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分子动力学模拟及其在碳水化合物中的应用

中国食品学报 2024年第3期24卷 306-320页

作者：于桐桐饶雷赵靓王永涛廖小军中国农业大学食品科学与营养工程学院、国家果蔬加工工程技术研究中心、农业农村部果蔬加工重点实验室、食品非热加工北京市重点实验室北京100083

碳水化合物是主要的食品组分之一,其构象灵活复杂,导致现有的试验方法难以深入、全面地获得其在分子水平的详细信息。分子动力学(MD)模拟作为一种理论计算方法,近年来被广泛应用于碳水化合物的研究中。其能够提供碳水化合物分子构象以... 详细信息

碳水化合物是主要的食品组分之一,其构象灵活复杂,导致现有的试验方法难以深入、全面地获得其在分子水平的详细信息。分子动力学(MD)模拟作为一种理论计算方法,近年来被广泛应用于碳水化合物的研究中。其能够提供碳水化合物分子构象以及相互作用的驱动力、结合能和作用位点等信息,是对真实试验结果的有效补充和深入挖掘。本文综述MD模拟的概念、软件和力场、一般流程以及新方法,结合实例,分析MD模拟在碳水化合物构象表征、聚集行为以及加工过程对碳水化合物的影响等研究中发挥的关键作用,阐述其在解析碳水化合物与其它组分相互作用机制方面的巨大潜力,以期为深入解析碳水化合物的构效关系,提高其应用效率提供理论参考。

关键词：分子动力学模拟碳水化合物构象动力学相互作用

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电弧增材制造2219铝合金热变形组织演变及本构方程

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塑性工程学报 2024年第8期31卷 107-116页

作者：苏珩邵斌刘佳斌宗影影单德彬哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室黑龙江哈尔滨150001

采用热压缩方法研究了电弧增材制造2219铝合金的热变形行为,变形温度为360~510℃,应变速率为0.01~10 s^(-1)。分析了温度和应变速率对流变应力和微观组织的影响,采用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数建立了电弧增材制造2219铝合金热变... 详细信息

采用热压缩方法研究了电弧增材制造2219铝合金的热变形行为,变形温度为360~510℃,应变速率为0.01~10 s^(-1)。分析了温度和应变速率对流变应力和微观组织的影响,采用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数建立了电弧增材制造2219铝合金热变形本构方程。结果表明,电弧增材制造2219铝合金热压缩峰值应力随温度的升高和应变速率的降低而逐渐降低。电弧增材合金在420℃及以下温度仅发生滑移变形,450℃及以上发生动态再结晶,480℃为最佳锻造温度,发生完全动态再结晶,可有效细化增材晶粒。本构方程以动态再结晶温度(450℃)为临界点分为两段,动态再结晶温度以下变形激活能为212.53 kJ·mol^(-1),动态再结晶温度以上为163.37 kJ·mol^(-1)。沿晶界分布的共晶θ相在热压缩过程中发生破碎和固溶,变形温度越高或应变速率越小,固溶程度越高。

关键词：电弧增材制造 2219铝合金热压缩组织演变本构方程

异质结构CoCrFeNiW高熵合金的拉伸性能和强化行为

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第3期34卷 890-904页

作者：高雪峰陈峣任浩秦刚周启文陈瑞润郭景杰哈尔滨工业大学金属精密热加工国家重点实验室哈尔滨150001 沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870

采用真空电弧熔炼方法制备Co_(30)Cr_(30)(FeNi)_(40-x)W_(x)(x=0~8%(摩尔分数),分别简化为HWO~HW8)高熵合金。研究铸态和退火态合金的显微组织和拉伸性能。结果表明,HW2和HW4具有单一的FCC相。随着W含量和退火温度的增加,细小粒状μ相... 详细信息

采用真空电弧熔炼方法制备Co_(30)Cr_(30)(FeNi)_(40-x)W_(x)(x=0~8%(摩尔分数),分别简化为HWO~HW8)高熵合金。研究铸态和退火态合金的显微组织和拉伸性能。结果表明,HW2和HW4具有单一的FCC相。随着W含量和退火温度的增加,细小粒状μ相的面积分数增加且分散在FCC基体中。软FCC基体和硬μ相构成应变不相容的异质结构。随着W含量从0增加到8%(摩尔分数),屈服强度和抗拉强度分别从278和629 MPa提高到530和839 MPa,应变维持在33%。退火后的HW8表现出优异的屈服强度(810 MPa)和抗拉强度(1087 MPa)。屈服强度的提高归因于固溶、沉淀和背应力强化。异质结构中产生的背应力强化作用诱导高硬化行为,在提高抗拉强度和塑性方面发挥着主导作用。

关键词：高熵合金异质结构拉伸性能应变硬化强化机制

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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

轻合金矩形管件充液压制成形缺陷及横截面尺寸控制

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中国有色金属学报 2024年第6期34卷 1952-1963页

作者：温时宇崔晓磊林鹏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 太原理工大学材料科学与工程学院太原030024

管材充液压制是一种先进的低载荷液压成形工艺,可用于整体成形复杂薄壁管状构件。与内高压成形不同,充液压制过程中内压只起支撑作用避免失稳屈曲,主要通过模具压制获得管件外形轮廓。压制过程管坯厚向存在拉-压应力梯度,导致卸载后管... 详细信息

管材充液压制是一种先进的低载荷液压成形工艺,可用于整体成形复杂薄壁管状构件。与内高压成形不同,充液压制过程中内压只起支撑作用避免失稳屈曲,主要通过模具压制获得管件外形轮廓。压制过程管坯厚向存在拉-压应力梯度,导致卸载后管件截面易产生回弹,影响尺寸精度。本研究通过对5052、AZ31B和TA1三种管材进行充液压制成形实验,分析了支撑内压和环向压缩率对矩形管件横截面尺寸的影响规律。结果表明:当支撑内压为0.6p_(s)~0.8p_(s)时,管件截面的回弹最小,此时最大回弹量小于1.5 mm,对应回弹率小于5.2%,上、下圆角半径相差小于0.1 mm。通过控制环向压缩率可减小管件回弹,截面尺寸与设计尺寸相差小于0.2 mm,尺寸偏差小于0.7%。对于5052-H、5052-O、AZ31B-M和TA1-Y矩形管件,其控制尺寸精度所需的环向临界压缩率分别为1.8%、1.7%、1.9%和1.8%。

关键词：充液压制成形轻合金管材成形缺陷尺寸精度支撑内压

Ti、Zr和Hf元素协同优化Nb-Si基合金显微组织、相组成和室温断裂韧性

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第1期34卷 194-202页

作者：王琪赵天宇陈瑞润王晓伟徐琴王墅傅恒志哈尔滨工业大学材料科学与工程学院金属精密热加工国家重点实验室哈尔滨150001 河南工业大学机电工程学院郑州450001

采用真空电弧熔炼制备Nb-16Si-xTi-yZr-zHf (x=18, 22;y=0, 4;z=0, 4;摩尔分数,%)合金并研究Ti、Zr与Hf元素对Nb-Si合金物相组成、显微组织、断裂韧性以及裂纹扩展行为的影响。结果表明:单独添加4%Zr元素能促进(Nb,X)3Si向Nb固溶体(Nbs... 详细信息

采用真空电弧熔炼制备Nb-16Si-xTi-yZr-zHf (x=18, 22;y=0, 4;z=0, 4;摩尔分数,%)合金并研究Ti、Zr与Hf元素对Nb-Si合金物相组成、显微组织、断裂韧性以及裂纹扩展行为的影响。结果表明:单独添加4%Zr元素能促进(Nb,X)3Si向Nb固溶体(Nbss)/γ-(Nb,X)5Si3共析反应的发生;同时添加Ti、Zr、Hf元素能进一步促进共析反应的发生。裂纹倾向于在(Nb,X)3Si中扩展,当裂纹途径Nb固溶体时会发生偏转。细密的Nbss/γ-(Nb,X)5Si3共晶组织以及层状Nbss/γ-(Nb,X)5Si3共晶组织可以使裂纹产生桥接与分支,阻碍裂纹的扩展。Nb-16Si-22Ti-4Zr-4Hf的合金化元素含量最高,因此,其室温断裂韧性最好(11.62 MPa·m1/2),相较于Nb-16Si-18Ti提高87.7%,性能的提升主要归因于存在层状共晶组织。

关键词： Nb-Si合金合金化断裂韧性裂纹扩展

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征稿启事

金属加工（热加工） 2024年第3期 123-123页

作者：《金属加工(热加工)》编辑部《金属加工(热加工)》编辑部

《金属加工(热加工)》长期面向广大铸造工作者征集优秀稿件,凡涉及铸造工艺、设备、材料、熔炼、检测技术、缺陷分析,以及铸造节能环保技术和生产管理的文章均可向本刊投稿。《金属加工(热加工)》为国家级期刊,稿件一经录用可优先发表,...

《金属加工(热加工)》长期面向广大铸造工作者征集优秀稿件,凡涉及铸造工艺、设备、材料、熔炼、检测技术、缺陷分析,以及铸造节能环保技术和生产管理的文章均可向本刊投稿。《金属加工(热加工)》为国家级期刊,稿件一经录用可优先发表,并选择在金属加工全媒体平台相关微信公众号上发布。投稿路径如下。

关键词：

茶多酚对豌豆分离蛋白及其高水分挤压物结构和特性的影响

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中国粮油学报 2024年

作者：张捷袁景怡吴安楠李全宏廖小军赵婧中国农业大学食品科学与营养工程学院国家果蔬加工工程技术研究中心农业农村部果蔬加工重点实验室北京市食品非热加工重点实验室

豌豆分离蛋白（Pea protein isolate，PPI）的凝胶性、乳化性等功能特性缺陷制约了其在植物肉生产中的应用，以单一豌豆分离蛋白为原料的高水分挤出物的纤维化结构形成效果不理想。本研究将茶多酚（Tea Polyphenols，TP）与豌豆分离蛋... 详细信息

豌豆分离蛋白（Pea protein isolate，PPI）的凝胶性、乳化性等功能特性缺陷制约了其在植物肉生产中的应用，以单一豌豆分离蛋白为原料的高水分挤出物的纤维化结构形成效果不理想。本研究将茶多酚（Tea Polyphenols，TP）与豌豆分离蛋白混合，探究不同质量分数的茶多酚（0%、1%、2%、4%、6%，）对豌豆分离蛋白功能性质及高水分挤压物结构性质的影响。结果表明，茶多酚的添加显著了改善PPI原料的凝胶性、持水持油性、起泡性与乳化性（P<0.05）。在高水分挤压过程中，随着茶多酚质量分数的增加，挤出物颜色明显偏向暗红、质构更加紧实致密，组织化度由1.01逐渐上升至1.09；持水性和持油性分别提升了40.29%和65.43%；热稳定性提高，热转变温度由115.16℃逐步提升至147.02℃，热转变焓值提升至5.09 J/g，形成更高强度的凝胶网络结构。结构分析表明，茶多酚的添加增加了挤出物的β-转角含量，并且其主要通过疏水相互作用和氢键与蛋白质结合，最终形成更致密、更具各向异性取向的挤出物结构。本研究为茶多酚在豌豆蛋白基高水分挤压产品中的应用提供依据。

关键词：豌豆分离蛋白茶多酚高水分挤压品质特性

TiAlNb合金瓦楞板电流辅助辊压成形研究

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塑性工程学报 2024年 100-105页

作者：赵杰陈泽宇刘钢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工业大学流体高压成形技术研究所

目前采用辊弯-热校形复合工艺制备Ti2AlNb合金瓦楞板存在工艺周期长、能耗高、构件易氧化及易回弹等缺陷的问题,提出了Ti2AlNb合金瓦楞板电流辅助辊压成形工艺,通过有限元数值模拟分析了Ti2AlNb合金瓦楞板成形及电流密度场演化规律。结... 详细信息

目前采用辊弯-热校形复合工艺制备Ti2AlNb合金瓦楞板存在工艺周期长、能耗高、构件易氧化及易回弹等缺陷的问题,提出了Ti2AlNb合金瓦楞板电流辅助辊压成形工艺,通过有限元数值模拟分析了Ti2AlNb合金瓦楞板成形及电流密度场演化规律。结果表明,瓦楞板变形主要分布在辊弯成形位置,且辊压前角的应变略高于后角。辊弯成形位置的电流密度与辊轮接触状态相关,在整个成形周期内,其电流密度先增加后减小。电流辅助辊压成形利用电迁移效应可显著抑制瓦楞板的回弹缺陷,瓦楞板的成形角度由125.53°降低为120.07°。

关键词： Ti AlNb合金瓦楞板电流辅助辊压成形