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不同工艺制备CoCrNi中熵合金的组织及性能研究

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不同工艺制备CoCrNi中熵合金的组织及性能研究

作者：邱应堃重庆理工大学

学位级别：硕士

三元等原子比CoCrNi中熵合金是具有面心立方结构多主元合金的典型代表,在室温和低温环境下具有高强度和优异的塑性,是近年来最具潜力的工程结构材料之一。然而,传统制备工艺（真空熔炼法）制备的中熵合金,容易出现晶粒粗大、元素偏析等... 详细信息

三元等原子比CoCrNi中熵合金是具有面心立方结构多主元合金的典型代表,在室温和低温环境下具有高强度和优异的塑性,是近年来最具潜力的工程结构材料之一。然而,传统制备工艺（真空熔炼法）制备的中熵合金,容易出现晶粒粗大、元素偏析等问题,需要经过形变热处理工艺才能达到服役条件。选区激光熔化（SLM）技术作为最具应用潜力的增材制造技术之一,可以快速并直接成形具有高性能、高精度以及复杂结构的金属零件,减少了生产周期,节约了设计和制造成本,为制备高性能多主元合金提供了新工艺。因此,本文首先开展了选区激光熔化成形CoCrNi中熵合金的研究工作,获得最优工艺制备高致密成形件。随后,对比分析了选区激光熔化和传统工艺（熔炼及形变热处理）对CoCrNi中熵合金在微观组织、力学和摩擦磨损及耐腐蚀性能的影响。为了尽可能减小孔隙率,获得高致密度成型件,采用由点到线、由线到面、由面到体的研究方法。经过单熔道成形和单层成形后,得到了优化的工艺窗口,即,铺粉层厚为40μm,激光功率为80-140 W,扫描速度为300-450 mm/s,扫描间距为80-110μm。在此工艺窗口下,块体样品的相对致密度随激光扫描功率的增大呈现出先增大后减小的趋势,随扫描速度的增大而减小,随扫描间距的增大而增加。而工艺优化不能只考虑单个因素,应充分考虑各工艺参数间的交互作用,因此,采取了正交实验,得到最优工艺参数为:激光功率120 W、扫描速度350 mm/s、扫描间距110μm、铺粉层厚40μm。该参数下取得样品的实际密度为8.2191 g/cm3,相对致密度为最高的99.40%。微观组织分析表明,传统熔炼制备的铸态样品由粗大等轴晶组成,平均晶粒尺寸为235.48μm。铸态样品经形变热处理（冷轧退火）后,得到的再结晶态样品由细小的等轴晶（约5.93μm）构成,同时在晶粒内部形成了大量退火孪晶。选区激光熔化制备的打印态样品具分级的微观结构。其中在X-Y面上,由不规则的细小晶粒构成（平均晶粒尺寸为3.71μm）,且晶内包含大量胞状亚晶（约1μm）;在X-Z面上,由柱状晶构成（平均晶粒尺寸为7.58μm）,大部分柱状晶垂直于晶界呈连续的外延式生长,这种外延式生长可跨越多个熔池。力学性能表明,铸态样品的屈服强度为233.8 MPa,抗拉强度为669.3 MPa,延伸率为82.4%。在细晶强化和退火孪晶的共同作用下,再结晶态样品的屈服强度和抗拉强度分别上升到356.1 MPa和816.5 MPa,延伸率下降28.2%。由于打印态样品具有更细小的晶粒和含有高密度位错的胞状亚晶结构,屈服强度（688.8 MPa）和抗拉强度（887.4 MPa）明显提升,同时保持优异的延伸率（34.1%）。铸态与再结晶态样品的断裂机制为典型的韧性断裂,而打印态样品的断裂机制为解理断裂和微孔聚集性韧性断裂,但三者的变形机制都为位错滑移和孪晶诱导塑性变形。以SiN球为摩擦副的摩擦磨损实验中,由于打印态样品的细晶强化和位错强化,使其具有更高的硬度（264.65 HV）,因此耐磨损性能更优异。铸态、再结晶态和打印态样品均发生磨粒磨损和氧化磨损机制,但在打印态样品中,磨粒磨损的程度减小,氧化磨损更显著。在0.5 M HSO和1 M NaOH溶液中,打印态样品具有最大E的和最小的i,表明打印态样品在酸性和碱性溶液中具有更好的耐腐蚀性。在Nuquist图谱中具有更大的圆弧半径,表明其钝化膜具有更强的保护能力。在0.5 M HSO溶液中,铸态和再结晶态样品的腐蚀机制为沿晶腐蚀,打印态样品的腐蚀机制为点蚀。但均是受氧化物扩散影响的腐蚀行为,打印态样品具有最低的Q值和Q值,表明打印态样品的钝化膜更为完整,并且能够有效降低离子的扩散速率。在1 M NaOH溶液中,铸态和再结晶态样品的腐蚀机制为点蚀,而打印态样品未出现明显的腐蚀形貌。但均是受电荷转移过程影响的腐蚀行为,打印态样品具有最低的Q值和最高的R值,表明打印态样品的钝化膜使电荷转移更困难。

关键词：中熵合金选区激光熔化微观组织力学摩擦磨损腐蚀

晶粒尺寸对CoCrNi中熵合金力学性能、摩擦磨损性能及腐蚀性能的影响

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中国有色金属学报 2023年第6期33卷 1890-1901页

作者：邱应堃安金华易梦玲罗晋如王林志涂坚周志明黄灿重庆理工大学材料科学与工程学院重庆400054 重庆理工大学重庆市模具技术重点实验室重庆400054 中国工程物理研究院材料研究所绵阳621908 中国科学院重庆绿色智能技术研究院重庆400714

采用电子背散射衍射仪和扫描电子显微镜研究晶粒尺寸对等摩尔比CoCrNi中熵合金力学性能、摩擦磨损及耐腐蚀性能的影响。结果表明:相比较于铸态样品(粗晶,123.56μm),再结晶样品(细晶,5.93μm)具备更优异的强韧化协调性能,其抗拉强度达81... 详细信息

采用电子背散射衍射仪和扫描电子显微镜研究晶粒尺寸对等摩尔比CoCrNi中熵合金力学性能、摩擦磨损及耐腐蚀性能的影响。结果表明:相比较于铸态样品(粗晶,123.56μm),再结晶样品(细晶,5.93μm)具备更优异的强韧化协调性能,其抗拉强度达816.46 MPa,伸长率达59.15%。这归因于晶界面积的增加和退火孪晶的出现,使变形过程中位错滑移受阻。细晶样品的摩擦磨损性能显著提高,摩擦因数、磨损率和磨损体积均降低(分别降低约63.5%、54.7%和54.7%),这是由于在摩擦磨损过程中其氧化膜相较于粗晶粒氧化膜表现更加稳定。在中性、酸性和碱性溶液中,细晶样品的自腐蚀电位分别提高0.041、0.005和0.049 V;而自腐蚀电流则分别降低2.88×10-8、0.34×10-5和2.82×10-8A,且其表面形成更致密、更厚的钝化膜。因此,细晶样品在中性、酸性和碱性溶液中具有更优异的耐腐蚀性能。这是由于细晶导致晶界长度增大,从而减小自腐蚀电流,而且晶界密度的增加有利于Cr元素的扩散,产生更多的形核位置形成钝化膜。

关键词：中熵合金力学性能摩擦磨损腐蚀

长三角铁路春节假期发送旅客1728.1万人的背后

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上海企业 2024年第3期 8-10页

作者：陆应果宋亚堃中国铁路上海局集团有限公司

2024年农历正月初一至初八,长三角铁路精准配给运能,做细做实服务,全力保障广大旅客春节假期出行,日均客发216万人,同比增长45.5%。2月10日至17日春节假期期间,中国铁路上海局集团有限公司(以下简称“集团公司”)加强运输组织,动态安排... 详细信息

2024年农历正月初一至初八,长三角铁路精准配给运能,做细做实服务,全力保障广大旅客春节假期出行,日均客发216万人,同比增长45.5%。2月10日至17日春节假期期间,中国铁路上海局集团有限公司(以下简称“集团公司”)加强运输组织,动态安排运力。

关键词：长三角铁路旅客做细做实

基于复合神经网络重构对象的永磁同步直线电机变参数型位移速度并行控制

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电工技术学报 2024年第8期39卷 2470-2484页

作者：鲍明堃周扬忠福州大学福建省新能源发电与电能变换重点实验室福州350116

针对永磁同步直线伺服电机(PMSLM)传统位移控制算法中控制器系数固定带来的控制精度不足等问题,提出一种基于复合神经网络重构对象的PMSLM变参数型位移速度并行控制策略。首先,利用动子位移、线速度的误差信息设计变参数并行控制器;其次... 详细信息

针对永磁同步直线伺服电机(PMSLM)传统位移控制算法中控制器系数固定带来的控制精度不足等问题,提出一种基于复合神经网络重构对象的PMSLM变参数型位移速度并行控制策略。首先,利用动子位移、线速度的误差信息设计变参数并行控制器;其次,建立含有控制对象多维信息的复合径向基神经网络观测动子位移,并得到控制对象的偏导信息;再次,基于闭环稳定条件,以周期检索的误差与控制目标的比较结果为基础,构建完整的位移速度并行控制器参数更新策略;最后,实验结果表明,该文所提控制策略能实现不同给定位移的高精度控制,且具有控制不同对象参数的泛用性。

关键词：永磁同步直线电机并行控制复合径向基神经网络变参数更新机制

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量子博弈——“PQ”问题

物理学报 2024年第3期73卷 82-88页

作者：杨晓堃李维黄永畅北京工业大学理论物理研究所北京100022

研究了量子博弈中的“PQ”问题,重点探讨了参与者策略制定、收益分配和量子效应对博弈结果的影响.首先回顾了量子博弈理论的发展,并对经典博弈与量子博弈进行了对比,详细定义了参与者和策略空间,并利用收益矩阵和量子操作符进行了建模.... 详细信息

研究了量子博弈中的“PQ”问题,重点探讨了参与者策略制定、收益分配和量子效应对博弈结果的影响.首先回顾了量子博弈理论的发展,并对经典博弈与量子博弈进行了对比,详细定义了参与者和策略空间,并利用收益矩阵和量子操作符进行了建模.为解决“PQ”问题,提出了量子策略选择和优化算法,并设计了针对该问题的量子算法.在实际应用和案例研究方面,通过评述经典双人博弈——“PQ翻硬币”问题,表明当其中一个参与人采用量子策略时,他可以打败他的经典对手,获得更高的收益.通过量化手段,把整个“PQ”问题放在一个更为普遍和公平的条件下,对其推广并从多个方面和角度再次对其进行研究.同时,给出了“不完全公平博弈”和“完全公平博弈”的定义,对量子硬币翻转博弈(Meyer 1999 ***.821052)进行了修改,使博弈公平,并研究了量子硬币翻转的多轮版本.最后对“PQ”问题的局限性与扩展性进行了讨论,并展望了量子博弈研究的未来发展方向.

关键词：量子博弈经典博弈量子计算 “PQ”问题

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基于HSP⁃GPR法的隧道三维超前地质预报技术及应用

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铁道学报 2024年第7期46卷 150-158页

作者：苏晓堃高红兵西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中国中铁股份有限公司雄安区域总部北京100063 中铁科学研究院有限公司四川成都610000

隧道施工中,岩溶致灾构造容易引发岩溶涌突水、坍方、地表塌陷等地质灾害,严重威胁隧道施工安全。因此,进行超前地质预报对确保岩溶区域隧道施工安全至关重要。从岩溶隧道施工地质灾害、致灾构造及致灾模式为出发点,基于地震波法与电法... 详细信息

隧道施工中,岩溶致灾构造容易引发岩溶涌突水、坍方、地表塌陷等地质灾害,严重威胁隧道施工安全。因此,进行超前地质预报对确保岩溶区域隧道施工安全至关重要。从岩溶隧道施工地质灾害、致灾构造及致灾模式为出发点,基于地震波法与电法联合探测技术进行岩溶隧道超前预报研究,并将其应用于某新建铁路隧道。研究结果表明,地震反射法(HSP)与电磁波反射法(GPR)可互为补充,相互验证。地震联合反演在电阻率反演的帮助下能有效还原溶洞的大致形态与位置,同时低速界面内部波速形态更加均匀。对HSP探测结果中存在异常的里程范围,GPR法可用于进一步确定异常的规模和性质。通过对比验证和综合分析地下介质中多种物探参数(速度、介电/电阻率)的差异性,可获取隧道前方不良地质体的详细规模和可靠性质,从而识别和预测岩溶致灾构造和致灾模式。基于HSP-GPR联合探测技术的岩溶隧道超前预报研究为制定防治措施和建立监测系统提供了重要的支持和指导,可为类似岩溶隧道工程提供参考。

关键词：岩溶隧道致灾构造综合地质预报地质雷达

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成纤维细胞生长因子与男性生殖调控

中华男科学杂志 2024年第1期30卷 3-8页

作者：李校堃国际生长因子研究院/温州医科大学浙江温州325035

睾丸是雄性哺乳动物的生殖腺,主要功能为精子产生和雄激素合成。睾丸的结构及其功能的维持由生精细胞、支持细胞和间质细胞等多种细胞组成的复杂信号网络所支持。除了下丘脑-垂体-性腺轴以外,多种性激素和细胞因子也参与睾丸功能的调控... 详细信息

睾丸是雄性哺乳动物的生殖腺,主要功能为精子产生和雄激素合成。睾丸的结构及其功能的维持由生精细胞、支持细胞和间质细胞等多种细胞组成的复杂信号网络所支持。除了下丘脑-垂体-性腺轴以外,多种性激素和细胞因子也参与睾丸功能的调控。成纤维细胞生长因子(FGF)是一类具有促细胞增殖、诱导组织分化和调控器官发育的重要活性蛋白,其在男性生殖系统的多个组织中均有表达。本文将概述FGF及其受体通路对睾丸细胞增殖和分化调控、精子发生诱导、男性生育力维持等方面的作用。

关键词：成纤维细胞生长因子男性生殖调控机制

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铁生物标志物研究进展

中国公共卫生 2024年第9期 1132-1138页

作者：泮雯霏涂堃堃马晓洁杨敏浙江大学医学院附属第二医院营养科浙江大学医学院公共卫生学院浙江大学医学院附属第二医院临床大数据与统计中心浙江省智能预防医学重点实验室浙江大学医学院附属妇产科医院

铁元素在多种生命过程中必不可少，其失衡与神经、心血管、免疫等多个系统的紊乱及感染、癌症等多种慢性疾病均息息相关。因此，准确判断铁元素在机体中的状况对基础和临床研究均具有重要意义。铁状况的金标准仍是骨髓可染色铁，但鉴于... 详细信息

铁元素在多种生命过程中必不可少，其失衡与神经、心血管、免疫等多个系统的紊乱及感染、癌症等多种慢性疾病均息息相关。因此，准确判断铁元素在机体中的状况对基础和临床研究均具有重要意义。铁状况的金标准仍是骨髓可染色铁，但鉴于其采样检测有创且成本高，实际应用非常受限。其余传统的生物标志物如血清铁、铁蛋白及相关的综合指标都会不同程度受到类似炎症、年龄、昼夜波动等因素的影响，但也有各自合适的应用场景。然而，能充分判断铁的标志物还远不够完善，导致很多情况下铁失衡的诊断和治疗不准确。虽然有包括铁调素、网织红细胞血红蛋白含量及红富铁激素等新型生物标志物的出现，且随着高通量技术的快速进步，多组学也许能在未来帮助铁状况的诊断，但仍需更多探索和挖掘来扩大这些潜在标志物的广泛合理应用。本文综述了铁生物标志物的研究进展，以期为将来的相关研究提供更多参考及方向。

关键词：铁生物标志物进展综述

基于传动模型重构的永磁同步直线电机机械参数辨识

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中国电机工程学报 2024年第4期44卷 1597-1607,I0029页

作者：鲍明堃周扬忠钟天云福建省新能源发电与电能变换重点实验室(福州大学) 福建省福州市350108

针对永磁同步直线电机(permanent magnet synchronous linear motor,PMSLM)机械参数辨识中存在模型不准确、辨识参数耦合、辨识精度低等问题,该文提出一种基于传动模型重构的机械参数辨识算法。首先,根据重构模型建立扩张状态观测器得... 详细信息

针对永磁同步直线电机(permanent magnet synchronous linear motor,PMSLM)机械参数辨识中存在模型不准确、辨识参数耦合、辨识精度低等问题,该文提出一种基于传动模型重构的机械参数辨识算法。首先,根据重构模型建立扩张状态观测器得到动子质量和摩擦力、电磁推力、质量辨识初值的耦合信息;其次,为消除这种耦合,提出一种两级式的动子质量解耦辨识策略。再次,根据PMSLM的摩擦特性,构造一种综合考虑速度和加速度影响的摩擦力模型,更精确地描述真实摩擦力。最后,搭建基于机械参数辨识算法的控制系统,通过仿真和实验验证,证明所提辨识算法的有效性。

关键词：永磁同步直线电机机械参数辨识扩张状态观测拓展卡尔曼滤波解耦摩擦力模型