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铸态GH4738合金的电化学反应动力学行为研究

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铸态GH4738合金的电化学反应动力学行为研究

作者：刘子浩北方民族大学

学位级别：硕士

针对固体废料在传统的湿法工艺回收过程中存在着反应速率低下,用酸量大,对合金体积要求高的局限性,发展通过电化学溶解工艺,可为湿法回收工艺提供助力。本文研究了GH4738镍基高温合金进行电化学溶解时电解电流密度、电解质浓度、电解质... 详细信息

针对固体废料在传统的湿法工艺回收过程中存在着反应速率低下,用酸量大,对合金体积要求高的局限性,发展通过电化学溶解工艺,可为湿法回收工艺提供助力。本文研究了GH4738镍基高温合金进行电化学溶解时电解电流密度、电解质浓度、电解质成分和电解温度对于其电极表面的电化学动力学行为的影响。在此基础上进一步研究合金电解过程中的动力学行为对于电解能耗及电解电流效率的影响。研究发现,GH4738合金在进行电化学反应时,其能量损耗同时受到了欧姆极化、浓差极化和活化能极化的影响。三种极化一方面与各类金属元素以及电解质溶液中各类非金属元素的能带大小,合金表面与溶液所形成的双电层势垒有关,另一方面又受到了电解过程中离子扩散速度,扩散层厚度以及反应物的浓度的影响,除此之外其还与参与反应的活化分子数有关。以上因素又同时受到了外加电流密度、反应温度、电解质浓度和电解质的成分的影响,本文在电化学反应动力学的基础上对造成各类极化现象的原因进行了系统分析。研究发现硫酸可有效降低电解过程中的极化现象,从而降低电解能耗。盐酸可有效破坏合金组织,从而增加电解过程中的电流效率。同时还发现电解质浓度的提升可以有效降低浓差极化,升高反应温度可以降低活化能极化,但其都会增加杂质离子的放电效果。通过Electronic Data Systems分析电解物的元素分布情况发现了合金在HSO电解质溶液中电解所形成的电解产物存在双层结构,且SO与合金电解过程中所生成的游离态金属阳离子会发生反应,从而生成硫酸盐的沉淀物。合金在HNO与HCl电解质中进行电解时所生成的电解物为单层结构,其中NO不与合金电解过程中所生成的游离态金属阳离子发生反应,沉淀物中只存在氧化物及氢氧化物。当合金在HCl电解质中进行电解时其内的Cl可以与合金电解过程中所生成的游离态金属阳离子发生反应并生成难溶于酸的氯化物与络合物。

关键词：高温合金电化学极化钝化膜电解质

2021至2023年人工智能领域研究热点分析述评与展望

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计算机研究与发展 2024年第5期61卷 1261-1275页

作者：魏子舒韩越刘思浩张圣宇吴飞浙江大学计算机科学与技术学院杭州310013

在当今数字化和智能化的时代背景下,人工智能(artificial intelligence,AI)已成为科技创新的重要引擎,总结探讨AI研究的最新趋势和未来发展方向具有重要的研究和现实意义.为此,对2021—2023年间在中国计算机学会(CCF)推荐的AI领域CCF-A... 详细信息

在当今数字化和智能化的时代背景下,人工智能(artificial intelligence,AI)已成为科技创新的重要引擎,总结探讨AI研究的最新趋势和未来发展方向具有重要的研究和现实意义.为此,对2021—2023年间在中国计算机学会(CCF)推荐的AI领域CCF-A类国际会议和期刊所发表论文的研究成果进行收集,并在此基础上采用文献计量学的方法论来通过关键词对研究热点进行分析,进行基于高频关键词分析研究热点、基于新增关键词分析研究趋势、基于引用量加权的关键词分析高影响力研究,可以梳理AI研究的主流方向、发现AI主要研究方向的相互联系和交叉融合的特点.此外,对当前研究热点如大语言模型(large language model,LLM)、AI驱动的科学研究(AI for Science)和视觉生成相关论文的关联热点进行分析,可以挖掘技术路径和方法论的演变,展现技术创新背后的科学理论和应用前景,从而进一步揭示AI研究的最新趋势和发展前景.

关键词：人工智能研究热点关键词统计分析数据挖掘

粘性地壳环境下余滑的二次触发引起的区域应力场扰动及影响

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大地构造与成矿学 2024年第3期48卷 395-409页

作者：冯万鹏戚永浩张智超中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室广东珠海519082 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519082 中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029 珠海市自然资源局金湾分局广东珠海519090

随着现代观测技术的发展,强震发生后时间相依的余滑过程已经被广泛观测到。在粘性地壳环境下,余滑进一步调整区域应力场,进而控制余震等一系列地质过程。2015年MW 7.8尼泊尔地震及其MW 7.3余震是南喜马拉雅造山带近年来最大的构造事件,... 详细信息

随着现代观测技术的发展,强震发生后时间相依的余滑过程已经被广泛观测到。在粘性地壳环境下,余滑进一步调整区域应力场,进而控制余震等一系列地质过程。2015年MW 7.8尼泊尔地震及其MW 7.3余震是南喜马拉雅造山带近年来最大的构造事件,显著改造了当地的地形地貌,并扰动了当地应力场分布。2015年地震后,藏南发生了一系列M>5的正断层地震,甚至在距离主震453 km(震中以东)的多庆错湖出现了湖水干涸的异常事件。后续区域地质过程是否与2015年地震相关有待开展进一步研究。尼泊尔地震的震后形变被现代空间对地观测技术(GNSS和InSAR)所捕获,揭示地震断层后缘发生了显著的余滑过程。本文基于层状粘性地球模型,开展了同震、余滑及其关联的粘弹松弛的形变历史数值模拟。结果显示,同震静态应力触发并不能解释所有当地正断层地震的发生,但如果考虑余滑过程激发的下地壳粘弹性松弛效应,可以找到正触发关系。同时,震后余滑的粘弹性松弛过程对多庆错盆地形成东西向扩展应力,促进了当地裂隙的东西向扩展。考虑到该现象出现的时间,可以进一步确认余滑过程在震后对当地应力场的控制作用。值得指出的是,假设当地弹性层厚度为20 km、下地壳的粘性为1018 Pa·s的地壳模型,联合考虑余滑可以较好复现28°N附近GPS台站位置上的震后地表形变,为当地下地壳粘性下限提供约束。本次研究结果显示在强震次生灾害的评估中,来自余滑以及粘性地壳的影响不容忽视。

关键词：余滑粘弹释放 GNSS 尼泊尔地震数值模拟

基于机器学习的混合基质膜（MOF-Polymers）分离CO2的高通量计算筛选

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基于机器学习的混合基质膜（MOF-Polymers）分离CO2的高通量计算...

作者：万浩广州大学

学位级别：硕士

化石燃料的广泛使用带来了巨大的科技发展和生活方式改变,然而也引发了温室效应和化石能源危机等紧迫的问题。在解决这些挑战的过程中,气体分离技术成为一种有效的解决方案,尤其是针对CO2的分离和封存,以缓解环境问题。混合基质膜（mixe... 详细信息

化石燃料的广泛使用带来了巨大的科技发展和生活方式改变,然而也引发了温室效应和化石能源危机等紧迫的问题。在解决这些挑战的过程中,气体分离技术成为一种有效的解决方案,尤其是针对CO2的分离和封存,以缓解环境问题。混合基质膜（mixed matrix membrane,MMM）作为一种应用广泛的分离材料,在CO2气体分离领域展现出了巨大的应用潜力。它由金属有机框架（Metal-Organic Frameworks,MOFs）和聚合物组合构成,实现更高效的气体分离过程。由于MMM材料的复合性以及MOF和聚合物种类的多样性,仅仅靠实验测试性能是有限的。因此本研究采用高通量计算筛选（High-throughput Screening,HTCS）和机器学习（Machine Learning,ML）技术对混合基质膜以及其组成MOF对CO2气体混合物的分离性能,聚合物逆合成路线进行系统计算研究,具体内容如下:1.混合基质膜是由聚合物和金属有机框架填充物组成的膜,在气体分离领域以其卓越的渗透性和选择性而闻名。然而,由于其复合性能的广泛设计空间,寻找表现出最佳分离性能的材料面临重大挑战。本研究中,采用了高通量计算筛选和机器学习ML技术,评估了由9种聚合物和计算就绪的实验性MOFs（Computation-Ready Experimental Metal-Organic Framework membrane,Co RE-MOFM）组成的54,117个MMM的CO2分离性能。我们分析了MMM在4种二元混合物（CO2/X,X=CH4、N2、H2、O2）中的结构-性能关系,并找到了表现最佳的MOFs和聚合物组合,其中MMM的性能超过了Robeson的上限。通过采用7个ML模型的监督学习算法,训练模型捕捉了目标性能指标和MMM的输入特征之间的数据映射关系。结果显示,堆叠集成回归算法在6FDA-DAM的新MMM中表现出高准确性（平均R2=0.96）和优异的外推能力（R2=0.95）。然后,利用经过训练的模型结合Shapley加法解释探索了每个特征的重要性,揭示了对CO2分离性能起到重要贡献的最关键的MOF特征（孔隙极限直径PLD和最大孔径LCD）和聚合物特征。在比较了两种外推方法后,我们认为机器学习的迁移学习更适用于MMM中CO2分离性能的大数据预测和新材料的设计。最后,开发了一个交互式桌面软件,帮助研究人员快速准确地计算不同混合物的MMM的CO2分离性能。这项工作从微观的角度揭示了MMM的定量结构-性能关系,为快速评估优异的MMM和实现膜中气体渗透性的快速计算提供了新的方向。2.金属有机框架MOF和聚合物是混合基质膜的主要组成部分。使用分子模拟分子动力学（MD）和巨正则蒙特卡洛模拟（GCMC）技术对MOF膜在CO2分离中的性能进行了模拟高通量计算,并评估了CO2的渗透量和渗透选择性。发现MOF的孔隙形态对气体扩散性能有显著影响,表明气体扩散受益于空腔和通道尺寸的均匀性。然后使用权衡特性权衡多种气体混合物的方法,筛选得出了分离多元混合气体的最佳MOF材料前十名。这些MOFs的性能都超过Robeson聚合物膜上界,适用于多元气体的分离且能改善聚合物制成的MMM性能。通过其结构发现结构紧凑且孔道规律的MOF,在PLD和LCD之间比率为1-2时,有利于提高气体分离性能。聚合物逆合成筛选部分,利用计算机辅助合成和蒙特卡洛树搜索方法,找到了目标分子的合成路径,并匹配相应的反应条件。我们统计了最常用的反应条件,建立了兼容性矩阵,并使用点亮矩阵对目标分子的兼容性反应合成路线进行排序。最终,我们得到了兼容性条件且易于操作购买的反应条件路径。本研究对混合基质膜、MMM的MOF和聚合物组分进行了深入探讨,并通过HTCS模拟和ML计算方法评估了它们在气体分离中的性能,并且外推到新材料。这些研究结果对于设计和开发高性能的分离材料具有重要的意义,为我们开发更高效、可持续的分离技术提供了宝贵的指导。

关键词：混合基质膜金属-有机框架聚合物分子模拟机器学习 CO2分离

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万浩作品

中国高等教育 2024年第2期 I0001-I0001页

作者：万浩湖南文理学院美术与设计学院

磨粒环境下超高分子量聚乙烯的摩擦学行为研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第7期44卷 925-936页

作者：孙玮浩周琴张凯周子毅秦坤袁同鑫中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 自然资源部深部地质钻探技术重点实验室北京100083 中国煤炭工业协会咨询中心北京100013

井下装备的密封结构极易受到钻井液中颗粒的侵蚀而发生磨粒磨损最终导致密封失效,明确颗粒对密封件的损伤机理是提升密封性能延长密封寿命的关键.本研究中通过配置含二氧化硅颗粒的膨润土基液建立井下的磨粒环境,以常用于制作密封件的... 详细信息

井下装备的密封结构极易受到钻井液中颗粒的侵蚀而发生磨粒磨损最终导致密封失效,明确颗粒对密封件的损伤机理是提升密封性能延长密封寿命的关键.本研究中通过配置含二氧化硅颗粒的膨润土基液建立井下的磨粒环境,以常用于制作密封件的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料作为研究对象,采用正交试验法研究颗粒浓度和尺寸对材料磨粒磨损行为的影响关系.正交试验分析结果表明:颗粒尺寸对UHMWPE摩擦学行为的影响程度显著高于颗粒浓度.在不同颗粒尺寸环境中对摩擦过程中的摩擦系数、材料磨损量和磨损形貌的变化行为展开分析时发现,摩擦副的摩擦系数和磨损量均表现出随着颗粒尺寸增加而逐渐增加的趋势,磨损状态逐渐恶化.此外,材料的表面磨损形态随颗粒尺寸的变化表现出“颗粒尺寸效应”.研究结果揭示了UHMWPE的磨粒磨损机理,为材料的工程应用和井下密封结构的设计提供了参考.

关键词：正交试验颗粒浓度颗粒尺寸摩擦磨损超高分子量聚乙烯

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含不同直径微脉管层合板拉伸性能研究

北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1405-1415页

作者：冉广陵马埸浩安子乾赵大方郭鑫程小全北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学宁波创新研究院宁波315800 中国兵器工业导航与控制技术研究所北京100089 中航复合材料有限责任公司北京101300

针对微脉管对层合板力学性能的影响,对含不同直径微脉管层合板的拉伸性能进行研究。通过试验测量了含不同直径微脉管层合板的拉伸性能,得到拉伸强度与刚度。建立了含微脉管层合板的精细化有限元模型,综合考虑了微脉管引起的富树脂区、... 详细信息

针对微脉管对层合板力学性能的影响,对含不同直径微脉管层合板的拉伸性能进行研究。通过试验测量了含不同直径微脉管层合板的拉伸性能,得到拉伸强度与刚度。建立了含微脉管层合板的精细化有限元模型,综合考虑了微脉管引起的富树脂区、纤维局部弯曲和铺层局部纤维体积分数变化的影响,对含微脉管层合板的拉伸性能进行了分析,并得到了试验结果的验证。在此基础上,分别就微脉管方向和直径对层合板拉伸性能的影响进行了研究。结果表明:当微脉管垂直铺层方向时,使单向层合板纵向拉伸强度降低,但刚度基本不受影响;微脉管直径越大,拉伸强度降低幅度越大;与不含微脉管层合板相比,含直径为0.255 mm和0.4 mm微脉管的层合板拉伸强度分别下降了21.9%和39.9%,但刚度变化不超过1.4%;当微脉管直径变化时,层合板拉伸损伤与破坏过程也发生变化。

关键词：复合材料层合板自修复微脉管拉伸性能有限元