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高熵涂层的制备工艺、组织结构和抗氧化腐蚀研究进展

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中国腐蚀与防护学报 2022年第5期42卷 873-878页

作者：裴书博万冬阳周萍曹国钦胡俊华郑州大学材料科学与工程学院郑州450001 海军研究院北京102442

概述了近年来高熵涂层的主要制备手段,重点介绍了磁控溅射和激光熔覆的制备参数对涂层组织结构以及性能的影响。对合金化过程以及特殊元素的作用进行了讨论,重点针对耐腐蚀以及抗氧化性能。对涂层失效的基本物理和化学机理进行说明,并... 详细信息

概述了近年来高熵涂层的主要制备手段,重点介绍了磁控溅射和激光熔覆的制备参数对涂层组织结构以及性能的影响。对合金化过程以及特殊元素的作用进行了讨论,重点针对耐腐蚀以及抗氧化性能。对涂层失效的基本物理和化学机理进行说明,并简要总结了高熵涂层具有优异抗氧化性能的原因,探索其在海洋腐蚀、航空航天等特殊环境下的关键应用,在此基础上对高熵合金的未来研究重点进行了总结。

关键词：高熵涂层磁控溅射激光熔覆抗腐蚀高温氧化

高温海洋环境下过渡金属基合金的腐蚀与防护研究进展

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表面技术 2022年第5期51卷 198-213,233页

作者：曹国钦陈朝阳万冬阳水季川马铭萱胡俊华郑州大学材料科学与工程学院郑州450001 低碳环保材料智能设计国际联合研究中心郑州450001 海军研究院北京102442

综述了高温海洋腐蚀环境的类型,以及各类合金在不同环境下的腐蚀失效机理。重点考察了Fe、Ti、Ni基合金内部的主要元素在高温下的扩散行为,及其与侵蚀性离子之间的交互作用。从盐雾腐蚀以及熔融热腐蚀2个角度,讨论了化学/电化学反应发... 详细信息

综述了高温海洋腐蚀环境的类型,以及各类合金在不同环境下的腐蚀失效机理。重点考察了Fe、Ti、Ni基合金内部的主要元素在高温下的扩散行为,及其与侵蚀性离子之间的交互作用。从盐雾腐蚀以及熔融热腐蚀2个角度,讨论了化学/电化学反应发生的可能性。基于氧化腐蚀过程中复合氧化膜的形成过程,总结了氧化膜与侵蚀性离子以及杂质气体的再作用机理,明确了保护性氧化膜和非保护性氧化膜的类型。从合金化的角度,揭示了Cr、Al等元素对防腐性能提升的关键作用,指出了材料计算在高温海洋环境的潜在应用价值。最后归纳了高温海洋环境下的涂层防护手段和材料体系,其中结构稳定性和界面反应问题是涂层材料研究的重点。在未来研究方向上,指出应该重点关注腐蚀过程中活性元素的交互作用以及钝化膜的形成机理,筛选有效防护元素。利用氧化、盐雾等多种腐蚀条件,依托构效关系进行涂层优化,形成系统的海洋高温涂层防护方案。高熵合金涂层作为新兴体系在高温防护上的应用具有研究价值。

关键词：海洋环境盐雾腐蚀熔融盐腐蚀钝化膜涂层

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轻水堆包壳锆材服役环境下延寿策略及研究进展

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表面技术 2019年第11期48卷 69-81页

作者：曹国钦任莹莹仵康康姚航航胡俊华邵国胜袁改焕郑州大学材料科学与工程学院郑州450001 低碳环保材料智能设计国际联合研究中心郑州450001 郑州新世纪材料基因组工程研究院河南荥阳450000 国核宝钛锆业股份公司陕西宝鸡721013

综述了核反应堆用锆合金的涂层研究现状。主要论述了非金属类涂层、金属类涂层以及MAX相涂层。其中MAX相既具有金属的性质,又具有陶瓷的性质。分析了包壳材料服役环境下的腐蚀行为,包括正常工况下的过热水氧化腐蚀和含锂离子的水溶液腐... 详细信息

综述了核反应堆用锆合金的涂层研究现状。主要论述了非金属类涂层、金属类涂层以及MAX相涂层。其中MAX相既具有金属的性质,又具有陶瓷的性质。分析了包壳材料服役环境下的腐蚀行为,包括正常工况下的过热水氧化腐蚀和含锂离子的水溶液腐蚀行为,同时也关注了离子辐照行为以及事故工况下的高温蒸汽腐蚀行为。现有涂层材料普遍具有局限性,研究多侧重于高温蒸汽腐蚀。出现了一些新材料,比如可形成致密氧化膜的MAX相、硅涂层等,但是其正常工况下的应用前景不明。相比而言,金属类涂层在抗腐蚀方面更具优势,然而其抗辐照行为和中子经济性尚待研究。目前单一涂层技术在满足抗辐照和中子经济性的基础上尚不足以同时满足正常工况和高温蒸汽下的抗腐蚀性和高稳定性。组合涂层或者多层膜技术逐步受到重视。多元涂层氧化过程中的元素迁移动力学行为以及涂层基体界面的微合金化对结合力的影响具有深远意义,目前该方面的研究有待突破。

关键词：包壳材料锆合金涂层氧化腐蚀抗辐照元素迁移

“双碳”背景下新能源固态电池材料理论设计与电池技术开发进展

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过程工程学报 2023年第7期23卷 943-957页

作者：徐红杰汪光辉苏钰杰张志高李海通杨中正王雨晨胡林悦曹国钦华北水利水电大学材料学院中德资源环境与地质灾害研究中心河南郑州450046 华电重工股份有限公司北京100070 河南省钛基新材料产业研究院河南焦作454191 中国建筑第五工程局有限公司河南郑州450001 河南省金属燃料电池重点实验室河南郑州450000

由于可充电锂金属电池(LMBs)具有较高理论能量密度,在便携式电子设备、电动汽车和智能电网等方面有重要应用。以固态电解质和锂金属负极组装的固态电池(ASSBs)具有高安全性,被认为是可提高电池能量密度和有效解决安全问题的一种有前景... 详细信息

由于可充电锂金属电池(LMBs)具有较高理论能量密度,在便携式电子设备、电动汽车和智能电网等方面有重要应用。以固态电解质和锂金属负极组装的固态电池(ASSBs)具有高安全性,被认为是可提高电池能量密度和有效解决安全问题的一种有前景的电池技术。然而,LMBs在实际实施过程中仍面临许多挑战,如库仑效率低、循环性能差和界面反应复杂等。深入分析ASSBs的物理基础和化学科学问题对电池开发具有重要意义。为了证实和补充实验研究机理,理论计算为探索电池材料及其界面的热力学和动力学行为提供了一种强有力的支撑,为设计综合性能更好的电池奠定了理论基础。本工作论述了理论计算方法在电池关键材料计算中的应用和研究意义;综述了硫化物固态电解质中Li_(10)GeP_(2)S_(12)(LGPS)及银硫锗矿体系的理论和结构设计思路,包括锂离子的输运机理和扩散路径。分析了新型反钙钛矿Li_(3)OCl和双反钙钛矿Li_(6)OSI_(2)电解质体系的理论设计思路。综述了氧化物固态电解质体系在缺陷调控下锂离子的输运机理。此外,本工作针对新型卤化物电解质体系的理论设计也进行了介绍。介绍了计算材料学在电池材料性能研究中的作用:借助理论手段分析离子传输机制、相稳定性、电压平台、化学和电化学稳定性、界面缓冲层和电极/电解质界面等关键问题;理解原子尺度下的充放电机制,并为电极材料和电解质提供合理的设计策略。总结了固态电解质和ASSBs电极与电解质间界面的理论计算的最新进展。最后,对ASSBs理论计算的不足、挑战和机遇进行了展望。

关键词：材料理论设计锂离子固态电池电解质界面工程

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《先进材料概论》课程的实践改革

中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 2021年第10期 300-301,305页

作者：朱金阳胡俊华魏要伟曹国钦郑州大学材料科学与工程学院河南郑州450001

《先进材料概论》是材料科学与工程专业的一门必不可少的课程,合理科学的授课方式,已经成为当前学生学业进步的关键,也是人才培养的一个重要环节。针对其涉及范围广泛、与时俱进、与国家发展紧密相关等特点,我们从教学内容,教学方法等... 详细信息

《先进材料概论》是材料科学与工程专业的一门必不可少的课程,合理科学的授课方式,已经成为当前学生学业进步的关键,也是人才培养的一个重要环节。针对其涉及范围广泛、与时俱进、与国家发展紧密相关等特点,我们从教学内容,教学方法等方面进行一系列的改革。探索在本门课程教学中,怎样提高学生对知识的积极程度,并且如何用轻松的方式让学生在课堂上将知识最大限度的吸收,培养学生的创新思维,实现学生的全面发展。

关键词：先进材料教学模式实践改革

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专利数据辅助的新产品概念设计方案生成方法

计算机集成制造系统 2024年第3期30卷 992-1010页

作者：杨雯丹曹国忠河北工业大学机械工程学院天津300401 河北工业大学国家技术创新方法与实施工具工程技术研究中心天津300401

在生成新产品概念设计方案的过程中,企业常缺乏辅助新产品功能描述、分解及创新的设计知识,且存在功能实现技术检索结果可用性不高、难以有效转化为概念设计方案技术特征的问题。为此,提出一种专利数据辅助的新产品概念设计方案生成方... 详细信息

在生成新产品概念设计方案的过程中,企业常缺乏辅助新产品功能描述、分解及创新的设计知识,且存在功能实现技术检索结果可用性不高、难以有效转化为概念设计方案技术特征的问题。为此,提出一种专利数据辅助的新产品概念设计方案生成方法。首先,使用文本相似度算法,检索国际专利分类表中与设计任务相关的分类号文本,辅助描述新产品的主功能。其次,引入C-K理论将下级分类号释义视为K空间中的元素,新产品子功能视为C空间中的元素,通过元素间转化辅助完成主功能分解。再次,结合专利技术成熟度分析和功能创新策略,确定新产品的功能创新方向,并依据共现分类号释义预测新产品的集成功能,辅助实现新产品的功能创新。接着,应用专利文献跨域特征分析模型,引入技术领域融合度的概念,量化专利技术的知识广度和流动性,辅助优选功能实现技术,并利用语义解析技术自动提取专利独立权利要求中的技术特征,辅助生成新产品概念设计方案。最后,将该方法应用于重型汽车底盘预装设备领域的新产品开发,证明了方法的有效性。

关键词：概念设计专利数据功能设计专利技术优选语义解析

基于TRIZ冲突解决理论的老年用品可用性设计方法

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机械设计 2024年第1期41卷 195-203页

作者：曹国忠范晓霞孙寅迪王禹钦河北工业大学机械工程学院天津300401 河北工业大学建筑与艺术设计学院天津300401 国家管网集团北方管道有限责任公司技术支持中心河北廊坊065008

为有效解决老年用品可用性设计中的冲突问题,将可用性与冲突解决理论融合,提出一种老年用品可用性设计方法。由于传统TRIZ参数对老年用品的不适用和模糊性,在老年用品的可用性设计中难以获得解决方案。从老年用品的可用性设计冲突入手,... 详细信息

为有效解决老年用品可用性设计中的冲突问题,将可用性与冲突解决理论融合,提出一种老年用品可用性设计方法。由于传统TRIZ参数对老年用品的不适用和模糊性,在老年用品的可用性设计中难以获得解决方案。从老年用品的可用性设计冲突入手,将TRIZ的工程参数筛选出老年可用性设计领域的26个专属可用性参数,采用灰色关联分析法对参数进行可用性分类,从感知层、认知层和执行层进行冲突矩阵的重构;建立了基于冲突解决理论的老年用品可用性设计过程模型,并应用于老年药盒的可用性设计实例。结果表明:文中方法能系统化地解决老年用品可用性设计中的冲突问题,使老年用品可用性设计方法和TRIZ的应用领域得到进一步拓展。

关键词：可用性设计冲突解决理论 TRIZ 老年用户冲突矩阵

高等级生物安全设施通风系统风机配置模式综合分析

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科学通报 2024年第7期69卷 825-833页

作者：曹国庆陈紫光王荣建科环能科技有限公司北京100013 天津大学环境科学与工程学院天津300072

高等级生物安全设施是国家生物安全体系的基础支撑平台,是人口健康与动物卫生领域开展科研、生产和服务的重要保障条件,在我国重大疫病防控中发挥着至关重要的作用.生物安全设施安全的核心措施是通过通风空调系统保持负压,送、排风机是... 详细信息

高等级生物安全设施是国家生物安全体系的基础支撑平台,是人口健康与动物卫生领域开展科研、生产和服务的重要保障条件,在我国重大疫病防控中发挥着至关重要的作用.生物安全设施安全的核心措施是通过通风空调系统保持负压,送、排风机是通风空调系统的重要设备,也是实现持续负压环境的核心保障.国内外相关标准规范、指南文件对高等级生物安全设施通风空调系统风机配置提出了明确要求.本文在对比分析这些要求的基础上,结合工程实例梳理了近年来我国高等级生物安全设施建设现状,对高等级生物安全设施通风空调系统风机运行模式、多台风机互为备用、送排风机变频控制、高海拔地区风机选型等关键问题进行了探讨.通过综合分析指出,高等级生物安全设施风机配置模式应经风险评估确定;通风空调系统设置相互独立、互为备用的两台风机是最佳工程选择;风机变频控制是高等级生物安全设施有效的压力梯度控制及节能运行措施之一;高海拔地区高等级生物安全设施应根据环境大气压对风机全压进行修正.

关键词：生物安全实验室高生物安全风险车间通风系统风机配置模式标准规范

纾解竞争性官僚体系弊病——美国净评估情报分析机制的创立及其影响

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情报杂志 2024年第9期43卷 32-39页

作者：曹国涛忻怿南京大学历史学院南京210033 陕西师范大学历史文化学院西安710119

[研究目的]作为新型战略情报获取及综合评估机制,美国净评估情报分析机制显著增强美国国家安全战略及情报产品的竞争性特质,成为美国冷战致胜的智力保障。理解该机制创设的背景、对传统情报分析模式的超越及其冷战历史影响,具有学术价... 详细信息

[研究目的]作为新型战略情报获取及综合评估机制,美国净评估情报分析机制显著增强美国国家安全战略及情报产品的竞争性特质,成为美国冷战致胜的智力保障。理解该机制创设的背景、对传统情报分析模式的超越及其冷战历史影响,具有学术价值和现实参考。[研究方法]基于官僚政治学、组织行为学框架,解读解密档案及当事人著述,论析净评估机制出炉及其特质效能。[研究结论]净评估在组织层面获得顶层便利、专注长时段和战略性分析并避免镜像化理解对手,重视激发中长期对敌比较优势,得以解决传统情报分析之弊。净评估机制妥善协调了短期情报活动与长期战略评估,是美国赢取对苏长期战略竞争的关键智力创新。

关键词：情报分析情报分析机制净评估净评估机制竞争性官僚体系詹姆斯·施莱辛格