不同介质范文

不同介质范文（精选8篇）

不同介质 第1篇

阅读介质是有序承载文字、图像等元素以供人们通过阅读获取信息的物质载体。[1]近年来,越来越多的幼儿开始接触多种电子媒介[2],研究者在日常工作中观察到交互式儿童电子绘本(简称儿童电子绘本)对幼儿具有很大的吸引力,成为部分幼儿日常使用的阅读媒介。儿童电子绘本是指以智能手机、平板电脑等移动设备为载体,以文字、语音、图片、动画、音效、音乐等多因素为手段,以交互性为特点的新型电子绘本。[3]呈现较多感知觉刺激的电子绘本是否对幼儿理解阅读材料有帮助,是研究幼儿阅读活动的一个新选题。

近十年来,学者们关于幼儿早期阅读的研究大致涉及早期阅读的内容、作用、实施过程中存在的问题、对问题的指导策略以及不同国家早期阅读的开展情况等。图画书是儿童早期阅读的主要材料,在幼儿园和家庭中被广泛使用,是幼儿学习的重要形式[4],图画书兼有图片和文字,对发展幼儿理解语言符号的能力有重要意义[5],对幼儿语言、思维、想象、情感、社会化和审美能力的发展具有重要价值[6]。已有对图画书阅读的研究发现:在阅读过程中,伴读和自读两种阅读方式对幼儿的阅读理解有不同的影响;[7,8]在一项为期五年的追踪研究中发现,亲子共读会对幼儿发展阅读技能有重要影响[9]。不同材质的阅读材料也在一定程度上影响了幼儿的情绪和手部动作的发展[10],韩映红等人(2012)选取30名幼儿,探讨了布质和纸质两种质地的图画书对2~3岁幼儿阅读效果的影响;在2~3岁幼儿阅读普通图画书和立体图画书的效果对比中,Medha Tare等研究者(2010)发现立体图画书中弹出的形象分散了幼儿的注意力,反而阻碍了幼儿理解图画书中的内容;[11]彭鸿雁、刘楠、李晓军等人(2013)分别探讨了电子白板等多媒体教学手段在幼儿阅读活动中的运用效果[12,13,14]。有学者发现增加视觉刺激反而无助于幼儿理解故事书的内容[15]。由于电子绘本是近几年的新生事物,还鲜有研究者比较传统的纸质绘本与电子绘本对幼儿阅读理解水平的影响。

随着大量电子产品进入幼儿日常生活,便于携带、感官刺激丰富的电子绘本受到幼儿的喜爱,如何评价和看待电子绘本的影响,为不同年龄幼儿选择阅读介质是幼儿教师和家长都需要解决的问题。本文通过实验研究,对比中班和大班幼儿在阅读纸质绘本和pad电子绘本后的阅读理解水平,分析不同的阅读介质对幼儿阅读理解程度的影响,从而对家园选择早期阅读材料提出建议。

二、研究方法

本文旨在对比以pad为阅读介质的交互式儿童电子绘本和传统的纸质绘本对幼儿阅读理解水平的影响,如果两者有差异,具体的差异表现在哪些方面,进而总结电子绘本和纸质绘本各自的优缺点。

1.研究对象

随机选取某城区幼儿园中、大班幼儿各30名,男女各半。将两个年龄组的幼儿随机平均分配到电子绘本组或纸质绘本组。在选取被试时,确保被试之前未接触过本研究提供的阅读材料。

2.研究方法

(1)研究工具。本文所选的纸质版和电子版绘本均为同一美术工作室绘制的《月亮的亲吻》这一故事类绘本。该故事有一定的因果信息,且故事中角色和主题较明确,对白较直接,篇幅适中,适合中、大班幼儿阅读。

(2)研究方法。一是访谈法,采用个别访谈的方式。由于阅读理解水平的考察不能直接被观察,加上幼儿年纪较小,不能以书面的形式对其进行评量,采用口头语言问答的形式可以得到更多幼儿自发性的回答,比较真实、可靠,故选用访谈法。二是测量法,收集幼儿的基本信息。参考翟海琪《中班儿童故事类绘本阅读理解的研究》[11]编制早期阅读理解测查表,该测查表共10道题,从对故事基本信息的认知、情节的认知以及对主题的理解三个方面设计问题,对幼儿进行提问。其中,基本信息的认知包括:对故事角色、场景、事件发生时间的理解;情节的认知包括:对情节过程的理解、情节因果关系的理解以及事件起因的理解;主题的理解包括:对故事整体的理解和书名与主题关系的理解。

该测查表以研究者的访谈结果为依据进行评价。测查结束后,回收全部测查表。测查表中的10道题目用SPSS17.0进行数据录入,每道题目分为A,B,C,D,E五级选项,在数据录入时对A,B,C,D,E赋值为5,4,3,2,1分。阅读理解程度高,则分值高。

3.研究过程

测查幼儿的识字量。考虑到幼儿的识字量有可能会影响实验的效果,因此预先制定识字量测试表,以确定使用不同阅读介质的被试识字量水平不存在显著差异。本文测量的幼儿识字水平仅限于阅读材料中出现的汉字。将阅读材料中出现的全部文字进行整理,编制《识字量测试表》,请被试认读,并根据认读量计分。认读出一个字给1分,认读错误或不能认读的不给分,总分为175分。

幼儿使用不同阅读介质阅读绘本。请幼儿在一个安静、熟悉的环境里自由阅读纸质或电子绘本,阅读次数和时间不限,直到幼儿自己说看完了。

研究者根据阅读理解测查指导语的内容,访谈幼儿。

三、研究结果分析

对识字量测查结果进行了年龄班、性别和介质间的差异性检验,结果表明各个组别幼儿的识字量均不存在显著差异(P>0.05),如表1所示。

在两种不同的阅读介质下,幼儿的阅读理解水平间的差异情况如下。

1.不同性别、年龄幼儿的阅读理解情况

(1)不同性别幼儿阅读理解水平不存在显著差异。对幼儿的各项阅读得分情况以性别为分组变量,进行t检验,结果发现:幼儿在各项成绩上均不存在性别上的显著差异(P>0.05),如表2所示。

(2)不同年龄班幼儿的阅读理解水平存在显著差异。以年龄班为分组变量对幼儿的各项阅读得分进行T检验,结果发现:随着儿童年龄的增长,阅读理解能力有所提高,大班幼儿的阅读理解各项平均分均不同程度地高于中班幼儿。幼儿在基本信息理解、阅读主题理解以及总分上均存在显著差异(P<0.05),如表3所示。幼儿对基本信息的获取情况会影响其对阅读主题的理解,进而影响总体的阅读理解水平。

注:*表示P<0.05,**表示P<0.01,***表示P<0.001,下同。

2.使用不同阅读介质幼儿的阅读理解情况

(1)使用不同阅读介质幼儿的阅读理解水平部分存在显著差异。总体来看,电子绘本组幼儿的各项成绩均不同程度地高于纸质绘本组。两组使用不同阅读介质,幼儿的情节信息理解得分存在显著差异(P<0.05),但在基本信息理解、阅读主题理解和总得分上的差异未达到显著水平,如表4所示。

(2)使用不同阅读介质的中班大班幼儿的阅读理解情况。对两个班幼儿的各项阅读成绩以阅读介质为分组变量分别进行T检验,结果见表5。

中班幼儿的阅读理解总体水平存在组间差异,其中,基本信息理解、阅读主题理解以及阅读理解的总成绩间都存在显著差异(P<0.05)。

对大班幼儿的各项阅读成绩以阅读介质为分组变量进行t检验,结果见表6。

大班幼儿的阅读理解总体水平存在组间差异,其中,基本信息理解成绩、阅读主题理解成绩以及阅读理解的总成绩间三项存在显著差异(P<0.05)。

进一步详细比较两种阅读介质下中班、大班幼儿在基本信息理解部分的各项成绩,结果见表7。

电子绘本在帮助中班幼儿理解角色话语方面具有显著优势,在角色行为理解和事件发生时间的理解两个方面的优势非常显著。

电子绘本在帮助大班幼儿理解故事场景方面具有显著优势,对理解角色方位时具有非常显著的优势,对理解角色行为时具有极其显著的优势(P<0.05);但纸质绘本对大班幼儿理解角色话语更有帮助(P<0.05);纸质绘本较电子绘本更有助于大班幼儿理解事件发生时间,但差异未达到显著水平。

使用电子绘本的中班幼儿在故事场景理解和角色话语理解两项上的得分高于使用纸质绘本的大班幼儿。

大班、中班使用不同阅读介质的幼儿在理解故事情节、获得基本信息时的“角色认知及出现顺序的记忆”方面阅读理解得分差异不大。

(3)幼儿阅读理解各项成绩的主体间效应检验。以阅读效果测试的三部分(基本信息理解、情节信息理解、阅读主题理解)成绩为因变量,对所有幼儿的阅读成绩进行多因素方差分析。结果见表8。

总体上看,年龄主效应和介质主效应显著(P<0.01);除了基本信息理解之外,阅读介质和年龄的交互作用也非常显著(P<0.05)。说明幼儿对图画书的阅读理解水平受到年龄、阅读介质两个因素的重大影响。

四、结论与建议

本文发现幼儿阅读纸质绘本和电子绘本会在一定程度上影响幼儿的阅读理解效果。在阅读理解的三项得分上使用电子绘本阅读的幼儿均高于使用纸质绘本的幼儿。电子绘本的积极作用很突出,但两种介质对不同年龄幼儿阅读理解又各具优势。

由于儿童电子绘本是近几年新出现的一种阅读介质,与传统的纸质绘本相比,种类及数量都有限,并且只是在pad或是移动电子平台上才可以使用,所以在阅读时会受到物质条件的限制,推广使用有一定的难度。

不同介质 第2篇

关键词：浓香菜子油 过滤介质 工艺条件

中图分类号：TS221 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2014）06-0020-02

全球油料产量中菜籽产量仅次于大豆，我国油菜籽种植面积占中国油料作物总面积的40%以上，油菜籽是我国主要油料作物之一，菜籽经过烘培后进行压榨可以得到非常浓郁的菜籽香味，然而菜子油不经过脱胶处理易出现发蒙状态、白色或淡黄色沉淀、悬浮物、烟点低等缺点，严重影响到菜子油的贮藏和烹饪使用，所以脱胶的效果是"浓香菜籽油不同温度下添加过滤介质脱胶的工艺研究"对于促进浓香菜籽油生产工艺的改革和更高效率的生产都具有十分重要的意义。

1 材料与方法

1.1 实验材料

（1）珍珠岩助滤剂，河南省中南助滤剂有限公司；（2）压榨菜籽原油，河南懿丰油脂有限公司。

1.2 主要仪器与设备

（1）智能恒温磁力搅拌器，河南爱博特科技发展有限公司；（2）可见分光光度计-722N，上海精密科学仪器有限公司；（3）ML204102电子天平，梅特勒-托利多仪器有限公司；（4）1KW万用可调电炉，天津市泰斯特仪器有限公司。

2 实验方法

2.1 不同原油温度下加入助滤剂

（1）取200ml原油用智能磁力搅拌器搅拌并加热到80摄氏度，加入90℃蒸馏水2ml，搅拌5min后保持油温80摄氏度，加入2g珍珠岩助滤剂搅拌10分钟后过滤。（2）取200ml原油用智能磁力搅拌器搅拌并加热到80摄氏度，加入90℃蒸馏水2ml，搅拌5min后，保持油温70摄氏度时加入2g珍珠岩助滤剂搅拌10分钟后过滤。（3）取200ml原油用智能磁力搅拌器搅拌并加热到80摄氏度，加入90℃蒸馏水2ml，搅拌5min后，保持油温60摄氏度时加入2g珍珠岩助滤剂搅拌10分钟后過滤。（4）取200ml原油用智能磁力搅拌器搅拌并加热到80摄氏度，加入90℃蒸馏水2ml，搅拌5min后，保持油温50摄氏度时加入2g珍珠岩助滤剂搅拌10分钟后过滤。（5）取200ml原油用智能磁力搅拌器搅拌并加热到80摄氏度，加入90℃蒸馏水2ml，搅拌5min后，保持油温40摄氏度时加入2g珍珠岩助滤剂搅拌10分钟后过滤。（6）取200ml原油用智能磁力搅拌器搅拌并加热到80摄氏度，加入90℃蒸馏水2ml，搅拌5min后，保持油温30摄氏度时加入2g珍珠岩助滤剂搅拌10分钟后过滤。

3 结果与分析

将过滤好的浓香菜籽油做280℃加热试验和透明度；

结果如下（表一）

将过滤好的浓香菜籽油测定其磷脂含量。采用GB/T5537-2008中钼蓝比色法。

绘制标准曲线：

取六只比色管，变成0、1、2、4、6、8六个号码。按号码顺序分别注标准液0ml、1ml、2ml、4ml、6ml、8ml，按顺序分别加水10ml、9ml、8ml、6ml、4ml、2ml.接着向六只比色管中分别加入硫酸联氨溶液4ml，钼酸钠溶液2ml.加塞，振摇3次到四次，去塞，将比色管放入沸水浴中加热10min，取出，冷却至室温。用水稀释至刻度，充分摇匀，静置10min。移取该溶液至干燥、洁净的比色皿中，用分光光度计在650nm处，用试剂空白调至干零点，分别测定吸光度，以吸光度为纵坐标，含磷量（0.01mg、 0.02mg、0.04mg、0.06mg、0.08mg）为横坐标绘制标准曲线。

测定其磷脂结果如下（表二）

3.1 水化脱胶温度的影响

浓香菜子油透明度与助滤剂加入的时间与温度没有关系，相差较大的为280℃加热试验和磷脂含量，水化脱胶目的在于去除浓香菜籽油中的水化磷脂，加入水的温度要与油温基本相同或略高于油温。以免油水温差悬殊产生局部吸水不匀，造成局部乳化。浓香菜籽油水化温度高时，油脂的粘度会降低，水化后磷脂与油脂分层效果好，因为温度高，磷脂亲水能力加强，吸水多，水化速度也快，磷脂吸水膨胀充分，夹在磷脂疏水基间的油被挤出，因而水化温度高，有利于提高出油率。磷脂吸水析出后最重还是将磷脂通过工艺分离，磷脂在过滤时容易糊住滤布导致无法过滤或过滤一会就压力上升，导致拆板框，由于磷脂糊住滤板使吹扫困难，往往形成不了块状，为了解决这一问题，工厂一般会添加助滤剂即珍珠岩助滤剂。

3.2 助滤剂与温度

珍珠岩助滤剂是由精选小粒径矿砂经净化煤气加热，在垂直立窑内选择性膨胀，膨胀经研磨净化获得的一定粒度搭配的粉末状产品，色泽洁白，产品容重230～460kg/m3。产品品种划分的容重、粒级搭配、选择膨胀形成的孔隙直径不同为标准。与其他助滤剂相比，具有有害金属、非金属成份少、容重轻、滤速快、过滤效果好等优点。已广泛应用于啤酒等饮料行业、制药行业、油漆涂料行业、石油行业等的快速过滤生产实践中。一般来说油脂温度高有利于油脂的过滤，由于原油中磷脂含量较大，会导致过滤困难，添加助滤剂是理想的选择，结合表一、表二中可以看到80摄氏度至50摄氏度添加助滤剂可导致结果不合格，而温度相对较低的来说符合标准，油脂温度较高时磷脂吸水膨胀较大，此时加入助滤剂磷脂可将助滤剂包围导致助滤剂的使用率降低，油温度较低时加入助滤剂有利于助滤剂的效果和拦截磷脂的作用，温度较低时磷脂的流动性较低，粘度加大，利于被拦截。磷脂与助滤剂混合时由于温度较低不容易将助滤剂中微孔堵塞，能达到助滤效果。

所以油脂高温时有利于水化磷脂的膨胀，但是要保证其磷脂拦截效果选择什么温度投放助滤剂也是对油品有直接影响的。

不同介质电阻率频散特性的实验研究 第3篇

电阻率测井是识别油气水层、确定储层含油饱和度最主要的方法之一, 在油田勘探和开发中占有极其重要的地位[4]。但是由于其测量信息受到地层岩性、水矿化度等因素的影响, 尤其是油田开发中后期水淹油层的地层水矿化度难以准确确定, 使测井解释面临的难度很大, 测井解释符合率也难以提高。

本文从实验的角度探索岩石的复电阻率频散特性, 并进行相应的影响因素分析, 以进一步提高对岩石复电阻率特性的认识。

1 理论基础

从微观角度看, 岩石是一种复杂的非均匀介质, 而介质的复电阻率概念和复电导率、复介电常数概念密切相关, 它们均是对介质电性特征的宏观描述。

岩石电阻率 (无论是实部或虚部) 随频率的变化而变化, 即是频率的函数, 岩石电阻率的这种特性属于电性参数的频散特性范畴。通常用Rz表示复电阻率, 公式如下:

式中, R' (ω) 、R" (ω) 分别是复电阻率的实部和虚部, ω为电场的角频率。

由公式可见, 在低频时Rz约等于RT, 当频率增大时, Rz

(1) 式为复电阻率与频率的理论关系。而实际的岩石结构复杂, 受孔隙结构与非均质性以及泥质的影响, 使得导电机理的描述极为困难, 但是岩石复电阻率与频率的这种关系是我们进行复电阻率测井研究与应用的基础。

2 实验研究

2.1 实验室测量条件

此次实验使用HP4284A LCR分析仪, 采用2电极测量技术, 对来自不同地区、不同泥质含量的岩心进行不同饱和溶液矿化度、含水饱和度, 频率范围从20Hz到1MHz的复电阻率测量。溶液矿化度分别为1000mg/l, 2000mg/l, 4000mg/l, 6000mg/l, 8000mg/l, 10000mg/l, 20000mg/l。

2.2 溶液浓度对岩石电阻率的影响

图1给出了一块泥质砂岩样品在不同浓度溶液饱和下的电阻率随频率变化曲线, 从图上可以看出, 随着饱和溶液浓度的增高, 岩石电阻率随频率的变化减小, 这主要是因为随着饱和溶液的浓度增高, 岩石极化所引起的附加导电对岩石总的电导率的贡献逐渐减小, 即当溶液浓度高时, 岩石的极化现象不明显, 甚至可以忽略不计。

2.3 泥质对岩石电阻率的影响

在实验室分别测量了泥岩和泥质砂岩的电阻率随频率的变化情况, 为了更好地研究泥质对岩石电阻率的影响, 对岩石电阻率进行了归一化, 测量结果如图2所示。图中纵坐标为每一频率下测量的电阻率与第一个频率下测量的电阻率比值, 从图上可以看出, 泥岩的频散现象最大, 随着岩石阳离子交换量的增大 (泥质含量的增加) , 岩石电阻率的频散现象越明显。

由于粘土的存在, 在粘土表面形成离子双电层, 有了离子双电层, 在交变电场的作用下, 必然产生偶极子的转向极化。因而, 随着阳离子交换量的增加, 偶极子的转向极化越来越明显, 频率越高, 岩石电阻率越低。

2.4 不同饱和度下岩石电阻率的频散

随着含水饱和度的降低, 岩石电阻率增大, 泥质砂岩中泥质的附加导电对岩石电阻率的贡献增大, 偶极子的转向极化越明显, 因此, 对于泥质砂岩, 随含水饱和度的降低或含油饱和度的升高, 岩石电阻率的频散增大。图3给出了某块岩心用变压器油驱替改变含水饱和度的电阻率频散测量结果。

3 结论

此次实验通过制定有效的实验方案以及对不同介质电阻率频散特性的针对性的研究, 得出了水溶液及泥质砂岩的复电阻率频散特性, 指出了影响介质电阻率频散特性的因素, 如含水饱和度, 矿化度, 测量频率, 泥质含量等。通过实验分析研究, 进一步拓展了对岩石复电阻率的认识, 为复电阻率测井的油气藏储层评价提供了实验依据及理论基础。

摘要：电阻率频散是岩石介质的重要特征之一, 应用电性参数的频散特性进行地层评价是目前定义的所谓复电阻率测井的主要特点。本文主要从电阻率测井基本理论出发, 对不同介质的电阻率频散特性进行了实验研究, 得出有效结论。

关键词：介质,电阻率,频散特性,实验研究,测井应用

参考文献

[1]Dias, Carlos A., 2000, Developments in a model to describe low-frequency electrical polarization of rocks, Geophysics[J], 65 (2) :437~451。

[2]方俊鑫、殷之文主编, 电介质物理学[M], 科学出版社, 1998

[3]范宜仁等, 岩石电阻率频散现象的实验研究[J], 石油大学学报, 1994, 18 (1) :17-23。

不同介质 第4篇

1 源强的确定

根据调查[2], 以B型车为例, 土层基质, 采用60kg/m无缝钢轨, 普通钢筋混凝土整体道床, 弹性分开式扣件, 速度60km/h, 距隧道壁处 (距离轨道0.5m) , 监测源强为87.2d B (VLzmax) 。

在基岩条件, 轨道与大质量的整体性岩石结合较好时, 列车运行对振动的激励效果略低于土层, 一般低2~4d B, 本次取3d B, 即84.2d B。

2 预测模式

列车运行时, 车辆和轨道系统的耦合振动, 经钢轨通过扣件和道床传到线路基础, 再由周围的地表土壤介质传递到受振点。

本文采用国家环保部推荐的基本预测模式[3], 详细如下:

式中:

VL0, i——列车振动源强, 列车通过时段的参考点Z计权振动级, 单位d B;

n———列车通过列数, n≮5;

C———振动修正项, 单位d B。

振动修正项C, 按下式计算。

式中:

CV———速度修正, 单位d B;

CW——轴重修正, 单位d B;

CL———轨道结构修正, 单位d B;

CR———轨道条件修正, 单位d B;

CH———隧道结构修正, 单位d B;

CD———距离修正, 单位d B;

CB———建筑物类型修正, 单位d B

3 预测参数

本次调查重点关注在土层、基岩两种土壤介质条件下, 对地表建筑物的影响。

在地铁运行过程中, 其振动能量随距离扩散而引起衰减, 其衰减量受地质影响有所不同。故本次调查主要探讨在土层、基岩层中, 能量衰减情况, 其中土层参照上海地铁的经验公式;基岩层参照重庆地铁的经验公式:

3.1 土层距离修正参数

·隧道两侧地面预测点

式中:

R———预测点至隧道底部外轨中心的直线距离, , m;

L———预测点至外轨中心线水平距离, m;

H———隧道轨面距地面的距离 (m) 。

·隧道垂直上方预测点

式中:

H0———隧道顶至轨道顶面的距离, m;

H———隧道内轨顶面至地面的距离, m。

3.2 基岩地质距离修正参数

·隧道两侧地面预测点

式中:

R———预测点至隧道底部外轨中心的直线距离, , m;

L———预测点至外轨中心线水平距离, m;

H———隧道轨面距地面的距离 (m) 。

·隧道垂直上方预测点

式中:

H0———隧道顶至钢轨顶面的距离, m;

H———隧道内轨顶面至地面的距离, m。

4 预测结果

地铁运行速度取90km/h, 其余修正参数均以无措施情况计, 基岩地质条件下, 振动衰减情况见表1、表2。

(以VLZ10计单位d B)

(以VLZ10计单位d B)

根据预测, 轨道交通地下线在土层、基岩介质中, 随着水平距离的增加、埋深的加大, 振动能量有所衰减。在土层基质条件下, 土层对能量的吸收效果好于基岩;但在地铁下穿区域 (0~10m) , 基岩介质下的振动能量级小于土层介质。

对地表建筑物而言, 不同功能区振动达标距离预测结果详见表3;土层地质条件下, 振动达标距离预测结果详见表4。

单位:d B

单位:d B

对标《城市区域环境振动标准》[4]可知:地下线埋深10m以上, 基岩地质外轨中心线40m、土层地质33m以外区域可满足“交通干线两侧”、“混合区、商业中心区”及“工业集中区”标准;基岩地质外轨中心线70m、土层地质60m以外可满足“居民、文教区”标准;基岩地质外轨中心线87m、土层地质76m以外可满足“特殊住宅区”标准。

5 结语

为研究城市轨道交通地下线振动的环境影响, 本文通过资料调查, 对土层地质、基层地质分别进行了预测。预测表明, 土层地质条件下, 地铁振动衰减优于基岩地质。基岩地质距外轨中心线40m、土层地质33m以外区域受影响较小。

参考文献

[1]夏禾, 吴萱, 于大明.城市轨道交通系统引起的环境振动问题[J].北方交通大学学报, 1999, 23 (4) :1-7.

[2]孙家麟, 城市轨道交通振动和噪声控制简明手册[M].中国科学技术出版社, 2002.

[3]环境影响评价技术导则城市轨道交通HJ453-2008[S].

不同介质 第5篇

关键词：枸橼酸西地那非,盐酸溶液,磷酸盐缓冲液,溶出度

勃起功能障碍 (Erectile Dysfunction, ED) 是成年男子的常见多发病。研究显示, ED发病率随年龄增长而上升, 40~50岁年龄组ED发病率为32.8%, 60岁以上年龄组ED发病率上升幅度大, 70岁以上年龄组ED发病率高达86.3%[1]。枸橼酸西地那非是全球第一个口服5型磷酸二酯酶 (phosphodiesterase type 5 i, PDE 5) , 可治疗男性性功能障碍, 由美国辉瑞公司研制, 商品名万艾可 (Viagra) [2]。固体口服制剂的体外溶出数据是评价一种药物制剂的重要参数, 枸橼酸西地那非在不同溶出介质中的溶解度为制剂检测提供依据, 同时也为不同厂家研制枸橼酸西地那非片剂提供溶出介质参考。

1 仪器与材料

1.1 仪器

ZRS-8G型智能溶出试验仪 (天津大学无线电厂) ;TU-1950紫外可见分光光度计 (北京普析通用仪器有限责任公司) ;MS205du电子分析天平 (上海梅特勒—托利多仪器有限公司) 。

1.2 试剂和药品

对照组枸橼酸西地那非片 (美国辉瑞公司, 批号:1283002, 规格:100 mg) , 样品组枸橼酸西地那非片 (自制, 规格:100 mg) , 醋酸钠, 冰醋酸 (石家庄市豪盛化工有限责任公司) , 磷酸二氢钾, 氢氧化钠, 盐酸 (北京化工厂) 。

2 方法

2.1 溶出度测定方法

溶出度测定方法参照国家食品药品监督管理局标准WS1- (X-010) -2010Z项下。取样品组和对照组药物各12片, 按照溶出度测定方法 (中国药典2010年版二部附录ⅩC第一法) , 分别以900 ml 0.01 mol/L盐酸溶液、p H6.8磷酸盐缓冲液作为溶出介质, 100 r/min, 依法操作, 2、5、10、15、30 min时, 取溶液10ml, 经0.45μm滤膜滤过, 并即时在操作容器中补加等量同温的相应溶出介质, 精密量取续滤液2 ml, 置10 ml量瓶中, 用相应的溶出介质稀释至刻度, 摇匀, 作为供试品溶液。取适量的枸橼酸西地那非对照品 (相当于西地那非11 mg) , 精密称定, 置50 ml量瓶中, 加相应的溶出介质溶解并稀释至刻度, 摇匀, 精密量取1 ml, 置10 ml量瓶中, 加相应的溶出介质稀释至刻度, 摇匀, 作为对照品溶液。取上述两种溶液, 按照紫外—可见分光光度法 (中国药典2010年版二部附录ⅣA) , 在290 nm波长处测定吸光度, 计算每片溶出量并绘制累积溶出曲线。

计算公式:

式中:C对为对照品溶液的浓度 (mg/ml) , A样为供试品溶液的峰面积, A对为对照品溶液的峰面积。

限度:不小于标示量的80%。

2.2 溶出度相似性评价方法

其中:Rt:t时参比药品的释放度;Tt:t时试验药品的释放度;n:取样点的个数 (n≥3) 。

f2实际上量度了两条累积释放曲线之间累积释放百分率的相似性。f2越大, 表明两条体外释放曲线差异越小, 当50≤f2≤100时, 可认为两种制剂的释放曲线相似;完全相同的两条释放曲线, 其f2=100。

3 结果

3.1 对照组和样品组药物在不同溶出介质中的溶出度对比 (见表1~4, 图1、2)

3.2 对照组与样品组药物在相同溶出介质中的溶出相似因子对比 (见表5)

4 讨论

相似因子法被广泛用于处方筛选、比较释放曲线、评价药物稳定性、评价批间重现性等。为了解对照组与样品组药物在相同溶出介质中的溶出行为, 我们对两组药物在相同溶出介质中的溶出行为进行计算, 得出溶出相似因子。由实验结果可知, 对照组与样品组枸橼酸西地那非在p H6.8磷酸盐缓冲液中溶出不完全, 10 min时累积溶出量达60%左右, 然后降低;在0.01mol/L盐酸溶液中, 2 min时累积溶出量达84%左右, 5 min时完全溶出, 与枸橼酸西地那非溶出度的相关研究结果基本一致[3], 两组体外溶出行为基本一致。我们认为0.01 mol/L盐酸溶液可作为最佳溶出介质, 与其他研究结果相符[4]。此实验为枸橼酸西地那非片剂质量控制提供相关数据支撑, 也为其固体制剂研发提供相关依据。

注:-代表15 min内两种样品在此溶出介质中溶出量均大于85%, 溶出行为相似, 无需计算f2

参考文献

[1]冷静, 王益鑫, 黄旭元, 等.上海市1 582例中老年男子勃起功能障碍流行病学调查[J].中国男科学杂志, 2000, 14 (1) :29-31.

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[3]刘海红.枸橼酸西地那非滴丸与片剂体外溶出度比较[J].中国卫生标准管理, 2013 (15) :46-47.

不同介质 第6篇

牛黄(Calculus bovis)为脊椎动物哺乳纲偶蹄目牛科动物黄牛(Bostaurus domesticus Gmelin)或水牛(Bubalu bubalis L.)的干燥胆结石[2]。牛黄在中国应用历史悠久,是临床常用的名贵中药,也是多种著名中成药的重要原料,如牛黄解毒片、安宫牛黄丸、清开灵注射液[3,4]等都以牛黄为主药。牛黄为难溶性结石药物,其所含主要成分如多种游离胆汁酸、胆红素(钙盐)、胆固醇[5,6,7]等均为难溶性物质。牛黄传统用药方式主要为口服,因此牛黄药效成分是否能在消化道溶出,将直接影响其临床疗效的发挥;同时药效成分溶出率的大小也直接影响该名贵药物的有效利用。目前,人工牛黄为天然牛黄的常用代用品,其所含成分与天然牛黄基本一致,但有不少文献报道人工牛黄的药效弱于天然牛黄[8]。人工牛黄与天然牛黄是否存在溶出差异,并是否影响疗效,尚未见报道。为此,本文以天然牛黄、人工牛黄为研究对象,考察其所含胆汁酸类重要成分在人工胃液、小肠液和大肠液中的溶出差异,从体外溶出的角度探讨影响难溶中药疗效的可能因素。

1 材料与方法

1.1 试药与仪器

天然牛黄购于北京同仁堂中医医院(生产厂家为北京亚微饮片厂,批号0812450);人工牛黄购于武汉某药业有限公司(批号110206)。对照品胆酸(cholic acid,CA)、去氧胆酸(deoxycholic acid,DCA)、鹅去氧胆酸(chenodeoxycholic acid,CDCA)、熊去氧胆酸(ursodeoxycholic acid,UDCA)、牛磺胆酸(taurocholic acid,TCA)、甘氨胆酸(glycocholic acid,GCA)、甘氨去氧胆酸(glycodeoxycholic acid hydrate,GDCA)、牛磺去氧胆酸(taurodeoxycholic acid hydrate,TDCA)购自中国药品生物制品检定所(批号分别为110795-200505、110796-200716、110757-200206、110759-200804、110758-200610、110799-200806、110725-200608、877-200001),甲醇(分析纯及色谱纯,由北京泰博昌生物技术有限公司提供)。其余试剂均为分析纯。

XC-00 dt超声仪(南京新辰生物科技有限公司),Waters Acquity UPLC TM超高效液相色谱仪(Waters, Milford, MA, USA),ZKYY-5L智能型恒温水浴锅(巩义华仪器有限责任公司)。

1.2 人工消化液的配制

人工胃液(pH 1.2)的配制:取1 mol/L的稀盐酸16.4 ml,加水800 ml与胃蛋白酶10 g,摇匀后,加水稀释成1000 ml。人工小肠液(pH 6.8)的配制:取磷酸二氢钾6.8 g,加水500 ml使溶解,用0.1 mol/L NaOH溶液调节pH值至6.8,另取胰酶10 g。加水使适量溶解,将两液混合后,加水稀释至1000 ml。人工大肠液(pH 7.6)的配制:取磷酸二氢钾27.22 g,加水使溶解至1000 ml,取500 ml,加0.2 mol/L NaOH溶液42.4 ml,再加水稀释至200 ml。

1.3 对照品溶液制备

分别精密称取胆酸等8种胆汁酸对照品适量,加甲醇分别制成每1 ml含胆酸、去氧胆酸、鹅去氧胆酸、熊去氧胆酸、牛黄胆酸、甘氨胆酸、甘氨去氧胆酸、牛磺去氧胆酸各900 μg的储备液,该储备液在4℃避光冷藏可稳定保存2个月以上。用0.22 μm的微孔滤膜过滤,备用。

1.4 供试样品制备

取天然牛黄、人工牛黄各约0.1 g,精密称定,分别以甲醇、人工胃液(pH 1.2)、人工小肠液(pH 6.8)和人工大肠液(pH 7.6)为溶出介质,温度37℃,超声提取3次,每次30分钟,合并上清,晾干,并定容至20 ml,沉淀蛋白。样品置于-20℃冷冻可稳定保存2个月以上,UPLC进样前用0.22 μm的微孔滤膜过滤,测定胆汁酸类成分溶出后的含量。

1.5 胆汁酸UPLC测定

色谱柱:Waters Acquity CSH C18色谱柱(50 mm×2.1mm,1.7 μm),柱温35℃。流动相组成:流动相A:乙腈;流动相B:0.2%甲酸-水。线性梯度洗脱程序:0～2.0分钟,10%～12%;2.0～3.0分钟,12%～25%A;3.0～3.01分钟,25%～35%A;3.01～10分钟,35%～37%A;10～17分钟,37%～43%A;17～17.01分钟,43%～48%A;17.01～20分钟, 48%～52%A。流速0.40 ml/min,检测波长254 nm;进样量5μl;理论塔板数按胆酸计算,应不低于3000。检测GCA、TCA、CA、GDCA、TCDCA、CDCA和DCA共7个成分在不同人工消化液中的含量,计算溶出比例(人工消化液中的溶出成分峰面积占甲醇中溶出成分峰面积的的百分率)。

2 结果

天然牛黄和人工牛黄在不同溶剂中的溶出结果见图1和表1。

天然牛黄中各胆汁酸成分在甲醇、人工胃液、人工小肠液和人工大肠液中的溶出比例较同溶剂中人工牛黄高。如在人工大肠液中,天然牛黄CDCA的溶出比例是人工牛黄的9.13倍。

不同溶剂间,以甲醇为参比,天然牛黄和人工牛黄在人工小肠液、大肠液中各胆汁酸成分的溶出均高于人工胃液中的溶出。如天然牛黄中CDCA的溶出人工大肠液是人工胃液的1.83倍;人工牛黄中DCA在人工大肠液中的溶出是人工胃液的1.36倍。

各胆汁酸成分的溶出间,天然牛黄中GCA、GDCA的溶出比例较大,均高于80%,而TCA、CA和DCA等成分溶出比例小,最低为16.6%;人工牛黄中GDCA的溶出比例最高,在人工大肠液中为73%;CDCA溶出最小,在各溶剂中的溶出比例均为8%。

(A)天然牛黄+甲醇;(B)天然牛黄+人工胃液;(C)天然牛黄+人工小肠液;(D)天然牛黄+人工大肠液; (E)人工牛黄+甲醇;(F)人工牛黄+人工胃液;(G)人工牛黄+人工小肠液;(H)人工牛黄+人工大肠液

3 讨论

胆汁酸类成分是牛黄的重要药效物质[9,10,11],并且游离胆汁酸类成分均为难溶性物质,因此本文选择胆汁酸类成分作为评价指标,考察天然牛黄和人工牛黄在人工胃液、小肠液及大肠液中溶出能力。需要说明的是,本实验不是严格意义的溶出试验,常规溶出试验需要大量的天然牛黄,成本过高。因此为了方便比较,本文采用平行对比的方式,以胆汁酸的良溶剂甲醇为参比,比较天然牛黄和人工牛黄在3种模拟人体胃肠消化液中的溶出成分差异。

在含量测定方法方面,现有文献报道中多用HPLC[12,13,14,15]作为牛黄胆汁酸类成分的检测手段;本文采用的UPLC法,能够更加快速、高效的进行成分的分离和指认,实验结果表明天然牛黄和人工牛黄各胆汁酸类成分均能较好的分离。

本文研究发现,所检测的8种胆汁酸成分除UDCA外在不同pH的人工消化液中均可检测到,其中结合型胆汁酸因具有甘氨酸或牛磺酸亲水性基团,故比游离型胆汁酸的溶出率高,提示牛黄溶出成分主要以结合型胆汁酸为主。文献报道,结合型胆汁酸如GCA在镇静、解痉、镇咳、祛痰、抗炎等多方面的药效作用强于游离型胆汁酸如CA、DCA等[16,17,18]。因此,尽管从药材含量上看游离型胆汁酸是牛黄的主要胆汁酸类成分,但由于结合型胆汁酸溶出较好、药效较强,结合型胆汁酸可能是牛黄的主要药效物质。现行药典质量控制指标为胆酸,而未考虑结合型胆汁酸,有待补充完善。

按现行药典规定,人工牛黄配方中应加入熊去氧胆酸。本文实际检测发现,所购人工牛黄样品的甲醇提取液中却未检测出熊去氧胆酸。由于药典标准中并不要求控制熊去氧胆酸,故该样品按药典标准仍属合格品,但实际上该批次产品可能未按药典要求生产。熊去氧胆酸具有较强的利胆作用,市售产品如熊去氧胆酸胶囊是临床治疗原发性胆汁性肝硬化(primary biliary cirrhosis,PBC)的一线药物。但由于现行药典标准未控制UDCA,不利于人工牛黄的质量控制,建议补充修改药典标准。

比较3种人工消化液,各胆汁酸成分在人工胃液溶出最差,在人工大肠液(pH 7.6)中溶出相对较好。如CDCA在人工大肠液中溶出量达73.0%,而在人工胃液仅39.8%,相差1.83倍。这与胆汁酸类成分均含有酸性基团,在偏碱性条件的溶解度较好有关。结果提示,牛黄胆汁酸类成分在肠道尤其是大肠部位溶出较好,通过制剂学手段延长牛黄在肠道停留时间,将有助提高牛黄中胆汁酸类成分的生物利用度及临床疗效。另外,GCA在人工消化液中的溶出量高于甲醇,可能与GCA亲水性较强有关。

根据本文结果,天然牛黄中除GCA、GDCA和CDCA外,其它胆汁酸成分的溶出比例均较低。通过制剂学手段提高名贵中药牛黄的溶出量,进而提高药材利用率,对提高牛黄制剂的疗效、节约药材等具有重要意义。进一步与人工牛黄对比发现,天然牛黄中各胆汁酸成分(除DCA外)的溶出率均高于人工牛黄,其中尤以CDCA相差最显著,在人工大肠液中溶出比例相差达9.13倍。提示溶出能力偏差可能是人工牛黄临床疗效低于天然牛黄的原因之一。据报道,国产UDCA片剂的溶出能力显著低于进口产品,其原因可能与晶型有关[19]。人工牛黄溶出能力偏低的原因尚有待深入研究。

不同介质 第7篇

国内外地铁建设主要采用盾构施工,盾构隧道由钢筋混凝土预制管片拼装而成。由于钢筋混凝土管片强度要求高,胶凝材料用量相对较多,表面容易出现收缩微裂缝[5,6]。对于微裂缝,通过在管片表面涂刷渗透结晶型防水涂料(以下简称CCCW防水涂料)并在水的作用下可以使裂缝实现自愈合[7,8]。然而,在一些地下工程施工中,发现了瓦斯等有害气体,瓦斯的主要成分为甲烷,还含有少量硫化氢和氨气等气体,这些气体溶于水会使水呈现出酸、碱特性,可能对CCCW防水涂料的裂缝自愈合效果产生影响。

本文研究了在纯水、硫化氢溶液、氨水溶液、硫化铵溶液等不同介质条件下CCCW防水涂料对砂浆强度、吸水率和裂缝自愈合能力的影响。

1 实验

1.1 原材料

CCCW防水涂料:液体,本实验室研制,上海渗克防水材料有限公司生产;饱和硫化氢溶液、3%的氨水溶液、3%的硫化铵溶液:实验室配制;水泥:32.5号普通硅酸盐水泥,华新水泥厂生产;砂:中砂,含泥量小于1%。

1.2 试样制备与养护

抗压强度试样的制备:将拌合好的砂浆(水泥∶砂∶水=1∶3∶0.5)倒入40 mm40 mm160 mm的三联模中成型,然后分别采取实验室条件养护24 h后脱模和先吹风4 h,再在实验室条件下养护20 h脱模2种制样方式。采用先吹风后养护的方式主要是加速砂浆中水分的蒸发,从而使试件内部产生较多的微裂缝。2种制样方式制得的试件均为2组,任取其中一组,在其上表面涂刷CCCW防水涂料,用量为350 g/m2,分2次涂刷,等其表干后即可得到涂层试件。将所有试件均先放入水中养护7 d,浸水深度为试样高度的3/4,再将所有试件分别浸入纯水、硫化氢溶液、氨水溶液、硫化铵溶液中密封养护,每种溶液中的试件均分为有CCCW涂层与无CCCW涂层2类,试件浸入介质溶液的深度同样为试样高度的3/4,养护时间为28 d。

平板开裂试样制备:测试方法参照Kraai平板实验法。采用400 mm400 mm20 mm的木模,模底板采用4 cm厚的XPS保温板。在模底板上钉一圈铁钉,铁钉间距为50 mm,与木模周边距离为20 mm,铁钉高度不超过模框高度。将拌合好的砂浆料沿着木模的边缘螺旋式向中心进行浇筑,直至砂浆料充满整个木模;刮平试件表面后开启电风扇向试件表面吹风,保持风速为8 m/s;然后开启位于试件上方约0.8m处的100 W白炽灯,0.5 h后关闭白炽灯,保持风扇连续吹4 h后,记录裂缝数量,用裂缝测宽仪测量初始裂缝宽度。制取5个试件,1个试件为对比样,不涂刷CCCW防水涂料,其余4个试件的上表面涂刷CCCW防水涂料,用量均为350 g/m2,分2次涂刷,等其表干后,将对比样浸入纯水中养护,4个涂刷涂料的试件分别浸入纯水和硫化氢溶液、氨水溶液、硫化铵溶液中密封养护,试件浸入介质溶液的深度为试样高度的3/4。

1.3 性能测试

抗压强度:按GB/T 176711999《水泥胶砂强度检验方法》测试试件28 d的抗压强度。

吸水率:取出不同时段的抗压强度试件,用布将试样表面擦干,然后用电子天平称取试样质量,按式(1)计算吸水率IW:

式中:W1为试样在水中养护7 d后的质量,W2为试样在不同介质中养护28 d后的质量。

1.4 裂缝宽度变化测试

采用裂缝测宽仪对在不同介质中浸泡的试件的裂缝宽度进行定期测量,观察裂缝宽度随养护时间的变化。

2 结果与讨论

2.1 不同介质条件下CCCW防水涂料对砂浆强度的影响

不同介质条件下CCCW防水涂料对不同养护条件下制备的砂浆试件28 d抗压强度的影响见图1。从图1可以看出,在纯水、硫化氢溶液、氨水溶液和硫化铵溶液4种介质中,涂刷CCCW防水涂料的砂浆试样在2种养护条件下的抗压强度均明显高于普通砂浆试样。这表明在酸、碱、盐介质中,CCCW防水涂料均能通过促进未水化的水泥与游离钙离子在砂浆内部空隙和裂缝中反应生成针状结晶沉淀,堵塞内部裂缝和孔隙,从而提高砂浆强度。

从图1还可以看出,在4种介质中,自然养护脱模和吹风养护脱模的涂刷CCCW防水涂料的砂浆试样,其28 d抗压强度均表现为:硫化铵溶液>纯水>硫化氢溶液>氨水溶液,表明氨水溶液对CCCW防水涂料功能的发挥有一定的影响。

2.2 不同介质条件下CCCW防水涂料对砂浆吸水率的影响

不同介质条件下CCCW防水涂料对砂浆吸水率的影响见图2。从图2可以看出,在不同介质条件下,涂刷CCCW防水涂料的砂浆试样的吸水率均明显小于普通砂浆试样。如在纯水中,自然养护脱模普通砂浆试样,其28 d吸水率为0.814%,而涂刷CCCW防水涂料砂浆试样仅为0.342%。这是由于CCCW防水涂料能够促使砂浆中的裂缝与孔隙愈合,从而使砂浆的吸水率减少。

对于普通砂浆,在4种介质中吹风脱模试样的吸水率均大于自然养护脱模普通砂浆试样;而对于涂刷CCCW防水涂料的砂浆,在4种介质中吹风脱模试样的吸水率均明显小于自然养护脱模试样。如在硫化氢溶液中,自然养护脱模的涂刷CCCW防水涂料砂浆试样,其吸水率为0.291%,而吹风养护脱模的涂刷CCCW防水涂料砂浆试样仅为0.081%。吹风养护脱模试样吸水率的降低是因为采用吹风的方式加速了砂浆中水分的蒸发速率,试样中的裂缝数量增多,有利于CCCW防水涂料向试样内部渗透,使CCCW防水涂料对裂缝的愈合能力得到更好的发挥。

2.3 不同介质条件对CCCW防水涂料裂缝自愈合的影响

普通砂浆试样在纯水中裂缝宽度随养护时间的变化见表1。涂刷CCCW防水涂料的砂浆试样在纯水、硫化氢溶液、氨水溶液、硫化铵溶液中裂缝宽度随养护时间的变化见表2、表3、表4和表5。

由表1可以看出,普通砂浆试样在纯水中裂缝宽度随养护时间变化很小,养护时间为7 d时,裂缝宽度基本不变,养护时间延长到28 d时,部分裂缝宽度有一定程度的减小,表明混凝土自身具有较弱的裂缝自愈合性能,但养护时间达到42 d以后,裂缝宽度呈增大的趋势。

从表2、表3、表4和表5可以看出,在不同介质中涂刷CCCW防水涂料的砂浆试样裂缝宽度均随养护时间的延长明显减小。对于初始宽度在0.1 mm左右的裂缝,在4种介质中,养护28 d均已基本愈合;对于初始宽度在0.2 mm左右的裂缝,在纯水、硫化氢溶液和硫化铵溶液中养护42 d时基本愈合,但在氨水溶液中裂缝愈合程度相对较差。这表明硫化氢溶液和硫化铵溶液对CCCW材料裂缝自愈合功能影响很小,而氨水溶液对CCCW材料裂缝自愈合功能有一定影响。

3 结论

1)在纯水、硫化氢溶液、氨水溶液和硫化铵溶液4 种介质中,涂刷CCCW防水涂料的砂浆试样抗压强度均明显高于普通砂浆试样。

2)在不同介质中,涂刷CCCW防水涂料的砂浆试样的吸水率均明显小于普通砂浆试样;而且对于涂刷CCCW防水涂料的砂浆试样,先吹风再养护脱模试样的吸水率小于自然养护脱模试样。

3)与纯水相比,硫化氢溶液和硫化铵溶液不影响CCCW防水涂料裂缝自愈合功能的发挥,而氨水溶液对其功能的发挥有一定的不利影响。

参考文献

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[7]余剑英,李旺林,郭殿祥,等.渗透结晶型防水材料赋予混凝土裂缝自愈合性能的研究[J].中国建筑防水,2009(8):14-16.

不同介质 第8篇

7A52铝合金是近年来国内新研制的中强可焊铝合金结构材料,该合金熔铸方便,成形性好,经轧制能获得比较理想的板材,通过适当的固溶及回归再时效处理,可获得优良的综合性能,已批量应用于军用装备、航空航天器与地面车辆等焊接构件[2,3,4]。目前该类合金的焊接主要采用金属焊条惰性气体保护焊(Metal Inertia Gas,MIG)和搅拌摩擦焊,这两种焊接技术各有特点,均能实现对7A52铝合金的焊接,但由于MIG焊需要专用电源和气瓶,设备牵连大;搅拌摩擦焊对工装要求较严,设备繁重。这两种技术的便携性和机动性较差,不能满足野外或应急条件下的焊接维修作业。所以,探索新的焊接方法在7A52铝合金应急维修中的应用是非常必要和迫切的。

1 实验

实验材料为6mm厚7A52铝合金板材,状态为淬火人工时效状态(CS),抗拉强度σb≥410MPa,伸长率δ≥7%。焊件尺寸为100mm100mm6mm,焊丝ER5356,直径ϕ3mm,基体及焊丝主要化学成分如表1,2所示。

焊接设备采用水蒸气等离子弧焊电源及专用焊枪,坡口60°,对接单面一次焊完。焊完后沿焊缝横向进行取样,制取金相试样和拉伸试样,在CSS-2210-1电子万能试验机上进行拉伸实验;在BX41型光学金相显微镜上观察微观组织。腐蚀液为5mLHNO3+3mLHF+92mLH2O溶液。

水蒸气等离子弧轴向电弧吹力采用U型玻管气压计进行检测。其示意图如图1所示。将焊枪垂直置于工件正上方,将喷嘴垂直正对测量孔,孔径为0.8mm,钨极尖锥角为60°,工件为厚度20mm的紫铜板,利用乳胶软管将紫铜板上的导出管与U型玻管气压计相连,轴向电弧吹力通过玻璃管内水柱的液面差ΔH换算获得。测量时水蒸气等离子电弧固定不变,紫铜板可以纵向和横向移动。

2 实验结果

2.1 轴向电弧吹力

水蒸气等离子弧电弧介质分别为纯水,20%,40%和60%(体积分数,下同)丙酮水溶液,其轴向电弧吹力测试结果如图2所示。可以看出,两种喷嘴孔径下,纯水介质水蒸气等离子弧轴向电弧吹力最小,随着丙酮浓度的增加,轴向电弧吹力随之增加;相同条件下,喷嘴孔径越小,轴向电弧吹力越大。

2.2 焊缝宏观形貌

不同介质水蒸气等离子弧7A52铝合金焊缝横截面宏观形貌如图3所示。可以看出,电弧介质为纯水时,7A52铝合金焊缝的熔深最浅(见图3(a)),随着丙酮浓度的增加,7A52铝合金焊缝的熔深也逐渐加深,丙酮浓度为60%时,焊缝出现熔透现象(见图3(d))。对比几种焊缝的横断面可知,当丙酮浓度为40%时,焊接接头熔合最好(见图3(c))。从焊缝宏观形貌看不出焊缝存在明显的焊接缺陷。

2.3 焊缝微观组织

7A52铝合金的微观组织是典型的轧制组织,经淬火与人工时效处理后,轧制组织由再结晶组织与变形的带状板条α+Τ相组织组成,如图4所示。7A52铝合金的主要强化机制是析出强化,其主要强化相是亚稳相η′相,合金强度主要由η′相的大小、数量和弥散度决定[5,6]。

(a)纯水介质电弧焊缝;(b)20%丙酮介质电弧焊缝(c)40%丙酮介质电弧焊缝;(d)60%丙酮介质电弧焊缝(a)joint of pure water;(b)joint of 20%acetone arc(c)joint of 40%acetone arc;(d)joint of 60%acetone arc

不同介质水蒸气等离子弧7A52铝合金焊接接头内均包括焊缝区WZ(Weld Zone)、熔合区FZ(Fusion Zone)及热影响区HAZ(Heat Affected Zone)。其微观组织如图5所示。

在水蒸气等离子弧高温作用下,焊丝及7A52铝合金基材边缘迅速熔化,形成液态焊缝金属熔池,并随后冷却和凝固,形成焊缝区(如图5中右侧图所示)。可以看出,焊缝中晶粒为等轴的块状晶,且大小不一,为α(Al)固溶体,在块状晶粒上存在大量的黑色点状析出物质,为T(Al2Zn3Mg3)[7]相和η(MgZn2)相。40%丙酮介质电弧焊缝组织最为均匀,晶界呈串珠状分布,为析出的β(Mg5Al8)相(见图5(f)中箭头所指)。而其他介质电弧焊缝组织较不均匀,焊缝晶粒较大,晶界呈细线状分布[8](见图5(b),(d),(h)中箭头所指)。其中纯水介质焊缝中存在明显的气孔,组织最不均匀(见图5(b))。

熔合区是焊缝区与未熔化基材之间存在的一个过渡区域,该区由于焊接时温度高,冷却时速度快,易发生局部过热、偏析物集聚、产生熔合区气孔(见图5(a))及晶界液化裂纹等现象。添加丙酮的水蒸气等离子弧焊接接头熔合区熔合良好,未发现异常的气孔、夹渣、裂纹等焊接缺陷。

(a)纯水介质电弧接头熔合区;(b)纯水介质电弧接头焊缝区;(c)20%丙酮介质电弧接头熔合区;(d)20%丙酮介质电弧接头焊缝区;(e)40%丙酮介质电弧接头熔合区;(f)40%丙酮介质电弧接头焊缝区;(g)60%丙酮介质电弧接头熔合区;(h)60%丙酮介质电弧接头焊缝区;(a)FZ of pure aqueous medium arc joint;(b)WZ of pure aqueous medium arc joint;(c)FZ of 20%acetone aqueous medium arc joint;(d)WZ of 20%acetone aqueous medium arc joint;(e)FZ of 40%acetone aqueous medium arc joint;(f)WZ of 40%acetone aqueous medium arc joint;(g)FZ of 60%acetone aqueous medium arc joint;(h)WZ of 60%acetone aqueous medium arc joint

2.4 焊缝强度

水蒸气等离子弧焊接时,不同电弧轴向吹力对熔池的形成及搅拌作用各不相同,本工作在其他参数相同条件下,考察不同电弧介质对焊缝抗拉强度的影响,实验结果如图6所示。由图6可以看出,纯水介质焊缝抗拉强度最小,丙酮浓度为40%时,焊缝的抗拉强度最高,平均为250.3MPa。丙酮浓度为20%和60%时,焊缝的抗拉强度均低于丙酮浓度为40%时焊缝的抗拉强度。

2.5 接头显微硬度

不同介质水蒸气等离子弧7A52铝合金焊接接头显微硬度如图7所示。

由图7可以看出:(1)焊缝显微硬度均低于7A52铝合金基材;(2)在热影响区靠近焊缝的微区,显微硬度均明显升高,高于7A52铝合金基材,且随着丙酮浓度的增加,该微区宽度逐渐变宽;(3)在热影响区内均存在软化区域,电弧介质不同其软化程度也不相同。

2.6 焊缝断口

以丙酮浓度为40%为例,其7A52铝合金焊接接头拉伸断口形貌如图8所示。可知断口断裂于焊缝区,断口上可见明显的韧窝形貌,大韧窝的平均直径在30μm左右,小韧窝的平均直径在10μm左右,断口存在明显的延性棱,符合延性断裂的微观特征,显示焊缝断口具有较好的塑性。焊缝的总体断裂形式为韧性断裂。

3 分析与讨论

轴向电弧吹力是电弧等离子流对熔池表面产生的垂直冲击作用力,它是电弧气体密度及等离子流轴向速度的函数,可表示为[9]:

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式中:Pz为轴向电弧吹力,Pa;ρ为电弧气体密度,L/m3;uz为等离子流轴向速度,m/s。

当水中加入丙酮后溶液的沸点降低,在相同加热功率条件下,添加丙酮的溶液较纯水沸腾较快,导致产气量快速增加,气流增大,故而轴向电弧吹力增大[1]。当丙酮浓度达到一定浓度后,产气量增加速度变缓,气流增大趋势减弱,等离子流速增速逐渐减缓。此外,在相同产气量、相同枪体内部压力条件下,随着喷嘴孔径的缩小,其对水蒸气等离子弧的机械压缩作用增强,弧柱截面面积减小,导致电弧弧柱电流密度增大,等离子流流速增加。由式(1)可知,轴向电弧吹力随着等离子流流速和弧柱电流密度的增大而增大。故而出现如图2中所示曲线变化趋势。

随着丙酮浓度的增加,水蒸气等离子弧轴向电弧吹力越大,其对熔池的冲击力也越大。在其他参数相同条件下,电弧吹力越大,熔池越深。但电弧吹力过大时,对焊缝成形不利,可能出现熔透现象(见图3(d))。

由于水蒸气等离子弧电弧空间存在大量的氢、氧粒子,电弧氧化性较强,纯水介质电弧的氧化性最强,当其中加入不同比例的丙酮时,水蒸气等离子弧电弧空间中碳离子所占比例增加,氢、氧离子所占比例减小,导致电弧性质发生了变化,电弧具有一定程度的碳弧特性[10],氧化性降低。此外,随着丙酮的加入,水蒸气等离子弧轴向电弧吹力逐渐增加,其对熔池的冲击和搅拌作用增强,有利于增加熔深,提高熔合比,有利于焊缝中气体的排出,减少气孔的生成。所以,图5中纯水介质焊缝中存在明显的气孔,而添加丙酮后焊缝中气孔减少,接头质量明显提高,丙酮浓度为40%时焊缝的抗拉强度较纯水电弧焊缝提高了近三分之一。此外,ER5356焊丝是高Mg合金焊丝,具有一定的脱氧效果,也有利于7A52铝合金的焊接。

在热影响区靠近熔合区的微区,由于水蒸气等离子弧的高温特性,该微区在焊接时由于峰值温度高及随后的快速冷却,导致该处强化相η′(MgZn2)来不及转化为平衡相η(MgZn2),固溶体过饱和,导致该区发生固溶时效硬化,硬度升高。而在距熔合区较远的微区,由于铝合金的高导热性,焊缝向外部的传导热对该处持续作用时间较长,强化相逐渐脱离固溶体而转化为平衡相η(MgZn2),且脱溶析出后继续长大,故导致该处出现软化现象[11]。比较几种介质电弧7A52铝合金焊接接头显微硬度分布规律,可以发现,丙酮浓度越高其固溶微区越宽,软化微区距熔合区也越远。主要原因就在于随着电弧轴向电弧吹力的增大,焊接时对熔池的搅拌作用较强,致使电弧热快速沿基材向远处传递,导致该处高温持续时间较长,该处的强化相有足够的温度和时间向平衡相转化。所以,水蒸气等离子弧电弧介质不同,其焊接接头热影响区中硬化、软化区域的程度和宽度各不相同。

综上所述,由于不同介质水蒸气等离子弧的氧化性不同、轴向电弧吹力不同以及铝合金独特的焊接特点,目前还只能定性地分析不同介质水蒸气等离子电弧与7A52铝合金焊接接头组织和性能之间的关系。对于接头热影响区显微硬度的复杂变化,焊接热循环作用导致该处强化相η′(MgZn2)的脱溶及晶粒长大是其内因,而轴向电弧吹力导致熔池的搅拌及焊接热的传递则是其外因。

4 结论

(1)纯水介质水蒸气等离子弧轴向电弧吹力最小,随着丙酮浓度的增加,轴向电弧吹力逐渐增大,其对熔池的冲击和搅拌作用逐渐增强,焊缝熔池的熔深逐渐加深。

(2)在其他工艺参数相同条件下,丙酮的添加有利于降低水蒸气等离子弧的氧化性, 能有效提高7A52铝合金焊接质量和接头性能;纯水介质水蒸气等离子弧焊缝存在气孔、夹渣等焊接缺陷,而添加丙酮后,7A52铝合金焊接接头质量明显提高,焊缝中焊接缺陷明显减少。

(3)7A52铝合金不同介质水蒸气等离子弧焊接接头热影响区中均存在硬化和软化区域,其硬化区域宽度随着丙酮浓度的增加而逐渐变宽。这与轴向电弧吹力大小、电弧热量传导速度、热影响区组织中强化相转化以及时效状态密切相关。

摘要：利用水蒸气等离子弧焊切设备,选择水及不同比例丙酮水溶液等作为电弧介质对7A52铝合金进行焊接,对不同介质水蒸气等离子弧的轴向电弧吹力进行测试,对不同介质水蒸气等离子弧焊接7A52铝合金接头的组织和性能进行分析研究。结果表明:丙酮浓度越大,轴向电弧吹力越大,焊缝熔深越深;随着丙酮的添加,电弧的氧化性降低,有利于提高焊接质量,丙酮含量为40%(体积分数)时焊接接头性能最好,焊缝组织比较均匀;接头热影响区存在不同程度的硬化和软化区域,这与轴向电弧吹力大小、电弧热量传导速度、热影响区组织中强化相转化以及时效状态密切相关。

关键词：7A52铝合金,水蒸气等离子弧,电弧介质,电弧吹力,微观组织

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