逾渗结构对矿热炉未熔化炉料层导电行为的影响

研究矿热炉无渣法碳热还原冶金过程中，未熔化炉料层中焦炭和其它矿物形成无序结构的逾渗行为。查明一定压力和温度条件下，炉料比电阻与炉料层俞渗结构特征参数之间的相互关系。确定导电相焦炭和非导电相矿物的粒度分布对混合炉料比电阻的影响规律，建立炉料物理配碳的数学模型，开发相关应用软件，为硅钙铁合金矿热炉大型化提供技术支持。

逾渗理论是处理强无序和具有随机几何结构系统常用的理论方法之一。这一理论研究的中心内容是:当系统的成分或某种意义上的密度变化达到一定值(称为逾渗阈值)时，在逾渗阈值处系统的一些物理性质会发生尖锐的变化,即在逾渗阈值处，系统的一些物理现象的连续性会消失(而从另一方面看,则是突然出现)。

经典统计的逾渗理论(Kirkpatrick-Zallen)模型

Kirkpatrick、Zallen等借用Flory凝胶理论描述导电网络的形成,并提出经典统计的逾渗理论方程:

对于二维体系x的典型值为1.3;对于三维体系x为1.9,并推断出,球状粒子只有体积分数达到16%以上时,才会形成导电网络,该模型不仅可以用于计算电导率,还可以通过计算x、v得到粒子在体系内的分布状况。2100433B

逾渗概念是由S.R.Broadbent和J.M.Hammersley于1957年首先引入的,用于描述流体在无序多孔介质中流动。所谓逾渗是指在一元或者多元体系中，体系以外的一种介质通过一定的路径进入体系内的过程。它是一种广泛存在的物理现象,既存在于微观世界又存在于宏观世界，如液体可以借扩散及逾渗过程穿过无序的介质，烟在房间内的扩散过程,粘土吸附液体的过程，染料进入织染物质的过程等等。

导电复合材料产生逾渗现象的原因是：随着导电粒子浓度的增加，导电粒子之间开始相互接触，当形成连续导电逾渗网络时，材料的电导率突然迅速增加。

低合金耐候钢的耐大气腐蚀性能源于其表面在腐蚀过程中形成的致密保护性锈层。但是在钢结构的服役过程中，该保护性锈层常常受到损伤。耐候钢在锈层损伤后的继续腐蚀行为，在很大程度上决定了耐候钢的应用价值。本申请拟模拟自然过程，通过l冷冻、热震、挤压等方式，在成分不同、且在不同条件下腐蚀不同时间的耐候钢表面锈层中人为引入损伤，然后继续进行大气腐蚀。通过电化学实验、力学实验和直接观察，分析损伤处的继续腐蚀行为，特别是损伤处新形成的腐蚀产物的成分、相组成、比表面积、缺陷形态、PH值变化、腐蚀前沿推进速率以及局部腐蚀在钢基体显微组织中的发生发展规律。通过所获得的实验结果，确定影响锈层损伤处局部腐蚀行为的主导因素，为设计具备锈层损伤自修复性能的耐候钢提供支持。在锈层中制造损伤的最大难度在于损伤程度控制。本申请提出的冷冻、热震、挤压等损伤制造方式，不仅模拟了实际服役过程，还能够定量控制损伤程度。