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Experimental Investigation on Heat Transfer and Combustion of a Stirling Engine Combustor Fueled by Reformed Gas and Diesel Fuel

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Journal of Thermal Science 2024年第5期33卷 1907-1919页

作者： LAN Jian zhao yanchun LIN Guangtao LI Yelin REN Zhe LYU Tian SHEN Mengmeng GU Genxiang HAN Dong Key Laboratory for Power Machinery and Engineering Ministry of EducationShanghai Jiao Tong UniversityShanghai200240China Shanghai Marine Diesel Engine Research Institute Shanghai 201108China

Thermochemical recuperation heat recovery is an advanced waste heat utilization technology that can effectively recover exhaust waste heat from oxy-fuel Stirling *** novel combustor of a Stirling engine with thermochemical recuperation heat recovery system is expected to utilize both reformed gas and diesel fuels as sources of *** this research,the effects of various factors,including the H_(2)O addition,fuel distribution ratio(FDR),excess oxygen coefficient,and cyclone structure on the temperature distribution in the combustor,combustion emissions,and external combustion system efficiency of the Stirling engine were experimentally *** the increase of steam-to-carbon ratio(S/C),the temperature difference between the upper and lower heating tubes reduces and the circumferential temperature fluctuation decreases,and the combustion of diesel and reformed gas remains close to complete *** S/C=2,the external combustion efficiency is 80.6%,indicating a 1.6%decrease compared to conventional *** the increase of FDR,the temperature uniformity of the heater tube is improved,and the CO and HC emissions ***,the impact of the FDR on the maximum temperature difference and temperature fluctuation across the heater is *** the FDR rises from 21%to 38%,the external combustion efficiency increases from 87.4%to92.3%.The excess oxygen coefficient plays a secondary role in influencing temperature uniformity and temperature difference,and the reformed gas and diesel fuel can be burned efficiently at a low excess oxygen coefficient of *** an increase in the cyclone angle,the heater tube temperature increases,while the maximum temperature difference at the lower part decreases,and the temperature fluctuation ***,the CO and HC emissions increase,and the external combustion efficiency experiences a decrease.A cyclone angle of 30°is found to be an appropriate value for achieving optimal

关键词： Stirling engine fuel reforming synthetic gas oxy-combustion external combustion efficiency

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Fe_(2-x)CrMnAl_(x)Cu高熵合金的组织与性能

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稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 1970-1977页

作者：马凯张华倩张维冯力赵燕春兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050 有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 中核核电运行管理有限公司浙江海盐314300

本研究将Fe、Al作为联合变量进行微调,检测并分析Fe、Al共同变化对Fe_(2-x)CrMnAl_(x)Cu(x=1.3,1.4,1.5,1.6,1.7)高熵合金的相结构、微观组织、压缩性能、硬度、摩擦性能的影响。结果表明,Fe_(2-x)CrMnAl_(x)Cu高熵合金的枝晶间及枝晶... 详细信息

本研究将Fe、Al作为联合变量进行微调,检测并分析Fe、Al共同变化对Fe_(2-x)CrMnAl_(x)Cu(x=1.3,1.4,1.5,1.6,1.7)高熵合金的相结构、微观组织、压缩性能、硬度、摩擦性能的影响。结果表明,Fe_(2-x)CrMnAl_(x)Cu高熵合金的枝晶间及枝晶组织均由bcc相构成,且枝晶内部析出有序bcc结构的FeAl相。随着Fe含量减少,Al含量的增加,其析出物含量略微增加,使得Fe_(2-x)CrMnAl_(x)Cu高熵合金的硬度不断增加。当x=1.6时,高熵合金的综合性能达到最佳,屈服强度为1205.43 MPa,抗压强度为1431.52 MPa,变形率为9.06%。

关键词：高熵合金组织结构析出物力学性能

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FeCrMnAlCu_(x)高熵合金在0.5 mol/L H_(2)SO_(4)溶液中耐腐蚀性能的研究

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稀有金属材料与工程 2024年第1期53卷 85-94页

作者：冯力王梦琪赵燕春李邱达兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050 省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 中核核电运行管理有限公司浙江海盐313400

采用真空电弧熔炼技术制备出FeCrMnAlCu_(x)(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)高熵合金,通过XRD、SEM、EDS对合金的相结构及腐蚀前后的微观组织进行表征,利用动电位极化曲线、EIS、XPS以及浸泡实验对合金在0.5mol/LH_(2)SO_(4)溶液中的腐蚀性能进... 详细信息

采用真空电弧熔炼技术制备出FeCrMnAlCu_(x)(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)高熵合金,通过XRD、SEM、EDS对合金的相结构及腐蚀前后的微观组织进行表征,利用动电位极化曲线、EIS、XPS以及浸泡实验对合金在0.5mol/LH_(2)SO_(4)溶液中的腐蚀性能进行分析。结果表明,Cu元素的加入促进了合金中fcc相的形成,使合金由单一bcc结构转变为bcc+fcc双相混合结构。5种成分的高熵合金具有典型的枝晶形貌,随着Cu含量的增加,晶粒逐渐细化,组织逐渐均匀。FeCrMnAlCu_(1.5)高熵合金的腐蚀电位最高(-0.363V),腐蚀电流密度最小(2.148×10^(-5)A/cm^(2)),合金的耐蚀性随着Cu含量的增加先提高后下降,当x=2.0时,腐蚀电位减小到-0.394V,电流密度增大到2.865×10^(-4)A/cm^(2),其耐蚀性能仍优于未添加Cu元素的合金。腐蚀后合金截面处形成了复合氧化物保护膜,有效降低了合金在0.5mol/LH_(2)SO_(4)溶液中的腐蚀速率。

关键词：高熵合金微观组织耐蚀性氧化膜

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微合金化对双相中熵合金组织与力学性能影响研究

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稀有金属 2024年第3期48卷 345-354页

作者：赵燕春张文强师自强冯力张东寇生中兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学温州泵阀工程研究院浙江温州325105 金川集团股份有限公司镍钴资源综合利用国家重点实验室甘肃金昌737100

采用水冷铜坩埚磁悬浮熔炼和铜模负压吸铸法制备了(Fe_(63.3)Mn_(14)Si_(9.1)Cr_(9.8)C_(3.8))_(100-x)Cu_(x),(Fe_(63.3)Mn_(14)Si_(9.1)Cr_(9.8)C_(3.8))_(100-x)Ag_(x)以及(Fe_(63.3)Mn_(14)Si_(9.1)Cr_(9.8)C_(3.8))_(100-2x)CuxAgx(x=0,0.5,1,1.5和2;原子分数)3种中熵合金体系,探究了通过添加正的混合焓元素Cu,Ag合金化于面心立方(fcc)结构的中熵合金基体,调控组织制备了双相fcc的新型中熵合金,并采用Olson-Cohen热力学模型计算fcc中熵合金的层错能时忽略间隙原子偏聚对fcc中熵合金的影响。结果表明,分别添加Cu,Ag以及Cu和Ag元素混合添加后,原子尺寸差电负性增大、价电子浓度减小,促进固溶体结构形成。中熵合金系为fcc相结构,随着Cu,Ag元素含量的增加,层错能降低同时细化晶粒,合金的综合力学性能提高。当Cu,Ag含量均为2%时,合金中出现两种不同的fcc结构,其中fcc1为贫Cu/Ag的基体相,fcc2富含Cu/Ag,且基体相在形变过程中诱发相变产生密排六方(hcp)相。((Fe_(63.3)Mn_(14)Si_(9.1)Cr_(9.8)C_(3.8)))_(97)Cu_(1.5)Ag_(1.5)中熵合金的综合力学性能较为优异,其屈服强度、断裂强度以及塑性应变分别为1106.73 MPa,2604.32 MPa和25.91%。

关键词：中熵合金微合金化力学性能相分离

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高熵形状记忆合金相变行为研究现状

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稀有金属材料与工程 2024年第3期53卷 848-855页

作者：赵燕春冯远飞冯力李文生史亚鹏寇生中段望春兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学温州泵阀工程研究院浙江温州325105 甘肃省机械工程研究院增材制造与新材料事业部甘肃兰州730000

随着先进工程技术对形状记忆合金性能要求的不断提高,传统形状记忆合金愈发难以满足要求,高熵形状记忆合金应运而生,引起了研究者的极大关注。高熵形状记忆合金相较于传统形状记忆合金具有显著提高的可回复应变、屈服强度、高温物相稳... 详细信息

随着先进工程技术对形状记忆合金性能要求的不断提高,传统形状记忆合金愈发难以满足要求,高熵形状记忆合金应运而生,引起了研究者的极大关注。高熵形状记忆合金相较于传统形状记忆合金具有显著提高的可回复应变、屈服强度、高温物相稳定性和超弹性等特性,具有广阔的应用前景。本文对高熵形状记忆合金的研究现状、马氏体相变和形状记忆效应等进行了简要的论述,并对高熵形状记忆合金目前存在的不足和未来的发展进行了展望。

关键词：高熵形状记忆合金形状记忆效应马氏体相变微观组织结构

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玻璃形成能力及稳定性三角形判定准则

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稀有金属材料与工程 2024年第1期53卷 31-37页

作者：李晓诚寇生中赵燕春李春燕李春玲兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050

根据降温过程的玻璃形成能力(GFA)和升温过程的玻璃稳定性(GS),构建了以伪四特征参数组合为顶点的判定玻璃形成能力和稳定性的三角形(Tri-FAS),从而推导出判定GFA&GS的准则:G-FAS=T_(g)/T_(l)+T_(x)/T_(l)+T_(x)/T_(g)(T_(x)为起始结晶... 详细信息

根据降温过程的玻璃形成能力(GFA)和升温过程的玻璃稳定性(GS),构建了以伪四特征参数组合为顶点的判定玻璃形成能力和稳定性的三角形(Tri-FAS),从而推导出判定GFA&GS的准则:G-FAS=T_(g)/T_(l)+T_(x)/T_(l)+T_(x)/T_(g)(T_(x)为起始结晶温度;T_(l)为液体温度;T_(g)为玻璃化转变温度),并从降温过程非晶化与晶化之间的竞争关系和准则各组成项对准则的均衡贡献两个方面进行了修订:G-FASm=T_(g)/(1.5T_(x))+T_(x)/T_(l)+T_(x)/T_(g)和G-FASm′=T_(g)/T_(l)+T_(x)/T_(l)+(T_(x)/T_(g))a(a≈1.5±0.2)。讨论了G-FAS与临界冷却速率Rc、G-FAS与T_(xg)(T_(xg)反映了玻璃的过冷液区,T_(xg)=T_(x)/T_(g))的相关性,分别能够反映GFA和GS。通过大量金属玻璃和其他玻璃形成体从GFA和GS两方面对判定准则的有效性进行了评估,结果显示:该判定准则无论是GFA方面还是GS方面,在不同玻璃形成体系中均可靠有效,具有广泛应用性。提出的Tri-FAS和G-FAS判定准则在玻璃的生产和实际应用过程中具有指导作用。

关键词：金属玻璃玻璃形成能力热稳定性特征温度准则

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离子注渗复合表面改性技术研究进展

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表面技术 2024年第5期53卷 18-30页

作者：赵燕春何瑞芳张斌王欣许春玲高凯雄兰州理工大学省部共建有色金属加工与再利用国家重点实验室兰州730050 中国科学院兰州化学物理研究所材料磨损与防护重点实验室兰州730070 中国航发北京航空材料研究院北京100084

综合国内外研究现状,目前针对离子注渗复合表面改性技术已开展了大量的研究工作,然而还缺少对其进行系统介绍的研究报道。首先,对离子渗技术(离子渗氮、离子渗碳和离子渗硫)、离子注入技术(氮离子注入、碳离子注入和金属离子注入)和离... 详细信息

综合国内外研究现状,目前针对离子注渗复合表面改性技术已开展了大量的研究工作,然而还缺少对其进行系统介绍的研究报道。首先,对离子渗技术(离子渗氮、离子渗碳和离子渗硫)、离子注入技术(氮离子注入、碳离子注入和金属离子注入)和离子注渗复合技术的原理进行了介绍。其次,对上述表面改性技术的研究进展进行了综述和总结。最后,针对目前离子注渗复合技术的不足之处,从改善硬件设备、强化作用机理、系统研究复合处理工艺和促进其工业化应用等方面进行解决,提出要充分利用注渗和镀膜技术复合的优势来实现材料结构功能一体化,推动多相复合强化技术的研究与开发,为工业化应用奠定理论基础。

关键词：材料失效离子渗技术离子注入技术离子注渗复合技术

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Cu含量对铁基中熵合金耐腐蚀及抗菌性能的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 1817-1825页

作者：赵燕春宋海转马虎文胡若楠冯力段望春 Liaw Peter K 兰州理工大学省部共建有色金属加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学温州泵阀工程研究院浙江温州325105 兰州资源环境职业技术大学甘肃兰州730123 田纳西大学材料系美国诺克斯维尔TN 37996

采用水冷铜坩埚磁悬浮真空熔炼炉制备了(Fe_(63.3)Mn_(14)Si_(9.1)Cr_(9.8)C_(3.8))_(99.5-x)Cu_(x)Ag_(0.5)(x=1,2,3,4,5,at%)合金,并对合金试样进行抗菌时效处理,研究Cu含量对合金耐腐蚀性能以及抗菌性能的影响。结果表明,经过固溶时效处理后的中熵合金均为fcc结构,随着Cu含量的提高,fcc1富铁基体上逐渐析出了富Cu和富Ag的fcc2相。合金在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的耐腐蚀性能优于AISI304。随Cu含量的增加,腐蚀电流密度先减小而后增加,容抗弧半径先增大后减小,表明合金的耐腐蚀性能先增强后减弱。合金在大肠杆菌悬浮液中的腐蚀速率呈现出先增大后减小的趋势,x=2合金的耐生物腐蚀能力最优,而抗菌性能和腐蚀性能存在倒置关系。富Cu和富Ag的fcc2相能有效提升合金的抗菌性能,x=5合金的抗菌性能最优,抗菌率达到99.94%.

关键词：中熵合金微观组织腐蚀性能抗菌性能

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异质梯度纳米结构金属的研究现状

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稀有金属材料与工程 2024年第4期53卷 1195-1206页

作者：赵燕春吕志马虎文史亚鹏毛丰寇生中段望春冯力兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学温州泵阀工程研究院浙江温州325105 甘肃省机械工程研究院增材制造与新材料事业部甘肃兰州730000

强度-塑性倒置普遍存在于传统均匀或随机微观结构的金属材料,而梯度纳米结构材料由于其晶粒尺寸呈梯度变化,变形过程中不同特征尺寸的结构相互协调,使其具有优异的综合力学性能。近年来,由不同性质的非均质区域构成异质结构的设计理论... 详细信息

强度-塑性倒置普遍存在于传统均匀或随机微观结构的金属材料,而梯度纳米结构材料由于其晶粒尺寸呈梯度变化,变形过程中不同特征尺寸的结构相互协调,使其具有优异的综合力学性能。近年来,由不同性质的非均质区域构成异质结构的设计理论、制备方法和变形机理逐步完善。本文总结了梯度结构、双峰结构、谐波结构、异质层状结构、分散纳米域和层状纳米孪晶结构等异质结构金属材料的分类及制备方法。结合梯度纳米结构金属在应力加载过程中非均匀塑性变形行为,总结其强塑性机制,包括梯度塑性、几何必须位错、机械驱动的晶粒粗化、表面残余应力和表面扰动和剪切带行为等,并讨论其未来发展所面临的挑战。

关键词：异质结构材料梯度纳米结构力学性能制备方法

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A database framework of digital forestry towards sustainable forestry development in China

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Science China(Technological Sciences) 2006年第z1期49卷 19-26页

作者： zhao Jingzhu WANG yanchun DONG Rencai State Key Lab of Systems Ecology Research Center for Eco-Environmental Sciences Chinese Academy of Sciences Beijing 100085 China State Key Lab of Systems Ecology Research Center for Eco-Environmental Sciences Chinese Academy of Sciences Beijing 100085 China State Key Lab of Systems Ecology Research Center for Eco-Environmental Sciences Chinese Academy of Sciences Beijing 100085 China

Six forestry scientific and technological projects being actualized in China were the implementations of ecological construction and security, development of forestry biological technique and fine variety cultivation, protection and utilization of forest biological germplasm resources, development of forestry bio-industry and digital forestry, and construction of forestry innovation ability. Among them, digital forestry was an effective measure to improve the ability of forestry innovation, to realize resources sharing, and to develop sustainable forestry. Spatial database of digital forestry should be constructed according to the criteria and index system of forest sustainable management. Based on analyzing the status and advances of China's digital forestry construction, a database framework of digital forestry towards sustainable forestry development was studied and established preparatorily. The database was divided into four layers as theory layer, system layer, status layer, and parameter layer. It was concluded that during the process of digital forestry platform construction, the relative social, economic, and politic data should be considered and collected, which meant that the database should represent not only the current forestry development, but also the social, politic, and economic situations. Constructing China's digital forestry information platform under full utilization of idea and index system for sustainable forest management was urgent and important.

关键词： database framework, digital forestry, sustainable forestry development, forest resources.

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