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无机金属锂离子筛材料制备方法研究进展

化工进展 2024年第8期43卷 4173-4186页

作者：卞维柏张睿轩潘建明常州工学院光电工程学院江苏常州213032 江苏大学化学与化工学院江苏镇江212013 扬州天和药业有限公司江苏扬州225267

无机金属锂离子筛材料制备方法较多,也是最有潜力进行工业化制备生产并实际应用的吸附提锂材料。由于不同制备方法具有各自的技术特点与局限性,所制备出的离子筛材料在形态、选择性、吸附容量及结构稳定性等方面也各有不同,总结归纳出... 详细信息

无机金属锂离子筛材料制备方法较多,也是最有潜力进行工业化制备生产并实际应用的吸附提锂材料。由于不同制备方法具有各自的技术特点与局限性,所制备出的离子筛材料在形态、选择性、吸附容量及结构稳定性等方面也各有不同,总结归纳出这些制备方法的技术优势与不足及离子筛材料的特点,对设计制备综合性能优异的离子筛材料具有重要的意义。本文综述了固相反应法、溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法等几种常见方法制备无机金属锂离子筛的研究工作进展,主要探讨了这些制备方法所制备的无机金属锂离子筛的微结构、性状、结晶度、吸附容量等综合性能,并重点论述了对应制备方法的技术优势与不足,还分析了不同制备方法制备吸附性能优异无机金属锂离子筛材料的技术瓶颈,并结合技术方法特点提出了针对不同方法制备吸附性能优异离子筛材料可采取的一些方法措施,以期推动无机金属锂离子筛材料规模化生产制备并实际应用。

关键词：锂离子无机金属锂离子筛制备方法选择性吸附材料

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基于深度学习的农机运动模式识别方法研究

基于深度学习的农机运动模式识别方法研究

作者：卞存翔齐鲁工业大学

学位级别：硕士

随着装有定位设备的智能农机的普及,海量的农机轨迹数据应运而生。精准识别农机的运动模式是数据挖掘领域的一项重要研究内容,对实现农田面积计算和农村路网构建具有重要意义。然而,原始的轨迹数据含有大量异常点,它们会影响识别的精度... 详细信息

随着装有定位设备的智能农机的普及,海量的农机轨迹数据应运而生。精准识别农机的运动模式是数据挖掘领域的一项重要研究内容,对实现农田面积计算和农村路网构建具有重要意义。然而,原始的轨迹数据含有大量异常点,它们会影响识别的精度。其次,原始轨迹数据仅记录了时间、经纬度、速度和方向,单纯依靠它们难以实现高精度识别。为了丰富轨迹数据,研究者开始关注于加速度和角速度等运动特征的设计。这些特征充分反映了农机的运动状态,但是它们未能反映农机的分布特性,导致识别精度难以极大提高。近年来,基于深度学习的识别方法凭借着自动提取深层特征的优势取得了显著成功。然而大部分方法忽略了深层局部和全局特征的融合,未能充分利用轨迹特征,导致识别精度难以进一步提高。针对上述问题,本文从数据清洗、特征增强和深度学习模型构建三个方面出发,开展基于深度学习的农机运动模式识别及其应用研究:1.在数据清洗方面,针对由于卫星信号干扰等因素而产生的离散点和漂移点,本文提出基于移动窗口的平均距离比较法和基于相邻点距离的比较法来将它们剔除,以提高轨迹数据的质量,确保后续特征增强的可靠性和模式识别的准确性。2.在特征增强方面,除了8个运动特征(例如,速度、方向和加速度等)之外,本文提出一种基于空间关系的统计方法从原始轨迹中提取2种分布特征(密度和平行特征),以充分反映农机的分布情况,使轨迹特征更加丰富。3.在模型构建方面,本文提出一种能够提取并融合深层局部和全局特征的Conv TEBi LSTM模型。该模型首先利用1D-CNN和Transformer-Encoder从轨迹特征中提取深层局部和全局特征。然后,模型利用Bi LSTM来将上述特征进行融合。最后,基于融合特征,该模型利用线性分类器将轨迹点识别为田间和道路点。4.在Harvester和Paddy两个数据集进行实验,以验证特征增强的有效性。结果表明本方法取得97.55%和86.44%的准确率,具有很高的识别精度。在Harvester上进行对比和消融实验,以验证Conv TEBi LSTM模型以及改进子模块的有效性。结果表明本方法取得98.21%的准确率和94.35%的F1值,具有很好的识别效果。在农机管理云平台上进行了模型部署和测试,以验证本方法的识别结果在面积计算应用上的有效性。结果表明该平台实现了误差小于300平方米的面积计算,具有很好的应用效果,这为农机作业补贴管理提供了可靠的数据支持。

关键词：农机运动模式识别深度学习时空轨迹数据数据增强数据清洗

APCM法泡沫铝合金化泡体稳定机制及力学性能强化研究

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APCM法泡沫铝合金化泡体稳定机制及力学性能强化研究

作者：卞雨晴太原科技大学

学位级别：硕士

泡沫金属材料因其低密度、高比强度以及优良的声学、吸能、电磁屏蔽等性能被深入的研究,广泛应用在航空航天或汽车工业领域。近年来,粉体粉末冶金法（PCM法）工艺制作的闭孔泡沫铝合金因孔隙率大、工艺简单获得了长足的发展,利用此法制... 详细信息

泡沫金属材料因其低密度、高比强度以及优良的声学、吸能、电磁屏蔽等性能被深入的研究,广泛应用在航空航天或汽车工业领域。近年来,粉体粉末冶金法（PCM法）工艺制作的闭孔泡沫铝合金因孔隙率大、工艺简单获得了长足的发展,利用此法制作的泡沫铝小球（APCM）可以解决PCM法泡沫铝合金普遍存在的孔结构不均匀的缺点。论文进一步采用合金化法对泡沫铝硅合金的孔结构泡体稳定化机制进行研究,并同时改进其力学性能。论文分别采用Ti、Cu、Co、Ni合金元素,与纯Al粉、Si粉、发泡剂Ti H2粉末混合,以热挤压工艺制备预制体的方式,通过发泡获得泡沫铝合金小球。试验依靠金相显微镜、SEM、EDS对其宏观孔结构以及微观组织进行检测分析,凭借压缩试验机测试其力学性能,获得如下结论:（1）在Al-Si中加入合金元素,与未加合金元素Al-Si12泡沫铝小球相比,其孔结构更好,表现为:当Ti、Cu、Co和Ni元素的质量分数分别为0.3%、0.1%、0.1%、0.1%时,内部泡沫相对稳定,孔型圆整。当Ti、Cu、Co和Ni的质量分数分别为0.3%、0.1%、0.5%和0.1%时,泡沫铝孔结构均匀分布。其原因为加了合金元素的Al-Si12-X（X=Ti、Cu、Co、Ni,0.1%≤X≤1%）比未加的Al-Si12膨胀时间长,Al-Si12-X泡沫铝小球泡体稳定机制更好。与Al-Si12相比,Al-Si12-X的熔点低、黏度高,基体细化效果明显,各元素弥散分布,使得泡沫铝呈现均匀的孔径分布。（2）Al-Si12-X的稳定机制也体现在泡沫铝的微观组织,在Al-Si中加入合金元素,会改变Al-Si12泡沫铝小球的组织性能。表现为:添加不同含量的合金元素基体组织呈现的效果不同,加入合金元素的基体中的部分硅相由针状向纤维状转变,晶粒细化效果明显。其中0.3%Ti、0.1%Cu、0.1%Co、0.1%Ni时,细化效果最好,基体表面固体夹杂物减少,裂纹减少,泡体表面光滑。加入合金元素,促进基体晶粒细化,提高α-Al的强度,减少裂纹的产生,同时改善Al-Si合金组织性能及APCM发泡工艺,提高其力学性能。（3）在Al-Si中加入合金元素,对Al-Si12泡沫铝小球的力学性能产生影响。表现为:从压缩性能分析,基体组织和孔结构分别影响着压缩性能的屈服强度和平台应力。未加合金元素的屈服强度是2.3 k N,除合金元素极限添加量1%外,0.3%Ti、0.1%Cu、0.3%Co、0.5%Ni的屈服强度分别为3.8 k N、3.6 k N、4 k N、4 k N,说明不同合金元素的不同添加量中,其屈服强度比未添加的Al-Si12的高。泡沫铝小球的平台区越平缓,内部孔结构越均匀,0.3%Ti、0.1%Cu、0.1%Ni的平台区较未加的更平缓,表明添加0.3%Ti、0.1%Cu、0.1%Ni制备的泡沫铝孔径分布均匀。其中Al-Si-Ti（Ti=0.3%）的载荷位移曲线与理想的压缩曲线相近,证实其压缩效果最理想。（4）在添加的合金元素中,不同元素的不同含量对泡沫铝都起着不同的正面效果,相较Cu其他添加量,Al-Si-Cu（Cu=0.1%）孔圆整性、屈服强度都优于其他含量,但其内部孔洞分布不均匀;Al-Si-Co（Co=0.5%）有均匀的孔隙,然而0.1%Co的细化效果最好;Al-Si-Ni（Ni=0.1%）内部孔型圆整均匀且晶粒细化最显著,却是0.5%Ni的屈服强度最优;只有Al-Si-Ti（Ti=0.3%）同时具有均匀的孔结构、细化明显的微观组织、又兼具优良的力学性能。故合金元素拥有最优试验参数,可促使泡体有更好的稳定机制,基体晶粒得到细化,强化其力学性能,反之试样将出现明显缺陷,导致力学性能下降。

关键词： APCM 合金化晶粒细化稳定机制力学性能

AZ31镁合金脉冲激光点焊工艺及焊点排布研究

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AZ31镁合金脉冲激光点焊工艺及焊点排布研究

作者：卞树旺东北电力大学

学位级别：硕士

本文从AZ31镁合金脉冲激光单点焊出发,设置不同的峰值功率、脉冲时间、离焦量以及预热温度探究最佳点焊参数。并利用该参数进行进一步多焊点的排布方式研究,以求提升1 mm厚AZ31镁合金脉冲激光点焊搭接接头力学性能。本文主要研究内容如... 详细信息

本文从AZ31镁合金脉冲激光单点焊出发,设置不同的峰值功率、脉冲时间、离焦量以及预热温度探究最佳点焊参数。并利用该参数进行进一步多焊点的排布方式研究,以求提升1 mm厚AZ31镁合金脉冲激光点焊搭接接头力学性能。本文主要研究内容如下:首先,利用ANSYS有限元模拟软件中的APDL模块对镁合金脉冲激光单点焊温度场进行数值模拟分析。研究结果表明:熔池峰值温度与峰值功率、脉冲时间以及预热温度成正比,最大值分别为2241.43℃、1616.31℃以及1829.88℃;但与离焦量成反比,0 mm时达到最大值1326.25℃。其次,通过设置不同峰值功率、脉冲时间、离焦量以及预热温度,研究其对点焊接头形貌以及焊接缺陷的影响,定量分析焊接参数对焊点成型机理的影响。研究结果表明:峰值功率增大,点焊吸收率升高（0.79-0.93）,焊点熔深增大（1.14-2.00 mm）;脉冲时间延长,焊点整体尺寸增大,尤其是结合面宽度（0-0.45 mm）,熔池内部反冲压力升高（2.41-63.52 N/m）,表面张力降低（339.297 P0-117.84P0）,焊接缺陷敏感性整体下降;离焦量增大,焊点熔深降低（2–1.14 mm）,但结合面宽度增长幅度较大（0.38–0.83 mm）,此外,凝固裂纹敏感性降低（1.71mm-0.72 mm）;预热温度对焊接缺陷敏感性影响最大,预热温度升高,熔池冷却速度减缓（133358.2℃/s–93872.17℃/s）,裂纹长度与气孔面积均大幅度降低（1.43–1.02 mm;0.07–0.01 mm2）。再次,使用扫描电镜、万能试验机以及能谱仪等设备对不同参数下焊点显微组织、拉剪性能、断口形貌以及元素分布进行分析。研究结果表明:焊点截面显微组织主要分为熔合线处柱状晶区、中心等粗大轴晶区、中心柱状晶区以及中心细小等轴晶区。峰值功率增大,熔合线处柱状晶尺寸减小（139.81–63.72μm）,中心细小等轴晶尺寸增大（18.22–43.74μm）;脉冲时间对熔合线处柱状晶尺寸影响较大（57.87-165.25μm）;离焦量增大,熔合线处柱状晶尺寸先减小后增大,0.5 mm时达到最小值104.43μm,等轴晶尺寸变化较小;预热温度升高,熔合线处柱状晶尺寸先减小后增大,100℃时达到最小值98.34μm。受到焊点缺陷以及显微组织的影响,焊点抗拉剪性能差异较大;断口显微形貌表明断口内部韧性断裂特征占比越大,点焊接头力学性能越好。综合以上几方面研究得出最佳焊接参数为:预热温度200℃,峰值功率2.5 k W,脉冲时间6 ms,离焦量0.5 mm。最后,利用上文中所得最佳参数进行焊点排布实验。设置不同焊点数量、间距以及排数,测试其拉伸性能。研究结果表明:综合考虑焊点可靠性以及经济性,焊点数量应控制在15个以内,焊点间距应尽可能设计为在搭接面均匀分布,焊点排数不应超过5排。

关键词：镁合金脉冲激光点焊工艺机理焊点排布

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融合光流场特征的船舶追踪方法研究

融合光流场特征的船舶追踪方法研究

作者：卞昌硕南京信息工程大学

学位级别：硕士

红外与可见光图像特征动态选择的目标检测网络

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中国图象图形学报 2024年第8期29卷 2350-2363页

作者：许可刘心溥汪汉云万建伟郭裕兰国防科技大学电子科学学院长沙410005 信息工程大学地理空间信息学院郑州450001

目的基于可见光和红外双模态图像融合的目标检测算法是解决复杂场景下目标检测任务的有效手段。然而现有双光检测算法中的特征融合过程存在两大问题:一是特征融合方式较为简单,逐特征元素相加或者并联操作导致特征融合效果不佳;二是算... 详细信息

目的基于可见光和红外双模态图像融合的目标检测算法是解决复杂场景下目标检测任务的有效手段。然而现有双光检测算法中的特征融合过程存在两大问题:一是特征融合方式较为简单,逐特征元素相加或者并联操作导致特征融合效果不佳;二是算法结构中仅有特征融合过程,而缺少特征选择过程,导致有用特征无法得到高效利用。为解决上述问题,提出了一种基于动态特征选择的可见光红外图像融合目标检测算法。方法本文算法包含特征的动态融合层和动态选择层两个创新模块:动态融合层嵌入在骨干网络中,利用Transformer结构,多次对多源的图像特征图进行特征融合,以丰富特征表达;动态选择层嵌入在颈部网络中,利用3种注意力机制对多尺度特征图进行特征增强,以筛选有用特征。结果本文算法在FLIR、LLVIP(visible-infrared paired dataset for low-light vision)和VEDAI(vehicle detection in aerial imagery)3个公开数据集上开展实验验证,与多种特征融合方式进行平均精度均值(mean average precision,mAP)性能比较,mAP50指标相比于基线模型分别提升了1.3%、0.6%和3.9%;mAP75指标相比于基线模型分别提升了4.6%、2.6%和7.5%;mAP指标相比于基线模型分别提升了3.2%、2.1%和3.1%。同时设计了相关结构的消融实验,验证了所提算法的有效性。结论提出的基于动态特征选择的可见光红外图像融合目标检测算法,可以有效地融合可见光和红外两种图像模态的特征信息,提升了目标检测的性能。

关键词：红外图像目标检测注意力机制特征融合深度神经网络