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超声波增材制备钛/铝叠层材料界面形貌与结合性能研究

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超声波增材制备钛/铝叠层材料界面形貌与结合性能研究

作者：孙宝壮山东大学

学位级别：硕士

钛/铝复合材料具有密度低、比强度高、抗腐蚀以及塑性变形能力强等特性,在航空航天、电子信息等领域有广阔的应用前景。本文采用超声波增材技术制备Al1100和TA1的叠层复合材料,研究工艺参数对叠层材料界面形貌的影响,分析钛/铝界面的微... 详细信息

钛/铝复合材料具有密度低、比强度高、抗腐蚀以及塑性变形能力强等特性,在航空航天、电子信息等领域有广阔的应用前景。本文采用超声波增材技术制备Al1100和TA1的叠层复合材料,研究工艺参数对叠层材料界面形貌的影响,分析钛/铝界面的微观结构演变规律,测定钛/铝叠层材料的结合强度并分析其断裂机理。研究结果对于拓宽钛/铝复合材料的制备及应用领域具有重要的理论意义和应用价值。控制固结压力0.25-0.45 MPa,Ti层固结振幅20.0-27.5 μm,Al层振幅20.0 μm,Ti层固结速度15.0-25.0 mm/s,Al层固结速度25.0-35.0 mm/s,预热温度20-100 ℃参数条件下制备的钛/铝叠层材料界面结合良好,线性焊接密度达100%。因钛铝材料的物理性能差异较大,在钛上增材铝层时,获得的界面呈波浪状弯曲起伏,形成“机械嵌合”的形貌特征;在铝上增材钛层时,获得的钛/铝界面较为平直。叠层材料钛铝界面存在相互的扩散,但无金属间化合物生成,叠层材料的Ti层芯部显微组织为等轴晶粒;Al1100轧制态晶粒呈现细碎特征,增材制备过程中,钛铝界面因塑性变形和层间产热,Al层发生动态回复再结晶现象,内部新的无畸变等轴晶粒取代变形晶粒,大角度晶界数量上升,位错塞积程度下降,局部取向差角度减小。超声波增材制造过程中Ti层因加工硬化,显微硬度高于TA1箔带;Al层发生“软化现象”,回复再结晶后显微硬度小于1100箔带。叠层材料的钛/铝层间剥离强度和剥离载荷功随着固结压力和振幅的增大而提高,剥离强度最大达8.5 N/mm。剥离断口形貌存在钛铝层间开裂和Al层内部撕裂两种,固结压力和振幅的增大使断口形貌由层间开裂向Al层内部撕裂转变,剥离断口处Ti层内表面粘连纯铝面积增大,韧窝面积增大,尺寸变的小而深,因此钛/铝层间剥离强度提高。拉伸过程中钛铝层间发生开裂,固结压力增大提高界面结合性能,增材固结方向（RD）与垂直于增材固结方向（TD）的最大抗拉强度分别为275.2 MPa和231.2 MPa,固结振幅增大导致位错的塞积程度加大,在拉伸过程中Ti层与Al层容易在应力集中处发生断裂,造成抗拉强度下降;超声焊极的轴向振动使金属箔带沿TD方向比RD方向发生塑性变形大并且造成较多的位错塞积,微观上造成钛铝层内部晶粒各向异性,导致叠层材料RD方向上拉伸强度高于TD方向的强度。

关键词：超声波增材制造钛/铝叠层材料界面形貌动态回复再结晶强度性能

电流波形对7A04铝合金脉冲TIG焊接头组织及强度的影响

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热加工工艺 2022年第21期51卷 30-34页

作者：郭新宇王娟孙宝壮刘民山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室山东济南250061 山东特种工业集团有限公司山东淄博255201

为研究电流波形对7A04铝合金脉冲TIG焊接质量的影响,采用ER5183焊丝对8 mm厚的7A04铝合金板进行脉冲TIG焊,研究矩形波、正弦波、三角波焊接电流对接头组织及强度的影响。结果表明,不同电流波形的周期性变化引起熔池搅拌效果和热输入不同... 详细信息

为研究电流波形对7A04铝合金脉冲TIG焊接质量的影响,采用ER5183焊丝对8 mm厚的7A04铝合金板进行脉冲TIG焊,研究矩形波、正弦波、三角波焊接电流对接头组织及强度的影响。结果表明,不同电流波形的周期性变化引起熔池搅拌效果和热输入不同,影响熔池晶粒细化程度及组织形态。采用脉冲三角波形电流焊接时,可以获得晶粒细小的焊缝组织,接头的屈服强度优于其他两种电流波形获得的接头,屈强比达0.95。

关键词： 7A04铝合金 TIG焊电流波形组织

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基于放电电压平台研究的蓄电池寿命状态评估

铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 1266-1274页

作者：成庶吕壮壮刘畅向超群中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

为解决传统动车组镍镉蓄电池的返修方法导致部分蓄电池在触发返修条件前已性能劣化,同时大量已达返修标准的蓄电池性能并未过度衰退的问题,设计单体镍镉蓄电池全寿命加速老化实验并获取相关实验数据。首先,采用集成经验模态方法建立单... 详细信息

为解决传统动车组镍镉蓄电池的返修方法导致部分蓄电池在触发返修条件前已性能劣化,同时大量已达返修标准的蓄电池性能并未过度衰退的问题,设计单体镍镉蓄电池全寿命加速老化实验并获取相关实验数据。首先,采用集成经验模态方法建立单体电池全寿命健康状态类别划分模型,然后运用离散小波变换消除放电电压平台数据的奇异值,进而利用极限学习机算法预测蓄电池寿命状态,最终实现对蓄电池全生命周期寿命的准确预测与健康状态评估功能。实验结果表明:相较于传统的蓄电池寿命阈值分类方法,运用集成经验模态建立的健康状态类别划分模型能有效避免蓄电池寿命末端出现误警情况。作为融合算法模型输入的放电电压平台数据易获取,基于离散小波变换的数据预处理方法可提升算法准确率近3%,最终可达到96%~98%。此外,相对于传统的神经网络模型,融合算法模型不涉及迭代,因而能兼顾算法的预测精度与计算效能。蓄电池识别健康状态的F1值为0.976 3,识别老化阶段的F1值为0.950 9,识别故障阶段的F1值为0.939 394。相较于传统的依据动车组运营里程和使用年限进而决定蓄电池是否返修的方法,融合算法模型提供了显著的评判标准,能判别蓄电池是否应该返修,并有效地识别蓄电池的健康状态,降低了动车组的运营成本,保障动车组运营安全,为电池寿命评判和检修策略的优化提供参考。

关键词：寿命评估集成经验模态分解离散小波变换极限学习机放电电压平台在线检测

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两种热处理工艺对3Cr钢腐蚀行为影响及机理研究

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中国腐蚀与防护学报 2023年第3期43卷 656-662页

作者：夏晓健万芯媛陈云翔韩纪层陈奕扬严康骅林德源陈天鹏左晓梅孙宝壮程学群国网福建省电力有限公司电力科学研究院福州350003 国网福建省电力有限公司莆田供电公司莆田351100 北京科技大学腐蚀与防护中心北京100083

采用电化学测试、扫描Kelvin探针(SKP)、原子力显微镜(AFM)和浸泡实验等手段研究了两种热处理条件下含3%Cr(质量分数)的低碳钢在含Cl-环境中的腐蚀行为与机理,利用微区电化学等手段建立了显微组织与耐蚀性的相关性。结果表明:含3%Cr钢... 详细信息

采用电化学测试、扫描Kelvin探针(SKP)、原子力显微镜(AFM)和浸泡实验等手段研究了两种热处理条件下含3%Cr(质量分数)的低碳钢在含Cl-环境中的腐蚀行为与机理,利用微区电化学等手段建立了显微组织与耐蚀性的相关性。结果表明:含3%Cr钢退火后得到单一铁素体组织,正火后得到铁素体+贝氏体组织。两种组织的差异是造成初期腐蚀形貌差异的根本原因,正火组织由于不同相间的电偶效应导致其耐蚀性较退火组织差。

关键词：低碳钢热处理组织结构微区电化学

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个人数据财产权的证立及诠释

法制与社会发展 2024年第4期30卷 168-189页

作者：季卫东翁壮壮上海交通大学凯原法学院

个人数据财产权否定论主张个人数据来源日常化、独立价值低、独占程度弱、非劳动所得,并且创设该权利降低数据流通效率,从而反对创设个人数据财产权。然而,这些理由并不成立。个人数据财产权具备避免个人数据价值被过度攫取的对抗功能... 详细信息

个人数据财产权否定论主张个人数据来源日常化、独立价值低、独占程度弱、非劳动所得,并且创设该权利降低数据流通效率,从而反对创设个人数据财产权。然而,这些理由并不成立。个人数据财产权具备避免个人数据价值被过度攫取的对抗功能、多主体共享数据经济红利的互惠功能,以及个人参与数据经济秩序再造的协商功能。在静态结构层面,个人数据财产权的权利主体限于有能力授权其他主体使用个人数据的自然人;权利客体限于依法可转让的显名个人数据;权利内容是通过法律授权实现财产权益。在动态运作层面,数据汇聚效率可能降低、定价权倾斜分配、权利实现机制缺失的难题可以被配套制度化解。在制度边界层面,法律通过协调不同个人的数据财产权之间、个人数据财产权与企业数据财产权之间,以及个人数据财产权与公共数据之间的关系,可兼顾个人数据流通的效率、公平与安全,从而助推数字经济发展。

关键词：数据确权数据财产权个人数据个人数据财产权

解析单颗粒电化学分步电子转移步骤用于识别电催化剂本征活性

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第5期60卷 262-271页

作者：孙泽晖来壮壮赵影影陈建富马巍华东理工大学化学与分子工程学院材料生物学和动态化学前沿科学中心先进材料重点实验室和费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心国际合作联合实验室上海200237 华东理工大学计算化学中心和工业催化研究所绿色化学工程与工业催化国家重点实验室上海200237

揭示电催化剂本征活性对于量化其构-效关系至关重要.传统的整体表征方法只能提供大量纳米颗粒(NP)的平均性能,并且通常难以排除添加剂的贡献.单颗粒碰撞电化学(SNCE)技术能够有效地在单NP水平上揭示电催化剂活性.尽管SNCE领域已取得了... 详细信息

揭示电催化剂本征活性对于量化其构-效关系至关重要.传统的整体表征方法只能提供大量纳米颗粒(NP)的平均性能,并且通常难以排除添加剂的贡献.单颗粒碰撞电化学(SNCE)技术能够有效地在单NP水平上揭示电催化剂活性.尽管SNCE领域已取得了很大的研究进展,但目前人们对其反应中的电子转移过程认识尚不充分,难以提供NPs结构与活性之间的定量关系.本文以铂纳米颗粒(PtNPs)氧还原反应(ORR)作为SNCE过程的模型体系,通过构建功能化锥形碳微米电极(CNE)界面,有效地调控了ORR电催化过程,揭示了SNCE分步电子转移在调节单个PtNP表观ORR活性中的重要作用.分别采用化学刻蚀和元素功能化技术调控CNE界面的表面粗糙度和氮元素掺杂组成,构筑了光滑碳电极(s-CNE)、粗糙碳电极(r-CNE)、光滑氮掺杂碳电极(sN-CNE)和粗糙氮掺杂碳电极(rN-CNE)四种功能化电极界面.实验表明,单个PtNP在s-CNE、r-CNE、sN-CNE和rN-CNE这四种功能化CNE界面上产生的ORR电流强度依次增大(即s-CNE

关键词：单颗粒电催化剂电子转移决速步本征活性

TP110TS和P110钢在CO2注入井环空环境中应力腐蚀行为比较

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中国腐蚀与防护学报 2020年第4期40卷 302-308页

作者：李清张德平李晓荣王薇孙宝壮艾池东北石油大学油气井工程学院大庆163318 中国石油吉林油田公司二氧化碳开发公司松原138000 天津大港油田集团工程建设有限责任公司天津300280 中国石油吉林油田分公司油气工程研究院松原138000 北京科技大学腐蚀与防护中心北京100083

利用U形弯试样浸泡实验和电化学测试技术研究了两种油套管钢在CO2注入井环空环境中的应力腐蚀开裂行为。结果表明,TP110TS钢和P110钢在注入井环空环境(大量CO2-微量H2S)下存在一定的应力腐蚀敏感性,其应力腐蚀机制为阳极溶解和氢脆协同... 详细信息

利用U形弯试样浸泡实验和电化学测试技术研究了两种油套管钢在CO2注入井环空环境中的应力腐蚀开裂行为。结果表明,TP110TS钢和P110钢在注入井环空环境(大量CO2-微量H2S)下存在一定的应力腐蚀敏感性,其应力腐蚀机制为阳极溶解和氢脆协同作用机制。在CO2-H2S环境下,咪唑啉类缓蚀剂的浓度对TP110TS和P110油套管钢的应力腐蚀产生不同的影响,添加足量的缓蚀剂对P110钢的应力腐蚀行为产生较好的抑制效果;但当添加量不足时,缓蚀剂会增加P110钢发生应力腐蚀的倾向性。而TP110TS钢的应力腐蚀敏感性随着缓蚀剂浓度的增加而减小,相对更适用于添加缓蚀剂的CO2-H2S环境。

关键词： TP110TS钢 P110钢环空环境应力腐蚀 CO2注入井

“四网融合”理念下无锡市域(郊)铁路规划研究

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铁道运输与经济 2024年第5期46卷 183-191,218页

作者：孙宝华设设计集团股份有限公司综合运输规划研究三所江苏南京210014

国家相关部门不断加强干线铁路、城际铁路、市域(郊)铁路、城市轨道交通“四网融合”,以一体化的轨道交通体系支撑中心城市带动周边地区融合发展。针对无锡市多层次轨道交通发展现状,分析“四网融合”理念下无锡市域(郊)铁路功能定位,... 详细信息

国家相关部门不断加强干线铁路、城际铁路、市域(郊)铁路、城市轨道交通“四网融合”,以一体化的轨道交通体系支撑中心城市带动周边地区融合发展。针对无锡市多层次轨道交通发展现状,分析“四网融合”理念下无锡市域(郊)铁路功能定位,从功能及需求出发,重点面向市域范围通勤走廊,采用“契合城镇发展轴、串联市域中心体系、覆盖市域主要客流走廊”的方法进行线网布局,进一步提升无锡市对外衔接的综合枢纽在区域轨道线网中的定位,强化在区域交通中的辐射力和吸引力;做好市域(郊)铁路与城市轨道交通的衔接,力争与城市轨道实现多点换乘;形成与城际铁路共线融合、贯通运营、支撑无锡市域范围人流物流高效流动的市域(郊)铁路网,为促进“四网融合”发展,构建城市、交通协调格局提供重要的参考依据。

关键词： “四网融合” 市域(郊)铁路无锡轨道交通规划布局

相变腔冷凝现象对沸腾-凝结共存相变传热的影响

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北京工业大学学报 2024年第1期50卷 113-122页

作者：李艳霞史壮壮刘中良北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室及传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

针对平板热管均热器内部狭小空间存在着强烈的沸腾与凝结相互作用,以去离子水为工质,可视化实验研究了冷凝面上发生的凝结现象及其对相变腔传热性能的影响。通过分析冷凝面上液滴的形成、长大、汇聚成液膜、滴落,以及气液界面产生气泡... 详细信息

针对平板热管均热器内部狭小空间存在着强烈的沸腾与凝结相互作用,以去离子水为工质,可视化实验研究了冷凝面上发生的凝结现象及其对相变腔传热性能的影响。通过分析冷凝面上液滴的形成、长大、汇聚成液膜、滴落,以及气液界面产生气泡随气流运动对冷凝液膜的冲刷作用,揭示了不同热流密度和充液率时相变腔冷凝面传热传质特性对沸腾-凝结共存相变传热影响的内在机理。实验结果表明:受重力影响,水蒸气在冷凝面上凝结有液滴和液膜共存并相互转化的特性,冷凝面热阻在相变腔总热阻中占比65%~88%,适宜的充液率有利于沸腾气泡冲刷冷凝壁面,加快冷凝液的回流,改善冷凝面及相变腔的传热性能;随着热流密度的增大,沸腾过程变得剧烈,冷凝面受沸腾气泡的冲刷频率提高,冷凝液回流速度加快,冷凝面热阻减小,传热性能得到提高。

关键词：可视化相变腔凝结与沸腾共存充液率气泡冲刷冷凝液回流