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微量TiC粉末合金化改善电弧增材制造Ti-6Al-4V合金的组织和性能

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焊接学报 2024年第6期45卷 12-19页

作者：姚兴中李会军杨振文王颖天津大学天津市现代连接技术重点实验室天津300072

原位合金化是调控增材制造钛合金微观组织和力学性能的有效方法,文中研究了添加微量TiC粉末对电弧增材制造Ti-6Al-4V合金微观组织和力学性能的影响.结果表明,添加微量TiC粉末后,Ti-6Al-4V合金中的柱状β晶粒尺寸减小,α-Ti相细化,微观... 详细信息

原位合金化是调控增材制造钛合金微观组织和力学性能的有效方法,文中研究了添加微量TiC粉末对电弧增材制造Ti-6Al-4V合金微观组织和力学性能的影响.结果表明,添加微量TiC粉末后,Ti-6Al-4V合金中的柱状β晶粒尺寸减小,α-Ti相细化,微观组织为精细的网篮组织,抗拉强度和断后伸长率达到了1029 MPa和14.8%,分别提高了12.8%和26.5%,实现了电弧增材制造Ti-6Al-4V合金强度和塑性的协同改善.同时,沉积合金的显微硬度提高至362.9HV,相比Ti-6Al-4V合金提高了11.4%.通过电子背散射衍射(electron backscatter diffraction,EBSD)分析得出,TiC粉末的添加降低了沉积合金的织构强度,增加α-Ti相的取向.添加微量TiC粉末后,Ti-6Al-4V合金力学性能的提高主要归因于细晶强化和固溶强化效应,其中细晶强化是主要的强化机制.对比分析两种沉积合金的拉伸试样断口得出,Ti-6Al-4V合金的断口形貌呈现出塑性-脆性混合断裂,添加质量分数0.5%TiC粉末后,断口形貌呈现出塑性断裂.证实了TiC粉末作为电弧增材制造Ti-6Al-4V合金晶粒细化剂的潜力.

关键词：原位合金化电弧增材制造微观组织力学性能

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固态电解质离子传输机制研究进展

化学工业与工程 2024年第1期41卷 71-82页

作者：刁庆宇刘吉源王列李传崴刘兴江徐强天津大学化工学院天津300350 天津大学机械工程学院天津300350 中国电子科技集团公司第十八研究所化学与物理电源重点实验室天津300384

全固态锂金属电池具有较高的安全性和稳定性,是替代传统锂离子电池成为下一代储能装置的理想选择。然而,固态电解质相较于液体电解液而言,其较低的离子电导率仍然是阻碍全固态锂金属电池得到快速发展的一个关键。综述了不同类型固态电... 详细信息

全固态锂金属电池具有较高的安全性和稳定性,是替代传统锂离子电池成为下一代储能装置的理想选择。然而,固态电解质相较于液体电解液而言,其较低的离子电导率仍然是阻碍全固态锂金属电池得到快速发展的一个关键。综述了不同类型固态电解质离子传输机理,总结了提高固态电解质电导率的改进策略和最新研究进展,归纳了改善固态电解质离子传输性能的技术路线,并对未来新型固态电解质的设计与发展作了展望。

关键词：固态电解质离子传输改性策略研究进展

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高速地铁隧道洞口及风井对压力波的影响研究

铁道工程学报 2024年第4期41卷 90-95,101页

作者：那艳玲牟野叶天震卜永和江崇旭中国铁路设计集团有限公司天津300308 天津大学天津300350

研究目的:地铁车辆由明线高速驶入隧道洞口和经过中间风井时,由于断面突变引起车厢内部压力剧烈波动,导致乘客不舒适,为解决该问题,本文使用三维可压缩黏性流体N-S方程和RNG k-ε两方程模型,研究不同中间风井位置和采取不同形式洞口缓... 详细信息

研究目的:地铁车辆由明线高速驶入隧道洞口和经过中间风井时,由于断面突变引起车厢内部压力剧烈波动,导致乘客不舒适,为解决该问题,本文使用三维可压缩黏性流体N-S方程和RNG k-ε两方程模型,研究不同中间风井位置和采取不同形式洞口缓冲结构工况对地铁隧道的空气动力学效应的影响。研究结论:(1)中间风井位置的不合理设置会导致膨胀波叠加使车厢内压力梯度不满足要求,可根据列车长度、列车运行速度等因素计算出中间风井的合理位置;(2)隧道洞口采取断面扩大型和喇叭型缓冲结构分别能使车厢表面压力梯度最大值下降29.3%和38.2%;(3)按照现行标准中人体舒适性的考核指标进行评价,140 km/h高速磁浮列车系统隧道口缓冲结构缓压段的长度设置为2倍的隧道断面水力直径更合理;(4)本文研究可以为优化高速地铁列车驶入隧道洞口时的气动效应问题提供参考。

关键词：高速地铁列车空气动力学压力波风井位置缓冲结构

拉萨地块西部碰撞后富钾火山作用CO_(2)释放规模初探

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岩石学报 2024年第7期40卷 2225-2237页

作者：谢显刚赵文斌李晓光李菊景郭正府张茂亮徐胜天津大学地球系统科学学院天津300072 中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境重点实验室北京100029 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

估算地质历史时期火山活动的CO_(2)释放量对于理解地球深部碳释放及其气候环境效应具有重要意义。本文聚焦青藏高原拉萨地块西部的碰撞后富钾火山作用,以雄巴、赛利普、布嘎寺和麦嘎4个地区的富钾火山岩为例,开展了橄榄石、辉石等斑晶... 详细信息

估算地质历史时期火山活动的CO_(2)释放量对于理解地球深部碳释放及其气候环境效应具有重要意义。本文聚焦青藏高原拉萨地块西部的碰撞后富钾火山作用,以雄巴、赛利普、布嘎寺和麦嘎4个地区的富钾火山岩为例,开展了橄榄石、辉石等斑晶矿物中熔体包裹体的CO_(2)含量与脱气特征研究,结合火山岩体积和年龄等参数,估算了拉萨地块碰撞后富钾火山活动的CO_(2)释放量。结果表明,研究区火山岩熔体包裹体气泡中的CO_(2)含量约为0.61%~5.38%,雄巴、赛利普、布嘎寺和麦嘎火山岩的CO_(2)年释放量分别为(5.1±0.9)×10^(-5)Pg/yr、(1.3±0.6)×10^(-5)Pg/yr、(2.5±0.5)×10^(-4)Pg/yr和(1.5±0.2)×10^(-7)Pg/yr,共计约(3.2±0.6)×10^(-4)Pg/yr。粗略推算结果表明,拉萨地块碰撞后富钾火山作用的CO_(2)总释放规模约为0.006±0.001Pg/yr,与大陆碰撞带深部碳释放通量模型的计算结果相一致。本文的研究结果为地质历史时期印度-亚洲大陆碰撞导致的深部碳释放模拟提供了初步的实测数据参考。未来仍需在获取更多数据的基础上优化研究结果,以减小碰撞后火山作用的岩浆成分、规模、时空分布不均等导致的不确定性。

关键词：碰撞后富钾火山作用熔体包裹体 CO_(2)释放量拉萨地块

高精度音频Sigma-Delta调制器综述

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 1874-1887页

作者：孙奥运温培旭邵淮先王桉楠鲁毅章飚曾永红张章合肥工业大学微电子学院合肥230601 天津津航计算技术研究所天津300308

Sigma-Delta(Σ-Δ)模数转换器(ADC)基于过采样和噪声整形技术,可实现高分辨率,具有无源器件匹配性要求低、结构简单等特点。在高精度音频领域,Σ-ΔADC能够实现高动态范围和良好的功率效率得到了广泛的关注和应用。近年来,依托先进工... 详细信息

Sigma-Delta(Σ-Δ)模数转换器(ADC)基于过采样和噪声整形技术,可实现高分辨率,具有无源器件匹配性要求低、结构简单等特点。在高精度音频领域,Σ-ΔADC能够实现高动态范围和良好的功率效率得到了广泛的关注和应用。近年来,依托先进工艺、先进技术进行低功耗高精度的音频ADC的设计已经成为新的研究热点。然而随着工艺技术向低节点的持续发展、电源电压的不断降低,使得Σ-ΔADC的电路设计更具挑战性。该文对高精度音频Sigma-Delta调制器的离散型设计、连续型设计的研究现状进行综述,为高精度音频Sigma-Delta调制器设计提供理论支撑,并给出研究前景展望。

关键词： Sigma-Delta(Σ-Δ)调制器高精度音频

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预混火焰离子/电子电流区域性差异研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第8期57卷 828-835页

作者：王超甄郅卓曹晓宁金硕天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 天津大学未来技术学院天津300072

研究预混火焰不同区域离子电流与电子电流分布对分析火焰燃烧状态具有重要作用.在探针测量预混火焰的实验中,发现了预混火焰不同区域两种电流分布存在差异.为了进一步对离子电流与电子电流产生差异的原因进行分析,基于FLUENT通过数值模... 详细信息

研究预混火焰不同区域离子电流与电子电流分布对分析火焰燃烧状态具有重要作用.在探针测量预混火焰的实验中,发现了预混火焰不同区域两种电流分布存在差异.为了进一步对离子电流与电子电流产生差异的原因进行分析,基于FLUENT通过数值模拟仿真得到了影响电流的因素——正负极性带电粒子及其迁移率的分布,并在此基础上结合电离反应机理、带电粒子性质以及火焰流场速度对带电粒子的分布进行了解释.研究发现,由于电子迁移率远大于其他带电粒子,导致预混火焰整体区域的电子电流高于离子电流,其中,中性物质的分布是影响电子迁移率最重要的因素.电子电流与离子电流的差值随着与本生灯距离的增加表现为类似“M”状变化趋势,并在预混火焰反应区附近出现了极小值.不同极性带电粒子在火焰中的分布存在差异,该差异反映了化学反应、对流和带电粒子自身性质等多种因素的共同作用,其中,电子与正离子均在反应区产生,导致正离子集中存在于反应区,而电子由于具有极小的质量,导致其扩散到火焰的其他区域,负离子分布在中性物质与电子共同存在的区域.由于火焰中不同极性带电粒子分布存在差异,因此火焰的局部区域可能表现出单一的电极性,这为基于静电感应原理的火焰非接触式电学测量提供了可能.

关键词：预混火焰离子电流电子电流探针

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全浸腐蚀后焊接接头疲劳裂纹扩展速率分析

焊接学报 2024年第9期45卷 14-22页

作者：李岳赵洋洋邓彩艳龚宝明天津大学天津市现代连接技术重点实验室天津300354

服役于海洋环境中的风力发电机,其塔筒上的焊接结构不可避免地要遭受洋流、风浪、工作过程中带来的疲劳载荷及海洋复杂环境引发的腐蚀,往往成为腐蚀疲劳失效中的薄弱环节,因此,研究焊接接头的腐蚀疲劳现象,探索其背后的运作机制具有十... 详细信息

服役于海洋环境中的风力发电机,其塔筒上的焊接结构不可避免地要遭受洋流、风浪、工作过程中带来的疲劳载荷及海洋复杂环境引发的腐蚀,往往成为腐蚀疲劳失效中的薄弱环节,因此,研究焊接接头的腐蚀疲劳现象,探索其背后的运作机制具有十分重要的意义.选用S355低合金高强钢作为试验材料,进行S355钢焊接接头在5%NaCl环境中的预腐蚀疲劳裂纹扩展试验.试验结果表明,与未经预腐蚀的试件相比,预腐蚀48 h的试样疲劳裂纹扩展速率并没有明显增加,而预腐蚀336 h的试样疲劳裂纹扩展速率增加显著.利用扫描电子显微镜对预腐蚀后的疲劳试件进行微观表征,观察到在裂纹扩展路径周围存在微裂纹和分支裂纹,表明金属发生了脆化.在预腐蚀疲劳断面上,观察到了裂纹扩展模式的转变,表层金属呈现平面脆性特征,内部金属保留了疲劳韧性特征,微观表征的结果表明,预腐蚀脆化了表层金属,从而加快了试件整体的疲劳裂纹扩展速率.

关键词： S355钢预腐蚀疲劳裂纹扩展试验脆化

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深海环境下金属点蚀进程及诱导应力演化

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第7期57卷 741-750页

作者：亢一澜秦梦斐谢海妹韩彬张茜天津大学机械工程学院天津300350 天津市现代工程力学重点实验室(天津大学) 天津300350

局部腐蚀产生的应力是影响海洋服役装备寿命与稳定性的关键因素.针对深海钢材料的点蚀力学问题,采用关联腐蚀与诱导应力的方法展开研究,建立了基于Nernst-Planck传质方程的腐蚀模型与腐蚀诱导应力模型,结合COMSOL多物理场仿真软件实现... 详细信息

局部腐蚀产生的应力是影响海洋服役装备寿命与稳定性的关键因素.针对深海钢材料的点蚀力学问题,采用关联腐蚀与诱导应力的方法展开研究,建立了基于Nernst-Planck传质方程的腐蚀模型与腐蚀诱导应力模型,结合COMSOL多物理场仿真软件实现了深海点蚀全进程中力-电化学信息的协同表征,其关键技术有两个,一是基于腐蚀膨胀理论给出了应力与腐蚀参量之间的联系,二是以产物堆积增厚与基底腐蚀减薄的面积比确定了腐蚀膨胀率,给出了腐蚀进程中电流密度、形貌、诱导应力等参量随时空的非线性演化规律.结果表明:空间分布上,深海环境下的腐蚀呈深挖状,蚀坑中心处的电流密度最大、腐蚀程度最深,腐蚀诱导应力存在明显的集中效应,力、电化学参量随着远离蚀坑中心呈现出发散状的削弱趋势;时序演化上,电流密度随腐蚀年限减小,腐蚀进程因此逐年放缓,然而,由于蚀坑中心尖锐程度的加剧,腐蚀诱导应力的非线性增加却愈发剧烈.在此基础上,研究了腐蚀产物形貌对应力的影响,对比了简化椭球形产物与模拟所得实际形貌产物两种情况的腐蚀诱导应力,结果表明实际形貌产物最大拉应力高于椭球形的最大应力,误差超过50%,指出点蚀研究中忽略蚀坑的深挖动力学特征会给腐蚀相关的力学研究带来偏差.

关键词：腐蚀力学模型腐蚀诱导应力腐蚀膨胀率力-电化学时空非线性演化点蚀

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SMA碟簧群的循环受压性能及简化模型

工程力学 2024年第7期41卷 163-175页

作者：赵秋红孙泽旺谭志伦天津大学建筑工程学院天津300350 滨海土木工程结构与安全教育部重点试验室(天津大学) 天津300350 天津市政工程设计研究总院有限公司天津300329

该研究提出将多个形状记忆合金(SMA)碟簧片并联排列形成碟簧组,然后在碟簧组间加入垫片分隔、串联排列形成碟簧群,以提供更高的承载力及变形能力。采用有限元软件ABAQUS建立了一系列SMA碟簧群的三维精细化有限元模型,并进行非线性循环... 详细信息

该研究提出将多个形状记忆合金(SMA)碟簧片并联排列形成碟簧组,然后在碟簧组间加入垫片分隔、串联排列形成碟簧群,以提供更高的承载力及变形能力。采用有限元软件ABAQUS建立了一系列SMA碟簧群的三维精细化有限元模型,并进行非线性循环受压分析。结果表明:与钢碟簧的“三角形”荷载-位移曲线相比,SMA碟簧群的荷载-位移曲线呈现鲜明的“旗帜形”特性,具有明显的正向及反向转变平台。随着碟簧片数的增加,碟簧组的总可恢复变形量基本不变,极限承载力及割线刚度近似成比例增加,而随着碟簧组数的增加,碟簧群的总可恢复变形量增加,极限承载力不变,割线刚度近似成比例降低。因此,可根据碟簧群总极限承载力及变形能力的需要,灵活调整碟簧片及碟簧组的数量及布置方式。碟簧组的各层碟簧片由于边界条件不同,应力分布存在明显差异,而变形量亦呈现两端大中间小的哑铃形分布模式,其中加载端碟簧片变形量最大,若超过极限变形量可能发生翻转失效,值得注意。提出了SMA碟簧群的简化模型,通过简化及精细模型的非线性循环受压分析,发现该简化模型的循环受压荷载-位移曲线与精细模型吻合良好,而计算效率提高约38倍。将SMA碟簧群应用于自复位NZ梁柱节点中,并对自复位钢框架进行了验证性的滞回分析。结果表明:采用SMA碟簧群的自复位钢框架最大侧移为4%时可完全复位,且二次刚度相比采用预应力钢绞线的传统自复位钢框架提高近100%,极限承载力提高70%。

关键词： SMA碟簧碟簧群循环受压性能简化模型自复位钢框架

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