金属渗透的临界条件和渗透深度的理论探讨

金属边界条件引言金属边界条件是材料科学和工程中一个重要的概念。

金属作为一类常见的材料，在许多应用领域中被广泛使用。

金属的力学性能和物理性质受其边界条件的影响。

了解金属边界条件对于设计和优化金属结构以及预测材料行为具有重要意义。

本文将深入探讨金属边界条件的定义、分类、对材料性能的影响以及实际应用。

金属边界条件的定义和分类金属边界条件是指金属晶体中原子排列的顺序和方式。

晶体结构是由原子周期性排列形成的，而边界条件则是描述在晶体中晶粒与晶粒之间的原子相互作用和排列方式。

根据晶粒边界的性质和形貌，金属边界条件可以分为以下几类：1. 晶界晶界是两个晶粒的交界面。

晶界通常是带状的，由于晶格的错位而形成。

晶粒内部原子的排列方式和晶粒间的原子排列方式不同，因此晶界是材料中原子结构发生突变的区域。

晶界的性质和形态对金属的力学性能、导电性和热传导性等起着重要作用。

2. 子晶界子晶界是晶粒内部的小范围错位区域。

与晶界相比，子晶界的错位程度较小。

子晶界可以将晶粒内的晶体分成一系列具有相同晶格方向的小晶体。

子晶界的存在增加了材料的强度和塑性。

3. 界面界面是两种不同材料的交界面。

金属中常见的界面包括金属-金属界面、金属-非金属界面和相分离界面等。

界面的结构对于材料的界面反应、腐蚀和耐久性等方面具有重要影响。

金属边界条件对材料性能的影响金属边界条件对于材料的力学性能、电子性质和热传导性等方面都有显著影响。

以下是几个典型影响：1. 力学性能晶界和子晶界的存在使金属材料具有更高的强度和塑性。

晶界和子晶界可以阻碍位错的运动并增加材料的强度。

此外，晶界和子晶界可以为位错提供交互滑移面，有利于材料的成形加工。

2. 电子性质金属晶界和界面可以影响材料的电阻率和电子迁移率等电子性质。

晶界和界面的存在会导致电子散射和反射，从而影响电子的传输行为。

这对于使用金属材料来制造电子器件和电路板等具有重要意义。

3. 热传导性晶界和界面对于金属材料的热传导性能也有显著影响。

简述化学渗透学说化学渗透学说是由德国科学家库尔特·德拉贡及其学生开创的医学学说，他们提出了“物质的渗透”的概念，该概念建立在微观上物质的形式和变化，以及表面层与表面层之间，由渗透性介质所连接的不同渗透性激活分子和晶体之间的相互作用基础之上。

化学渗透学说认为，晶体在离子化学反应和转移中扮演着重要的角色，物理属性，表面剂，渗透性及晶体间的作用都依赖于物质的天然特性。

化学渗透学说由此发展，它强调了渗透学说在建立医药学理论的基础上的重要地位。

化学渗透学说认为，物质是由离子、原子和分子组成的，而这些组分可以经由渗透性介质而相互影响。

渗透性介质通过化学反应、传递电子、转移热和机械运动等方式将离子、原子、分子连接起来，使得物质能够在表面之间流动，从而影响物质的整体性质。

通过渗透学说，可以使细微的渗透性作用尽可能的形成大量的机制，从而促进物质的渗透，这对化学来说也是一个重要的概念。

化学渗透学说的重要应用之一是渗透热。

渗透热可以用于研究物质的软化问题、金属熔炼问题、膨胀问题和腐蚀问题。

化学渗透学说还可以用于医药领域，比如研究药物的吸收效果。

它们吸收代谢会影响药物的作用状态，并且可以通过渗透学说来研究药物的吸收过程。

此外，化学渗透学说还可以用于工程领域，比如研究吸声和吸音方面的建筑材料，快速滚部分的军事和航空设备以及电子工程中的半导体设备。

化学渗透学说是一个有用而又有趣的学科，它通过提出物质及其形成机制、渗透性物质及其变化特性以及晶体之间的交互作用等，使人们可以更好地理解物质之间的作用规律，从而影响许多核心技术领域，而且也有助于更好地研究物质的形成和组合及其影响。

关于钢护筒最小入土深度计算的探讨摘要：印尼Tayan桥主桥主墩钢护筒最小入土深度计算，对比防渗透计算法和“m”法，以确定合理的理论计算方法。

关键词：钢护筒、最小入土深度、防渗透计算法、“m”法钢护筒广泛用于水中及不良地质条件下的钻孔灌注桩基础施工，根据不同地质、水文条件、施工方法、措施等确定钢护筒的入土深度,目前入土深度理论计算一般采用防渗透计算法和“m”法两种方法。

本文以印度尼西亚Tayan大桥主墩桩基钢护筒入土深度计算为例，对钢护筒入土深度计算的两种理论方法分别进行探讨。

1.工程概况Tayan大桥横跨印度尼西亚西加里曼丹省Tayan镇Kapuas河，设计最高水位+30.37m，最低水位27.25m（即承台底标高），主墩处河床标高19.25m，水流速度最大约2.5m/s，河床地勘报告显示为中细砂。

Tayan大桥主桥为75m+200m+75m三跨连续钢桁架拱桥，P17号主墩基础设计为20根直径Φ1.5m，长37m钻孔灌注桩，钢护筒设计为直径Φ1.7m，壁厚10mm，入土深度9m。

基于印尼本土的设计及施工理念，承包商需重绘施工图，并用于指导施工，因此对钢护筒设计入土深度进行重新验算。

2.入土深度计算2.1以防渗透为基础的验算?当护筒入土深度不足时，由于护筒内外泥浆柱水头差的存大，导致护筒内的地下水绕过护筒下端向护筒外渗透，这种渗透力大于土的水下重度时，土颗粒就会随水流向上喷涌而导致护筒失稳。

验算抗渗稳定和管涌的基本原则是，使护筒底端土体的有效压力大于地下水向上的渗透力。

依据交通部第一公路工程公司，公路施工手册《桥涵》,对于深水河床护筒底端埋置深度的计算公式如下：综合上述计算结果，钢护筒内力和顶部位移均满足要求，故其埋置深度满足要求。

3.结论防渗透理论方法计算出的钢护筒最小入土深度能够保证在钻孔施工过程中不发生渗透或管涌，但无法计算出护筒在外力作用下的内力和位移；“m”法可以计算出护筒自身在外力作用下的内力和位移，但不能显示是否会产生渗透或管涌现象，因此建议在实际施工过程应采用上述两种方法进行相互验算，以保证钢护筒施工安全。

实验六 金属临界孔蚀电位的测定一、实验目的1. 初步掌握有钝化性能金属在腐蚀体系中的临界孔蚀电位的测定方法。

2. 通过绘制有钝化性能的金属的阳极极化曲线，了解击穿电位和保护电位的意义，并应用其定性的评价金属耐孔蚀性能的原理。

3. 进一步了解恒电位技术在腐蚀研究中的重要作用。

二、实验原理一定电位条件下，钝态受到破坏，孔蚀产生。

从腐蚀电位开始阳极极化，电位增至击穿电位（孔蚀电位）Φb 时，阳极溶解电流密度显著增加，钝化膜被击穿，开始形成小孔蚀点，i 随Φ增高而增大，至某一预定值i d 时，回扫，i 随之减小，电流密度恢复到钝态电流密度时，对应的电位称为再钝化电位或保护电位Φp ，击穿的钝化膜已恢复，原有的小孔腐蚀停止发生，金属恢复了钝态，故： Φ<Φp 时： 金属不产生新的蚀点，原有小孔腐蚀停止 Φp <Φ<Φb 时： 金属不产生新的蚀点，原有的小孔腐蚀继续 Φ>Φb 时： 金属不产生新的蚀点Φb ：反映了钝化膜破坏的难易程度，评价保护膜的保护性和稳定性。

Φb 越正，越不易发生小孔腐蚀，膜的保护性能越好。

Φp ：表现了蚀孔又重新钝化的难易程度，评价膜的修复能力的强和弱。

Φp 越接近Φb ，则修复能力越强，再钝化能力强。

三、实验仪器及用品Φb ：孔蚀电位（击穿电位）Φp ：保护电位1.PS—1型恒电位/恒电流仪2.饱和甘汞电极，铂电极3.盐桥4.试剂瓶（一个放3%NaCl,一个放饱和KCl）5.30%HNO36.电极夹7.1200#金相砂纸，无水乙醇棉球8.不锈钢试件四、实验步骤1.试样用1200#金相砂纸打磨，无水乙醇清洗，测面积2.试样放入30%HNO3钝化1—2 h3.接线4.测不锈钢试件在3%NaCl中的自腐蚀电位“预热15分钟”“断”、“恒电位”、“参比”、“电流”此时电位显示为自腐蚀电位，但符号相反。

5.极化测量自腐蚀电位开始，进行阳极极化；“恒电位”、“给定”、“断”；开始给定电位间隔幅度（10—30）mv或50mv（Φb前）接近Φb时10mv过Φb后50mv回扫时10mv （i=500 μA/cm2时）五、实验数据记录试件性质：不锈钢暴露面积：1 cm2介质成分：3%NaCl 介质温度：参比电极：饱和甘汞电极参比电极电位：0.2438 V辅助电极：铂电极自腐蚀电位：六、实验要求1.画出恒电位法测定金属临界孔蚀电位的曲线。

E02.材料表征与评价分会主席：李兴无、孙泽明、闫镔、巴发海、高灵清E02-01高温钛合金/TiAl金属间化合物阻燃性能评价技术及理论研究弭光宝1,21.中国航发北京航空材料研究院2.北京石墨烯技术研究院在航空发动机服役环境中，钛火危害长期困扰着人们对高温钛合金的大量选材和使用，阻碍了推重比的提高。

针对高推重比航空发动机的迫切需求，系统开展了高温钛合金/TiAl金属间化合物及其表面涂层的阻燃性能与机理研究。

通过研发钛合金摩擦/激光燃烧技术与装置，建立了阻燃性能评价方法和着火理论模型，阐明了润滑与阻隔作用为主导的阻燃机理，并在阻燃钛合金优化设计及应用研究中获得验证。

最后，从模拟服役环境下阻燃性能的综合评价、预测模型及试验验证三个方面，指出我国在研和未来发动机预防钛火的技术体系，并探讨阻燃新材料、新技术的发展趋势。

E02-02微纳尺度Cu-Cr合金薄膜的微观结构调控与力学性能研究：理想的Cr含量张金钰，刘刚，孙军西安交通大学纳米铜薄膜因其具有良好的导电性和导热性，被广泛应用于微电子器件。

但是，纳米铜薄膜的强度仍然相对较低且大量高能晶界的引入使得其热稳定性较差。

合金化方法可以通过调控溶质原子在纳米纯金属薄膜中的分布，在晶粒内部嵌入原子（团簇）或者纳米相颗粒或者让溶质原子偏聚在晶界，达到改善纳米纯金属薄膜性能的效果。

通过直流磁控共溅射法在单晶硅基底上制备不同Cr含量(0.5at.% ~25at.%)的Cu-Cr合金薄膜，通过透射电子显微镜（TEM）和三维原子探针（3DAP）技术分析合金薄膜的微观组织结构，采用纳米压入测试合金膜的硬度和应变速率敏感性。

结果表明，随着Cr含量的增加，Cu-Cr合金膜的孪晶体积分数先增加后降低，当Cr含量处于2.0at%~4.0at.%时，孪晶体积分数最高。

当Cr含量低于5at.%时，Cu-2.0at.%Cr合金膜具有最高强度，随着Cr含量进一步增加，Cu-Cr合金膜的硬度缓慢增加。

氯离子对混凝土侵蚀机理及抗氯离子渗透检测方法探讨摘要：混凝土属于建筑工程施工作业当中的主要建筑材料类型，对工程的施工质量和建筑的使用周期具有直接影响，若混凝土材料出现质量问题，不仅不利于保障建筑工程的稳定性、可靠性、安全性和耐久性，还会缩短工程的使用周期。

由于混凝土施工阶段的氯离子超标情况会破坏混凝土结构，使钢筋等材料出现严重的锈蚀，导致混凝土的耐久性无法得到有力保障。

为了提高施工阶段的整体质量，并保证混凝土材料的密实程度，可以根据混凝土抗氯离子渗透检测进行分析，得出混凝土抗氯离子侵蚀的性能特点，及时的找出有效的混凝土抗氯离子渗透检测方法并加以分析，通过控制氯离子对混凝土的侵蚀，促进建筑工程行业的可持续发展。

关键词：氯离子；混凝土侵蚀；机理；抗氯离子渗透；检测方法现阶段需要明确混凝土施工质量的重要作用，通过分析混凝土材料的耐久性，将其作为评判混凝土性能的重要指标。

混凝土抗氯离子渗透性能与混凝土材料性能具有密切的联系，需要确保混凝土抗氯离子渗透测定作业的有效落实，通过对渗透性的测定并采取有效的防治措施，在最大程度上降低质量风险发生几率。

不同的检测方法其适用范围和优势各不相同，需要结合实际情况和测试要求，选择合理的检测模式。

一、氯离子侵蚀混凝土的相关机理1．氯离子的侵入途径当氯离子进入到混凝土当中后，通常是由两种不同的途径进行侵蚀，一方面，由渗入所造成的侵蚀。

在混凝土的内部环境当中所存在的氯离子，可以从微观或者宏观的角度渗入到混凝土材料当中，并直接到达钢筋的表面。

另一方面，氯离子会混入到混凝土当中，若外加剂当中掺有了氯离子、在施工阶段使用海砂、施工环节所运用的水源当中含有氯离子或者在含盐的环境当中开展混凝土拌制和浇筑作业时，都会使氯离子侵入到混凝土当中。

造成氯离子混入或者侵入现象的原因，主要是由于建筑工程在施工阶段出现了管理问题而导致，而对于渗入现象来说，则是由于施工人员的综合技术水平尚未达标而引起，并且与混凝土材料的多孔性、密实性、工程建设的整体质量以及钢筋表面混凝土层的整体厚度等多方面的因素有着密切的关系[1]。

金属腐蚀的基本理论金属腐蚀是指金属表面与周围环境发生化学或电化学作用而引起金属破坏或变质的现象。

环境一般指材料所处的介质、温度和压力等。

电厂的热力设备在制造、运输、安装、运行和停运期间，会发生各种形态的腐蚀。

研究热力设备的腐蚀就是要分析热力设备腐蚀的特点，了解腐蚀产生的条件，找出腐蚀产生的原因，掌握腐蚀的防止办法。

金属腐蚀按其腐蚀机理的不同可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。

1．化学腐蚀金属的表面与其周围介质直接进行化学反应，在不产生电流的情况下使金属遭到破坏的现象称为化学腐蚀。

这种腐蚀多发生在非导体中或干燥气体中。

例如炉管的外表面受高温炉烟的氧化，在过热蒸汽中形成的汽水腐蚀，不含水的润滑油对金属的腐蚀等，均属于化学腐蚀类。

2．电化学腐蚀在金属遭到破坏的过程中，伴有电流产生的腐蚀称为电化学腐蚀。

金属在水溶液中或在潮湿空气中的腐蚀，属于电化学腐蚀。

如在电厂，原水、补给水、给水、锅炉水、冷却水以及与湿蒸汽接触的设备所遭受的腐蚀等。

(1)电极电位将一块金属插入电解质溶液中时所构成的体系，称为电极。

电厂中所有与水相接触的热力设备均可看作为这样的电极。

金属是以金属晶体的形式存在的，在金属晶体中，金属的原子和金属的阳离子构成晶体的晶格结点，自由电子在晶格间的孔隙中作无规则运动，通过静电引力使各晶格结点的金属原子或金属阳离子紧密联系起来，也使各晶格结点在金属原子和金属离子之间不断相互转化。

当金属与水溶液接触时，由于极性水分子的水合作用，使金属阳离子脱离其表面形成水合离子溶入水溶液中，反应如下：Fe+nH2O=Fe2+·nH2O+2e由于金属阳离子脱离金属表面，而自由电子仍留在金属上，因此金属带负电，水溶液带正电。

通过静电引力，溶液中的过剩阳离子紧紧靠近金属表面，与金属上的多余负电荷形成双电层。

随着金属的不断溶解，金属中的负电荷越来越多，其对于金属阳离子的束缚作用越来越强，金属的溶解速度逐渐降低。

另一方面，水溶液中的金属阳离子可以摆脱水分子的水合作用而返回到金属的表面发生沉积，同样随着金属的不断溶解，随着金属的不断溶解，金属中的负电荷越来越多，其对于金属阳离子的束缚作用越来越强，金属的溶解速度逐渐降低。