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Multiphysics simulation and optimization of the in-situ beneficiation process of ilmenite minerals from lunar regolith

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Science China Earth Sciences 2025年第1期68卷 195-207页

作者： Peng zhang Xin LIU Guanghui LIU Wei DAI Hanzhe YANG Haibo ZHENG zhi WANG Ran NIU Yifan BAI Yang zhang Chengbao LIU Ge YANG Junwei YANG Guang zhang Technology and Engineering Center for Space Utilization Chinese Academy of Sciences Beijing Hegong Simulation Co. Ltd

The exploration and utilization of lunar resources have become the major objectives of future lunar exploration missions. The classified collection and processing of lunar minerals is the basic prerequisite for the in-situ exploration and utilization of lunar resources. In this study, we propose a scheme for in-situ separation of magnetic minerals from lunar soils using the dry magnetic separation method. The scheme can realize the purpose of separating magnetic minerals from lunar regolith by altering the motion trajectory of lunar regolith particles with different magnetic properties. Detailed modeling of the dry magnetic separation device is conducted, and the three-dimensional distribution of magnetic parameters is calculated and analyzed. Based on the characterization and analysis of the Chang E-5's samples, the morphologies and physical parameters of lunar regolith particles are modeled and simulated. A discrete element simulation of the motion process of lunar regolith particles under multi-physical field conditions is performed, and the influences of key parameters on the beneficiation performance of lunar magnetic minerals are investigated. Our results indicate that optimal separation and beneficiation of lunar regolith particles can be achieved under specific conditions of magnetic field strength and drum speed. Additionally, we analyze the effects of lunar weak gravity conditions and the charged nature of lunar particles on the beneficiation process, showing that these factors can obviously enhance the beneficiation process of lunar ilmenites. This study demonstrates the feasibility of using the dry magnetic separation method for the beneficiation of magnetic minerals from lunar regolith, providing a theoretical basis for the scientific tasks of collecting, processing, and utilizing lunar mineral resources.

关键词： Lunar regolith In-situ resource utilization Magnetic separation Classified sampling

循环扩挤平面变形对7A04铝合金组织与性能的影响

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塑性工程学报 2017年第1期24卷 47-54页

作者：杨治辉吴耀金薛勇张治民中北大学机电工程学院山西太原030051 中北大学材料科学与工程学院山西太原030051

多次循环扩挤成形技术是一种新型的大塑性变形技术,是制备亚微米或纳米级块体材料的有效方法之一。通过7A04铝合金经过一次循环扩挤平面变形的有限元模拟分析和挤压成形实验,并借助于ZEISS Image Alm金相显微镜、ZMT5105电子万能拉伸材... 详细信息

多次循环扩挤成形技术是一种新型的大塑性变形技术,是制备亚微米或纳米级块体材料的有效方法之一。通过7A04铝合金经过一次循环扩挤平面变形的有限元模拟分析和挤压成形实验,并借助于ZEISS Image Alm金相显微镜、ZMT5105电子万能拉伸材料试验机、维氏硬度测试计等仪器设备,研究了不同变形道次下的循环扩挤平面变形对7A04铝合金的力学性能与显微组织的影响。研究结果表明:二道次挤压后试样的抗拉强度、屈服强度、硬度与伸长率均比一道次的高,晶粒细化效果更明显。

关键词：大塑性变形循环扩挤 7A04铝合金挤压成形

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.6Zr合金高温本构方程及加工图

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塑性工程学报 2015年第3期22卷 153-159页

作者：谢志平薛勇张治民孟令博中北大学材料科学与工程学院太原030051 中国运载火箭研究院211厂北京100076

采用Gleeble-3500热模拟试验机,研究Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.6Zr合金在300℃-500℃、应变速率0.001s^-1-1s^-1时的高温流变行为,获得了合金的真应力-应变曲线。实验结果表明,随着温度上升、应变速率下降,合金的流变应力、峰值应力和峰值应变... 详细信息

采用Gleeble-3500热模拟试验机,研究Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.6Zr合金在300℃-500℃、应变速率0.001s^-1-1s^-1时的高温流变行为,获得了合金的真应力-应变曲线。实验结果表明,随着温度上升、应变速率下降,合金的流变应力、峰值应力和峰值应变均减小。利用真应力-应变数据,进行数值拟合、回归计算,求得合金的热变形激活能Q为273.4kJ·mol^-1,并建立该合金的流变应力本构模型,该模型结果与实验数据的最大误差小于5%。同时,根据动态材料模型,计算并得到了该合金在不同真应变下的热加工图,分析了其变化规律。并以真应变为0.7的热加工图为依据,结合材料的微观组织,确定了该合金的最佳变形工艺为480℃/0.01s^-1。利用金相图解释了各失稳区的组织演变特点。

关键词： Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金高温压缩本构模型热加工图

AZ80合金初始晶粒对其流变应力影响的研究

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塑性工程学报 2008年第1期15卷 88-91页

作者：李保成王强张治民中北大学材料科学与工程学院太原030051

在Gleeble-3800热模拟机上分别对铸态和预变形态AZ80合金进行了等温压缩,研究了初始晶粒对其流变应力的影响。结果表明,相同条件下,初始晶粒细小的预变形态AZ80合金,其峰值流变应力比铸态合金可降低20%左右,同时变形后的组织也较细密;... 详细信息

在Gleeble-3800热模拟机上分别对铸态和预变形态AZ80合金进行了等温压缩,研究了初始晶粒对其流变应力的影响。结果表明,相同条件下,初始晶粒细小的预变形态AZ80合金,其峰值流变应力比铸态合金可降低20%左右,同时变形后的组织也较细密;随着变形量(真实应变)的增大,晶粒尺寸对流变应力的影响减弱。在此基础上,提出了铸态镁合金预变形省力成形方法,为降低镁合金成形力提供了新的思路。

关键词： AZ80 晶粒尺寸流变应力微观组织

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国有地勘单位人才水平评价分析

中国矿业 2016年第10期25卷 23-27页

作者：张志敏王志刚中国国土资源经济研究院北京101149

人才队伍作为地勘单位的核心竞争力,其发展水平将决定了地勘单位在市场竞争中的地位。为了进一步掌握全国局级国有地勘单位人才水平发展情况,服务国有地勘单位改革发展,本文在分析《全国地质勘查行业情况通报》相关数据的基础上,运用聚... 详细信息

人才队伍作为地勘单位的核心竞争力,其发展水平将决定了地勘单位在市场竞争中的地位。为了进一步掌握全国局级国有地勘单位人才水平发展情况,服务国有地勘单位改革发展,本文在分析《全国地质勘查行业情况通报》相关数据的基础上,运用聚类分析调整指标的相关性,构建了以地质勘查人员比例、技术人员、在职人员比例为基础指标的评价体系,使用极差法计算指标权重,首次对国有地勘单位2011-2014年人才水平进行综合评价,并对评价结果开展趋势分析及对比分析。地勘单位年龄结构老龄化现象严重、在职职工负担重、专业技术人员的匮乏,先进人才激励机制的缺少,导致地勘单位转型升级面临较大压力。

关键词：国有地勘单位人才水平指标体系聚类分析

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MB2镁合金温变形流变应力研究

塑性工程学报 2005年第4期12卷 88-91页

作者：王智文张治民北京有色金属研究总院有色金属加工研究中心北京100088 中北大学材料工程系太原030051

选择MB2变形镁合金,采用Gleeble1500热力模拟机对其在不同温度和变形速率下的流变应力进行了实验研究,结果表明镁合金进行等温压缩的情况下,变形温度和应变速率对流变应力有显著的影响,流变应力随应变速率的升高和变形温度的降低而升高... 详细信息

选择MB2变形镁合金,采用Gleeble1500热力模拟机对其在不同温度和变形速率下的流变应力进行了实验研究,结果表明镁合金进行等温压缩的情况下,变形温度和应变速率对流变应力有显著的影响,流变应力随应变速率的升高和变形温度的降低而升高。并建立了流变应力的数学模型,其结果可为变形镁合金的塑性成形工艺的制订提供更为科学的依据。

关键词：变形镁合金等温变形流变性能

基于阻抗检测的多路自动调谐式无线充电金属检测系统

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电工电能新技术 2020年第4期39卷 53-63页

作者：张亚蒙张希张智敏上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

针对大功率磁感应式无线充电系统所产生的高频高强度电磁场能快速加热置于其中的金属异物以致发生危险的情况,提出一种金属检测系统,能快速准确地检测金属异物有无且不受功率磁场的干扰。首先,通过分析金属异物对线圈阻抗特性的影响,提... 详细信息

针对大功率磁感应式无线充电系统所产生的高频高强度电磁场能快速加热置于其中的金属异物以致发生危险的情况,提出一种金属检测系统,能快速准确地检测金属异物有无且不受功率磁场的干扰。首先,通过分析金属异物对线圈阻抗特性的影响,提出一种基于检测线圈阻抗变化的金属检测方法。提出并联谐振电路,将检测线圈阻抗变化放大映射到谐振电路输出电压变化,并通过理论计算获得检测电路的最优激励频率。接着,提出与无线充电线圈磁解耦的双极性检测线圈,能消除功率磁场的磁耦合干扰,同时其阻抗能较好反映金属介入情况。然后,提出多路自动调谐的控制方法,提高检测准确性和反应速度。最后,通过实验验证系统功能,结果表明该系统可检测到金属硬币的介入。

关键词：无线充电金属检测阻抗特性谐振电路磁解耦多路自动调谐

不同改良剂对铅镉污染农田水稻重金属积累和产量影响的比较分析

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环境科学 2018年第7期39卷 3409-3417页

作者：胡雪芳田志清梁亮陈俊德张志民朱祥民王士奎农业部规划设计研究院北京100125 农业部农产品产后处理重点实验室北京100121 国家海洋局第三海洋研究所厦门361005 上海贯发海洋生物科技有限公司上海200052

以无机类土壤改良剂材料海泡石(SEP)、有机类土壤改良剂材料生物炭(BC)作为对比,考察新型交联改性甲壳素(CC)对大田环境下土壤重金属的生物有效性、水稻生长、产量以及吸收累积重金属的影响,为土壤改良剂开发提供新的材料选择,并为该材... 详细信息

以无机类土壤改良剂材料海泡石(SEP)、有机类土壤改良剂材料生物炭(BC)作为对比,考察新型交联改性甲壳素(CC)对大田环境下土壤重金属的生物有效性、水稻生长、产量以及吸收累积重金属的影响,为土壤改良剂开发提供新的材料选择,并为该材料培肥改土及合理农用提供依据.选取辽宁凌海市某Pb、Cd污染稻田作为试验地块,于2015~2016年进行田间小区试验,分析试验前(2015年3月)和2016年10月水稻收获后土壤的p H值、土壤中Pb、Cd有效态的变化,比较不同处理对水稻生育性状、产量及水稻根系、茎叶、籽粒各部位吸收Pb、Cd的影响.结果表明,添加167~333 kg·hm^(-2)剂量的CC可使土壤p H值提高0.36~0.45个单位,使得土壤中有效Pb、Cd的含量分别显著(P<0.05)下降46.39%~64.01%、29.73%~43.24%.添加167~333 kg·hm^(-2)剂量的CC与CK相比可显著降低水稻各部位中的Pb、Cd含量(P<0.05),其中根系中分别降低16.09%~38.14%、21.22%~31.38%,茎叶中分别降低了19.17%~46.92%、25.66%~45.34%,籽粒中分别降低了29.47%~58.25%,44.75%~64.02%,添加333 kg·hm^(-2)剂量的CC可使水稻籽粒中的Pb、Cd含量分别降低到(0.204 1±0.011)mg·kg-1和(0.192 2±0.021)mg·kg-1,低于或接近于GB 2762-2005中大米Pb、Cd的限量值(0.20mg·kg-1).施用167~333 kg·hm^(-2)的CC与CK、SEP处理及BC处理相比,亩产分别增加了33.6~47、27.6~44、8.67~34.77 kg.其中CC-2增产效果最明显,亩增产47 kg,增产率为8.59%.CC对Pb、Cd污染土壤重金属修复及降低水稻体内Pb、Cd含量效果不亚于SEP、BC,对重金属Pb、Cd在土壤-水稻系统的迁移与再分配具有较好的阻控作用,且其增产作用明显,具有较好的保障实现水稻安全生产的潜力,具有一定推广应用价值.

关键词：土壤改良剂重金属铅镉交联改性甲壳素生物炭海泡石水稻产量

b-度量空间中α-λ-压缩映象不动点的存在性

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西南大学学报（自然科学版） 2016年第12期38卷 67-70页

作者：张志敏邓磊西南大学数学与统计学院重庆400715

在b-度量空间中引入推广的α-λ-压缩映象,并在一定条件下,证明了b-度量空间中该压缩映象不动点的存在性,该结果改进和推广了近期的相关结果.

关键词： b-度量空间 α-λ-压缩映象不动点