer,and graphene stripped sufficiently by reduction.The thermal stability performance and barrier properties of graphene and lactic acid composite films increased with the increasing graphene content.Within the scope of the test parameters,the thermal stability and barrier performance of the graphene/PLA composite films were better than those of polylactic acid film. KEY WORDS ：graphene ；polylactic acid ；barrier properties ；thermal stability 收稿日期：2015-11-13 基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金（2572015DY06）作者简介：谢元仲（1989—），男，山东济宁人，东北林业大学硕士生，主攻包装材料阻隔性能。通讯作者：徐淑艳（1976—），女，辽宁朝阳人，博士，东北林业大学副教授，主要研究方向为包装材料。包装的主要目的是保护内容物免受外界环境（如氧气、水蒸气、油脂等）的侵害，延长物品保质期，这就要求包装材料具有一定阻隔性能，尤其对氧气和水蒸气的阻隔性[1]。另外，高阻隔包装膜还应具有良好的透光性，内容物可见，能很好地展示商品。聚乳酸是一种可完全生物降解的绿色包装材料，具有良好的力学性能、生物相容性、透光性，广泛应用于各种包装领域[2—5]，但是，纯的聚乳酸膜阻隔性能较差，水蒸气和氧气很容易透过薄膜，且热稳定性差，易分解[6—8]。这些缺点使得聚乳酸无法满足作为高阻隔性包装材料的包装工程 PACKAGING ENGINEERING 第37卷第9期2016年5月 7

材料热力学试三：各种热力学性质的计算

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新型材料设计及其热力学与动力学 The excess Gibbs energies of bcc solid solution of (Fe,Cr) and fcc solid solution of (Fe,Cr) is represented by the following expressions: G ex(bcc)/J＝x Cr x Fe (25104－11.7152T); G ex(fcc)/J＝x Cr x Fe (13108－31.823T＋2.748T log e T) For the bcc phase, please do the following calculations using one calculator. (a) Calculate the partial Gibbs energy expressions for Fe and Cr (b) Plot the integral and partial Gibbs energies as a function of composition at 873 K (c) Plot the activities (a Cr and a Fe) as a function of composition at 873K (d) What are the Henry’s law constants for Fe and Cr? For the fcc phase, please do the calculations (a) to (b) by using your own code 翻译： BCC（Fe，Cr）固溶体的过剩吉布斯自由能和fcc固溶体（Fe，Cr）的吉布斯自由能表达式如下： G ex(bcc)/J＝x Cr x Fe (25104－11.7152T); G ex(fcc)/J＝x Cr x Fe (13108－31.823T＋2.748T ln T) G ex/J 对于体心立方相，请使用计算器做下面的计算。（a）计算Fe和Cr的局部吉布斯能量表达式；（b）画出873K时局部吉布斯自由能和整体吉布斯自由能的复合函数图。（c）画出873K时Fe和Cr反应的活度图。（d）F e和Cr亨利定律常数是什么？对于fcc,请用你自己的符号计算a和b。

聚乳酸纳米复合材料的制备及性能

聚乳酸纳米复合材料的制备及性能本文讨论了聚乳酸（PLA）的改性方法一复合改性。主要论述了三种复合类型：聚乳酸/刚性纳米粒子复合材料、聚乳酸/层状硅酸盐纳米复合材料、聚乳酸/碳纳米管复合材料。标签：聚乳酸；复合材料；生物降解聚乳酸（PLA）是生物降解塑料中最优异的产品之一，它生物相容性好，无毒无刺激。但其固有缺陷如脆性大、耐热性差、成本高等限制了它的广泛应用。因此聚乳酸改性成为研究焦点。纳米复合改性因操作简单，效果立竿见影而成为聚乳酸改性领域的主要研究方向。 1 聚乳酸纳米复合材料目前制备的聚乳酸纳米复合材料主要有3类：聚乳酸/刚性纳米粒子复合材料、聚乳酸/层状硅酸盐纳米复合材料、聚乳酸/碳纳米管复合材料。 1.1 聚乳酸/刚性纳米粒子复合材料用来增强聚乳酸的刚性纳米粒子主要包括SiO2、CaCO3、TiO2等。Li等研究了纳米SiO2对PLA复合材料性能的影响。结果表明改性后PLA复合材料具有高的储能模量和降解速率。周凯等通过熔融共混制备了PLA/CaCO3复合材料，发现CaCO3使PLA的断裂从脆性转变为韧性，复合材料的耐热性和结晶性都得到提高。莊韦等通过原位聚合法制备PLA/TiO2纳米复合材料，结果表明复合材料的玻璃化转变温度和热分解温度提高；拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率增大。环氧基笼型倍半硅氧烷（POSS）也可以改性聚乳酸。于静等制备了PLA/POSS 复合材料，发现POSS可以提高PLA的结晶速率、力学性能和降解速率。 1.2 聚乳酸/层状硅酸盐纳米复合材料层状硅酸盐具有片层结构，片层之间可以容纳聚合物分子。沈斌等制备了PLA/MMT纳米复合材料，结果表明复合材料力学性能得到改善，结晶度提高。马鹏程等用有机改性蒙脱土（OMMT）制备PLA复合材料，结果表明形成插层还是剥离结构取决于OMMT含量。3%OMMT可以提高PLA 的力学性能和热性能；OMMT增加了PLA熔体强度，在挤出发泡时充当成核剂，降低发泡剂气体向熔体外部的扩散。滑石粉（Talc）也是常见的片层填料。吴越等制备PLA/Talc复合材料，结果表明Talc粒子提高了复合材料的拉伸强度、冲击强度，热稳定性。 1.3 聚乳酸/碳纳米管复合材料

材料热力学练习三：各种热力学性质的计算

山大复合材料结构与性能复习题参考答案.doc

1、简述构成复合材料的元素及其作用复合材料由两种以上组分以及他们之间的界面组成。即构成复合材料的元素包括基体相、增强相、界面相。基体相作用：具有支撑和保护增强相的作用。在复合材料受外加载荷时，基体相一剪切变形的方式起向增强相分配和传递载荷的作用，提高塑性变形能力。增强和作用：能够强化基体和的材料称为增强体，增强体在复合材料中是分散相, 在复合材料承受外加载荷时增强相主要起到承载载荷的作用。界面相作用：界面相是使基体相和增强相彼此相连的过渡层。界面相具有一定厚度，在化学成分和力学性质上与基体相和增强相有明显区别。在复合材料受外加载荷时能够起到传递载荷的作用。 2、简述复合材料的基本特点 (1)复合材料的性能具有可设计性材料性能的可设计性是指通过改变材料的组分、结构、工艺方法和工艺参数来调节材料的性能。显然，复合材料中包含了诸多影响最终性能、可调节的因素，赋予了复合材料的性能可设计性以极大的自由度。 ⑵ 材料与构件制造的一致性制造复合材料与制造构件往往是同步的，即复合材料与复合材料构架同时成型，在采用某种方法把增强体掺入基体成型复合材料的同时?，通常也就形成了复合材料的构件。 (3)叠加效应叠加效应指的是依靠增强体与基体性能的登加，使复合材料获得一?种新的、独特而又优于个单元组分的性能，以实现预期的性能指标。 (4)复合材料的不足复合材料的增强体和基体可供选择地范围有限；制备工艺复杂，性能存在波动、离散性；复合材料制品成本较高。

3、说明增强体在结构复合材料中的作用能够强化基体的材料称为增强体。增强体在复合材料中是分散相。复合材料中的增强体，按几何形状可分为颗粒状、纤维状、薄片状和由纤维编制的三维立体结构。喑属性可分为有机增强体和无机增强体。复合材料中最主要的增强体是纤维状的。对于结构复合材料，纤维的主要作用是承载，纤维承受载荷的比例远大于基体；对于多功能复合材料，纤维的主要作用是吸波、隐身、防热、耐磨、耐腐蚀和抗震等其中一种或多种，同时为材料提供基本的结构性能；对于结构陶瓷复合材料，纤维的主要作用是增加韧性。 4、说明纤维增强复合材料为何有最小纤维含量和最大纤维含量在复合材料中，纤维体积含量是一个很重要的参数。纤维强度高，基体韧性好，若加入少量纤维，不仅起不到强化作用反而弱化，因为纤维在基体内相当于裂纹。所以存在最小纤维含量，即临界纤维含量。若纤维含量小于临界纤维量，则在受外载荷作用时，纤维首先断裂，同时基体会承受载荷，产生较大变形，是否断裂取决于基体强度。纤维量增加，强度下降。当纤维量大于临界纤维量时，纤维主要承受载荷。纤维量增加强度增加。总之，含量过低，不能充分发挥复合材料中增强材料的作用；含量过高，由于纤维和基体间不能形成一定厚度的界面过渡层, 无法承担基体对纤维的力传递，也不利于复合材料抗拉强度的提高。 5、如何设才计复合材料材料设计是指根据对?材料性能的要求而进行的材料获得方法与工程途径的规划。复合材料设计是通过改变原材料体系、比例、配置和复合工艺类型及参数，来改变复合材料的性能，特别是是器有各向异性，从而适应在不同位置、不同方位和不同环境条件下的使用要求。复合材料的可设计性赋予了结构设计者更大的自由度，从而有可能设计出能够充分发掘与应用材料潜力的优化结构。复合材料制品的设计与研制步骤可以归纳如下： 1）通过论证明确对于材料的使用性能要求，确定设计目标 2）选择材料体系（增强体、基体） 3）确定组分比例、几何形态及增强体的配置 4）确定制备工艺方法及工艺参数

水的热力学性质介绍

物质常用状态参数：温度、压力、比体积（密度）、内能、焓、熵。（只需知道其中两参数）比容和比体积概念完全相同。建议合并。单位质量的物质所占有的容积称为比容，用符号"V" 表示。其数值是密度的倒数。比热容(specific heat capacity)又称比热容量，简称比热(specific heat)，是单位质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比。比热容是表示物质热性质的物理量。通常用符号c表示。比热容与物质的状态和物质的种类有关。三相点是指在热力学里，可使一种物质三相（气相，液相，固相）共存的一个温度和压力的数值。举例来说，水的三相点在0.01℃（273.16K）及611.73Pa 出现；而汞的三相点在?38.8344℃及0.2MPa出现。临界点：随着压力的增高，饱和水线与干饱和蒸汽线逐渐接近，当压力增加到某一数值时，二线相交即为临界点。临界点的各状态参数称为临界参数，对水蒸汽来说：其临界压力为22.11999035MPa，临界温度为：374.15℃，临界比容0.003147m3/kg。超临界流体是处于临界温度和临界压力以上，介于气体和液体之间的流体。由于它兼有气体和液体的双重特性，即密度接近液体，粘度又与气体相似，扩散系数为液体的10~100倍，因而具有很强的溶解能力和良好的流动、输运性质。当一事物到达相变前一刻时我们称它临界了,而临界时的值则称为临界点。临界点状态：饱和水或饱和蒸汽或湿蒸汽在临界点，增加压强变为超临界状态；增加温度变为过热蒸汽状态。为什么在高压下，低温水也处于超临界？（如23MP，200℃下水状态为超临界？）应该是软件编写错误。超临界技术：通常情况下，水以蒸汽、液态和冰三种常见的状态存在，且是极性溶剂，可以溶解包括盐在内的大多数电解质，对气体和大多数有机物则微溶或不溶。液态水的密度几乎不随压力升高而改变。但是如果将水的温度和压力升高到临界点（Tc=374.3℃，Pc=22.1MPa）以上，水的性质发生了极大变化，其密度、介电常数、黏度、扩散系数、热导率和溶解性等都不同于普通水。水的存在状态如图:

几种热力学模拟软件比较

Thermo-Calc 概述：（原产地:瑞典）热力学计算软件的开拓者，软件开发历史比较悠久，因此软件功能比较完善和强大，所涉及的领域比较广泛，包括冶金、金属合金、陶瓷、熔岩、硬质合金、粉末冶金、无几物等等，产品主要包括TCC、TCW、DICTRA、二次开发工具和数据库。软件功能：1、热力学——相图、热力学性能、凝固模拟、液相面、热液作用、变质、岩石形成、沉淀、风化过程的演变、腐蚀、循环、重熔、烧结、煅烧、燃烧中的物质形成、CVD 图、薄膜的形成、CVM 计算，化学有序 - 无序等等。2、动力学（DICTRA）——扩散模拟，如合金均匀化、渗碳、脱碳、渗氮、奥氏体/铁素体相变、珠光体长大、微观偏析、硬质合金的烧结等等。数据库：TC的数据库比较多，甚至可以说杂来形容，呵呵，TC自己做的最好的数据库应该是Fe，当然现在也有像Ni等等的自己开发的数据库，但是大部分数据库都是利用第三方的，如有色金属（Al、Mg、Ti等）是英国ThermoTech的。当然TC的同盟战线非常广，所以相应可用的数据库也就非常多，包括众多无几物数据库、陶瓷数据库、硬质合金数据库、核材料数据库等等。优势：软件功能强大、用户群较大方便交流、软件扩展性能好、灵活性强、适用范围广。缺点：操作界面不是很友好，很难上手，动力学（扩散）数据目前不是很全，计算引擎技术滞后（主要表现在初始值方面）。适用范围：适合于科学研究，尤其是理论研究，从行上来讲非常适合黑色金属行业，当然陶瓷、化工等行业也是首选（因为其他没有软件有这方面的数据库和功能）。

Pandat 概述：（原产地:美国，全是中国人开发，呵呵）热力学计算软件的后起者，或者说新秀吧，呵呵！主要是抓住竞争对手界面不友好和需要计算初值的弱点发展起来的，目前主要是在金属材料也就是合金行业中发展，产品包括Pandat、PanEngine和数据库。软件功能：相图计算、热力学性能、凝固模拟、液相投影面、相图优化以及动力学二次开发（注意二次开发要在C++环境中进行）等。数据库：Pandat的数据库主要的优势还在于有色金属方面，尤其是Mg和Al的数据应该是全球最优秀的，除此之外还有自己开发的Ti、Fe、Ni、Zr等，以及日本的Cu和Solder数据库。优势：界面非常友好，容易上手不要很多的计算机知识，计算引擎先进（其实就是算法比较好），可二次开发。缺点：功能不是很完善，适用面比较窄（暂时只能用于金属行业）适用范围：适合于科学研究，工程应用，但目前只推荐用于金属行业。另外推出了Demo版，对于二元体系是完全免费的，因此推荐大家下载使用，当然可用于发表文章。这里可以下载： JMatPro 概述：（原产地：英国，和ThermoTech是一家，主要是做数据库的），定位非常新颖，主要

复合材料的性能和应用

摘要：近年来，各种复合材料制备技术日益更新，从陶瓷基复合材料、金属基复合材料到聚合物基复合材料，各种制备技术都得到了很大改善，使得复合材料的性能和应用得到了显著提高。本文综述陶瓷基复合材料、金属基复合材料、聚合物基复合材料等几种重要的研究方法以及应用。关键词：先进，复合材料，制造技术。正文：一·陶瓷基复合材料工程陶瓷的开发是目前国内外甚为重视的新型材料研究领域。纯陶瓷材料因其脆性，不能满足苛刻条件下的使用要求。因此，目前广泛采取增韧技术来提高陶瓷的使用性能。纤维和晶须增韧陶瓷是一类有效的方法。用纤维来增韧陶瓷的技术是十年代以后开始的，最初是用碳纤维增强陶瓷，八十年代以来又开发了用陶瓷纤维和晶须增韧陶瓷，增韧效果不断取得进展，增韧技术也不断有所创新。连续纤维增强陶瓷基复合材料是最有前途的高温结构材料之一，以其优异的高韧性、高强度得到世界各国的高度重视。连续纤维补强陶瓷基复合料(Continuous Fiber Reinforced Ceramic Matrix Composites，简称CFCC)是将耐高温的纤维植入陶瓷基体中形成的一种高性能复合材料。由于其具有高强度和高韧性，特别是具有与普通陶瓷不同的非失效性断裂方式，使其受到世界各国的极大关注。连续纤维增强陶瓷基复合材料已经开始在航天航空、国防等领域得到广泛应用.20世纪70年代初，科学家在连续纤维增强聚合物基复合材料和纤维增强金属基复合材料研究基础上，首次提出纤维增强陶瓷基复合材料的概念，为高性能陶瓷材料的研究与开发开辟了一个方向。随着纤维制备技术和其它相关技术的进步，人们逐步开发出制备这类材料的有效方法，使得纤维增强陶瓷基复合材料的制备技术日渐成熟。由于纤维增强陶瓷基复合材料有着优异的高温性能、高韧性、高比强、高比模以及热稳定性好等优点，能有效地克服对裂纹和热震的敏感性[5-6]，因此，在重复使用的热防护领域有着重要的应用和广泛的市场。连续纤维增韧陶瓷基复合材料具有类似金属的断裂行为，对裂纹不敏感，不会发生灾难性破坏。其耐高温和低密度特性，使其成为发展先进航空发动机、火箭发动机和空天飞行器防热结构的关键材料。二·金属基复合材料金属基复合材料具有比强度高，比刚度高，耐热，耐磨，导热，导电，尺寸稳定等优点，是一种很有发展前途的新材料，金属基复合材料广泛应用于制造航空抗天零部件，也用于制造各种民用产品。按基体分，金属基复合材料分为：铝基、镁基、钛基、锌基、铁基、铜基等金属基复合材料；按增强材料分，可分为：纤维增强金属基复合材料；其纤维有C、SiC、Si3N4、B4C、Al2O3等纤维；粒子增强金属基复合材料，增强粒子有：Al2O3、TiC、SiC、Si3N4、BN、SiC、MgO等。纤维增强金属基复合材料的制造方法：（1）叠层加压法：工艺过程是：将金属（合金）箔片或纤维增强金属片按要求剪裁，并一层一层的进行叠层，然后加热加压进行成型和连接，一般是在真空或气体中进行。适于这种方法的材料有铝、钛、铜、高温合金，其增强纤维随需要而定。为了改善连接性能，有事在两片之间加入中间金属或在待连接表面涂覆或沉积一层中间金属。（2）辊轧成型连接法：其主要的基材是铝、钛箔片，增强纤维主要是B、C、SiC、Si3N4等，有时在基材表面要涂覆一层低熔点的中间金属，增强纤维表面要预先浸沾铝或经物理气相沉积（PVI）、化学气相沉积（CVI）处理。（3）钎焊法：在增强纤维与基材之间加入箔状、粉末状或膏状的钎料，经真空钎焊或保护钎焊而成。钎焊法可以制造管材、型材、叶片等。（4）热等静压法：如图2所示，其工艺过程是：将纤维与基材进行叠层并装入一模具中，

高压高温下Re 2 N的弹性和热力学性能

Trans. Nonferrous Met. Soc. China 23(2013) 3714?3721 Elastic and thermodynamic properties of Re2N at high pressure and high temperature Mei-guang ZHANG1, Hai-yan YAN2, Qun WEI3, Duo-hui HUANG4 1. Department of Physics and information Technology, Baoji University of Arts and Sciences, Baoji 721016, China; 2. College of Chemistry and Chemical Engineering, Baoji University of Arts and Sciences, Baoji 721013, China; 3. School of Physics and Optoelectronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China; 4. Computational Physics Key Laboratory of Sichuan Province, Yibin University, Yibin 644007, China Received 24 September 2012; accepted 14 April 2013 Abstract: First principles calculations are preformed to systematically investigate the elastic and thermodynamic properties of Re2N at high pressure and high temperature. The Re2N exhibits a clear elastic anisotropy and the elastic constants C11 and C33vary rapidly in comparison with the variations in C12, C13 and C44 at high pressure. In addition, bulk modulus B, elastic modulus E, and shear modulus G as a function of crystal orientations for Re2N are also investigated for the first time. The tensile directional dependences of the elastic modulus obey the following trend: [0001][1211][1010][1011] E E E E >>>. The shear moduli of Re2N within the (0001) basal plane are the smallest and greatly reduce the resistance of against large shear deformations. Based on the quasi-harmonic Debye model, the dependences of Debye temperature, Grüneisen parameter, heat capacity and thermal expansion coefficient on the temperature and pressure are explored in the whole pressure range from 0 to 50 GPa and temperature range from 0 to 1600 K. Key words: Re2N; transition metal nitrides; elastic properties; thermodynamic properties 1 Introduction Transition metal nitrides are of great interest in both fundamental science and technological applications because of their unusual physical and chemical properties [1?3]. Traditional applications have taken advantage of the hard and refractory nature of many early transition metal nitrides, such as TiN, CrN and HfN. In contrast, not too much success has been achieved in exploring the late transition metal nitrides, especially for platinum group and noble metals nitrides. Until recently, a significant progress in synthesis of the dinitrides of Pt, Ir, Os, and Pd has been made at extreme conditions (approximately 50 GPa and 2000 K) [4?7]. These nitrides have been shown to possess ultrahigh bulk moduli (428 GPa for IrN2) comparable with those of the traditional superhard materials, thus exhibiting interesting mechanical properties. Extensive studies [8?13] are therefore carried out in order to hunt for new potential superhard transition metal nitrides. More recently, FRIEDRICH et al [14] have succeeded in synthesizing two novel rhenium nitrides (Re2N and Re3N) and characterized them using white beam Laue microdiffraction. Both hexagonal phases have very high bulk moduli (> 400 GPa); close to that of c-BN and higher than that of ReB2. Between these two nitrides, the Re2N adopts hexagonal structures with a space group P63/mmc, and the atomic positions are Re (1/3, 2/3, 0.106) and N (1/3, 2/3, 3/4). Following this exciting work, FRIEDRICH et al [15] and DELIGOZ et al [16] investigated the vibrational properties of the hexagonal Re2N. ZHANG et al [17] later have studied the thermodynamic stability and mechanical properties as well as a bond deformation mechanism of Re2N. The structural, electronic, and elastic properties of Re2N have been also investigated at ambient conditions [18?21], and the Re2N was found to be an ultra-incompressible Foundation item: Project (11204007) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project (2012JQ1005) supported by Natural Science Basic Research Plan of Shaanxi Province, China; Project (2013JK0638) supported by the Education Committee Natural Science Foundation of Shaanxi Province, China Corresponding author: Mei-guang ZHANG; Tel: +86-917-3364258; E-mail: zhmgbj@https://www.docsj.com/doc/5510940973.html, DOI:10.1016/S1003-6326(13)62921-0

共混改性聚乳酸复合材料的制备与结构性能研究

共混改性聚乳酸复合材料的制备与结构性能研究聚乳酸（PLA）以植物资源为原料基础，具有可再生及可生物降解的特点，是典型的生态环保型材料。PLA纤维作为石油基合成纤维的潜在替代物，可广泛应用在服装、家用纺织品及产业用纺织品等领域。但是，PLA纤维的高强、低伸、脆性大等性能缺陷严重制约了其应用。因此，针对PLA的性能缺陷进行改进，以提升其实际应用性能，挖掘其潜在的应用范围，具有较高的理论意义和实际应用价值。本课题采用纳米无机材料二氧化硅（SiO2）和蒙脱土（MMT）以及柔性聚合物聚己内酯（PCL）对PLA进行熔融共混改性，制备多种体系的PLA基共混复合材料，着重对材料的等温、非等温结晶行为以及线性、非线性粘弹性行为进行了研究，探讨纳米SiO2和MMT以及PCL对PLA结晶性能和流变性能的作用与影响。在此基础上，利用双螺杆挤出机及自制的牵伸装置进行熔融纺丝，制备了PLA 基复合熔纺纤维，对熔纺纤维的断裂强度和断裂伸长等拉伸性能进行了重点研究，并对PLA基复合熔纺纤维的降解性能以及吸湿性进行了评价。纳米无机材料在与PLA熔融共混之前首先进行了表面改性。纳米SiO2分别经由L-丙交酯开环聚合在颗粒表面接枝PLA得到L-SiO2，以及由硅烷偶联剂 KH570表面包覆得到M-SiO2两种方法进行了表面改性处理。纳米MMT则采用十六烷基三甲基溴化铵完成了有机化改性得到OMMT。利用傅里叶红外光谱（FTIR）、热重分析仪（TGA）、纳米粒径分析和X-射线衍射（XRD）等表征手段对改性结果进行了评估。改性得到的纳米材料L-SiO2、M-SiO2和OMMT以及柔性聚合物PCL分别与PLA进行熔融共混制备复合材料，采用扫描电子显微镜（SEM）对复合材料的截

气体热力学性质表

一、制冷用图形符号(JB/T7965-95) 1 主题内容与适用范围本标准规定了制冷用阀门及管路附件、制冷机组、辅助设备、控制元件等的图形符号。本标准适用于绘制制冷系统的流程图、示意图和编制相应的技术文件。 2 引用标准 GB4270 热工图形符号和文字代号 GB4457.4 机械制图图线 GB4458.5 机械制图尺寸注法 GB1114 采暖、通风与空气调节制图标准 3 一般规定 3.1 本标准中的图形符号一般用粗实线绘制，线宽b应符号GB4457.4的规定，对管路、管件、阀及控制元件等，允许用细实线(线宽为b/3)绘制。在同一图样上，图形符号的各类线型宽度应分别保持一致。 3.2 文字代号应按直体书写，笔划宽度约为文字高度的1/10。 3.3 图形符号允许由一基本符号与其他符号组合，图形符号的位置允许转动。 3.4 绘制图形符号时，可按本标准所示图例，按比例适当放大或缩小。 3.5 在不违反本标准的前提下，各单位可作出补充规定。 4 介质代号介质代号见表1。表 1 5 图形符号 5.1 管道管道的图形符号见表2。 5.2 管接头管接头的图形符号见表4。 5.3 管路弯头及三通管路弯头及三通的图形符号见表5。表 2 表 3 表 4 表 5 (续表) 5.4 阀门阀门的图形符号见表6。 5.5 控制元件和测量用表

控制零件和测量用表的图形符号见表7。 5.6 管路附件管路附件的图形符号见表8。 5.7 动力机械动力机械的图形符号见表9。 5.8 辅助设备辅助设备的图形符号见表10。 5.9 制冷机组制冷机组的图形符号见表11。 5.10 空调系统空调系统的符号应符合GBJ 114的规定。表 6 (续表) 表 7 (续表) 表 8 (续表) 表 9 (续表) 表 10 (续表) 表 11 二、制冷空调电气技术资料表2-1 电气技术中项目种类的字母代码表 (续表) 注:因为一个项目可能有几种名称,故可能有几个字母代码,使用时应选较确切的代码。表2-2 我国电气设备常用文字符号新旧对照表 (续表)

复合材料的结构及作用

复合材料的结构及作用一、复合材料的结构及作用是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合包装材料一般由基层、功能层和热封层组成。 a.基层也是材料的外层，从商品对包装性能的要求出发，外层应具有良好的光学性能、良好的印刷适性、耐磨、耐热、一定的强度和刚度，这样使包装外观具有极佳的表现力，增加了对消费者的吸引力； b.功能层也是材料的中间层，从商品对包装性能的要求出发，应具有很高的阻隔性以及特殊性能，如防潮性、阻气性、阻氧性、保香性、耐化学性、防紫外线、防静电、防锈等，使内装物得到保护，延长其货架寿命，这是包装功能性的体现； c.热封层也是材料的内层，从商品对包装性能的要求出发，内层与内装物直接接触，起适应性、耐渗透性要好，特别的包装食品的复合材料，内层还应符合食品安全的要求，卫生、无毒、无味，要对其进行封合，因此还要有良好的热封性和粘合性。复合包装一般要满足以下性能： a.强度性能，包括抗张(拉伸)强度，范围一般在40-100MPa，撕裂强度，范围一般在 0.3-3N，破裂强度范围一般在30-50MPa，热封强度范围一般在20-80N/20mm，另外根据不同使用场合，还要求刚性、耐磨性、断裂伸长率； b.阻隔性能，包括透气性能（透空气、O2、CO2、N2）、防潮性能、透湿性能、透光性能(尤其对特定波长的光线)、保香性能； c.耐候与稳定性能，包括抗油性能、抗化学介质、耐温性能、耐候性能、抗降解性能； d.加工性能，包括自动化包装适性、印刷适性、防静电性能、热收缩与尺寸稳定性； e.安全卫生性能，包括材料成分是否安全，细菌微生物的种类和含量多少，其它一些影响安全卫生的成分； f.其它性能，包括光学性能、透明度、白度、光泽度、废弃物处理的难易、展示性等。被包物不同，对复合包装材料性能的要求也不同，应从被包物对包装功能的要求出发，选择和设计复合包装材料，使用最少的材料，达到保护内装物的目的，节约成本和资源。二、举例说明聚乳酸/纳米碳管防静电复合材料。此材料是以纳米碳管为导电料通过球磨和密炼2种方法添加到聚乳酸基体中制备的防静电复合材料。具体工艺流程如下：纳米碳管的纯化处理(p-CNT)——纳米碳管功能化(f-CNT)——球磨法或密炼法混合——热压——成型。聚乳酸可以看做复合材料的基层，是复合材料的基材框架。PLA是一种新型的生物可降解材料，有较好的生物相容性，属于环境友好型材料，符合绿色环保的要求，并且具有良好的透气性及拉伸强度，但抗冲击性能差，对热不稳定。

气体热力学性质

第二章气体热力学性质第一节理想气体的性质一、理想气体： 1、假设：①气体分子是弹性的、不占据体积的特点； ②气体分子间没有相互作用力。对于气体分子的体积相对气体比容很小，分子间作用力相对于气体压力也很小时，可作为理想气体处理。 2、状态方程理想气体在任一平衡状态时的压力P 、温度T 、比容v 之间的关系应满足状态方程，即克拉佩龙方程 Pv= RT mkg 质量气体为： Pv=mRT=m 0R T R 气体常数，反映气体特征的物理量，和气体所处状态无关； n 物质的量（千克数或摩尔数）； 0R 通用气体常数，与气体状态、其他性质无关的普适恒量； K Kmol J R R ?==/8314150μ P V C C ,分别表示定压比容及定容比容，对于理想气体，他们仅是温度的单值函数，P V C C > 其 R C C P V =- 比值k C C P V =/（绝热指数）标准状态时（压力未101.325Kpa, 0℃）单原子气体 k=1.66?1.67 双原子气体 k=1.40?1.41 多原子气体 k=1.10?1.3 此外 R k k C R R C C C k P V P V ?-=-=>=1 ,1,1/ 二、过程方程及过程功气体在压缩和膨胀过程中，状态的变化应符合动量守恒及转换定律，即内能、外功、热交换三者间应满足 P d V dW dT C dU dW dU dq V ==+=,,其中

压缩过程中的能量关系 1、等温过程数字式：0==dT const T 即过程方程式：const PV = 过程功：2 111121112ln ln ln P P V P V V V P V V RT W === 内能变化：012=-U U 热交换：w q = 等温过程的热交换q 和过程功w 值相等，且正负号相同，即气体加热进行等温膨胀时，加入的热量全部用于对外膨胀做功，气体被压缩时外界对气体所作的功全部转换为热量的形式排出。 2、绝热过程数字式：0,0==dq q 过程方程式：const PV K = 过程功：]1[1]1[112111 121--???? ??--=??? ? ??--=K k k V V T k R P P T R R W 内能变化：W U U =-12 功质在绝热过程中与外界没有热量交换，过程功只能来自工质本身的能量，绝热膨胀机等于内能降，绝热压缩时，工质消耗的压缩功等于内能的增加量。 3、多变过程状态变化过程中，状态参数都由显著的变化，存在热交换时他们的过程特征满足过程方程过程功：)(1 1]1[1211121T T C n k P P T n R W V n n ---=???? ??--=- 内能变化：)(12T T C U V -=? 热量交换：)(1 21T T C n k n W U q V ---= =?= 压缩机级的工作工程