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Nb对锆合金LOCA淬火相变及力学性能影响的分子动力学研究

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稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1654-1665页

作者：胡丽娟张鸿林王子璇强媛媛姚美意谢耀平上海大学材料研究所上海200072

失水事故(loss of coolant accident, LOCA)下锆合金中原β-Zr层的力学性能对核安全具有重大意义,Nb作为锆合金中重要的合金元素对其有重要影响。运用分子动力学方法研究了Zr-x Nb(x=0, 0.5, 1, 2.5,质量分数,%)合金在淬火过程中的相变... 详细信息

失水事故(loss of coolant accident, LOCA)下锆合金中原β-Zr层的力学性能对核安全具有重大意义,Nb作为锆合金中重要的合金元素对其有重要影响。运用分子动力学方法研究了Zr-x Nb(x=0, 0.5, 1, 2.5,质量分数,%)合金在淬火过程中的相变行为和淬火后的拉伸行为,分析了Nb对其力学性能的作用机制。结果表明,Nb淬火相变模拟过程产生了类似原β-Zr组织的层片状多晶,这种层片状多晶主要由fcc和hcp结构原子组成;多晶的bcc→fcc相变路径遵从Brain位相关系,bcc→hcp相变路径遵从P-S位相关系;在降温过程中,添加的Nb会通过增大锆合金hcp与bcc结构的自由能之差来增加β→α的相变阻力,从而稳定锆合金的β相;Zr、Zr-0.5Nb和Zr-1Nb合金模型中Nb促进了晶界处bcc相的生成,使得变形集中于晶界,导致晶界易发生断裂;而Zr-2.5Nb中,晶粒内部的Nb含量较高,易形成bcc相,从而协调变形,提高其塑性;此外Zr-2.5Nb中团簇呈弥散分布,这使得其整体强度得到提高。

关键词：锆合金分子动力学原β-Zr 淬火相变力学性能

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泛素化在调控铁死亡中的作用

生物化学与生物物理进展 2024年第6期51卷 1269-1283页

作者：曹灿陶永光石颖中南大学肿瘤研究所长沙410078

铁死亡是一种由脂质过氧化驱动的铁依赖性的新的细胞死亡方式,越来越多的证据表明,铁死亡与各种病理状态有关,如神经退行性疾病、糖尿病肾病、癌症等,脂质过氧化驱动的铁死亡可能促进或抑制这些疾病的发生发展,细胞中抗氧化系统通过抑... 详细信息

铁死亡是一种由脂质过氧化驱动的铁依赖性的新的细胞死亡方式,越来越多的证据表明,铁死亡与各种病理状态有关,如神经退行性疾病、糖尿病肾病、癌症等,脂质过氧化驱动的铁死亡可能促进或抑制这些疾病的发生发展,细胞中抗氧化系统通过抑制脂质过氧化在抵抗铁死亡过程中发挥着重要作用。铁死亡的关键通路有以SLC7A11-GPX4为关键分子的氨基酸代谢通路、以铁蛋白或转铁蛋白为主的铁代谢通路,以及脂质代谢通路。铁死亡的发生受到细胞内蛋白质的调节,这些蛋白质会发生各种翻译后修饰,包括泛素化修饰。泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system,UPS)是细胞内主要降解系统之一,通过酶促级联反应催化泛素分子标记待降解蛋白,随后由蛋白酶体识别并降解目标蛋白质。UPS根据其降解底物的不同在调节铁死亡的反应中发挥双重作用。UPS通过促进铁死亡关键分子(如SLC7A11、GPX4、GSH)以及抗氧化系统成分(如NRF2)的泛素化降解从而促进铁死亡,也可以通过促进脂质代谢通路中相关分子(如ACSL4、ALOX15)的泛素化降解从而抑制铁死亡。本综述介绍泛素化修饰在调控铁死亡进程中作用的最新研究进展,总结了已发表的关于E3泛素连接酶和去泛素酶调控铁死亡的研究,归纳了泛素连接酶、去泛素酶调控铁死亡的作用靶点,有助于确定人类疾病中新的预后指标,为这些疾病提供潜在的治疗策略。

关键词：铁死亡泛素化去泛素化脂质过氧化

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受限空间内流淌火燃烧蔓延规律和温度场分布

清华大学学报（自然科学版） 2024年第6期64卷 1016-1023页

作者：焦伟冰陈长坤杜武豪石朗中南大学防灾科学与安全技术研究所长沙410075

为探究受限空间流淌火燃烧蔓延规律和温度场分布特征,搭建1∶10缩尺寸受限空间模型,开展7种不同泄漏速率的流淌火火灾试验以及12种不同尺寸的油池火火灾试验,重点分析火源直径、质量燃烧速率和受限空间内的温度场分布特征。研究结果表明... 详细信息

为探究受限空间流淌火燃烧蔓延规律和温度场分布特征,搭建1∶10缩尺寸受限空间模型,开展7种不同泄漏速率的流淌火火灾试验以及12种不同尺寸的油池火火灾试验,重点分析火源直径、质量燃烧速率和受限空间内的温度场分布特征。研究结果表明:受限空间流淌火根据火源直径随时间的变化可以将燃烧分为3个阶段:燃烧扩散阶段、燃烧稳定阶段以及燃烧熄灭阶段。燃烧阶段的转变主要由燃料质量泄漏速率与质量燃烧速率的相对大小决定。当质量燃烧速率与质量泄漏速率达到平衡时,燃料在达到火焰前沿前已完全燃烧,火源直径停止增大,燃烧进入稳定阶段。燃烧稳定阶段时,流淌火和油池火的温度场分布特征相似,随着火源功率的增大,火源根部的温度逐渐降低,而顶棚的温度不断上升。该研究可为受限空间流淌火火灾的探测设计提供理论基础。

关键词：受限空间流淌火火源面积扩散规律燃烧速率温度场

碳纤维增韧陶瓷基复合材料高温氧化性能研究进展：氧化机制、氧化损伤实验与模型

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复合材料学报 2024年第9期41卷 4518-4534页

作者：方国东王章文李赛王兵孟松鹤哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所

碳纤维增韧陶瓷基复合材料兼具陶瓷材料优良的抗氧化腐蚀性能和碳纤维材料增强增韧的力学性能，已成为最有潜力的高超声速飞行器热防护候选材料。碳纤维增韧陶瓷基复合材料在多物理场耦合服役环境下的高温氧化损伤失效机制对热防护材料... 详细信息

碳纤维增韧陶瓷基复合材料兼具陶瓷材料优良的抗氧化腐蚀性能和碳纤维材料增强增韧的力学性能，已成为最有潜力的高超声速飞行器热防护候选材料。碳纤维增韧陶瓷基复合材料在多物理场耦合服役环境下的高温氧化损伤失效机制对热防护材料设计及性能表征与评价至关重要，也一直是国内外学者研究的热点。本文从高温氧化机制、耦合失效实验、高温氧化模型3个方面对C/SiC和C/ZrB2-SiC复合材料进行详细论述和总结，对相应的研究方法的局限性和适用范围进行分析和评价，并展望了碳纤维增韧陶瓷基复合材料氧化损伤研究的发展趋势，进而为碳纤维增韧陶瓷基复合材料在热力氧耦合条件下的热/力响应及性能评价研究起到指导作用。

关键词：碳纤维增韧陶瓷基复合材料氧化机制损伤失效实验氧化模型

超轻质石英/酚醛复合材料烧蚀行为与多物理场数值模拟

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复合材料学报 2024年第9期41卷 4802-4816页

作者：闫晓杰金翔宇黄鹤范召林张幸红洪长青哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所

基于超轻质石英/酚醛复合材料的烧蚀防热机制，建立了包含二氧化硅相变的复合材料烧蚀多物理场模型，预测了超轻质石英/酚醛复合材料的表背面温度、热解度、不同层厚度及孔隙压力分布。数值模拟通过计算获得了表面二氧化硅液态层厚度变... 详细信息

基于超轻质石英/酚醛复合材料的烧蚀防热机制，建立了包含二氧化硅相变的复合材料烧蚀多物理场模型，预测了超轻质石英/酚醛复合材料的表背面温度、热解度、不同层厚度及孔隙压力分布。数值模拟通过计算获得了表面二氧化硅液态层厚度变化规律，模型预测的温度结果与烧蚀实验中测量结果吻合。根据各项传热模式的热流分析结果可见，对防/隔热机制影响最主要的是热辐射、热阻塞和二氧化硅气化。针对超轻质石英/酚醛复合材料的典型服役工况，采用0.5～2.5 MW/m2之间热流密度作为环境输入参数，研究了不同热流密度条件下超轻质石英/酚醛复合材料的烧蚀行为，结果表明：超轻质石英/酚醛复合材料表面烧蚀后退量随热流密度的增加而增加；热流密度小于1.5 MW/m2时表面液态层厚度随热流密度的增加而增加，热流密度大于1.5 MW/m2时表面液态层厚度基本保持不变。该模型为深入研究超轻质石英/酚醛复合材料的烧蚀机制提供一定的指导。

关键词：超轻质石英/酚醛复合材料高温烧蚀试验多物理场有限元法二氧化硅相变

颗粒级配对选区激光烧结打印结合常压固相烧结制备碳化硅陶瓷性能的影响

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无机材料学报 2024年第7期39卷 754-760页

作者：王康龙殷杰陈晓王力刘学建黄政仁中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050 湖南大学材料科学与工程学院长沙410082 中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201

SiC陶瓷因其独特的热学、电学性能及优异的力学性能,被广泛应用于航空航天、核能、化工、半导体等国防与工业重大领域,但是传统的成型方法无法满足大尺寸复杂构件的制备需求。选区激光烧结(SLS)打印具有无需支撑、材料利用率高、加工效... 详细信息

SiC陶瓷因其独特的热学、电学性能及优异的力学性能,被广泛应用于航空航天、核能、化工、半导体等国防与工业重大领域,但是传统的成型方法无法满足大尺寸复杂构件的制备需求。选区激光烧结(SLS)打印具有无需支撑、材料利用率高、加工效率高等优势,能高效成型复杂陶瓷结构零部件。本研究采用颗粒级配SiC的方法,系统研究了冷等静压(CIP)、前驱体浸渍热解(PIP)、CIP结合PIP后常压固相烧结等工艺对级配和中位径82μm未级配体系SiC陶瓷的影响。研究发现,级配粉末成型坯体的体积密度和抗弯强度比未级配坯体均提升了20%以上,级配体系CIP后常压固相烧结体的相对致密度达到了90%以上,实现了致密化烧结,而未级配体系烧结体的相对致密度仅为89%,这是由颗粒级配后坯体的堆积密度提升所致,且级配烧结体的抗弯强度(136.8 MPa)比未级配(99.4 MPa)提升了37%以上。采用多次重复PIP结合常压固相烧结的方法制备高致密的SiC陶瓷,发现SLS打印成型的坯体经四次PIP后致密度可达到CIP堆积致密的效果,但四次PIP后常压固相烧结体的体积密度仅为2.29 g/cm^(3),抗弯强度为59.6 MPa。

关键词：碳化硅陶瓷颗粒级配选区激光烧结打印常压固相烧结

聚吡咯微胶囊γ-Fe_(2)O_(3)的合成及在膨胀阻燃环氧树脂中的应用

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高分子材料科学与工程 2024年第5期40卷 47-55页

作者：张泽瑞龙邈天颜龙徐志胜中南大学防灾科学与安全技术研究所湖南长沙410075

以聚吡咯(PPy)微胶囊γ-Fe_(2)O_(3)得到的PPy-Fe_(2)O_(3)为协效剂、二氨基二苯甲烷改性聚磷酸铵(DDP)为阻燃剂制备了膨胀阻燃环氧树脂(EP)复合材料。结合极限氧指数(LOI)、UL94、热重分析、锥形量热仪及扫描电镜探究PPy-Fe_(2)O_(3)对... 详细信息

以聚吡咯(PPy)微胶囊γ-Fe_(2)O_(3)得到的PPy-Fe_(2)O_(3)为协效剂、二氨基二苯甲烷改性聚磷酸铵(DDP)为阻燃剂制备了膨胀阻燃环氧树脂(EP)复合材料。结合极限氧指数(LOI)、UL94、热重分析、锥形量热仪及扫描电镜探究PPy-Fe_(2)O_(3)对EP/DDP体系的阻燃性、热稳定性及成炭性能的影响。结果表明,PPy-Fe_(2)O_(3)的加入可增强EP/DDP体系的阻燃性能、抑烟性能及热稳定性。利用PPy-Fe_(2)O_(3)与DDP复配有助于形成更加致密和稳定的炭层结构以减少热释放和生烟量,其中添加0.2%PPy-Fe_(2)O_(3)与9.8%DDP可使EP复合材料的峰值热释放速率(PHRR)与峰值生烟速率(PSPR)分别下降12.3%与11.0%,并成功通过UL94 V-0级且具有35.5%的LOI值。热重分析表明,PPy-Fe_(2)O_(3)的加入显著提高了EP/DDP体系的热稳定性与成炭性能,其中含0.2%PPy-Fe_(2)O_(3)的EP复合材料在700℃时的残炭量达到32.0%。

关键词： γ-Fe_(2)O_(3) 聚吡咯环氧树脂阻燃性能微胶囊

Zr-1Nb-xFe合金在模拟LOCA下的高温蒸汽氧化行为

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金属学报 2024年第5期60卷 670-680页

作者：王金鑫姚美意林雨晨陈刘涛高长源徐诗彤胡丽娟谢耀平周邦新上海大学材料研究所上海200072 中广核研究院有限公司深圳518031

为探究Fe对核燃料包壳锆合金抗高温蒸汽氧化性能的影响,利用配置蒸汽发生器的同步热分析仪模拟失水事故(LOCA)下的高温蒸汽氧化环境,对Zr-1Nb-xFe(x=0、0.05、0.2、0.4,质量分数,%)合金进行了800~1200℃下恒温3600 s的高温蒸汽氧化行为... 详细信息

为探究Fe对核燃料包壳锆合金抗高温蒸汽氧化性能的影响,利用配置蒸汽发生器的同步热分析仪模拟失水事故(LOCA)下的高温蒸汽氧化环境,对Zr-1Nb-xFe(x=0、0.05、0.2、0.4,质量分数,%)合金进行了800~1200℃下恒温3600 s的高温蒸汽氧化行为研究。采用金相显微镜、Vickers硬度仪观察分析了氧化前后样品横截面的显微组织和硬度。结果表明,在800~1100℃蒸汽中氧化时,添加Fe使Zr-1Nb合金的抗高温蒸汽氧化性能变差,且影响复杂,不随Fe含量的增加呈单一变化规律;在1200℃蒸汽中氧化时,添加Fe对Zr-1Nb合金的抗高温蒸汽氧化性能影响甚微;随氧化温度升高,4种合金的氧化动力学规律发生变化,总体由抛物线→直线规律转变,还会发生多次转折,这与锆合金基体的α↔β和氧化膜的单斜(m)↔四方(t)相变过程密切相关。

关键词：锆合金失水事故高温蒸汽氧化显微组织相变

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超高温陶瓷复合材料研究进展

无机材料学报 2024年第6期39卷 571-590页

作者：张幸红王义铭程源董顺胡平哈尔滨工业大学航天学院复合材料与结构研究所哈尔滨150001

随着高速飞行器朝着更宽空域、更长时间和更高速度的方向发展,对飞行器的鼻锥、前缘和发动机燃烧室等关键结构的热防护性能提出了更加严苛的要求,发展在极端环境下使用的高性能热防护材料是当前的研究重点。超高温陶瓷复合材料具有优异... 详细信息

随着高速飞行器朝着更宽空域、更长时间和更高速度的方向发展,对飞行器的鼻锥、前缘和发动机燃烧室等关键结构的热防护性能提出了更加严苛的要求,发展在极端环境下使用的高性能热防护材料是当前的研究重点。超高温陶瓷复合材料具有优异的抗氧化烧蚀性能,是一类极具应用潜力的非烧蚀型热防护材料。然而,本征脆性问题限制了超高温陶瓷复合材料的工程化应用,需通过组分结构调控对其进行强韧化。同时,飞行器有效载荷提升也对超高温陶瓷复合材料提出了轻量化的要求。本文系统概述了超高温陶瓷复合材料近年来取得的主要研究进展,包括压力烧结、泥浆浸渍、前驱体浸渍裂解、反应熔渗、化学气相渗透/沉积与“固-液”组合工艺等制备方法,颗粒、晶须、软相物质、短切纤维和连续纤维等强韧化方法及其机制,抗氧化烧蚀性能与机理,以及轻量化设计等。讨论了超高温陶瓷复合材料组分、微结构和性能之间的关系,并指出了超高温陶瓷复合材料目前存在的挑战以及未来的发展趋势。

关键词：超高温陶瓷复合材料强韧化抗氧化烧蚀轻量化综述