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集成化白云石悬浮煅烧引领镁产业变革

中国材料进展 2024年第1期43卷 46-53页

作者：单智伟王悦存王鹏飞马英子郑芮西安交通大学金属材料强度国家重点实验室陕西西安710049 西安交通大学陕西省镁基新材料工程研究中心陕西西安710049 西安交通大学材料科学与工程学院陕西西安710049 国科镁业科技(河南)有限公司河南洛阳471000

白云石煅烧作为硅热法炼镁的第一步,不仅是主要的能耗和碳排放环节,其煅烧产物的质量更是直接影响原镁的产率与品质。目前主流的回转窑煅烧工艺存在热效率低、能耗高、污染大、单线产能低、产品质量不稳定等问题,整个煅烧工序亟待技术... 详细信息

白云石煅烧作为硅热法炼镁的第一步,不仅是主要的能耗和碳排放环节,其煅烧产物的质量更是直接影响原镁的产率与品质。目前主流的回转窑煅烧工艺存在热效率低、能耗高、污染大、单线产能低、产品质量不稳定等问题,整个煅烧工序亟待技术革新。提出了利用悬浮态煅烧替代回转窑进行白云石煅烧,并对两种工艺进行了综合对比,悬浮煅烧呈现出显著的技术、环保及经济优势:理论上节能50%以上,CO_(2)减排超20%,生产成本较目前降低35%,而且可以有效避免“过烧”和“欠烧”,获得高质量、性能稳定性好的煅烧产物,为后续炼镁环节提供优质原料。还分析了用绿色、高效的集成化白云石悬浮煅烧技术替代目前的“分散式”煅烧的可行性及对整个镁产业可能产生的颠覆性影响。

关键词：白云石悬浮煅烧集成化绿色低成本

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镁合金表面改性与防护研究进展

中国材料进展 2020年第2期39卷 100-111,112页

作者：王悦存周凡葛延峰周根树蒋百灵单智伟西安交通大学金属强度国家重点实验室陕西西安710049 西安理工大学材料科学与工程学院陕西西安710048

镁合金是最轻的金属结构材料,具有比强度高、比刚度高、导电导热性好、生物相容性好等优点,在汽车、航空航天、电子、生物医学等领域有着广阔的应用前景。然而,镁自身化学活性极高且其表面的原生氧化膜疏松多孔,无法有效保护基底,往往... 详细信息

镁合金是最轻的金属结构材料,具有比强度高、比刚度高、导电导热性好、生物相容性好等优点,在汽车、航空航天、电子、生物医学等领域有着广阔的应用前景。然而,镁自身化学活性极高且其表面的原生氧化膜疏松多孔,无法有效保护基底,往往在各加工工序间就会发生表面腐蚀。严重的腐蚀问题已经成为制约镁及其合金应用与发展的主要短板,因此,对镁合金进行表面防护处理是极为重要的。现阶段,镁合金的表面处理方法虽然种类繁多,但防护效果良莠不齐。重点综述了两种常用的镁合金表面改性技术--化学转化膜技术和微弧氧化技术的新进展,并介绍了一种基于活性CO2处理提高镁合金耐蚀性的新技术,以及仿生超疏水表面在提升镁合金耐蚀性上的应用,最后,对镁合金表面改性与防护的未来发展方向进行了展望。

关键词：镁合金腐蚀表面改性化学转化微弧氧化活性CO2 超疏水

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纳米金刚石表面向洋葱碳转变的原位电镜研究

电子显微学报 2024年第2期43卷 129-135页

作者：郑少川左铃玲王悦存单智伟西安交通大学材料科学与工程学院金属材料强度国家重点实验室微纳尺度材料行为研究中心陕西西安710049

纳米金刚石向一种洋葱状石墨碳结构的转变对其性能改变显著,然而人们在研究这种始于表面的碳结构转变时却往往忽略了纳米金刚石表面不可避免会存在的非晶碳层的影响。本文借助原位环境球差电镜技术,利用电子束辐照和原位热氧化,获得了... 详细信息

纳米金刚石向一种洋葱状石墨碳结构的转变对其性能改变显著,然而人们在研究这种始于表面的碳结构转变时却往往忽略了纳米金刚石表面不可避免会存在的非晶碳层的影响。本文借助原位环境球差电镜技术,利用电子束辐照和原位热氧化,获得了表面没有非晶碳层的纯净纳米金刚石颗粒,并证实了同样条件下表面含有非晶碳层的纳米金刚石更容易转变为洋葱碳,而表面结晶性好、不含非晶碳的纳米金刚石则更难转变为洋葱碳;此外,当电子束辐照耦合高温加热可以在更低的温度和更短的时间内将纳米金刚石全部转变为洋葱碳。本文的研究结果对抑制纳米金刚石表面石墨化转变提升其稳定性或促进纳米金刚石向洋葱碳转变并提升转变效率均具有一定的指导意义。

关键词：纳米金刚石非晶碳洋葱碳表面结构转变

透射电镜原位力学拉伸-压缩加载装置的制备及应用

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电子显微学报 2022年第6期41卷 606-613页

作者：张丹利刘博宇王悦存单智伟西安交通大学金属材料强度国家重点实验室微纳尺度材料行为研究中心陕西西安710049

具有实时观察、定量测试功能的透射电子显微镜下的原位力学测试技术可将在力作用下材料的微观结构演变与力学实验数据对应起来,帮助人们直观、深入地认识和理解材料的变形与损伤行为及其内在的本征机制,为材料性能的改进提供理论指导依... 详细信息

具有实时观察、定量测试功能的透射电子显微镜下的原位力学测试技术可将在力作用下材料的微观结构演变与力学实验数据对应起来,帮助人们直观、深入地认识和理解材料的变形与损伤行为及其内在的本征机制,为材料性能的改进提供理论指导依据。本文介绍一种利用聚焦离子束刻蚀技术制备原位纳米力学实验拉伸-压缩加载装置的方法和应用案例。该方法简单易行,制备的装置可有效地保障拉伸实验接近单轴拉伸状态,同时该装置还可用于压缩、弯曲实验,并能实现拉伸、压缩、弯曲加载方式的灵活切换。

关键词：透射电子显微镜原位纳米力学聚焦离子束拉伸-压缩加载装置

环境透射电镜中电子束活化气体在材料表面改性方面的机理及应用研究

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电子显微学报 2024年第1期43卷 96-113页

作者：王悦存郑少川杨博解德刚单智伟西安交通大学材料科学与工程学院金属材料强度国家重点实验室微纳尺度材料行为研究中心陕西西安710049

随着原位透射电子显微技术的不断发展与成熟,在近使役环境中对材料进行高空间与高时间分辨率下的研究得以广泛开展。而环境透射电镜(Environmental transmission electron microscope,E⁃TEM)与材料真实服役环境的一个重要区别在于所引... 详细信息

随着原位透射电子显微技术的不断发展与成熟,在近使役环境中对材料进行高空间与高时间分辨率下的研究得以广泛开展。而环境透射电镜(Environmental transmission electron microscope,E⁃TEM)与材料真实服役环境的一个重要区别在于所引入的环境气氛和样品材料本身都不可避免地受到电子束辐照的影响,因此多数研究都聚焦在如何降低或消除电子束辐照对研究结果的负面干扰。但实际上E⁃TEM中高能电子束可以起到较强的“催化”作用,从而激发出一些原本只有在苛刻条件下才能出现的现象或反应,助力材料改性、新材料合成及相应的微观反应机理的原位研究。本文以近几年作者所在研究团队及合作者利用E⁃TEM中电子束活化CO_(2)和H2气体分子在提升活泼金属耐蚀性、稳定性、辅助陶瓷的室温焊接及样品表面原位清洁等方面的具体应用为例,对电子束促进气固反应、改性材料表面及相关机理进行了介绍,并结合相关实验研究提出了固体表面吸附对电子束诱导气体活化过程的关键作用,更新了之前人们对电子束是通过提高游离态气体反应活性影响气-固间相互作用的认知。

关键词：电子束活化气体环境透射电镜表面改性

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特高压输电用换位导线铜的热效应

中国材料进展 2022年第10期41卷 828-835页

作者：杨岳清王章洁王悦存陆焕焕杜君莉马云瑞王朝华单智伟西安交通大学金属材料强度国家重点实验室陕西西安710049 国网河南省电力公司电力科学研究院河南郑州450052

冷变形强化铜材广泛应用于特高压输电换位导线等关键部件。服役过程中,电流的焦耳热效应会不可避免地造成铜材力学性能劣化,引发安全隐患甚至灾难性事故,但目前鲜有关于铜材力学性能随服役时间变化规律的研究。以显微硬度计为主要工具,... 详细信息

冷变形强化铜材广泛应用于特高压输电换位导线等关键部件。服役过程中,电流的焦耳热效应会不可避免地造成铜材力学性能劣化,引发安全隐患甚至灾难性事故,但目前鲜有关于铜材力学性能随服役时间变化规律的研究。以显微硬度计为主要工具,研究了正常和短路两种工况下,特高压输电用换位导线铜材硬度随时间的变化规律,结果表明:换位导线铜材在正常工况温度范围保温168 h(约设计寿命的0.04%),其硬度下降2%~5%;在估算的短路工况温度范围加热1 h,换位导线铜材硬度损失最高达~50%。基于透射电子显微镜和电子背散射衍射技术的微观结构分析表明,正常工况温度范围最长保温168 h的铜材晶粒尺寸及形态无明显变化,位错密度小幅下降;短路工况下,400℃加热1 h后铜材缠结位错解体但无明显晶粒长大,而600℃加热1 h则观察到铜材内显著的晶粒生长与位错湮灭。上述研究表明,对特高压输电用铜材在近服役条件下的力学性能演化规律开展系统全面的研究,进而科学评估其使役寿命,明晰其安全使用范围,对特高压输电线网的安全运行不仅是必要的,也是迫切的。

关键词：特高压输电换位导线铜温度硬度

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制约原镁产业发展的若干痛点问题、解决思路及科学难题

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中国材料进展 2024年第12期43卷 1053-1063页

作者：单智伟杨博郑芮王悦存方华靖刘博宇卢思颖杨唯一西安交通大学材料科学与工程学院金属材料强度国家重点实验室陕西西安710049

从21世纪初,中国就已成为世界第一大原镁生产国和镁锭出口国,但近年来我国的原镁产业技术进步放缓、新技术匮乏,难以满足国家日益收紧的节能环保政策要求,面临着前所未有的生存困境。为推动我国原镁工业可持续发展,亟需国家层面的政策... 详细信息

从21世纪初,中国就已成为世界第一大原镁生产国和镁锭出口国,但近年来我国的原镁产业技术进步放缓、新技术匮乏,难以满足国家日益收紧的节能环保政策要求,面临着前所未有的生存困境。为推动我国原镁工业可持续发展,亟需国家层面的政策引导与支持,加大研发资金的投入,吸引一批高水平的研究队伍,发起新一轮的颠覆性技术革新。梳理了目前原镁冶炼工艺中的一系列关键痛点问题:白云石煅烧能耗高、效率低,硅热法宏量还原装备缺乏,还原剂生产成本、能耗高,精炼工序效率低、环境恶劣,以及镁锭成分检测准确性不足等。通过深入剖析上述问题的起源,进而提出了相应的创新解决思路,包括研发白云石粉体的悬浮态高效煅烧工艺、墙式宏量还原系统、光伏固废硅泥还原剂、全惰性气氛保护下的压力精炼技术及低含量纯镁标准样品等,并凝练了其背后的高价值科学难题,描绘出一幅高效节能、绿色低碳的硅热法炼镁工艺新蓝图。

关键词：原镁悬浮煅烧硅热法还原宏量制备硅泥标准样品

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内生真菌浸种对燕麦生长和根部内生真菌群落的影响

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草业学报 2025年第1期 151-160页

作者：郭璟王越祁存英李静青海理工学院生态与环境科学学院青海省高原气候变化及其生态环境效应重点实验室

内生真菌在促进植物生长、增强抗逆性、改变植物根部微生物群落结构等方面有着重大的研究和开发价值。本研究采用内生真菌（木霉菌ADK和黄绿卷毛菇AF）浸种燕麦的方法开展田间试验，通过测定燕麦生长指标、生理生化指标、根际土壤理化... 详细信息

内生真菌在促进植物生长、增强抗逆性、改变植物根部微生物群落结构等方面有着重大的研究和开发价值。本研究采用内生真菌（木霉菌ADK和黄绿卷毛菇AF）浸种燕麦的方法开展田间试验，通过测定燕麦生长指标、生理生化指标、根际土壤理化指标，评价内生真菌浸种对燕麦的促生效果，并利用高通量测序技术研究内生真菌浸种对燕麦根部内生真菌群落组成的影响。结果表明：2种内生真菌均能促进燕麦株高生长，增加根长、干重、鲜重等，其中，ADK对燕麦生长性状影响最显著（P<0.05）,AF对燕麦产量增加最显著（P<0.05）。内生真菌对燕麦生理也有显著影响（P<0.05）,ADK和AF组过氧化物酶（POD）活性和维生素C（Vc）含量较CK分别增加87.53、86.03%%和5.56%、58.11%，脯氨酸（Pro）和丙二醛（MDA）含量分别减少64.62%、72.85%和54.82%、63.85%。此外，ADK和AF能够提高土壤全磷含量，且AF显著（P<0.05）提高土壤有机碳含量。Illumina高通量测序结果表明内生真菌浸种增加了燕麦根部内生真菌的Shannon指数、Pielou指数以及特有OTU的数量，改变了燕麦根部内生真菌群落结构。主成分分析（PCA）结果显示ADK促进了燕麦生长，增加了燕麦根部内生真菌多样性；AF提高了燕麦产量，增强了燕麦抗逆性。本研究揭示出内生真菌浸种对燕麦有显著的促生效果，并能增强燕麦的抗逆性及改变燕麦根部内生真菌群落结构，为后期开发植物促生菌剂提供了菌种资源，也有助于开发木霉菌及黄绿卷毛菇在生物菌肥方面的潜能。

关键词：内生真菌燕麦浸种促生群落结构

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跨学科人才培养从分离走向融合：域外经验与本土可能

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黑龙江高教研究 2025年第2期 62-67页

作者：张晓报刘宝存湖南科技大学北京师范大学

当前，我国高校在组织与实施跨学科人才培养时往往单独构建一套专门的体系，目标、模式与机制存在与整个人才培养体系分离的问题。相比之下，以斯坦福大学为代表的世界一流大学注重将跨学科人才培养融入高校整个人才培养体系中，表现为... 详细信息

当前，我国高校在组织与实施跨学科人才培养时往往单独构建一套专门的体系，目标、模式与机制存在与整个人才培养体系分离的问题。相比之下，以斯坦福大学为代表的世界一流大学注重将跨学科人才培养融入高校整个人才培养体系中，表现为在目标上将跨学科素养视为对所有学生的要求、在模式上高度借助于现有的学科专业教育形式、在机制上充分依靠已有的学科专业教育组织。为促进跨学科人才培养实践从分离走向融合，高校需要在目标重塑、模式优化与机制赋能等三个方面综合发力，即培养全体学生的跨学科素养、树立开放型的操作思路、充分挖掘现有体制的潜力。

关键词：跨学科人才培养分离融合斯坦福大学