一种缩短正立式流变介损试验时间的方法研究

风电绝缘技术监督——判断题•电介质的电气性能主要包括：电导、极化、损耗和击穿。

（√）•介质表面电阻不均匀及介质表面粗糙会畸变电场分布，使闪络电压降低。

（√）•空气湿度及固体介质表面吸附水分对设备闪络电压有显著影响。

（√）•沿面闪络电压高于纯空气间隙的击穿电压。

（×）•绝缘材料如超过规定的工作温度，寿命大大缩短。

（√）•水分是变压器油浸纸绝缘的最严重的危害因素。

（√）•交联聚乙烯电缆老化损坏的主要原因是树枝化。

（√）•介质损耗tanδ主要反映设备绝缘的集中性缺陷。

（×）•绝缘子清扫是为了提高外绝缘闪络电压。

（√）•变压器受潮，会使油中氢气含量超注意值。

（√）•变压器油中溶解气体组分主要为H2、C2H2时其故障类型是油中火花放电。

（√）•电容式套管用电容芯子改善电场分布。

（√）•下大雨时比毛毛雨时套管更容易发生闪络。

（×）•变压器中性点接地属于保护接地。

（×）•隔离开关可以拉合无故障的电压互感器和避雷器。

（√）•变压器的铁芯不应多点接地。

（√）•变压器油中含微量气泡会使油的绝缘强度降低。

（√）•变压器铭牌上的阻抗电压就是短路电压。

（√）•电气设备的金属外壳接地属于工作接地。

（×）•变压器温度升高时，绝缘电阻测量值降低。

（√）•用短路叉检测悬式绝缘子串，零值绝缘子上没有火花。

（√）•高压设备预防性试验的耐压试验电压值与出厂时的耐压试验电压值相同。

（×）•新变压器油中不含C2H2。

（√）•测量介损可以反映如绝缘受潮、油脏污或劣化、绝缘中的气隙放电等绝缘缺陷。

（√）•有机绝缘材料在长期局部放电作用下很容易劣化。

（√）•变压器油的气相色谱分析方法无法正确判断慢性局部的绝缘缺陷。

（×）•电气设备由于缺陷、故障而引起温度变化时，红外辐射也有相应的变化。

（√）•电气设备的绝缘水平是用设备绝缘可以耐受的试验电压值表征的。

（√）•220kV及以下系统一般以操作过电压决定设备的绝缘水平。

电压电流互感器的常规试验方法一、电压、的概述典型的互感器是利用电磁感应原理将高电压转换成低电压,或将大电流转换成小电流,为测量装置、保护装置、控制装置提供合适的电压或电流信号;电力系统常用的,其一次侧电压与系统电压有关,通常是几百伏～几百千伏,标准二次电压通常是100V和100V/ 两种；而电力系统常用的,其一次侧电流通常为几安培～几万安培,标准二次电流通常有5A、1A、等;1.的原理的原理与变压器相似,如图所示;一次绕组高压绕组和二次绕组低压绕组绕在同一个铁芯上,铁芯中的磁通为Ф;根据电磁感应定律,绕组的电压U与电压频率f、绕组的匝数W、磁通Ф的关系为：图电压互感器原理2.的原理在原理上也与变压器相似,如图所示;与电压互感器的主要差别是：正常工作状态下,一、二次绕组上的压降很小注意不是指对地电压,相当于一个短路状态的变压器,所以铁芯中的磁通Ф也很小,这时一、二次绕组的磁势FF=IW 大小相等,方向相反; 即电流互感器一、二次之间的电流比与一、二次绕组的匝数成反比;图电流互感器的原理3.互感器绕组的端子和极性电压互感器绕组分为首端和尾端,对于全绝缘的电压互感器,一次绕组的首端和尾端可承受的对地电压是一样的,而半绝缘结构的电压互感器,尾端可承受的电压一般只有几kV左右;常见的用A和X分别表示电压互感器一次绕组的首端和尾端,用a、x或P1、 P2表示电压互感器二次绕组的首端或尾端；电流互感器常见的用L1 、L2分别表示一次绕组首端和尾端,二次绕组则用K1、K2或S1、S2表示首端或尾端,不同的生产厂家其标号可能不一样,通常用下标1表示首端,下标2表示尾端;当端子的感应电势方向一致时,称为同名端；反过来说,如果在同名端通入同方向的直流电流,它们在铁芯中产生的磁通也是同方向的;标号同为首端或同为尾端的端子而且感应电势方向一致,这种标号的绕组称为减极性,如图所示,此时A-a端子的电压是两个绕组感应电势相减的结果;在互感器中正确的标号规定为减极性;4.电压互感器和电流互感器在结构上的主要差别1电压互感器和电流互感器都可以有多个二次绕组,但电压互感器可以多个二次绕组共用一个铁芯,电流互感器则必需是每个二次绕组都必需有独立的铁芯,有多少个二次绕组,就有多少个铁芯;2电压互感器一次绕组匝数很多,导线很细,二次绕组匝数较少,导线稍粗；而变电站用的高压电流互感器一次绕组只有1到2匝,导线很粗,二次绕组匝数较多,导线的粗细与二次电流的额定值有关;3电压互感器正常运行时,严禁将一次绕组的低压端子打开,严禁将二次绕组短路；电流互感器正常运行时,严禁将二次绕组开路;5.电压互感器型号意义第一个字母：J—电压互感器;第二个字母：D—单相；S—三相；C—串级式；W—五铁芯柱;第三个字母：G—干式,J—油浸式；C—瓷绝缘；Z—浇注绝缘；R—电容式；S—三相；Q－气体绝缘第四个字母：W—五铁芯柱；B—带补偿角差绕组; 连字符后的字母：GH—高海拔地区使用；TH—湿热地区使用;6.电流互感器的型号意义电流互感器的型号由字母符号及数字组成,通常表示电流互感器绕组类型、绝缘种类、使用场所及电压等级等;字母符号含义如下：第一位字母：L——电流互感器;第二位字母：M——母线式穿心式；Q——线圈式；Y——低压式；D——单匝式；F——多匝式；A——穿墙式；R——装入式；C——瓷箱式；Z ——支柱式；V ——倒装式;第三位字母：K——塑料外壳式；Z——浇注式；W——户外式；G——改进型；C——瓷绝缘；P——中频；Q ——气体绝缘;第四位字母：B——过流保护；D——差动保护；J——接地保护或加大容量；S——速饱和；Q——加强型;字母后面的数字一般表示使用电压等级;例如：LMK－型,表示使用于额定电压500V及以下电路,塑料外壳的穿心式S级电流互感器;LA－10型,表示使用于额定电压10kV电路的穿墙式电流互感器;二、电压、电流互感器试验步骤电压互感器和电流互感器共有的试验项目1.绝缘电阻测量1试品温度应在10－40℃之间；2用2500V兆欧表测量,测量前对被试绕组进行充分放电；3试验接线：电磁式电压互感器需拆开一次绕组的高压端子和接地端子,拆开二次绕组,；测量电容式电压互感器中间变压器的绝缘电阻时,须将中间变压器一次线圈的末端通常为X端及C2的低压端通常为δ打开,将二次绕组端子上的外接线全部拆开,按图接好试验线路;电流互感器按图接好试验线路;图电磁式电压互感器绝缘电阻测量接线图电流互感器绝缘电阻测量接线4驱动兆欧表达额定转速,或接通兆欧表电源开始测量,待指针稳定后或60s,读取绝缘电阻值；读取绝缘电阻后,先断开接至被试绕组的连接线,然后再将绝缘电阻表停止运转；5断开绝缘电阻表后应对被试品放电接地;关键点：a.采用2500V兆欧表测量b.测量前被试绕组应充分放电c.拆开端子连接线时,拆前必须做好记录,恢复接线后必须认真检查核对d.当电容式电压互感器一次绕组的末端在内部连接而无法打开时可不测量e.如果怀疑瓷套脏污影响绝缘电阻,可用软铜线在瓷套上绕一圈,并与兆欧表的屏蔽端连接;试验要求：a.与历次试验结果和同类设备的试验结果相比无显着差别；b.一次绕组对二次绕组及地应大于1000MΩ,二次绕组之间及对地应大于10MΩ;c.不应低于出厂值或初始值的70％；d.电容型电流互感器末屏绝缘电阻不宜小于1000MΩ；否则应测量其tanδ;2.绕组直流电阻测量1对电压互感器一次绕组,宜采用单臂电桥进行测量；2对电压互感器的二次绕组以及电流互感器的一次或二次绕组,宜采用双臂电桥进行测量,如果二次绕组直流电阻超过10Ω,应采用单臂电桥测量；3也可采用直流电阻测试仪进行测量,但应注意测试电流不宜超过线圈额定电流的50%,以免线圈发热直流电阻增加,影响测量的准确度;4试验接线：将被试绕组首尾端分别接入电桥,非被试绕组悬空,采用双臂电桥或数字式直流电阻测试仪时,电流端子应在电压端子的外侧,见图；5换接线时应断开电桥的电源,并对被试绕组短路充分放电后才能拆开测量端子,如果放电不充分而强行断开测量端子,容易造成过电压而损坏线圈的主绝缘,一般数字式直流电阻测试仪都有自动放电和警示功能； 6测量电容式电压互感器中间变压器一、二次绕组直流电阻时,应拆开一次绕组与分压电容器的连接和二次绕组的外部连接线,当中间变压器一次绕组与分压电容器在内部连接而无法分开时,可不测量一次绕组的直流电阻;图直流电阻测量接线关键点：a.测量电流不宜大于按绕组额定负载计算所得的输出电流的20%b.当线圈匝数较多而电感较大时,应待仪器显示的数据稳定后方可读取数据,测量结束后应待仪器充分放电后方可断开测量回路;c.记录试验时环境温度和空气相对湿度；d.直流电阻测量值应换算到同一温度下进行比较;结果判断：与历次试验结果和同类设备的试验结果相比无显着差别;电压互感器特有的试验项目1.电压变比测量包括电容式电压互感器的中间变压器方法1：电压表法待检互感器一次及所有二次绕组均开路,将调压器输出接至一次绕组端子,缓慢升压,同时用交流电压表测量所加一次绕组的电压U1和待检二次绕组的感应电压U2,计算U1/U2的值,判断是否与铭牌上该绕组的额定电压比U1n/U2n相符,见图;图电压表法试验接线图方法2：变比电桥法,参照仪器使用说明书进行; 试验要求：与铭牌和标志相符; 2.电磁式电压互感器介质损耗因数及电容量测量 1 正接法图示的接线以HSXJS-II型介质损耗测试仪为例,实际接线应按所使用的仪器说明书进行接线;图正接法接线图正接线的特点： a.测量结果主要反映一次绕组和二次绕组之间和端子板绝缘的电容量和介质损耗因数； b.测量结果不包括铁芯支架绝缘的电容量和介质损耗因数如果PT底座垫绝缘就可以； c.测量结果不受端子板的影响；d.试验电压不应超过3kV建议为2kV; 2 反接法图反接法接线图反接法的特点 a.测量结果主要反映一次绕组和二次绕组之间、铁芯支架、端子板绝缘的电容量和介质损耗因数； b.测量结果受端子板的影响； c.试验电压不应超过3kV建议为2kV; 3 末端屏蔽法图末端屏蔽法接线图末端屏蔽法的特点： a.对于串激式电压互感器,测量结果主要反映铁芯下部和二次线圈端部的绝缘,当互感器进水时该部位绝缘最容易受潮,所以末端屏蔽法对反映互感器受潮较为灵敏； b.对于串激式电压互感器,被测量部位的电容量很小,容易受到外部干扰； C.试验电压可以是10kV； d.严禁将二次绕组短接; 4 末端加压法末端加压法的特点： a.不用断开互感器的高压端子,试验中将高压端接地； b.测量结果主要是反映一、二次线圈间的电容量和介质损耗因数,不包括铁芯支架的电容量和介质损耗因数； c.由于高压端接地,外部感应电压被屏蔽掉,所以这种方法有较强的抗干扰能力； d.测量结果受二次端子板绝缘的影响； e.试验电压不宜超过3kV； f.严禁将二次绕组短接;图末端加压法接线图图测量支架的介质损耗因数5串激式电压互感器支架介质损耗因数的测量测量接线见图,互感器放置于绝缘垫上;由于支架的电容量很小,通常只有几十PF,所以要求介损测量仪应有相应的测量范围;试验要求及结果判断：a.采用末端屏蔽法和末端加压法时,严禁将二次绕组短接;b.串级式电压互感器建议采用末端屏蔽法,其他试验方法与要求自行规定；c.前后对比宜采用同一试验方法；d.交接时,35kV以上电压互感器,在试验电压为10kV时,按制造厂试验方法测得的介损不应大于出厂试验值的130％；e.支架介损一般不大于6%;f.与历次试验结果相比,应无明显变化；g.绕组tgδ不应大于规程规定值;电流互感器特有的试验项目1.变比试验方法1：电流法由调压器及升流器等构成升流回路,待检TA一次绕组串入升流回路；同时用测量用TA0和交流电流表测量加在一次绕组的电流I1、用另一块交流电流表测量待检二次绕组的电流I2,计算I1/I2的值,判断是否与铭牌上该绕组的额定电流比I1n/I2n相符;见图图电流互感器变比测量接线图图电压法方法2：电压法待检CT一次绕组及非被试二次绕组均开路,将调压器输出接至待检二次绕组端子,缓慢升压,同时用交流电压表测量所加二次绕组的电压U2、用交流毫伏表测量一次绕组的开路感应电压U1,计算U2/U1的值,判断是否与铭牌上该绕组的额定电流比I1n/I2n相符;方法3：电流互感器变比测试仪互感器测试仪,按说明书操作;注意事项：方法1：测量某个二次绕组时,其余所有二次绕组均应短路、不得开路,根据待检CT的额定电流和升流器的升流能力选择量程合适的测量用CT和电流表；方法2：二次绕组所施加的电压不宜过高,防止CT铁心饱和方法3：测量某个二次绕组时,其余所有二次绕组均应短路、不得开路,根据待检CT的额定电流和升流器的升流能力选择合适的测量电流;结果判断：与铭牌和标志相符;2.正立式电容型电流互感器介质损耗因数及电容量测量测量接线见图;图正立式电流互感器介质损耗测量接线3.倒立式电流互感器介质损耗因数及电容量测量1SF6绝缘电流互感器不要求测量介质损耗因数；2当二次绕组的金属罩和二次引线金属管内部接地而零屏外引接地时只能采用反接法进行测量；3当二次绕组的金属罩和二次引线金属管与零屏同时外引接地时优先采用正接法进行测量;判断二次引线金属罩是否在内部接地的方法：如果用正接法测出的电容量比反接法测出的电容量小很多,就说明二次引线金属管已在内部接地;注意事项及结果判断：a.本试验应在天气良好,试品及环境温度不低于＋5℃的条件下进行；b.测试前,应先测量绕组的绝缘电阻；c.测量时应记录空气相对湿度、环境温度；d.与历次试验结果和同类设备的试验结果相比无显着差别；e.绕组tanδ不应大于规程规定值；f.当测量电容型电流互感器末屏tanδ时,其值不应大于2%;4.一次绕组交流耐压试验将二绕组短接并与外壳连接后接地,在一次侧加压;采用调压器及串联谐振装置的试验接线见图;图电流互感器一次绕组交流耐压试验注意事项：a.耐压试验前确认试品绝缘电阻合格；b.充油和充气互感器必须静置规定的时间通常安装后应静止24小时以上；c.绝缘油试验合格；d.气体试验合格,耐压在额定气压下进行e.耐压试验前后,应检查有否绝缘损伤；f.外施交流耐压试验电压的频率应为45－65HZ；g.交流耐压试验时加至试验标准电压后的持续时间,凡无特殊说明者,均为1min；h.外施耐压试验的电压值应在高压侧进行测量,并应测量电压峰值试验电压为峰值/ ；i.测量时应记录空气相对湿度、环境温度；j.拆开试验设备高压引线,测试被试绕组对其他绕组及地绝缘电阻,并与耐压前测试值比较,耐压后绝缘电阻不应降低;k.试验结束后应对被试品放电接地;试验要求：a.试验过程不应发生闪络、击穿现象；b.外施耐压试验前后,绝缘电阻不应有明显变化;5.励磁特性曲线 1待检CT一次及所有二次绕组均开路； 2将调压器或试验变压器的电压输出高压端接至待检二次绕组的一端,待检二次绕组另一端通过电流表或毫安表,视量程需要接地、试验变压器的高压尾端接地,见图；3接好测量用PT、电压表； 4缓慢升压,同时读出并记录各测量点的电压、电流值; 5依次测量其他二次绕组的励磁特性曲线;图励磁特性测量注意事项： a．试验时应先去磁可加交流电压平缓升降几次,然后将电压逐渐升至励磁特性曲线的饱和点即可停止； b．如果该绕组励磁特性的饱和电压高于2kV,则现场试验时所施加的电压一般应在2kV截止,避免二次绕组绝缘承受过高电压； c．试验时记录点的选择应便于计算饱和点、便于与出厂数据及历史数据进行比较,一般不应少于5个记录点; 试验结果判断：与历次试验结果或与同类设备的试验结果相比无显着差别;图电流互感器的励磁特性曲线试验数据的判断对试验数据的判断方法1与出厂试验数据或安装交接试验数据比较应无明显的变化;2与同类产品比较应无明显的差异;3与历年试验数据比较应无显着的差别;4试验结果应符合相关规程的规定;数据异常的可能原因 1绝缘电阻下降 a.受潮； b.外套脏污； c.绝缘老化变质； d.局部绝缘破损或击穿; 2介质损耗因数增大 a.受潮或外套脏污； b.外电场干扰； c.试验引线或接地线接触不良造成的附加损耗； d.电容屏半击穿状态形成的附加电阻； e.内部绝缘存在局部放电缺陷； f.绝缘老化、变质造成介质损耗增加； g.介质损耗随试验电压的下降而增加,说明电容屏绝缘材料有杂质; 3电容量增加 a.个别电容元件击穿或电容屏层间绝缘存在击穿问题； b.电容元件或电容屏受潮； c.采用反接线测量时高压引线太长引线对地电容大; 4电容量减小 a.电容元件之间的连接线或电容屏引线断线或接触不良； b.油浸式电容器或互感器内部缺油; 5直流电阻异常 a.线圈存在匝间短路； b.线圈存在焊接或接触不良、断线等问题; 6励磁特性异常 a.励磁电流增加：绕组存在匝间短路,此时变比也会发生变化； b.励磁电流变小：绕组存在断线或虚焊问题;。

【最新整理，下载后即可编辑】电压电流互感器的常规试验方法一、电压、电流互感器的概述典型的互感器是利用电磁感应原理将高电压转换成低电压，或将大电流转换成小电流，为测量装置、保护装置、控制装置提供合适的电压或电流信号。

电力系统常用的电压互感器，其一次侧电压与系统电压有关，通常是几百伏～几百千伏，标准二次电压通常是100V和100V/ 两种；而电力系统常用的电流互感器，其一次侧电流通常为几安培～几万安培，标准二次电流通常有5A、1A、0.5A等。

1.电压互感器的原理电压互感器的原理与变压器相似，如图1.1所示。

一次绕组(高压绕组)和二次绕组(低压绕组)绕在同一个铁芯上，铁芯中的磁通为Ф。

根据电磁感应定律，绕组的电压U与电压频率f、绕组的匝数W、磁通Ф的关系为：图1.1 电压互感器原理2.电流互感器的原理在原理上也与变压器相似，如图1.2所示。

与电压互感器的主要差别是：正常工作状态下，一、二次绕组上的压降很小（注意不是指对地电压），相当于一个短路状态的变压器，所以铁芯中的磁通Ф也很小，这时一、二次绕组的磁势F（F=IW）大小相等，方向相反。

即电流互感器一、二次之间的电流比与一、二次绕组的匝数成反比。

图1.2 电流互感器的原理3.互感器绕组的端子和极性电压互感器绕组分为首端和尾端，对于全绝缘的电压互感器，一次绕组的首端和尾端可承受的对地电压是一样的，而半绝缘结构的电压互感器，尾端可承受的电压一般只有几kV左右。

常见的用A和X分别表示电压互感器一次绕组的首端和尾端，用a、x或P1、P2表示电压互感器二次绕组的首端或尾端；电流互感器常见的用L1 、L2分别表示一次绕组首端和尾端，二次绕组则用K1、K2或S1、S2表示首端或尾端，不同的生产厂家其标号可能不一样，通常用下标1表示首端，下标2表示尾端。

当端子的感应电势方向一致时，称为同名端；反过来说，如果在同名端通入同方向的直流电流，它们在铁芯中产生的磁通也是同方向的。

表面技术第53卷第8期TiAlSiN涂层力学性能改善措施的研究现状及进展周琼，王涛，黄彪*，张而耕，陈强，梁丹丹 （上海应用技术大学 上海物理气相沉积（PVD）超硬涂层及装备工程技术研究中心，上海 201418）摘要：TiAlSiN涂层具有耐温性好、化学惰性高等优异性能，其作为防护层被广泛应用于摩擦零部件、机械加工工具上。

但TiAlSiN涂层内应力过大导致的力学性能不足，限制了其在严苛工况下的进一步应用。

总结了目前改善TiAlSiN涂层力学性能的主要措施：涂层微观结构优化、膜层结构设计以及热处理工艺。

对改善涂层力学性能所涉及的细晶强化、共格效应、固溶强化以及模量差理论等机理进行了全面的描述，并详细地对比分析了上述理论之间的内在联系与差异。

系统地讨论了纳米多层和梯度复合膜层结构对涂层力学性能的影响规律，主要从调制结构以及成分调整2个角度对膜层结构变化进行了分析，有利于指导具有良好力学性能的膜层结构的设计。

此外，分别阐述了退火温度、时间以及气氛环境对TiAlSiN涂层力学性能的影响规律，分析了退火条件对涂层微观结构的影响以及微观结构与力学性能之间的关系。

在此基础上，提出了未来可以从基础理论和改善措施之间的协同作用角度，对TiAlSiN涂层力学性能的改善展开进一步研究。

关键词：TiAlSiN；性能改善；力学性能；微观结构；膜层结构；热处理中图分类号：TG174.4 文献标志码：A 文章编号：1001-3660(2024)08-0040-12DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.08.004Research Status and Progress of Improving MechanicalProperties of TiAlSiN CoatingsZHOU Qiong, WANG Tao, HUANG Biao*, ZHANG Ergeng, CHEN Qiang, LIANG Dandan(Shanghai Engineering Research Center of Physical Vapor Deposition (PVD) Superhard Coating and Equipment,Shanghai Institute of Technology, Shanghai 201418, China)ABSTRACT: TiAlSiN coatings have excellent high temperature resistance and chemical inertness, and they have been widely used on friction work pieces and cutting tools. However, their high internal stress limits their further application in industries under harshworking conditions. This paper focuses on the main techniques employed to improve the mechanical properties of TiAlSiN coatings, including microstructure optimization, micro-structure design and treatment. The coating hardness is predominantly influenced by microstructure, which can be tailored through various processing methods such as deposition method optimization, and modulation of the deposition process parameters including nitrogen flow rate, substrate bias, target quantity, and power duration. In addition, doping new elements and changing the original element content of TiAlSiN coatings also affect the hardness of the coatings. In this work, the mechanisms involved in improving the mechanical properties of the收稿日期：2023-05-08；修订日期：2023-07-29Received：2023-05-08；Revised：2023-07-29基金项目：国家自然科学基金资助项目（51971148）；上海市自然科学基金资助项目（20ZR1455700）Fund：The National Natural Science Foundation of China (51971148); Shanghai Natural Science Foundation (20ZR1455700)引文格式：周琼, 王涛, 黄彪, 等. TiAlSiN涂层力学性能改善措施的研究现状及进展[J]. 表面技术, 2024, 53(8): 40-51.ZHOU Qiong, WANG Tao, HUANG Biao, et al. Research Status and Progress of Improving Mechanical Properties of TiAlSiN Coatings[J]. Surface Technology, 2024, 53(8): 40-51.*通信作者（Corresponding author）第53卷第8期周琼，等：TiAlSiN涂层力学性能改善措施的研究现状及进展·41·coatings, such as fine grain strengthening, solid solution strengthening and modulus difference theory, were compared and analyzed. The refinement of grain size resulting from fine-crystal strengthening reduced the crack propagation, while solid-solution strengthening was achieved by introducing foreign atoms into a compound to form a solid solution, thereby increasing the hardness of the TiAlSiN coatings. The coherent effect and modulus difference theory promoted the enhancement of TiAlSiN coating hardness through interface structure optimization. Both mechanisms induced interfacial stresses that prevented dislocation generation. The internal relations and differences between the above theories were compared and analyzed in detail. The effect of nano-multilayer and gradient composite layers on the mechanical properties of the coatings was systematically discussed. Modulation structure and composition adjustment were the two main factors that affected the variation of micro-structure. Currently, research on the strengthening mechanisms of nano-layered coatings and gradient-structured coatings is not comprehensive. Even small structural alterations to these coatings can cause various influence mechanisms that alter their mechanical properties. For instance, changing the modulation period significantly impacts the mechanical behavior of TiAlSiN coatings by means of coherent strain and the modulus difference theory. It is helpful to guide the design of membrane structure with good mechanical properties. In addition, heat treatment has the most significant effect on the properties of TiAlSiN coatings. So the influence of annealing temperature, annealing time, and atmosphere on the mechanical properties of TiAlSiN coatings was summarized. The effect of annealing conditions on the microstructure of the coatings and the relationship between the microstructure and mechanical properties were analyzed. In addition to experimental research, basic theoretical research was also be conducted by starting from first principles to identify the specific relationships and influence mechanisms between microstructure and mechanical properties of coatings. Annealing had three main effects on the mechanical properties of TiAlSiN coatings: grain coarsening, phase transformation, and surface oxide formation. Annealing resulted in grain coarsening, which improved the toughness of the coatings. The mechanical properties of TiAlSiN coatings were affected by the phase structure when phase transitions occurred during annealing. Additionally, the significance of the synergistic effect of improving measures on the mechanical properties of TiAlSiN coatings was emphasized. Finally, it was suggested to conduct deep research in future on improving mechanical properties of TiAlSiN coatings from basic theory and cooperation effect of various improvement actions.KEY WORDS: TiAlSiN; property improvement; mechanical property; microstructure; film structure; heat treatment现代刀具材料主要有高速钢、硬质合金、金属陶瓷等，随着切削加工技术的不断提高，其力学性能已经逐渐不能满足工业上的要求，而提升涂层的力学性能可以弥补刀具材质上的不足[1-5]。

朱革男，70年8月出生，博士、教授。

1992年毕业于合肥工业大学,1992.7-1997.8中国第二重型机械集团公司设计研究院工作。

1997.7-2003.12重庆大学读硕士、博士。

2004.至今重庆理工大学工作。

先后多次被评为优秀教师。

先后参与和负责了20余项包括国家自然科学基金项目、863项目、国防科工委项目及其它各种省部级项目。

获专利6项。

发表论文30余篇，其中被三大检索收录8篇。

获国家技术发明二等奖，重庆市技术发明一、三等等多项奖励。

王先全男，45岁，硕士，教授。

研究方向计算机软件、传感器与智能仪器。

主持国家级和重庆市级科研项目4项，参研项目11项，发表论文25篇。

杨泽林杨泽林男副教授 50 研究方向：测控技术与仪器；嵌入式系统开发与应用。

获得省部级科技进步二等奖 2项，承担了10余项横向课题，发表科技论文10余篇。

杨继森男，工学博士，重庆理工大学电子信息与自动化学院副教授，同时作为重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心研究人员从事科学研究工作。

长期一直从事精密测量仪器、测控理论与技术方面研究，作为主研人员参加了多项国家自然科学基金项目、国家“863”计划项目、国家科技部创新基金项目和重庆市自然科学基金重大项目研究。

作为项目负责人承担了1项国家自然科学基金项目，1项重庆市科技项目研究，2项横向课题。

参与的研究成果“时空坐标转换方法与时栅位移传感器研究”获2005年重庆市技术发明一等奖（排名第六）和2005年中国电子学会电子信息科学技术二等奖（排名第五）。

另一项科研成果“基于时栅测量系统的新型精密数控挤齿机床”获2007年重庆市技术发明三等奖（排名第六），多次参加在境内、外召开的国际学术会议，在国际期刊、国际学术会议、《仪器仪表学报》等重要刊物上发表论文12篇，其中被EI检索10篇。

在教学方面承担了《测控电路及装置》与《嵌入式系统设计及应用》两门本科课程的理论教学、实验与课程设计等相关教学任务。

第52卷第7期2021年7月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.52No.7Jul.2021基于大振幅振荡剪切(LAOS)的沥青非线性流变行为研究樊泽鹏1,2，王梓佳1,3，徐加秋1，王大为1,2，OESER Markus 2(1.哈尔滨工业大学交通科学与工程学院，黑龙江哈尔滨，150090；2.亚琛工业大学道路工程研究所，德国亚琛，52074；3.北京中企卓创科技发展有限公司，北京，100101)摘要：借助先进的流变测试平台和非线性流变学方法(傅立叶流变学和Lissajous 曲线)，研究LAOS 测试条件(温度、速率)和沥青性质(产地、老化状态)对其非线性流变行为的影响规律。

研究结果表明：24℃条件下沥青的三阶相对谐波强度比I 3/I 1远比36℃和48℃的三阶相对谐波强度比I 3/I 1大，该指标随测试温度升高明显减小。

对比沥青的I 3/I 1和Lissajous 曲线发现，沥青材料的非线性程度随温度降低而显著增大，随速率增大而增大；对比2种针入度分级相同、来源产地不同的基质沥青，发现其I 3/I 1和Lissajous 曲线均未见明显差异，说明沥青的来源产地不会明显影响其非线性流变行为；对比未老化、短期老化和长期老化沥青的I 3/I 1和Lissajous 曲线，发现随老化程度增加，I 3/I 1明显增大，Lissajous 曲线出现扭曲，表明老化会显著增强沥青的非线性程度。

关键词：沥青；非线性流变；大振幅剪切振荡；傅立叶变换；Lissajous 曲线中图分类号：U414文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2021）07-2258-10Study on nonlinear rheological behavior of bitumen based onlarge amplitude oscillation shear (LAOS)testFAN Zepeng 1,2,WANG Zijia 1,3,XU Jiaqiu 1,WANG Dawei 1,2,OESER Markus 2(1.School of Transportation Science and Engineering,Harbin Institute of Technology,Harbin 150090,China;2.Institute of Highway Engineering,RWTH Aachen University,Aachen 52074,Germany;3.Beijing Zhongqi Zhuochuang Technology Development Co.Ltd,Beijing 100101,China)Abstract:The advanced rheology test platform and the nonlinear rheology methods (Fourier transform rheology and Lissajous curve method)were employed and introduced to investigate the effects of LAOS testing conditions (temperature and rate)and bitumen properties (origin and aging degree)on the nonlinear rheological behavior of收稿日期：2021−04−05；修回日期：2021−05−23基金项目(Foundation item)：国家重点研发计划项目(2019YFE0116300)；黑龙江省自然科学基金资助项目(JJ2020ZD0015)(Project(2019YFE0116300)supported by the National Key Research and Development Program of China;Project (JJ2020ZD0015)supported by the Natural Science Foundation of Heilongjiang Province)通信作者：王大为，博士，教授，从事功能性材料及绿色路面材料研究；E-mail ：*********************.deDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2021.07.013引用格式：樊泽鹏,王梓佳,徐加秋,等.基于大振幅振荡剪切(LAOS)的沥青非线性流变行为研究[J].中南大学学报(自然科学版),2021,52(7):2258−2267.Citation:FAN Zepeng,WANG Zijia,XU Jiaqiu,et al.Study on nonlinear rheological behavior of bitumen based on large amplitude oscillation shear (LAOS)test[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2021,52(7):2258−2267.第7期樊泽鹏，等：基于大振幅振荡剪切(LAOS)的沥青非线性流变行为研究bitumen.The results show that the third-order relative harmonic intensity ratio of I 3/I 1of bitumen at 24℃were much greater than those of the 36℃and 48℃cases ,and this index significantly decreases with parisons based on the Lissajous curves and third-order relative harmonic intensity ratio of I 3/I 1indicate that the nonlinearity of bitumen increases with the decrease of temperature,but increases with the increase of rate.A comparison of two base bitumen binders with the same penetration grade but different origin shows that no significant difference was observed in term of the index I 3/I 1and Lissajous curves.This means that the origin of bitumen does not significantly affect the nonlinearity of bitumen.Finally,the comparison among unaged,short-term aged and long-term aged bitumen binders shows that with the increase of aging degree,the index I 3/I 1increases significantly and the Lissajous curves distortion becomes obvious,indicating an enhanced nonlinearity of bitumen with aging.Key words:bitumen;nonlinear rheology;large amplitude oscillation shear;Fourier transform;Llissajous curve沥青是道路铺面材料的重要组成部分，其在沥青混合料中起到黏结的作用。