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Current-carrying tribological behavior of C/Cu contact pairs in extreme temperature and humidity environments for railway catenary systems

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Science China Technological Sciences 2024年第8期67卷 2537-2548页

作者： SHEN MingXue ji dehui HU Qiang XIAO Li LI QiuPing State Key Laboratory of Performance Monitoring and Protecting of Rail Transit Infrastructure East China Jiaotong University School of Materials Science and Engineering East China Jiaotong University Institute of Applied Physics Jiangxi Academy of Sciences

Many current-carrying contact pairs, such as those found in pantograph-catenary systems, operate in open environments and are susceptible to significant external interference from temperature and humidity variations. This study investigated the evolution of the friction coefficient and contact resistance of C/Cu contact pairs under alternating temperature, humidity, and current conditions. Through experimentation, the wear rate and microtopography of the worn surface were analyzed under various constant parameters. Subsequently, the differences in tribological behavior and current-carrying characteristics of the contact pairs under these three parameters were explored. The results revealed that the decrease in temperature resulted in a significant increase in the friction coefficient of the contact pairs, carbon wear, and copper surface roughness. Additionally, the surface oxidation rate was lower at lower temperatures. Moreover, contact resistance did not consistently increase with decreasing temperature, owing to the combined action of the contact area and the oxide film. Compared with temperature, humidity fluctuations at room temperature exerted less influence on the friction coefficient and contact resistance of the contact pairs. Dry environments rendered carbon materials vulnerable to oxidation and cracking, while excessive humidity fostered abrasive wear and arcing. High-current conditions generally degraded the tribological properties of C/Cu contacts. In the absence of current, the friction coefficient was extremely high, and the copper transfer was high. Under excessive current, copper was susceptible to plowing by carbon micro-bumps and abrasive particles, resulting in a decrease in the friction coefficient. The release of lipids from the carbon surface due to temperature elevation weakened the electrical contact performance and increased the occurrence of arc erosion, thereby exacerbating carbon wear.

关键词： temperature/humidity pantograph-catenary system C/Cu wear current-carrying friction sliding electrical contact

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车轮踏面不圆顺对高速列车轮轨界面黏着与车轮表面损伤的影响

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中国机械工程 2022年第22期33卷 2664-2672,2683页

作者：沈明学容彬李圣鑫赵火平季德惠熊光耀华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室南昌330013 华东交通大学材料科学与工程学院南昌330013 西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

在JD-DRCF/M型滚动接触疲劳/磨损试验台上开展了有/无偏心车轮配副的轮轨滚滑接触摩擦学试验,对比分析了一阶不圆顺车轮和正常圆顺车轮对轮轨界面黏着、车轮表面损伤与滚动接触疲劳特性的影响。结果表明:车轮不圆顺会显著减小轮轨间黏... 详细信息

在JD-DRCF/M型滚动接触疲劳/磨损试验台上开展了有/无偏心车轮配副的轮轨滚滑接触摩擦学试验,对比分析了一阶不圆顺车轮和正常圆顺车轮对轮轨界面黏着、车轮表面损伤与滚动接触疲劳特性的影响。结果表明:车轮不圆顺会显著减小轮轨间黏着系数,湿态下不圆顺车轮的轮轨黏着系数不足0.2,影响列车安全运行和牵引效果;车轮不圆顺明显加剧了钢轨磨耗,同时导致车轮沿周向的表面损伤表现出显著差异。具体来说,凸起侧附近疲劳剥落和撕裂断口特征最为明显;迎向凸起侧较背向凸起侧表面剥落更严重、疲劳裂纹扩展角更大;迎向凸起侧表面点蚀现象相对明显,背向凸起侧车轮表面黏着层堆积严重;此外,随着车轮滚动半径r_(θ)由最小值到最大值再到最小值循环变化,不圆顺车轮沿周向的表面粗糙度、表面硬度和塑性变形层厚度大致均呈先逐渐增加、经过凸起侧附近后又逐渐下降的趋势。

关键词：高速列车车轮不圆顺轮轨损伤黏着系数塑性变形层

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纳米氧化锆分散液微喷射黏结增材制造氧化锆陶瓷

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硅酸盐学报 2022年第9期50卷 2406-2413页

作者：赵火平李士伟汪阿金肖叶龙刘少鹏季德惠沈明学华东交通大学材料科学与工程学院江西南昌330013 载运工具与装备教育部重点实验室江西南昌330013

黏结剂微喷射黏结增材制造技术可成形任意形状陶瓷坯体,但坯体烧结后的致密度和强度低、表面较粗糙。采用纳米氧化锆分散液代替常规有机黏结剂作为喷射溶液,研究纳米氧化锆分散液喷射量对微喷射黏结增材制造氧化锆陶瓷烧结性能的影响规... 详细信息

黏结剂微喷射黏结增材制造技术可成形任意形状陶瓷坯体,但坯体烧结后的致密度和强度低、表面较粗糙。采用纳米氧化锆分散液代替常规有机黏结剂作为喷射溶液,研究纳米氧化锆分散液喷射量对微喷射黏结增材制造氧化锆陶瓷烧结性能的影响规律及其机理。当纳米氧化锆分散液喷射量(体积分数)从0增加至175%时,氧化锆陶瓷烧结线收缩率和表面粗糙度显著减小,其减小幅度分别为6%~8%、57%,而致密度、抗弯强度和硬度明显增加,其增加幅度分别为18.1%、124.0%和187.0%。纳米氧化锆分散液喷射后,纳米氧化锆颗粒填充氧化锆粉层孔隙,提高了氧化锆坯体致密度,从而改善氧化锆陶瓷烧结质量,这为快速制造复杂致密的陶瓷零部件提供了新方法。

关键词：微喷射黏结氧化锆增材制造致密度力学性能

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环境湿度对碳/铜滑动接触副载流摩擦学行为的影响

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摩擦学学报 2022年第4期42卷 709-718页

作者：李含欣季德惠沈明学肖叶龙赵火平刘新龙熊光耀华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室江西南昌330013 华东交通大学材料科学与工程学院江西南昌330013

弓网系统依靠受电弓滑板与接触网导线间的滑动电接触为电力列车输送电能,作为1个开放的摩擦学系统,外界环境对其服役行为具有显著影响.本文中利用往复式载流摩擦磨损试验机,通过加装湿度控制模块,在滑动电接触条件下,以碳棒和铜棒为摩... 详细信息

弓网系统依靠受电弓滑板与接触网导线间的滑动电接触为电力列车输送电能,作为1个开放的摩擦学系统,外界环境对其服役行为具有显著影响.本文中利用往复式载流摩擦磨损试验机,通过加装湿度控制模块,在滑动电接触条件下,以碳棒和铜棒为摩擦配副,研究了环境湿度对碳/铜载流滑动接触副摩擦学行为的影响.结果表明:载流条件下的摩擦系数高于无电流工况;无电流工况下,平均摩擦系数均随环境湿度的增加而单调降低;但由于累积电弧放电能量、平均接触电阻与相对湿度的正相关性,导致载流条件下在35%RH后的摩擦系数几乎不受环境湿度的影响.进一步发现,无电流工况下,碳棒上的黏着磨损和氧化磨损随相对湿度的增加逐步减缓,载流工况下,存在1个黏着磨损程度最低的最佳湿度值,出现在55%RH附近.高湿环境下,加速了碳/铜载流滑动过程中碳棒磨损表面分子结构的变化.

关键词：载流摩擦弓网系统相对湿度碳/铜接触损伤机制

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制动盘过度磨损表面激光再制造钴基合金熔覆层的摩擦磨损性能

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机械工程材料 2022年第6期46卷 78-83页

作者：赵火平李士伟沈明学肖叶龙季德惠华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室南昌330013 华东交通大学材料科学与工程学院南昌330013

以Co06钴基合金粉末为熔覆材料,利用激光再制造技术在高铁列车30CrSiMoVA钢制动盘过度磨损表面制备熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、硬度和摩擦磨损性能,并探讨了其磨损机制。结果表明:在制动盘过度磨损表面制备的熔覆层与基体结合良好... 详细信息

以Co06钴基合金粉末为熔覆材料,利用激光再制造技术在高铁列车30CrSiMoVA钢制动盘过度磨损表面制备熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、硬度和摩擦磨损性能,并探讨了其磨损机制。结果表明:在制动盘过度磨损表面制备的熔覆层与基体结合良好,钴元素在熔覆层与基体界面处发生了扩散;熔覆层的平均显微硬度为548 HV,为基体硬度的2.3倍;激光再制造后制动盘的平均摩擦因数为0.485,小于原始制动盘,二者的磨损机制均为疲劳磨损和磨粒磨损,但激光再制造后制动盘的磨损程度较轻微;激光再制造后制动盘的磨损体积为7.709 mm^(3),小于原始制动盘(10.011 mm^(3)),耐磨性能得到提高。

关键词：制动盘激光再制造钴基合金熔覆层磨损机制

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表面纳米化对T2紫铜载流摩擦学行为的影响

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江西科学 2022年第5期40卷 950-954页

作者：陈名祥庄辉季德慧熊光耀江西省科技事务中心南昌330029 华东交通大学材料科学与工程学院南昌330013

采用表面机械滚压处理(SMRT)在T2紫铜接触线表面制备出一层梯度纳米结构层(GNG),与未处理铜接触线对比在不同载流强度下进行了往复摩擦试验,通过光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)等方法研究了梯度纳米结构的微观组织、力... 详细信息

采用表面机械滚压处理(SMRT)在T2紫铜接触线表面制备出一层梯度纳米结构层(GNG),与未处理铜接触线对比在不同载流强度下进行了往复摩擦试验,通过光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)等方法研究了梯度纳米结构的微观组织、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明:处理后接触线表层晶粒明显细化,厚度约320μm,硬度相比基体提高约20%。0 A条件下,与未处理铜接触线相比,处理后接触线摩擦系数提高约6%,磨痕表面发生较严重的黏着磨损;5 A、10 A和15 A条件下,处理后接触线摩擦系数降低约10%、32%和41%,磨损机制由严重磨粒和黏着磨损转变为轻微磨粒和黏着磨损,具有优异的载流摩擦学性能。

关键词：表面机械滚压处理载流摩擦磨损梯度纳米结构受流性能

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中医药领域信息化平台建设进展

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天津中医药 2024年第8期41卷 1005-1011页

作者：季昭臣胡海殷彭德慧王辉天津中医药大学中医学院天津301617 天津中医药大学循证医学中心天津301617 现代中医药海河实验室天津301617

[目的]回顾30年来中医药领域信息化研究及其应用情况,对研究热点和规律进行总结,为中医药领域信息化平台建设与高质量应用提供参考。[方法]检索中国知网(CNKI)和万方医学数据库(Wan Fang Medical Database),全面获取基于中医药领域信息... 详细信息

[目的]回顾30年来中医药领域信息化研究及其应用情况,对研究热点和规律进行总结,为中医药领域信息化平台建设与高质量应用提供参考。[方法]检索中国知网(CNKI)和万方医学数据库(Wan Fang Medical Database),全面获取基于中医药领域信息化平台(数据库、平台、系统)建设与应用转化的研究文献,通过文献计量学和Cite-Space图谱软件对其研究特征及研究热点进行汇总和分析。[结果]共纳入文献683篇,其中基于“中医药系统、数据库、平台”构建研究274项;基于“系统、数据库、平台”的应用研究409项。研究涉及748个单位,参与研究发文量较靠前的单位为山东中医药大学、北京中医药大学和中国中医科学院广安门医院等。研究覆盖242部学术期刊,发文量呈上升趋势且热点延续性强。研究热点方面,文献发表主要来源于统计分析等应用型研究,如:大数据、中医传承辅助系统、古今医案云平台、冠心病、区块链等。[结论]近30年国内中医药领域的信息化平台建设相关研究数量明显提升、研究力度明显增大,对于研究主题的多样性和跨学科、跨团队合作的协同性仍需重点关注,以期中医药领域信息化平台建设与应用的高质量、快速发展。

关键词：中医药信息化平台文献计量转化应用循证医学

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中成药临床随机对照试验文献分析报告(2021)

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世界科学技术-中医药现代化 2024年第1期26卷 109-118页

作者：彭德慧张雅姿胡海殷张俊华季昭臣王辉天津中医药大学循证医学中心天津301617 国家药监局中医药循证评价重点实验室天津301617 天津中医药大学中医学院天津301617

目的通过检索和整理2021年发表在中、英文期刊的中成药随机对照试验(Randomized controlled trial,RCT),对中成药临床证据的生产和转化进行阶段性总结和评价,为后续临床疗效评价研究的开展和证据的合理化应用提供参考。方法基于中医药... 详细信息

目的通过检索和整理2021年发表在中、英文期刊的中成药随机对照试验(Randomized controlled trial,RCT),对中成药临床证据的生产和转化进行阶段性总结和评价,为后续临床疗效评价研究的开展和证据的合理化应用提供参考。方法基于中医药循证研究证据库系统(Evidence Database System,EVDS)旗下中成药临床证据数据库收录,并补充检索中国知网(China National Knowledge Infrastructure,CNKI)、万方(Wan Fang Data)、维普(VIP)、中国生物医学文献服务系统(SinoMed)、Cochrane Library、PubMed、EMbase数据库,全面获取2021年发表的中成药RCTs,对其研究特征和方法学质量进行分析、评价。结果共纳入文献2215篇(中文2206篇、英文9篇),包括237379例受试者,覆盖中成药750种(口服中成药619种、中药注射剂91种、外用中成药40种),涉及疾病类型26类,研究热点疾病为循环系统疾病、呼吸系统疾病及神经系统疾病,研究热点病种为缺血性脑卒中、冠心病、心绞痛。研究规模方面,纳入研究样本量最小30例,最大8000例,59.01%的研究样本量<100例;病例来源以单中心研究为主。方法学方面,分配隐藏、盲法的实施仍未被重视。结论总体而言,与2020年相比,2021年RCT发文数量有所上升,对神经系统疾病研究的关注度有所提高,研究设计和实施过程中的质量控制和规范化管理仍需要改善,以期产出更多高质量的临床证据,加快证据转化应用。

关键词：中成药随机对照试验临床研究证据循证医学

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HIV感染者确诊后启动抗病毒治疗时间对病毒抑制效果的影响

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中国艾滋病性病 2021年第11期27卷 1218-1223页

作者：杜欢纯马烨董兴齐纪德惠黄玲玲赵燕中国疾病预防控制中心性病艾滋病预防控制中心北京102206 云南省艾滋病关爱中心昆明650301 临沧市第二人民医院云南临沧677000 文山市人民医院云南文山663000

目的了解云南省文山州、临沧市两市州2010-2019年HIV感染者确诊HIV感染后不同启动抗病毒治疗时间对病毒抑制效果的影响。方法选取2010年1月1日至2019年12月31日云南省两市州新启动ART的患者并为在确诊HIV感染后1年内启动ART者作为研究对... 详细信息

目的了解云南省文山州、临沧市两市州2010-2019年HIV感染者确诊HIV感染后不同启动抗病毒治疗时间对病毒抑制效果的影响。方法选取2010年1月1日至2019年12月31日云南省两市州新启动ART的患者并为在确诊HIV感染后1年内启动ART者作为研究对象,根据HIV感染诊断距启动病毒治疗时间间隔,分为“≤7天组”“8~30天组”“31~90天组”“91~180天组”“181~365天组”,分析不同启动ART时间对病毒抑制效果的影响。结果2010-2019年两市州新启动治疗且符合纳入标准的HIV感染者共计11271例,≤7天组占36.7%,8~30天组占32.0%,31~90天组占15.8%,91~180天组占7.4%,181~365天组占8.0%。研究对象接受ART 1年后,各组病毒抑制失败率依次为22.0%、24.5%、28.4%、29.5%和32.4%。多因素研究结果显示与≤7天组相比,启动治疗时间越晚和与25~44岁相比,≤14岁、15~24岁和>65岁是病毒抑制失败的危险因素。结论HIV感染确诊后越早启动抗病毒治疗,越容易获得病毒抑制。应重点关注儿童、青少年和老年人群,优化管理服务,进而降低该人群发生病毒抑制失败的风险。

关键词：艾滋病病毒抗病毒治疗病毒抑制

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CL60车轮表面气体软氮化对轮轨滚动接触条件下界面黏着与表面损伤的影响

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机械强度 2020年第2期42卷 319-324页

作者：伍强秦涛沈明学熊薇彭金方季德惠熊光耀华东交通大学材料科学与工程学院南昌330013 西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都330013

在轮轨滚动接触疲劳/磨损试验台上开展了CL60车轮表面气体软氮化对轮轨滚动接触疲劳和表面磨损行为的影响研究,对比分析了车轮表面气体软氮化对轮轨表面损伤的作用机理。结果表明:表面氮化处理可使车轮表面依次形成约3μm^5μm厚均匀致... 详细信息

在轮轨滚动接触疲劳/磨损试验台上开展了CL60车轮表面气体软氮化对轮轨滚动接触疲劳和表面磨损行为的影响研究,对比分析了车轮表面气体软氮化对轮轨表面损伤的作用机理。结果表明:表面氮化处理可使车轮表面依次形成约3μm^5μm厚均匀致密的白亮层和约20μm后的扩散层;车轮表面氮化处理后,干态下轮轨间黏着系数降低了11.7%、水态下降低了18.4%,但氮化处理仍可保持轮轨间较高的黏着系数,可以避免车轮打滑等现象的发生;渗氮处理不仅明显提高了车轮表面的耐磨性,而且也有效降低了钢轨试样的磨损,其磨损量分别减小了58.05%和10.77%。简言之,车轮渗氮处理有效降低了轮轨系统的综合磨耗,提高了车轮材料的滚动接触疲劳抗力。该方法有望应用于实际,从而有效提高轮轨系统的服役寿命、减缓重载条件下轮轨材料的损伤。

关键词：车轮氮化表面磨损疲劳裂纹滚动接触黏着系数

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