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贝氏体钢时效处理富Cu团簇析出特点及其第一性原理计算

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材料导报 2024年第14期38卷 232-238页

作者：杨劼任慧平王海燕高雪云刘宗昌内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

研究低碳贝氏体钢(15Cr12CuSiMoMn)时效处理过程中富Cu团簇的析出演变特点,并基于第一性原理计算,采用特殊准随机结构(Special quasirandom structures,SQS)、Solid-State Nudged Elastic Band(SSNEB)方法构建Fe-Cu二元体系的无序固溶体结构模型,模拟计算相变能量路径,分析并表征析出相析出演变规律与模拟计算之间的相互联系。结果表明,实验钢在指定温度(500℃)进行时效热处理,时效处理各阶段实验钢中弥散析出约2.6~53 nm的富Cu团簇,以共格、非共格状态存在于基体中,经模拟计算,BCC-Cu向9R-Cu转变过程中需在开始阶段克服8.9 meV的能垒,之后从9R-Cu向孪晶FCC-Cu+9R-Cu结构转变过程中需要克服4.9 meV的能垒,非稳态BCC富Cu团簇与稳定态的FCC Cu之间具有0.14 eV/atom的形成能差,当Cu含量超过21.6%(原子分数)后,富Cu团簇从BCC结构不断向稳定的纯FCC-Cu结构演变。从能量角度分析了富Cu团簇析出倾向,解释了富Cu团簇的析出惯序,有利于优化贝氏体组织,为含Cu贝氏体沉淀钢的深入研究及相关领域的开发拓展提供理论参考依据。

关键词： 15Cr12CuSiMoMn钢富Cu团簇时效处理结构转变

低碳贝氏体钢等温淬火变体选择与特殊晶面定量化表征

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材料导报 2024年第9期38卷 212-219页

作者：杨劼任慧平王海燕高雪云刘宗昌内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

为分析低碳贝氏体钢(15Cr12CuSiMoMn)的变体选择与特殊晶面取向差分布对其力学性能的影响,以及变体选择与晶面取向差之间的相互联系,对实验钢充分奥氏体化后在指定温度进行等温淬火热处理,随后分析并表征等温转变过程中变体选择的演变... 详细信息

为分析低碳贝氏体钢(15Cr12CuSiMoMn)的变体选择与特殊晶面取向差分布对其力学性能的影响,以及变体选择与晶面取向差之间的相互联系,对实验钢充分奥氏体化后在指定温度进行等温淬火热处理,随后分析并表征等温转变过程中变体选择的演变规律与特殊晶体学面取向差分布规律。结果表明,实验钢所得{100}极图与{100}标准极图吻合,贝氏体变体与母相奥氏体的位向关系符合K-S关系,随着等温淬火温度的升高,贝氏体相变速率加快,变体选择能力降低,同时大角度晶界HAGBs(45~65°)、小角度晶界LAGBs(2~15°)界面含量减少。等温淬火60 min发现320℃时原奥氏体晶粒内同一CP组中V1/V2、V1/V3、V1/V5等变体对数量较340℃时分别增加2.4%、15%、1.1%,同一CP组中的贝氏体变体可增加大角度晶界;320℃等温淬火后实验钢具有较大的整体界面取向差、解理面(100)取向差以及滑移面(110)取向差,其整体界面取向差范围为3.2~62.5°,解理面(100)取向差范围为6.9~47.8°,滑移面(110)取向差范围为1~29.2°。通过控制贝氏体变体分布与含量进而影响其有效解理面(100)取向差与滑移面(110)取向差的分布范围,增大特殊晶面取向差范围有利于优化贝氏体组织,最终达到改善其力学性能的目的。

关键词：贝氏体钢取向分布变体选择取向差

双主相混合稀土基RE-Fe-B磁体的磁性能和抗腐蚀性改进

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稀有金属材料与工程 2024年第3期53卷 660-666页

作者：连昕丽周建军李仕林赵院红王长鹏王印刘飞章明左建华白锁刘艳丽李柱柏李永峰内蒙古科技大学理学院内蒙古包头014010 内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 中科院赣江创新研究院江西赣州341000

为了实现稀土资源的平衡应用且降低RE-Fe-B稀土永磁材料的价格,针对混合稀土基永磁材料进行研究,分别采用单、双主相工艺制备了名义成分[(Pr,Nd)_(1-x)MM_(x)]30.3(Fe,Co)balM_(0.73)B_(0.98)(x=0.3,0.5和0.7,质量分数)的磁体,对比研究... 详细信息

为了实现稀土资源的平衡应用且降低RE-Fe-B稀土永磁材料的价格,针对混合稀土基永磁材料进行研究,分别采用单、双主相工艺制备了名义成分[(Pr,Nd)_(1-x)MM_(x)]30.3(Fe,Co)balM_(0.73)B_(0.98)(x=0.3,0.5和0.7,质量分数)的磁体,对比研究其磁性能和抗腐蚀性。研究发现:双主相工艺制备的磁体相比单主相工艺制备的同成分磁体展现了优越的磁性能和抗腐蚀性。当x=0.5,双主相磁体的磁性能为B_(r)=1.308 T,H_(cj)=799.98 kA/m和(BH)_(max)=325.6436 kJ/m^(3),远高于同成分的单主相磁体的性能(B_(r)=1.297 T,H_(cj)=746.8868 kA/m和(BH)_(max)=317.8428 kJ/m^(3))。这种改进源于富稀土相分布的改进以及主相晶粒间和晶粒内部耦合作用的增强。当双主相磁体暴露在湿热环境下时,磁体中不仅存在富稀土相腐蚀,也存在主相晶粒的腐蚀成粉现象,这主要是由于富稀土相与水蒸气和氧气反应时产生氢气,导致主相晶粒被氢化,由于主相晶粒间和晶粒内部的镧铈分布差异,产生大的应力,导致其表现出区别于单主相磁体的腐蚀行为。

关键词：混合稀土双主相工艺磁性能抗腐蚀性稀土的非均匀分布

煤岩组合体峰后卸加载力学特性及支护作用机理

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采矿与安全工程学报 2024年第2期41卷 372-383页

作者：段会强王超孙明内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010

为深入研究煤岩组合体的峰后卸加载力学特性,采用PFC(Particle Flow Code)数值模拟软件对其进行了模拟试验,分析了不同卸载应力水平、卸载速率和支护方案对其强度、弹性模量、峰值轴向应变、冲击能量指数及声发射等特征的影响。结果表明... 详细信息

为深入研究煤岩组合体的峰后卸加载力学特性,采用PFC(Particle Flow Code)数值模拟软件对其进行了模拟试验,分析了不同卸载应力水平、卸载速率和支护方案对其强度、弹性模量、峰值轴向应变、冲击能量指数及声发射等特征的影响。结果表明:煤岩组合体在峰后阶段已经产生损伤,其峰后卸加载强度、弹性模量、冲击能量指数和最大声发射撞击计数均低于峰前常规单轴压缩的结果。在相同的卸载速率下,峰后卸载应力水平越高,煤岩组合体峰后卸加载强度越高。卸载速率对煤岩组合体峰后卸加载有整体强化和局部弱化两方面的作用。在相同峰后卸载应力水平条件下,随卸载速率的增加,煤岩组合体峰后卸加载强度呈“先增大、后减小”的演化特征。支护能够显著提高破碎煤岩组合体的强度和弹性模量,但只有稳定的支护方式才能够有效降低其冲击能量指数。为提高破碎煤岩体的稳定性和降低冲击风险,应当选择具有高强度、高可靠性和大变形能力的支护系统并增加护表面积。工程示例证明研究成果对现场工程实践具有指导意义。

关键词：煤岩组合体峰后力学特性声发射支护

露天煤矿环境下基于LiDAR/IMU的紧耦合SLAM算法研究

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煤炭科学技术 2024年第3期52卷 236-244页

作者：马宝良崔丽珍李敏超张清宇内蒙古科技大学信息工程学院内蒙古包头014010

随着人工智能和无人驾驶等相关学科的快速发展,煤矿装备的智能化和无人化成为了新的趋势。智能设备的应用将大幅提高煤矿作业的生产力以及人员安全性。露天煤矿地形复杂,与城市环境相比无明显的几何特征,具有分段相似性,利用现有以激光... 详细信息

随着人工智能和无人驾驶等相关学科的快速发展,煤矿装备的智能化和无人化成为了新的趋势。智能设备的应用将大幅提高煤矿作业的生产力以及人员安全性。露天煤矿地形复杂,与城市环境相比无明显的几何特征,具有分段相似性,利用现有以激光雷达为主的同时定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)方案在该环境下易出现定位漂移和建图误差较大等现象。针对上述问题,提出了一种基于激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)和惯导(Inertial Measurement Unit,IMU)紧耦合的SLAM算法,该算法使用LiDAR和IMU两种传感器作为数据输入,对数据进行预处理,前端利用迭代扩展卡尔曼滤波器将预处理后的LiDAR特征点与IMU数据相融合,并使用后向传播来矫正雷达运动畸变,后端利用雷达相对位姿因子将LiDAR帧间配准结果作为约束因子与回环因子共同完成全局因子图优化。利用开源数据集和露天煤矿实地数据集验证了算法的鲁棒性和精确性。试验结果表明在城市结构化环境中文中所提算法与当前激光SLAM算法精度保持一致,而针对长达两千多米的露天煤矿实地环境,所提算法较FAST-LIO2、LIO-SAM紧耦合算法在定位精度上分别提高了46.00%和23.15%,且具有更高的鲁棒性。

关键词：露天煤矿同时定位与地图构建激光雷达惯性导航因子图

6-DAS/DMIC对Q235钢在甲醇甲酸介质中的缓蚀协同作用

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表面技术 2024年第6期53卷 111-122,143页

作者：何伟刘金彦王佳刘倩内蒙古科技大学化学与化工学院内蒙古包头014000

目的研究6-脱氢枞酰胺基己酸钠和1-十二烷基-3-甲基咪唑氯盐作为复配缓蚀剂对Q235钢在甲醇甲酸腐蚀溶液的协同缓蚀作用。方法通过静态失重法、电化学极化测试和电化学阻抗法,结合SEM、EDX、AFM等一系列表面表征技术验证了复配缓蚀剂的... 详细信息

目的研究6-脱氢枞酰胺基己酸钠和1-十二烷基-3-甲基咪唑氯盐作为复配缓蚀剂对Q235钢在甲醇甲酸腐蚀溶液的协同缓蚀作用。方法通过静态失重法、电化学极化测试和电化学阻抗法,结合SEM、EDX、AFM等一系列表面表征技术验证了复配缓蚀剂的性能与行为,同时利用软件模拟计算缓蚀剂分子的轨道排布与分子动力学,揭示分子结构与缓蚀性能间的联系。结果该复配缓蚀剂能够抑制Q235钢在甲醇甲酸介质中的腐蚀过程,降低腐蚀速率。缓蚀效率随复配比的提高而增大。在复配比为6-DAS∶DMIC=1∶8时,失重法测得缓蚀效率最高达到93.98%;通过电化学法获得的缓蚀效率最高达到92.32%,并且通过电位的移动证明其为控制阳极过程的混合型缓蚀剂。表征技术表明,该复配缓蚀剂能有效吸附并在钢表面形成一层缓蚀分子膜层,其可以隔绝腐蚀介质与金属的接触,保护基底金属免受介质的腐蚀。结论该复配缓蚀剂能够有效降低腐蚀介质对Q235钢的侵蚀作用,实验数据与表征技术相互吻合,证明了该复配缓蚀剂是一种优良的有机缓蚀剂。研究结果为后续开发更高效的绿色缓蚀剂提供了思路和方法。

关键词：缓蚀剂 Q235钢腐蚀防护分子吸附协同作用

硼硅酸盐核废料玻璃在深地质处置过程中腐蚀机理研究进展

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硅酸盐学报 2024年第5期52卷 1749-1760页

作者：张宇轩马瑞崔秀涛吴楠楠欧阳顺利广州航海学院广州510725 内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

在放射性核废料深地质处置过程中,硼硅酸盐玻璃是目前国际上首选的固化材料。但是在10^(5)~10^(6)年的时间尺度上不能排除地下水对玻璃侵蚀,因此需要进行玻璃在水溶液环境中的长时间腐蚀机制的研究。研究过程发现,大多数玻璃最终都会以... 详细信息

在放射性核废料深地质处置过程中,硼硅酸盐玻璃是目前国际上首选的固化材料。但是在10^(5)~10^(6)年的时间尺度上不能排除地下水对玻璃侵蚀,因此需要进行玻璃在水溶液环境中的长时间腐蚀机制的研究。研究过程发现,大多数玻璃最终都会以一个及其缓慢的残余速率腐蚀,因此可以使利用玻璃在深地质处置核废料。本综述针对硼硅酸盐核废料玻璃现有的腐蚀现象、行为及模型进行了总结,并讨论其中存在的问题,为玻璃长期腐蚀性研究提出可能的研究设想。

关键词：核废料玻璃腐蚀化学亲和力模型蚀变层

道岔贝氏体钢轨轧后冷却过程的弯曲变形及微观组织演变规律

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机械工程学报 2024年第14期60卷 139-152页

作者：岑耀东陈林包喜荣李晓娜内蒙古科技大学材料与冶金学院包头014010

道岔钢轨由于具有非对称的横断面特征使其轧制、热处理、矫直等工艺非常复杂,生产难度极大。针对道岔贝氏体钢轨的平直度和残余应力兼顾问题,通过Gleeble-1500热模拟试验机测定了CCT曲线,采用扫描电镜(Scanningelectron microscope,SEM... 详细信息

道岔钢轨由于具有非对称的横断面特征使其轧制、热处理、矫直等工艺非常复杂,生产难度极大。针对道岔贝氏体钢轨的平直度和残余应力兼顾问题,通过Gleeble-1500热模拟试验机测定了CCT曲线,采用扫描电镜(Scanningelectron microscope,SEM)观察了不同冷速下的微观组织,利用有限元软件进行了相变前与相变区间控制冷却的模拟计算。结果表明,当未变形的奥氏体以0.05~1℃/s的冷速连续冷却时,随着冷速的增快,组织由粒状贝氏体逐步转变为马氏体。当变形处理的奥氏体以0.2~2℃/s的冷速连续冷却时,随着冷速的增快,组织由粒状贝氏体逐步转变为大量马氏体+少量板条贝氏体;相变区间控制冷却采用轨头表面中心冷至500℃,再由500℃冷却到300℃(钢轨表面冷速0.4℃/s),然后空冷至室温可得到的贝氏体量为35.6%,纵向最大拉应力、最大压应力及最终Y方向和Z方向的弯曲挠度均符合要求。相变前控制冷却采用轨头表面中心冷至500℃(轨头上表面及非工作侧和轨腰冷速3℃/s,轨头工作侧3.5℃/s),再由500℃空冷至室温后可得到99.3%贝氏体组织的同时,最终残余应力值及弯曲挠度均符合要求。通过控制冷却实现了减小弯曲变形度和降低矫后残余应力的目的。

关键词：道岔钢轨贝氏体控制冷却组织

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酚酸物质抗氧化性及溶剂化效应的理论计算

食品科学 2024年第7期45卷 52-60页

作者：卢俊高涵卢庆华王国泽吕俊丽王建华左文欢内蒙古科技大学生命科学与技术学院内蒙古包头014010

运用M06-2X泛函对12种酚酸物质进行理论计算,以抗氧化性指标键解离焓(bond dissociation enthalpy,BDE)、电离势(ionization potential,IP)、质子解离焓(proton dissociation enthalpy,PDE)、质子亲和力(proton affinity,PA)和电子转移焓(electron transfer enthalpy,ETE)为理论指标,对酚酸在气相及溶剂中进行分析,阐释其抗氧化性及溶剂化效应。结果表明:以BDE为标准,气相中龙胆酸(C5)的BDE最低;在苯中抗氧化性最好的是咖啡酸(C6),丙酮中为龙胆酸(C5),乙醇和水中为3,4-二羟基苄醇(C2);以IP为标准,在气相及4种溶剂中抗氧化性最好的均为白藜芦醇;就抗氧化机制而言,酚酸物质主要发生氢原子转移机制。通过5种表征抗氧化性指标IP、BDE、PDE、PA和ETE分析得出,无论是酚酸脱氢阴离子还是阳离子,生成脱氢自由基的能力与受到溶剂极性大小的影响一致。总体来说,弱极性溶剂丙酮中的抗氧化能力相对最强,强极性溶剂水和乙醇中抗氧化能力稍弱于丙酮,在非极性溶剂中,酚酸的抗氧化能力相对最弱。

关键词：酚酸抗氧化性溶剂效应密度泛函理论