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增材制造TiAl合金的研究进展

金属学报 2024年第1期60卷 1-15页

作者：陈玉勇时国浩杜之明张宇常帅哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室哈尔滨150001

轻质耐热的TiAl合金是航空航天和民用工业等领域最具潜力的高温结构材料之一。然而,由于其低的延展性和断裂韧性,制造TiAl零部件具有挑战性。目前,增材制造工艺被认为是制造TiAl零件具有前途的技术之一。本文在介绍增材制造技术原理和... 详细信息

轻质耐热的TiAl合金是航空航天和民用工业等领域最具潜力的高温结构材料之一。然而,由于其低的延展性和断裂韧性,制造TiAl零部件具有挑战性。目前,增材制造工艺被认为是制造TiAl零件具有前途的技术之一。本文在介绍增材制造技术原理和特点的基础上,综述了激光金属沉积(LMD)、选区激光熔化(SLM)和电子束熔化(EBM)制备TiAl合金的工艺-组织-性能关系,并对该技术未来的发展趋势进行了展望。

关键词： TiAl合金激光金属沉积选区激光熔化电子束熔化

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过渡金属电解水催化剂的非金属掺杂研究进展

无机化学学报 2024年第2期40卷 289-306页

作者：张永政郭旭宋欣月李欣哈尔滨工业大学化工与化学学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学环境学院哈尔滨150001

过渡金属基材料成本相对较低,催化性能较为优异,是在全水分解领域最有希望替代贵金属基电催化剂的候选材料之一,但有限的活性位点、相对较差的电导率等因素限制了其广泛应用。非金属元素掺杂能够调节主体材料电子结构,优化吸附能,从而... 详细信息

过渡金属基材料成本相对较低,催化性能较为优异,是在全水分解领域最有希望替代贵金属基电催化剂的候选材料之一,但有限的活性位点、相对较差的电导率等因素限制了其广泛应用。非金属元素掺杂能够调节主体材料电子结构,优化吸附能,从而对过渡金属基电催化剂的活性与稳定性产生积极影响,缩减其与贵金属材料性能差距。本文总结了近年来非金属元素改性在过渡金属基电催化材料中的相关研究,系统综述了非金属元素掺杂的方法和不同非金属元素的掺杂效果,从物理化学性质的改变和电子结构的变化多角度分析了非金属元素改性对过渡金属基材料的影响,最后对非金属元素掺杂过渡金属基电催化剂的未来发展方向作出了展望。

关键词：过渡金属电催化剂非金属元素掺杂电解水

基于文献统计和模型拟合的污水处理厂N2O排放因子

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环境科学 2024年第7期45卷 4063-4073页

作者：阿里亚·阿不力米提王鹏宇王秀蘅哈尔滨工业大学环境学院哈尔滨150090 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨150090

污水处理过程中氧化亚氮(N_(2)O)的排放不容忽略.基于126个实证的文献统计数据分析发现,污水处理厂(WWTPs)的地域因素对N_(2)O排放因子有显著影响.然而,全球各地区WWTPs的N_(2)O排放因子普遍低于联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)... 详细信息

污水处理过程中氧化亚氮(N_(2)O)的排放不容忽略.基于126个实证的文献统计数据分析发现,污水处理厂(WWTPs)的地域因素对N_(2)O排放因子有显著影响.然而,全球各地区WWTPs的N_(2)O排放因子普遍低于联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)推荐值.在中国,WWTPs的N_(2)O排放因子(以N_(2)O-N/N_(influent)计)约为0.000 35~0.065 20 kg·kg^(-1).同时,不同污水处理工艺的N_(2)O排放因子也存在显著差异,尤其序批式活性污泥(SBR)工艺具有较高排放.采用统一的缺省排放因子进行核算容易高估N_(2)O排放量,建议各国进行实际监测或模型研究,以制定适合本土情况的分类排放因子.此外,在126个实证数据中,基于总氮(TN)去除量的N_(2)O排放因子与TN去除率呈弱负相关,更符合生物处理化学计量学,可以提供准确的N_(2)O核算方法.为此,建立数字孪生模型对案例厌氧-缺氧-好氧(AAO)WWTP进行动态模拟,全面量化N_(2)O的动态排放行为,证明N_(2)O排放具有明显的季节性和日变化性,且仅相当于IPCC推荐排放因子计算值的11%.比较散点线性拟合和分类平均值指数拟合方法,发现后者能更准确地反映N_(2)O排放因子与TN去除率之间的负相关,进一步建立了基于TN去除量的N_(2)O平均排放因子与TN去除率的指数回归方程以预测N_(2)O的排放.本研究提供的动态模拟和分类指数拟合方法对同类WWTPs精确核算N_(2)O具有重要参考价值,可为理解和应对N_(2)O排放问题提供帮助.

关键词：氧化亚氮(N_(2)O) 排放因子动态模拟污水处理厂(WWTPs) 总氮去除

模拟海水-海砂混凝土环境下连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料杆层间剪切性能的演化

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复合材料学报 2024年第1期41卷 323-332页

作者：周平白艳博李承高董少策咸贵军哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

连续玻璃纤维增强聚丙烯(GFRPP)复合材料杆集成了热塑性树脂可多次成型、环境友好、可回收利用和玻璃纤维高应变、低成本等优点,在混凝土结构领域,GFRPP复合材料有望替代钢筋和热固性纤维增强聚合物(FRP)筋成为新型热塑性复合材料。本... 详细信息

连续玻璃纤维增强聚丙烯(GFRPP)复合材料杆集成了热塑性树脂可多次成型、环境友好、可回收利用和玻璃纤维高应变、低成本等优点,在混凝土结构领域,GFRPP复合材料有望替代钢筋和热固性纤维增强聚合物(FRP)筋成为新型热塑性复合材料。本文采用加速实验研究了模拟海水-海砂混凝土环境下GFRPP杆的水吸收及层间剪切性能长期演化规律与退化机制。研究结果表明:GFRPP杆吸水行为符合Fick定律,21℃、40℃和60℃浸泡温度下GFRPP杆的饱和吸水率分别为0.63%、0.78%和0.81%;经120天21℃、40℃和60℃模拟海水-海砂混凝土孔溶液浸泡后,GFRPP杆层间剪切强度保留率分别为80.5%、72.8%和66.5%。最后,结合SEM和FTIR表征技术,揭示模拟海水-海砂混凝土孔溶液浸泡下GFRPP杆性能退化机制。

关键词： GFRPP杆层间剪切强度海水-海砂混凝土湿热老化机制吸水率

选区激光熔化制备IN738LC流道的电化学抛光工艺

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表面技术 2024年第20期53卷 134-142,157页

作者：吕海卿王琦舜李明川常帅李俐群哈尔滨工业大学材料结构精密焊接与连接全国重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学郑州研究院郑州450046

目的改善选区激光熔化制备的流道部件内表面的成形质量。方法采取内置阴极的电极排布方式,对IN738LC流道内表面进行电化学抛光,在磷酸-硫酸体系下对电解液配比进行试验优化,同时确定适用于流道内表面电化学抛光的最佳添加剂(丙三醇)添... 详细信息

目的改善选区激光熔化制备的流道部件内表面的成形质量。方法采取内置阴极的电极排布方式,对IN738LC流道内表面进行电化学抛光,在磷酸-硫酸体系下对电解液配比进行试验优化,同时确定适用于流道内表面电化学抛光的最佳添加剂(丙三醇)添加量、温度区间、外加电压等主要工艺参数。采用激光共聚焦显微镜与表面轮廓仪测量流道内表面的表面粗糙度以评价电化学抛光效果,并通过光学显微镜对抛光前后流道内表面形貌变化进行对比与分析。结果在60%(体积分数)磷酸与15%(体积分数)硫酸的混合电解液中,IN738LC流道内表面取得了最佳的抛光效果,表面粗糙度降低最多。在每100 mL混合电解液中加入6 mL的丙三醇,可以进一步提高抛光效果;最佳抛光温度为50~60℃;在2.3 V(***)的外加电压下,可以实现SLM制备流道粗糙内部表面的高选择性电化学抛光,直流道内表面粗糙度由约10μm降低至1.12μm。结论与常规电化学抛光采用的极限电流平台中间电压1.7 V(***)相比,新型过电位电化学抛光所采用的特殊电压2.1~2.3 V(***)明显更适用于选区激光熔化成形的复杂流道内表面,在不带来表面损伤的前提下,最大限度地实现了黏附颗粒的选择性去除。在合适的电解液中加入适量甘油使抛光后内表面的熔道轮廓更加平滑,电化学抛光的整体均匀性有所提高。过电位抛光方法在局部选择性和整体均匀性上的优异表现,证明了其在增材制造复杂构件表面光整方面具有极高的应用价值。

关键词：选区激光熔化流道内表面电化学抛光表面粗糙度过电位

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3D打印制备金属盐掺杂熔石英玻璃

硅酸盐学报 2024年第5期52卷 1562-1569页

作者：彭可付华龙于天宇吴攀姚佳慧陈明君哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001

增材制造技术在制造复杂形状零件方面具有显着的优势,然而熔石英玻璃的3D打印技术仍有待开发。基于液晶显示3D打印成型技术,研究了脱脂、金属掺杂、烧结等工艺,并制备了致密透明的熔石英玻璃样件,研究掺杂Cr^(^(3+))、Co^(^(2+))2种金... 详细信息

增材制造技术在制造复杂形状零件方面具有显着的优势,然而熔石英玻璃的3D打印技术仍有待开发。基于液晶显示3D打印成型技术,研究了脱脂、金属掺杂、烧结等工艺,并制备了致密透明的熔石英玻璃样件,研究掺杂Cr^(^(3+))、Co^(^(2+))2种金属离子的熔石英玻璃致密化和光学吸收特性。研究发现掺杂含Cr^(^(3+))、Co^(^(2+))2种金属离子的熔石英玻璃具有独特的光学吸收性能,掺杂熔石英玻璃能保持无定型结构,可对特定波段光谱进行过滤,掺杂Cr^(^(3+))的绿色熔石英玻璃对波长471nm的蓝光和波长660 nm的红光过滤明显;掺杂Co^(^(2+))的蓝色熔石英玻璃对波长597 nm的黄光和波长662 nm的红光过滤明显,在集成复杂光学元件结构应用方面拥有一定的潜力。

关键词：熔石英玻璃液晶显示成型 3D打印金属盐掺杂

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半球谐振子关键性能及制造工艺研究新进展

机械工程学报 2024年第3期60卷 354-372页

作者：马传震刘赫男陈明君田金川周子涵孙建刚秦彪哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001

半球谐振陀螺具有结构简单、精度高、可靠性高、工作寿命长等特性,在国防军事、通信卫星、载人航天、天文观测、海洋工程等领域具有重大应用场景。半球谐振子作为半球谐振陀螺仪的核心器件,其加工质量直接影响半球谐振子的频率裂解和品... 详细信息

半球谐振陀螺具有结构简单、精度高、可靠性高、工作寿命长等特性,在国防军事、通信卫星、载人航天、天文观测、海洋工程等领域具有重大应用场景。半球谐振子作为半球谐振陀螺仪的核心器件,其加工质量直接影响半球谐振子的频率裂解和品质因数,进而影响半球谐振陀螺仪的工作精度和使用寿命,因此非常有必要对半球谐振子的性能及制造工艺进行研究。主要从半球谐振陀螺仪工作原理和研究历程、半球谐振子的频率裂解和品质因数、半球谐振子的制造工艺三个方面进行综述,重点分析了半球谐振子的频率裂解与品质因数的研究方法和最新进展以及半球谐振子的超精密磨削工艺和抛光工艺,并探讨分析了其在发展过程中面临的挑战和仍需要解决的问题,希望为后续精确计算、测量半球谐振子的频率裂解和品质因数,改进半球谐振子的制造工艺,提高半球谐振陀螺仪的导航精度提供参考。

关键词：半球谐振子频率裂解品质因数制造工艺

不同受力模式下的沥青混合料接触力链分布特征

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哈尔滨工业大学学报 2024年第7期56卷 1-10页

作者：徐永江王伟谭忆秋哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090 城市水资源与水环境国家重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090

为了研究拉压弯剪不同受力模式下沥青混合料内部的接触力链传递分布情况,明确骨料砂浆不同组分抵抗荷载时的各自贡献水平,基于工业CT与数字图像处理技术获取了骨料颗粒模型,利用PFC3D软件构建了SMA13级配的沥青混合料三维数字化试件并... 详细信息

为了研究拉压弯剪不同受力模式下沥青混合料内部的接触力链传递分布情况,明确骨料砂浆不同组分抵抗荷载时的各自贡献水平,基于工业CT与数字图像处理技术获取了骨料颗粒模型,利用PFC3D软件构建了SMA13级配的沥青混合料三维数字化试件并进行了不同受力模式下的虚拟试验,对沥青混合料内部接触力链的传递分布特征以及砂浆骨料不同组分的接触力组成分布情况进行可视化及量化分析,以力链概率作为量化指标对不同受力模式下各类接触力链的分布特征进行统计分析。研究结果表明:利用离散元方法建立的三维数字化模型可以较好地模拟沥青混合料低温力学行为;单轴压缩受力模式下各类接触的强力链占比均为4种受力模式当中的最高水平,骨料间的嵌挤作用为抵抗外载的主要因素,骨料所传递的接触力水平占总接触力的69.9%;间接拉伸与半圆弯拉载荷模式下,沥青砂浆内部与界面位置的强力链占比显著高于骨料间的强力链占比,沥青砂浆所传递的接触力分别占总接触力的50.1%和57.4%,沥青砂浆间的黏结力为抵抗破坏的主导因素;单轴贯入受力模式下沥青砂浆与界面位置的强力链占比略高于骨料间接触的强力链占比,骨料所传递的接触力占总接触力的64.7%。强弱力链占比可以较好地反映沥青混合料不同组分在不同受力模式下的传递载荷能力,依据研究结果可以从细观结构角度为深入了解沥青混合料的力学行为提供理论依据。

关键词：道路工程三维离散元沥青混合料细观力学接触力链

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核电厂定位销局部干法水下TIG焊接工艺

焊接学报 2024年第2期45卷 7-12,I0003页

作者：孙清洁张清华赵永庆郭佳威李天佑班华康侯少军哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(威海) 特种焊接技术省重点实验室威海264209

以核电厂定位销水下焊接为研究对象,研制双层气体保护的局部干法水下TIG旋转焊枪,运动轨迹通过直流电机带动钨极绕固定直径转动实现.对核级材料Z2CN19-10控氮奥氏体不锈钢进行焊接,研究局部干法水下TIG焊接焊缝成形,优化工艺参数,结合... 详细信息

以核电厂定位销水下焊接为研究对象,研制双层气体保护的局部干法水下TIG旋转焊枪,运动轨迹通过直流电机带动钨极绕固定直径转动实现.对核级材料Z2CN19-10控氮奥氏体不锈钢进行焊接,研究局部干法水下TIG焊接焊缝成形,优化工艺参数,结合热循环曲线及电弧形态,分析焊接接头显微组织及力学性能.结果表明,当焊枪的内层和外层保护气均通氩气时,焊缝成形良好,电弧形态稳定;增大焊接电流或减小焊接速度均使焊缝熔深增大,熔宽增大;对比水下焊接接头和陆上焊接接头发现,水的快速冷却作用会促使熔合线附近的铁素体的形态由树枝状转变为板条状,奥氏体含量减少,焊缝中心晶粒细化;水下焊接接头的显微硬度和力学性能略高于陆上焊接接头.

关键词：水下局部干法焊接 TIG焊接控氮奥氏体不锈钢焊缝成形组织性能