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Dynamic evolution of oxide scale on the surfaces of feed stock particles from cracking and segmenting to peel-off while cold spraying copper powder having a high oxygen content

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Journal of Materials Science & Technology 2021年第8期67卷 105-115页

作者： Xiao-Tao Luo Yi Ge Yingchun Xie yingkang wei Renzhong Huang Ninshu Ma Chidambaram Seshadri Ramachandran Chang-Jiu Li State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials Xi’an Jiaotong UniversityXi’an710049China The Key Lab of Guangdong for Modem Surface Engineering Technology Guangdong Institute of New MaterialsGuangzhou510651China Joining and Welding Research Institute Osaka UniversityOsaka567-0047fapan Department of Materials Science and Engineering The State University of New York at Stony BrookNew York117942275USA

The oxide scale present on the feedstock particles is critical for inter-particle bond formation in the cold spray(CS)coating process,therefore,oxide scale break-up is a prerequisite for clean metallic contact which greatly improves the quality of inter-particle bonding within the deposited coating.In general,a spray powder which contains a thicker oxide scale on its surface(i.e.,powders having high oxygen content)requires a higher critical particle velocity for coating formation,which also lowers the deposition efficiency(DE)making the whole process a challenging task.In this work,it is reported for the first time that an artificially oxidized copper(Cu)powder containing a high oxygen content of 0.81 wt.%with a thick surface oxide scale of 0.71μm.,can help achieve an astonishing increment in DE.A transition of surficial oxide scale evolution starting with crack initiations followed by segmenting to peeling-off was observed during the high velocity particle impact of the particles,which helps in achieving an astounding increment in DE.Single-particle deposit observations revealed that the thick oxide scale peels off from most of the sprayed powder surfaces during the high-velocity impact,which leaves a clean metallic surface on the deposited particle.This makes the successive particles to bond easily and thus leads to a higher DE.Further,owning to the peeling-off of the oxide scale from the feedstock particles,very few discontinuous oxide scale segments are retained at inter-particle boundaries ensuring a high electrical conductivity within the resulting deposit.Dependency of the oxide scale threshold thickness for peeling-off during the high velocity particle impact was also investigated.

关键词： Cold spray Deposition efficiency Oxide scale fragmentation Inter-particle bonding Electrical conductivity

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增材制造金属晶格夹层结构研究现状与应用

中国有色金属学报 2024年第4期34卷 1022-1051页

作者：王岩屈栋刘世锋魏瑛康杨鑫汤慧萍西安建筑科技大学冶金工程学院粉末冶金与增材制造研究所西安710055 浙大城市学院先进材料增材制造创新研究中心杭州310015

金属晶格夹层结构具有优异的力、声、电、热综合性能。增材制造基于“离散+堆积”思想,层层堆叠制造,能够解放复杂金属晶格结构设计思路,为仿生设计和拓扑优化提供了更高的自由度,为后续开发出超轻、超强多功能晶格夹层结构提供了更多... 详细信息

金属晶格夹层结构具有优异的力、声、电、热综合性能。增材制造基于“离散+堆积”思想,层层堆叠制造,能够解放复杂金属晶格结构设计思路,为仿生设计和拓扑优化提供了更高的自由度,为后续开发出超轻、超强多功能晶格夹层结构提供了更多的可能。本文综述了增材制造金属晶格夹层结构的工艺,深入分析讨论了其结构设计、工艺优化、缺陷控制、性能调控和应用背景,总结了研究现状并展望了未来的发展前景。

关键词：晶格夹层增材制造仿生学拓扑优化轻量化

Fe-Mn-Al-C轻质高强钢析出相研究进展

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钢铁研究学报 2024年第4期36卷 407-423页

作者：王岩郑浩魏瑛康王建勇张亮亮刘世锋西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055

Fe-Mn-Al-C轻质钢具有低密度和优良的力学性能,在交通运输、能源化工和航空航天领域有广阔的应用前景。该系列钢种包含多种析出相如:κ-碳化物((Fe,Mn)_(3)AlC)、β-Mn、B2(FeAl)和DO_(3)(Fe_(3)Al)等,这些析出相直接决定了其综合性能... 详细信息

Fe-Mn-Al-C轻质钢具有低密度和优良的力学性能,在交通运输、能源化工和航空航天领域有广阔的应用前景。该系列钢种包含多种析出相如:κ-碳化物((Fe,Mn)_(3)AlC)、β-Mn、B2(FeAl)和DO_(3)(Fe_(3)Al)等,这些析出相直接决定了其综合性能和服役寿命。综述了Fe-Mn-Al-C轻质钢析出相的种类、析出机制,探讨了合金元素和热处理制度对析出相影响规律,为Fe-Mn-Al-C钢中的析出相调控和强韧化提供指导。

关键词： Fe-Mn-Al-C低密度钢析出相 κ-碳化物 β-Mn 有序相强韧化

激光熔覆WMoTaNb难熔高熵合金涂层工艺及摩擦磨损性能研究

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应用激光 2024年第4期44卷 38-48页

作者：王岩李鹏江马宁刘世锋张帮彦魏瑛康王建勇张亮亮西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055 南昌航空大学材料科学与工程学院江西南昌330063

通过激光熔覆工艺在GH4169合金表面制备WMoTaNb难熔高熵合金涂层。首先通过调控激光功率和扫描速度两个工艺参数,确定出最优工艺参数组合。再采用SEM、XRD、EDS、显微硬度计和摩擦磨损实验机等对涂层微观组织、相结构、元素分布、硬度... 详细信息

通过激光熔覆工艺在GH4169合金表面制备WMoTaNb难熔高熵合金涂层。首先通过调控激光功率和扫描速度两个工艺参数,确定出最优工艺参数组合。再采用SEM、XRD、EDS、显微硬度计和摩擦磨损实验机等对涂层微观组织、相结构、元素分布、硬度和摩擦学性能进行表征分析。结果表明,涂层主要由柱状晶和杂乱的枝晶组成,主要相结构为BCC相和含Fe相。涂层与基体之间存在着元素的相互稀释扩散,形成较为良好的结合。激光熔覆制备的WMoTaNb涂层硬度能达到1 007.5 HV,室温下磨损率仅为5.49×10^(-5) mm^(3)/(N·m),远远优于GH4169合金基体。这些优异的表现为GH4169合金的性能提升和工程应用提供了更多的潜在可能性。

关键词：激光熔覆难熔高熵合金微观组织显微硬度耐磨性

电子束选区熔化成形高氮钢的微观组织与力学性能

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钢铁 2024年第6期59卷 122-134页

作者：张佳豪王岩李花兵冯浩魏瑛康王建勇张亮亮刘世锋西安建筑科技大学冶金工程学院东北大学冶金学院

高氮奥氏体不锈钢（high nitrogen austenitic stainless steel）广泛应用于飞机叶片、特种车身及涡轮等具有复杂结构的部件。电子束选区熔化（SEBM）技术具有更高的预热温度（最高达1 200℃）和更高的能量利用率等优势，能够有效解决... 详细信息

高氮奥氏体不锈钢（high nitrogen austenitic stainless steel）广泛应用于飞机叶片、特种车身及涡轮等具有复杂结构的部件。电子束选区熔化（SEBM）技术具有更高的预热温度（最高达1 200℃）和更高的能量利用率等优势，能够有效解决传统材料加工方法制备高氮钢组织粗大、组织分布不均匀的问题，有望大幅改善高氮钢力学性能，能够实现复杂构件的一体化成形。通过改变SEBM的电子束束流和扫描速度制备高氮钢试样，研究了工艺参数对打印态试样氮含量、致密度、物相组成、微观组织演变和拉伸性能的影响规律。结果表明，试样的氮含量较粉末均出现不同程度减少，随着能量密度的增加而减小；微观组织主要由奥氏体、铁素体、晶间σ相、亚稳态M2(C,N)组成；通过改变工艺参数可以调控奥氏体、铁素体和σ析出相的尺寸；随着电子束束流增加，奥氏体基体先变大后变小，奥氏体晶界析出σ相尺寸先变小后增大且晶内小尺寸析出物逐渐变少。随着扫描速度的增大，熔池热输入减少、能量密度减小，晶界处σ相析出物逐渐变大，奥氏体基体逐渐变小。当能量密度增大时，试样的极限抗拉强度和屈服强度先上升后降低。当电子束束流为23 mA、扫描速度为6 m/s、相应能量密度为57.50 J/mm3时，高氮钢的综合力学性能最佳，极限抗拉强度为1 200 MPa，屈服强度为868 MPa，伸长率为6.5%。

关键词：高氮奥氏体不锈钢电子束选区熔化显微组织结构奥氏体拉伸性能

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基于FIR-MSMA的配电网测频算法

分布式能源 2024年第1期9卷 72-79页

作者：张明帅郭志全夏炜李波唐旭明王莹康国网安徽省电力有限公司淮南供电公司安徽省淮南市232007 中电普瑞电力工程有限公司北京市昌平区102200 南瑞集团公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏省南京市211106

针对配电网中含有谐波、带外干扰及其他严重干扰的同步相量测量问题,提出一种基于有限冲击响应滤波器和M类同步相量测量算法(finite impulse response-M synchrophasor measurement algorithm, FIR-MSMA)相结合的配电网测频算法。该方... 详细信息

针对配电网中含有谐波、带外干扰及其他严重干扰的同步相量测量问题,提出一种基于有限冲击响应滤波器和M类同步相量测量算法(finite impulse response-M synchrophasor measurement algorithm, FIR-MSMA)相结合的配电网测频算法。该方法利用最小二乘法设计出FIR-1滤波器提取低频信号,在此基础上利用设计的FIR-2滤波器实现频率测量的目的,并分析2种滤波器参数设定的原则。利用Matlab软件编制算法仿真程序,验证所提算法的动态测量性能。结果表明,相比于基于离散傅里叶变换的算法和基于滑动平均滤波器的算法,基于FIR-MSMA的算法具有更强的抗干扰能力和更高的测量精度。

关键词：配电网同步测量单位频率测量有限冲激响应滤波器频率误差

选区激光熔化构建17-4PH钢残余奥氏体梯度分布

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钢铁 2024年第5期59卷 134-144,184页

作者：王岩田丰硕谢信亮韩李雄魏瑛康王建勇张亮亮贾文鹏刘世锋西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055 南京工业大学轻质高性能材料研究中心江苏南京211899

马氏体沉淀硬化(17-4PH)钢广泛应用于压缩机叶轮、水翼等具有复杂结构的过流部件。选区激光熔化(selective laser melting,SLM)作为一种新兴的近净成形技术,其逐点逐层的扫描堆叠制造方式有助于通过拓扑设计优化零部件结构和实现复杂形... 详细信息

马氏体沉淀硬化(17-4PH)钢广泛应用于压缩机叶轮、水翼等具有复杂结构的过流部件。选区激光熔化(selective laser melting,SLM)作为一种新兴的近净成形技术,其逐点逐层的扫描堆叠制造方式有助于通过拓扑设计优化零部件结构和实现复杂形状零部件的一体成形。采用“交叉双向式”和“双向式”两种扫描策略交替打印17-4PH钢,探究选区激光熔化构筑17-4PH钢中的残余奥氏体梯度分布方法。研究结果表明,通过调控扫描策略,改变了热量输入和散失方式,可以在17-4PH钢中实现残余奥氏体含量梯度分布。交叉双向扫描策略可有效细化马氏体晶粒,马氏体晶粒的大小与构建高度相关,残余奥氏体晶粒的大小与扫描模式和构建高度关系不大。交叉双向扫描形成的细小马氏体会对周围奥氏体产生附加应力,提高残余奥氏体稳定性,导致试样底部奥氏体较多。双向扫描冷却速度快,过冷度较大,马氏体转变的驱动力增大,消除相稳定,造成顶部马氏体较多,残余奥氏体少。随着堆积层数的升高,组织的冷却速度由慢变快,马氏体的转变程度增加,残余奥氏体含量减少。实现了17-4PH钢中奥氏体梯度组织的控制,这种梯度组织的制备为优化材料性能和实现多功能应用提供了新的途径。

关键词：选区激光熔化 17-4PH钢奥氏体马氏体梯度组织显微硬度

Multi-dimensional assessment of socioeconomic impacts of hydropower development—A case in the Upper Chuan River

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Science China(Technological Sciences) 2015年第7期58卷 1272-1279页

作者： LIU Yu MA Jing WANG Hao YAN DengHua LV yingkang DENG wei Institute of Policy and Management Chinese Academy Sciences China Institute of Water Resources and Hydropower Research State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin College of Economics and Management China Agricultural University

The positive role of hydropower in climate change adaption is well accepted by the international community and has been highlighted many times,while the understanding of its impacts on socioeconomic development remains at the stage of rough estimation and qualitative description.The application of a multi-regional CGE model in this paper provides an effective tool for quantitatively assessing the socioeconomic impacts of hydropower development,reflecting its positive functions.This case study on the Upper Chuan River details the steps of model development,including impact mechanism analysis,regional delimitation,macro closure setting,shock selection,and database preparation.The results show the enormous economic benefits of hydropower development using various indicators such as consumption,investment,GDP,employment,and income.The study indicates that hydropower development is a win-win energy development mode which can help to realize the integration of sustainable development and climate change mitigation.Finally,potential improvements to the model are discussed.

关键词：社会经济影响水电开发评价 CGE模型多维社会经济发展国内生产总值气候变化

火山岩期次划分及分布预测方法——以松辽盆地徐家围子断陷安达凹陷为例

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天然气工业 2015年第5期35卷 1-7页

作者：黄薇朱映康肖丽梅中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院

安达凹陷位于松辽盆地徐家围子断陷北部,其烃源岩品质优越,下白垩统营城组火山岩储层致密,以岩性气藏为主要类型。该区火山机构类型多样,具有多期喷发、叠置分布的特征。目前该凹陷天然气勘探程度相对较高,储层相对发育的明显火口区目... 详细信息

安达凹陷位于松辽盆地徐家围子断陷北部,其烃源岩品质优越,下白垩统营城组火山岩储层致密,以岩性气藏为主要类型。该区火山机构类型多样,具有多期喷发、叠置分布的特征。目前该凹陷天然气勘探程度相对较高,储层相对发育的明显火口区目标己基本钻探完毕,亟须寻找新的勘探目标。为此,通过岩心、测井响应和地震反射的标志建立起了火山喷发期次划分标准,结合井—震骨架剖面分析,认为该凹陷存在3期火山喷发,并利用地震相干体和趋势面分析等技术,对各期次火山机构和相带展布进行了预测。结果表明:岩相和岩性分布特征决定了该区火山岩储层呈现出西好东差、南好北差的分布格局,西部以岩性构造气藏为主,东部为致密岩性气藏。最后依据研究成果,落实有利勘探面积950 km^2,新识别出超过30个火口区、近火口区,落实了1000×10~8m^3天然气资源潜力。

关键词：徐家围子断陷安达凹陷火山岩喷发期次岩相分布火口区测井响应地震反射