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Hf含量对湿化学法制备超细W-Y_(2)O_(3)复合材料显微组织与性能的影响

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中国有色金属学报 2024年第1期34卷 125-138页

作者：刘祯颜硕罗来马昝祥吴玉程合肥工业大学材料科学与工程学院合肥230009 合肥工业大学有色金属与加工技术国家地方联合工程研究中心合肥230009 合肥工业大学高性能铜合金材料及成形加工教育部工程研究中心合肥230009

本文在现有W-Y_(2)O_(3)材料基础上,引入微量Hf4+掺杂入Y_(2)O_(3),调节Y_(2)O_(3)与W晶粒之间的界面关系,从而改善W基材料的综合性能。通过改变Y与Hf元素的掺杂比例,获得纳米级W基复合粉体,在氢气气氛下常规烧结制备W-Y_(2)(Hf)O_(3)... 详细信息

本文在现有W-Y_(2)O_(3)材料基础上,引入微量Hf4+掺杂入Y_(2)O_(3),调节Y_(2)O_(3)与W晶粒之间的界面关系,从而改善W基材料的综合性能。通过改变Y与Hf元素的掺杂比例,获得纳米级W基复合粉体,在氢气气氛下常规烧结制备W-Y_(2)(Hf)O_(3)复合材料。采用SEM、TEM等表征手段对W-Y_(2)(Hf)O_(3)复合材料的性能进行表征分析,研究Y与Hf元素在材料中的作用规律。结果表明:掺杂Hf元素有利于后续氢气还原,在第二相掺杂量不变条件下,当Hf含量增加时,所获得的粉体粒径减小,W-3Y-7Hf的粒径约为100 nm,明显小于传统制备的W-Y_(2)O_(3)粉体。烧结后的块体晶粒尺寸细化,显微硬度和相对密度随之增大,成分为W-3Y-7Hf烧结块体显微硬度最高,为513.7HV_(0.2),致密度为97.6%。在钨基材料中同时添加Y与Hf元素会在钨晶粒的晶界与晶内处形成复合第二相氧化物Y_(2)Hf_(2)O_(7)颗粒,尺寸更小,弥散强化作用更强;其中,W-3Y-7Hf中第二相氧化物颗粒尺寸仅为200 nm左右,与钨晶界产生良好的界面结合关系,形成半共格界面。

关键词：纳米级钨基复合粉体湿化学法弥散强化复合第二相氧化物

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基于分数阶模型的锂离子电池荷电状态估计

机械工程学报 2024年第8期60卷 224-232,244页

作者：石琴蒋正信刘翼闻魏宇江胡晓松贺林合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009 自动驾驶汽车安全安徽省重点实验室合肥230009 安徽省智慧交通车路协同工程研究中心合肥230009 重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

荷电状态精确估计是锂离子动力电池安全应用的关键技术之一,现有的估计方法并不完全适配锂离子电池系统,在准确性、稳定性和实用性方面均有较大的提升空间。为了准确描述锂离子电池系统动态特性并且提升估计精度与稳定性,提出一种基于... 详细信息

荷电状态精确估计是锂离子动力电池安全应用的关键技术之一,现有的估计方法并不完全适配锂离子电池系统,在准确性、稳定性和实用性方面均有较大的提升空间。为了准确描述锂离子电池系统动态特性并且提升估计精度与稳定性,提出一种基于分数阶电池模型的自适应扩展卡尔曼粒子滤波方法。在采用免疫遗传算法对锂离子电池分数阶模型进行参数辨识的过程中,应用“记忆库”减小算法计算量,引入“亲和度”缓解算法陷入局部最优解的问题。采用基于模型开发的手段,将提出的控制算法下载到电池管理系统控制器中,经过ECE和UDDS工况测试对比验证:二阶分数阶电路模型的端电压误差最大不超过13.96 mV,平均误差为2.4~4.2 mV,表明分数阶模型对电流的变化更为敏感且更能表现电池的电压变化性能,可以有效保证电池荷电状态的计算精度。提出方法较EKF的荷电状态估计精度提升50%以上,并且收敛时间大大缩短,表明在粒子滤波中引入自适应卡尔曼滤波进行校正,可以滤除噪声、增强估计算法准确性和鲁棒性。

关键词：电池荷电状态分数阶电池模型自适应卡尔曼粒子滤波免疫遗传算法

HfO_(2)掺杂对湿化学法制备W-20Cu复合材料微观组织和性能的影响

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中国有色金属学报 2024年第7期34卷 2318-2329页

作者：许皖南王彩艳丁希鹏罗来马吴玉程合肥工业大学材料科学与工程学院合肥230009 合肥工业大学教育部铜合金及成形加工工程研究中心合肥230009 合肥工业大学有色金属与加工技术国家地方联合工程研究中心合肥230009

采用湿化学法制备W-20Cu复合粉体,通过喷雾干燥法得到球壳状前驱体,再通过氢气还原成功将弥散分布的HfO_(2)第二相颗粒引入W-20Cu复合粉体,确定了引入的HfO_(2)在W-20Cu复合粉体中的存在形式以及分布状态。采用高温液相烧结制备了细小Hf... 详细信息

采用湿化学法制备W-20Cu复合粉体,通过喷雾干燥法得到球壳状前驱体,再通过氢气还原成功将弥散分布的HfO_(2)第二相颗粒引入W-20Cu复合粉体,确定了引入的HfO_(2)在W-20Cu复合粉体中的存在形式以及分布状态。采用高温液相烧结制备了细小HfO_(2)颗粒均匀分布的W-20Cu复合材料。结果表明:由于HfO_(2)颗粒在W颗粒表面和W/Cu界面间隙中弥散分布,抑制了W颗粒在烧结过程中的粗化,从而降低了W-W的连通性,使得W-20Cu复合材料表现出较高的综合性能。其中,烧结温度在1350℃时,块体的致密度较高,均为97%,掺杂0.5%HfO_(2)制备得到的复合材料综合性能最佳,其硬度最大可达到338HV,抗弯强度为826 MPa,热导率为209 W/(m·K)。

关键词：湿化学法 W-Cu复合材料 HfO_(2)颗粒综合性能

晶粒尺寸对竹节晶铜箔微轧制变形行为影响的模拟

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中国有色金属学报 2024年第3期34卷 841-854页

作者：陈守东卢日环陈晨铜陵学院机械工程学院铜陵244061 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室沈阳110819 铜陵学院工程液压机器人安徽普通高校重点实验室铜陵244061 燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心秦皇岛066004

高性能铜箔已经广泛应用于新能源、微电子等领域,为降低其制备成本和调控组织性能,对拉拔−压缩−剪切复合成形条件下的竹节晶铜箔轧制微观变形行为进行研究。建立微观尺度的晶体塑性有限元模型,分析竹节晶微轧制变形的晶粒尺寸效应。该... 详细信息

高性能铜箔已经广泛应用于新能源、微电子等领域,为降低其制备成本和调控组织性能,对拉拔−压缩−剪切复合成形条件下的竹节晶铜箔轧制微观变形行为进行研究。建立微观尺度的晶体塑性有限元模型,分析竹节晶微轧制变形的晶粒尺寸效应。该微观模型将每个离散单元只是作为晶粒的组成部分,同时在积分点上采用单晶体本构模型建立本构方程。结果表明:微观层次复合轧制竹节晶铜箔的变形特征表现为高度的异向性和局部化;竹节晶铜箔轧制力变化符合类似Hall-Petch关系,即轧制力随晶粒尺寸的减小而增大;随着晶粒尺寸减小,复合轧制竹节晶铜箔的滑移均匀性和晶界滑移协调能力均增强;动态剪切带和变形带随着晶粒尺寸的减小向晶界偏移。为保证轧制竹节晶铜箔变形的稳定性和进一步减薄,晶粒尺寸小于100μm为宜。

关键词：竹节晶轧制晶体塑性有限元晶粒尺寸效应微观变形

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基于主量元素地球化学的岩屑层位源解析

煤炭学报 2024年第2期49卷 929-940页

作者：桂和荣李俊陈永青余浩王浩叶爽陈大星梁展胡洋郭艳许继影国家煤矿水害防治工程技术研究中心(宿州学院) 安徽宿州234000 安徽省矿井勘探工程技术研究中心安徽宿州234000 中国科学技术大学地球与空间学院安徽合肥230000 安徽恒源煤电股份有限公司安徽宿州234000

近年来,岩屑录井在“华北型”煤田底板灰岩层注浆加固工程中发挥了重要作用。然而,现有的岩屑录井仅停留在颜色、颗粒大小及形貌特征等物理指标的识别上,难以精准判层,钻孔设计“顺层率”难以保障,制约着底板灰岩水害区域治理效果。基... 详细信息

近年来,岩屑录井在“华北型”煤田底板灰岩层注浆加固工程中发挥了重要作用。然而,现有的岩屑录井仅停留在颜色、颗粒大小及形貌特征等物理指标的识别上,难以精准判层,钻孔设计“顺层率”难以保障,制约着底板灰岩水害区域治理效果。基于石炭纪太原组薄层灰岩及其碎屑岩夹层的元素地球化学差异特点,选取淮北煤田桃园煤矿为研究区,对太原组上段薄层灰岩L_(1)灰~L_(4)灰地层(注浆治理目的层为L_(3)灰)垂直钻孔岩心进行取样,利用X射线荧光光谱仪(XRF)定量测定了薄层灰岩及其夹层的主量元素背景值,通过聚类分析、因子分析等数理统计手段建立薄层灰岩主量元素地球化学识别模式;同时对地面定向钻水平分支孔岩屑同样开展主量元素测试,并基于已建立的地球化学识别模式进行岩屑层位源解析以及识别模式验证。结果显示:高CaO丰度、烧失量(LOI)可以作为注浆加固改造目的层L_(3)灰的特征指标,MgO(0.5%±)、MnO(0.03%±)、P_(2)O_(5)(0.08%±)丰度可作为注浆目的层上覆标志层J3的识别指标;聚类分析识别模式可有效区分太原组一灰~三灰(L_(1)灰~L_(3)灰);以元素因子得分建立的识别模式可以将太原组碎屑岩夹层与薄层灰岩进行有效区分;以岩样地球化学背景值运行判别模型得到的Fisher判别方程对注浆目的层L_(3)灰岩屑来源解析的准确率为100%。基于上述认识,论证了以确保设计“顺层率”为目标的水平分支孔岩屑地球化学源解析方法应用之可行性,进而提出了一种地面定向钻“顺层率”控制技术方案。本研究基于元素地球化学理论,对地面定向钻岩屑携带的特征地球化学信息进行了目的层层位辨识,在现场快速定量测试技术手段的支持下,可为解决华北型煤田底板灰岩水害区域注浆改造顺层难题提供了新的思路。

关键词：主量元素丰度地球化学识别模式顺层率太原组薄层灰岩底板灰岩水害区域治理

多胎内传感器智能轮胎开发平台设计与侧偏试验研究

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机械工程学报 2024年第8期60卷 245-255页

作者：陶亮唐钰李元强张大山张小龙安徽农业大学工学院合肥230036

轮胎侧偏角的辨识与调控是汽车稳定性控制的关键技术,基于轮胎接地特性来辨识估算轮胎侧偏角是一种新的方法。通过搭建面向胎内多传感器的智能轮胎开发平台,并开展侧偏试验分析基于接地信号的轮胎侧偏特征。首先明确智能轮胎开发平台的... 详细信息

轮胎侧偏角的辨识与调控是汽车稳定性控制的关键技术,基于轮胎接地特性来辨识估算轮胎侧偏角是一种新的方法。通过搭建面向胎内多传感器的智能轮胎开发平台,并开展侧偏试验分析基于接地信号的轮胎侧偏特征。首先明确智能轮胎开发平台的功能及设计要求,搭建系统架构并进行硬件选型,其中胎内传感器包括3个三轴加速度计和3个压电薄膜传感器。其次开发了专用轮辋总成和基于美国NI cRIO的数据采集器,软件基于LabVIEW开发并实现了多通道数据同步和大数据流管控等。最后在Flat Trac台架上进行系统的轮胎侧偏试验。分析发现,在侧偏角达到±3°时加速度计(量程500g)均出现超量程现象,其信号频率主要集中在500~1000 Hz;轮胎中心平面位置加速度计250 Hz内的信号对侧偏角不敏感,但偏离轮胎中心平面其他位置的传感器信号敏感,特别是胎侧位置的径向加速度,其2个尖峰与侧偏角显著相关;轮胎中心平面位置的接地长度与垂直载荷、胎压相关,而与侧偏角无关,但偏离轮胎中心平面其他位置的接地长度对侧偏角敏感,并且垂直载荷越大、胎压越低则影响越明显。开发的智能轮胎开发平台为轮胎接地机理与轮胎侧偏角估算等研究提供了有效手段。

关键词：智能轮胎开发平台集成设计台架试验轮胎侧偏

基于区域映射深度优化的动态多特征RGBD-SLAM算法

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中国惯性技术学报 2024年第1期32卷 42-51页

作者：陈孟元郭行荣钱润邦程浩安徽工程大学电气工程学院芜湖241000 高端装备先进感知与智能控制教育部重点实验室芜湖241000

针对RGBD-SLAM在特征提取环节,由深度相机得到的深度图易出现深度不连续以及突然出现动态物体造成轨迹误差增大的问题,提出一种基于区域映射深度优化的动态多特征RGBD-SLAM算法。利用轻量级的语义分割网络获取RGB帧中的语义信息,将得到... 详细信息

针对RGBD-SLAM在特征提取环节,由深度相机得到的深度图易出现深度不连续以及突然出现动态物体造成轨迹误差增大的问题,提出一种基于区域映射深度优化的动态多特征RGBD-SLAM算法。利用轻量级的语义分割网络获取RGB帧中的语义信息,将得到的语义掩码映射到其对应的深度图像中,并在掩码映射后的区域内进行近邻修复以完成深度图的优化。为减少动态物体对SLAM系统轨迹精度的影响,通过迭代最近点求解相机位姿,结合多视图几何得到物体位姿、运动估计矩阵以及动态视觉误差,进而估计物体运动状态并剔除动态物体。根据双向映射背景修复模型补全剔除区域的静态信息,并进行点线面特征的提取以完成定位与建图的任务。在公开数据集TUM中进行验证,实验结果表明所提算法相较于ORB-SLAM3、RGBD-SLAM、DS-SALM的平均绝对轨迹误差分别减少了78.2%、81.4%以及17.6%,表现了良好的轨迹精度与构图能力。

关键词：同时定位与地图构建深度优化剔除物体背景修复

香辛料SYBR GREENⅠ染料实时聚合酶链式反应检测方法的建立及应用

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食品科学 2024年第12期45卷 269-275页

作者：杨晴丽王仁静张茹孟宪卓姚帮本陈赵然张旭方建军陈伟合肥工业大学食品与生物工程学院安徽合肥230601 安徽省产品质量监督检验研究院安徽合肥230051 衢州市食品药品检验研究院浙江衢州324000

目的:本研究致力于建立香辛料真实性成分的分子鉴定方法,为香辛料的掺假提供有效的鉴定和检测方法,在不同的使用条件下分别实现定性或半定量分析,为建立相关标准提供一定的基础技术支撑。方法:研究采用SYBR GREENⅠ染料实时聚合酶链式反... 详细信息

目的:本研究致力于建立香辛料真实性成分的分子鉴定方法,为香辛料的掺假提供有效的鉴定和检测方法,在不同的使用条件下分别实现定性或半定量分析,为建立相关标准提供一定的基础技术支撑。方法:研究采用SYBR GREENⅠ染料实时聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)方法,通过设计特异性引物成功建立了特异性检测八角、茴香、胡椒和花椒的分析技术。结果:该方法能够特异性检测出八角、茴香、胡椒、花椒,Ct值在标准品体积分数0.001%~10%范围内线性关系良好。针对八角标准品,检测限为1%;针对茴香、花椒、胡椒标准品,最检测限均为0.001%。利用该方法对5份实际样本进行检测,分别在样本1中未检测出八角、茴香、胡椒、花椒;样本2、3、5中检测出八角、茴香、胡椒;样本4中检测出八角、茴香、胡椒、花椒。结论:本实验建立的SYBR GREENⅠ染料实时PCR方法灵敏度高、重复性好,可应用于实际样品的检测。

关键词：香辛料 SYBR GREENⅠ染料实时聚合酶链式反应检测

钻井法凿井气-液-固耦合排渣流场及刀盘吸渣口优化

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煤炭学报 2024年第1期49卷 426-441页

作者：程桦郭龙辉姚直书杨光荣传新安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 安徽建筑大学建筑结构与地下工程安徽省重点实验室安徽合肥230601 中煤特殊凿井有限责任公司安徽合肥230001

针对西部地区侏罗系地层煤矿立井钻井法施工中出现的气举反循环洗井排渣与钻进效率低下问题,以陕西可可盖煤矿中央回风立井ϕ4.2 m超前钻井为工程背景,基于CFD-DEM(计算流体力学和离散单元法耦合)研究方法,建立了气-液-固多相耦合排渣数... 详细信息

针对西部地区侏罗系地层煤矿立井钻井法施工中出现的气举反循环洗井排渣与钻进效率低下问题,以陕西可可盖煤矿中央回风立井ϕ4.2 m超前钻井为工程背景,基于CFD-DEM(计算流体力学和离散单元法耦合)研究方法,建立了气-液-固多相耦合排渣数值模型,揭示了排渣管内、井底流场的速度及压力分布规律,并基于自研的气举反循环排渣试验装置,采用PIV(粒子图像测速法)测试技术对流场分布的正确性进行验证;提出了优化刀盘吸渣口评判指标和方法,对吸渣口的数量、长径比、面积比、总面积占比进行优化,得到了超前钻头刀盘吸渣口布置的最佳方式和相关参数;讨论了钻头转速、注气量、风管没入比和泥浆黏度等主要因素对排渣流场的影响。研究结果表明:(1)排渣管内流体的运移以轴向流动为主,且途经注气端时,流速发生跳跃式剧增;井底流体的运移主要以水平流动为主,流体的垂直上返仅存在于吸渣口附近;井底流体的水平流动以切向流动为主,径向流动仅在吸渣口两侧较为明显,且远离吸渣口处,径流速度较小易产生岩屑沉积;(2)当刀盘吸渣口数量为2,长径比为0.4,面积比为1,总面积占比为1.94%时,吸渣口的布置方式最佳,且清渣率较现行吸渣口布置方式提高66%;(3)增大钻头转速可显著增强吸渣口的吸附作用,注气量、风管没入比与井底和排渣管内流体的轴向速度均呈正相关关系,低黏、低密度的泥浆易获取高流速,但携岩能力较差。研究结果可为破解侏罗系地层深大立井钻井法洗井排渣与钻进效率低下技术难题,提供有益的理论参考。

关键词：钻井法凿井气举反循环排渣流场吸渣口优化排渣效率