检索结果-南通市图书馆

作者：查志强中北大学

学位级别：硕士

军用舰艇经过长时间的现代化发展,其自身防护能力达到了一定的水平,但舰艇的弹药舱一直是舰艇的薄弱环节,实践证明,海战中弹药舱起火导致其内部弹药爆炸以及引起舰艇沉没的概率很高。本文主要针对火灾对弹药舱内部弹丸安全性的影响进行... 详细信息

军用舰艇经过长时间的现代化发展,其自身防护能力达到了一定的水平,但舰艇的弹药舱一直是舰艇的薄弱环节,实践证明,海战中弹药舱起火导致其内部弹药爆炸以及引起舰艇沉没的概率很高。本文主要针对火灾对弹药舱内部弹丸安全性的影响进行研究,对舰艇弹药舱的火灾防护起到了一定的参考作用。分析研究了国内外关于舰艇火灾以及弹药热易损性的研究现状。利用有限元仿真软件FDS(Fire Dynamic Simulator)对不同工况的弹药舱火灾进行了大量的仿真计算。首先确定了弹药受热发生爆炸的原理,并通过公式计算出了所选用弹丸的热爆炸临界参数;其次对弹药舱的布局进行了查证和确定,并利用公式计算得到了该弹药舱有限元模型的最佳网格尺寸;通过设置温度切片来研究弹药舱内火灾的发展过程以及其内部温度场的变化情况,设立测点来分析火灾对不同空间位置弹丸内部不同深度装药造成的影响大小;通过设定不同的火灾点位置、火灾热释放率以及是否有喷淋系统三类典型的工况,来模拟不同的火灾对弹丸安全性的影响。获得了以下研究结果:(1)获得了通风弹药舱内四种典型火灾初期发展情况的实际火灾功率变化曲线,并且得到了弹药舱内各个时刻的温度场变化情况;(2)慢速火工况下水平面弹丸装药温度除火灾点上方外,其余弹丸装药温度基本一致,垂直面上弹丸温度呈现出火灾点近处上低下高,远离火灾点处弹丸温度上低下高的情况,并获得了各时刻各弹丸内部的温度变化情况;(3)不同工况对弹丸造成的影响情况,喷淋系统开启前后弹药舱内的温度变化,以及弹丸装药的温度变化。研究结果表明,火灾点对其近处的弹丸影响较大,且其位置变化能影响弹丸达到临界温度的时间,火灾热释放率主要影响弹丸的温度升高快慢,喷淋系统能够降低舱室内部整体温度,并延缓弹丸的温度提升。

关键词：弹药舱安全性火灾热流场数值模拟

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HMX与粘结剂界面作用力定性表征

HMX与粘结剂界面作用力定性表征

作者：杜泽林中北大学

学位级别：硕士

高聚物粘结炸药(PBX)具有能量密度高、力学性能良好、易于成型和加工、机械感度低等多种优点。是由单质炸药晶粒(如HMX、RDX、TATB)等为主体炸药和少量的高聚物粘结剂组成的多向脆性非均质材料,由于是多种材料组成的复合材料,其复合材... 详细信息

高聚物粘结炸药(PBX)具有能量密度高、力学性能良好、易于成型和加工、机械感度低等多种优点。是由单质炸药晶粒(如HMX、RDX、TATB)等为主体炸药和少量的高聚物粘结剂组成的多向脆性非均质材料,由于是多种材料组成的复合材料,其复合材料内部必然存在大量的界面。如果界面作用力不强,就会遇到炸药晶体出现裂纹、颗粒断裂、炸药晶体与粘结剂之间的界面脱粘以及界面开裂等问题,进而使得PBX复合材料密度降低、能量降低、热点增加、力学性能变差等问题。针对这一问题,本文拟利用原子力学显微镜(AFM)的力曲线这一技术,结合目前较为热门的颗粒探针修饰技术,将炸药晶体修饰在探针上,以此来研究炸药晶体与高分子聚合物之间的界面相互作用力。其主要内容如下:首先,先用接触角仪器测出所选出的四种粘结剂的接触角,进而利用Owens与Wendt法计算出这四种高分子聚合物的表面能,最后再求出1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮环杂辛烷(HMX)与这四种高分子聚合物的黏附功,从黏附功这一参量来评判HMX与这四种高分子聚合物间的相互作用。最终的结果表明:HMX与其黏附功的大小顺序为LBA-332>JM-01>LBA-06>F2314。接着用AFM对HMX与这四种高分子聚合物之间的相互作用力进行表征,发现其相互作用力的大小顺序也是LBA-332>JM-01>LBA-06>F2314。由此初步证明了AFM可以作为探究炸药晶体与高分子聚合物之间的相互作用力的表征手段。其次,利用AFM以及接触角分别对不同成膜条件的高分子膜(是否在真空状态下成膜、不同的热处理时间成膜、以及不同热处理温度成膜)进行了探究,探究这些条件对其界面作用力的影响。两种表征手段的分析结果均表明:真空状态下成膜会减少两相间的相互作用。在一定的热处理时间内增加热处理时间会减少粘结剂等高分子聚合物与HMX间的界面相互作用。在一定的热处理温度范围内,热处理温度越高,HMX与这四种高分子聚合物间的相互作用就会减少。最后,根据AFM所测的HMX与上文所使用的粘结剂之间的界面相互作用力与其包覆效果以及所制备的复合材料的热性能关系进行了研究分析。SEM的数据表明其相互作用力越大,包覆效果越好;DSC数据结果表明对于这四种高分子聚合物来说,与HMX间的相互作力越大,放热峰的温度越低。分析认为高分子聚合物与HMX间的相互作用力会影响所制备复合物的表面形貌、热性能等。推断也和相变、感度等存在一定的联系。

关键词：原子力显微镜力曲线高聚物粘结炸药接触角黏附功界面作用力

6S管理模式下水处理工艺中降低饮用水浊度的方式研究

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6S管理模式下水处理工艺中降低饮用水浊度的方式研究

作者：高宇鑫中北大学

学位级别：硕士

本文以S供水公司在推行6 S管理时所遇到的关键问题为依据,建议将6 S管理深入贯彻到生产与管理中,并将其科学地运用到生产与管理中,努力寻找并解决与水处理工艺中降低饮用水浊度有关的问题,强化流程管理的基础,改进管理手段,提升工作效... 详细信息

本文以S供水公司在推行6 S管理时所遇到的关键问题为依据,建议将6 S管理深入贯彻到生产与管理中,并将其科学地运用到生产与管理中,努力寻找并解决与水处理工艺中降低饮用水浊度有关的问题,强化流程管理的基础,改进管理手段,提升工作效率。在IE中,6 S是一种行之有效的现场管理手段。它从“整理”、“清理”、“清扫”、“清洁”、“文化”、“安全”等六个方面对工地作业环境进行了全面的改进,从而提升了工地作业的效率和员工的文化素质。文章在总结已有的工作基础上,结合企业在生产现场实施6 S的成功经验,在S供水公司车间实施6 S管理。最后结合S供水具体项目案例,运用模糊综合评价对其优化前的效果进行分析,将风险等级分为六类:小型,轻微,一般,主要,严重和灾难。S供水企业项目的风险等级为0.0152,0.0974,0.0691,0.028,总体风险为平均风险。通过对一级指标和二级指标结果具体分析,需要重点对材料风险、工具风险、人员风险、管理风险等方面进行优化;结合前面的整体优化措施和针对性优化改进后,再一次对S供水企业水处理工艺中降低饮用水浊度的管理管理进行模糊综合评价,评价结果显示在应用6S优化后,结合S供水企业水处理工艺中降低饮用水浊度的管理的风险辨识与风险评价,并结合实际,提出了相应的防范对策,降低其发生和所带来的影响和所带来的经济损失。

关键词：工业工程降低水浊度 6S管理层次分析法模糊综合评价

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基于ZYNQ的双目立体视觉系统设计

基于ZYNQ的双目立体视觉系统设计

作者：张宏宇中北大学

学位级别：硕士

近年来,计算机视觉技术得到了快速的发展,其理论和应用都得到了极大的丰富,双目视觉作为计算机视觉的一大分支,具有重要的研究意义。双目视觉基于视差原理,使用成像设备从不同位置捕捉同一场景的图像,利用同一点在两幅图中的位置偏差来... 详细信息

近年来,计算机视觉技术得到了快速的发展,其理论和应用都得到了极大的丰富,双目视觉作为计算机视觉的一大分支,具有重要的研究意义。双目视觉基于视差原理,使用成像设备从不同位置捕捉同一场景的图像,利用同一点在两幅图中的位置偏差来获取当前场景的深度信息,相较于结构光等主动式深度测量,双目视觉拥有更简单的结构和更广泛的应用场景。双目视觉面对的挑战:1、作为实时系统,双目立体视觉的计算量较大,其中双目匹配算法有较高的时间复杂度,实现该系统需要较多的硬件资源。2、双目视觉系统多用于移动平台的深度测量,移动平台对其搭载系统的功耗有极其苛刻的要求,双目系统需要在使用较高硬件资源的同时,其功耗也要控制在移动平台可接受的范围内。本文针对这些挑战,本文基于ZYNQ设计了一套实时性强,功耗低的双目视觉系统,将大量可并行的逻辑和基础运算放在PL中实现,同时将复杂的浮点型运算放在PS中处理,充分发挥了ZYNQ各部分的逻辑资源,提升了整个系统的运行效率,最终实现了图像的采集、双目的校正、双目立体匹配和视差图的输出。本系统在算法层实现了双目的极线校正和畸变校正,使用Census变换和汉明距离得到了匹配代价,针对ZYNQ的特性优化了半全局匹配算法的聚合路径,并对匹配代价进行聚合,通过左右一致性检查剔除了误匹配点,经过中值滤波,最终以2.176W的功耗实现了分辨率为640×480、帧率为60fps的双目图像采集和搜索范围为64的视差图输出。经过对比实验得出,本系统与PC端同参数计算出的视差图仅相差0.5个像素点,且优化后的聚合路径与标准路径的偏差低于30%。

关键词：双目立体视觉双目校正半全局匹配 ZYNQ

用于LIBS检测仪的数字脉冲延时系统设计与实现

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用于LIBS检测仪的数字脉冲延时系统设计与实现

作者：岳俊哲中北大学

学位级别：硕士

LIBS检测技术具有方便快捷、操作简单、实时性等优点,被广泛应用于物质分析检测领域。利用脉冲激光对物质进行烧蚀产生等离子体信号,光谱仪采集烧蚀后产生的等离子体信号,进行光谱分析,从而分析出物质的元素特征。LIBS检测仪在不同采集... 详细信息

LIBS检测技术具有方便快捷、操作简单、实时性等优点,被广泛应用于物质分析检测领域。利用脉冲激光对物质进行烧蚀产生等离子体信号,光谱仪采集烧蚀后产生的等离子体信号,进行光谱分析,从而分析出物质的元素特征。LIBS检测仪在不同采集延时时间下工作时,对等离子体信号的采集影响非常大,不同的采集延时时间会影响光谱的强度以及信噪比。针对以上因素,本文设计了一种应用于LIBS检测仪的数字脉冲延时系统,对激光诱导等离子体产生到光谱采集时间段内进行采集延时,研究内容主要分为以下几方面:首先对LIBS工作原理进行分析,详细阐述了等离子体信号的形成过程以及影响因素,分析了不同采集延时时间下等离子体信号的组成以及强度;分析对比了现有脉冲延时技术的原理以及优缺点,确认了本设计采用的脉冲延时方案,采用CARRY4构建进位链,粗延时结合细延时的脉冲输出方案。其次,设计了系统的总体方案,包括硬件电路部分以及软件逻辑部分。采用ZYNQ作为系统核心处理器,硬件部分等离子体光电检测放大电路、波形整形电路、脉宽测量电路、LCD人机交互模块;软件部分包括CARRY4进位链的构造、IODELAY级联、TDC-GPX2寄存器配置、LCD逻辑功能的键入以及与PS端的通讯,实现了串口传输以及USB通信。最后测试硬件中的各部分电路性能,用示波器观察各部分电路输出的波形图,并对脉冲延时系统整体调试进行延时实验,并在LIBS检测仪中应用分析,分析采集延时对谱线强度以及信噪比的影响。实验结果表明,本文设计的数字脉冲延时系统,可用于LIBS检测仪中,且能够满足延时范围0～4.294 s、可以做到任意ns级别的精确延时。

关键词： ZYNQ 脉冲延时时间测量进位链

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D企业生产车间的绩效考核研究

D企业生产车间的绩效考核研究

作者：吴彦卓中北大学

学位级别：硕士

绩效考核对提升企业内部运营管理水平具有重要作用,而生产车间作为制造企业内部运营管理中的重要组成部分,是企业运营管理水平的直接体现,其重要程度不言而喻。因此对制造业生产车间的绩效考核体系进行改善成为了亟待解决的问题。D企业... 详细信息

绩效考核对提升企业内部运营管理水平具有重要作用,而生产车间作为制造企业内部运营管理中的重要组成部分,是企业运营管理水平的直接体现,其重要程度不言而喻。因此对制造业生产车间的绩效考核体系进行改善成为了亟待解决的问题。D企业生产车间的绩效考核体系存在着考核片面、指标不完善、绩效管理与经营管理不统一、考核结果缺少反馈机制等问题。本文将D企业生产车间的考核体系分为一线生产员工的绩效考核体系和车间管理人员的绩效考核体系,分别进行改善,以解决原考核体系中存在的诸多问题。首先选取了适合于D企业生产车间的学习曲线模型,并利用车间的实际生产数据估计了学习曲线模型中的参数,建立了动态绩效考核体系,该种考核体系能激发一线员工的工作热情,提高工作效率。然后,从避免车间产生不必要的浪费、降低成本及持续改善的角度对生产管理人员的绩效考核指标进行优化,运用层次分析法对各指标的权重进行量化计算,构建了基于平衡计分卡的生产管理人员的绩效考核体系,并利用各项指标的实际数据对该考核体系进行了验证,结果表明,对于车间管理人员的绩效考核,该体系是有效和可行的。上述两种绩效考核体系有利于快速解决生产车间内部管理的问题,达到提升产品质量、降低成本和提高效益的目的,从而推动企业战略目标的实现。最后,为保障D企业生产车间绩效考核体系的顺利实施,提出了几点绩效实施的保障机制。

关键词：绩效考核学习曲线层次分析法制造企业

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太阳光跟踪控制系统研究

太阳光跟踪控制系统研究

作者：董殿国中北大学

学位级别：硕士

随着化石能源的逐渐短缺、环境污染的日益严重、社会人均用电量的持续增加,当今社会急需一种储量丰富、可再生的清洁能源来替代传统的化石能源。太阳能以其储量丰富、清洁和可再生的特点而逐步受到了人们的关注。为了实现太阳能利用的... 详细信息

随着化石能源的逐渐短缺、环境污染的日益严重、社会人均用电量的持续增加,当今社会急需一种储量丰富、可再生的清洁能源来替代传统的化石能源。太阳能以其储量丰富、清洁和可再生的特点而逐步受到了人们的关注。为了实现太阳能利用的效率最大化,需将太阳能光伏板或集热板垂直于太阳光直射方向,因此对太阳光方向跟踪与控制的算法和装置也逐步成为太阳能利用的研究重点。本文以太阳跟踪器为研究对象,首先研究分析了太阳跟踪控制器的几何安装误差,然后计算了四象限探测器光斑定位误差(包括死区误差和电噪声误差等)。设计两相HB型步进电机闭环控制系统,先在MATLAB中做位置控制性能分析,然后设计步进电机驱动控制器的软硬件系统,将其应用于双轴跟踪装置的电机驱动控制上。最后在两台太阳能碟式集热器上做对比实验,验证不同跟踪方式的跟踪精度。本文主要包括以下内容:1)进行太阳光跟踪器装置的安装误差研究。根据太阳基本运行原理和跟踪器的机械组成结构搭建数学几何误差模型,通过坐标换算得到,在不同安装偏移角下导致的太阳光跟踪装置的方位角误差值和高度角误差值,同时根据不同经纬度、不同日期时间的方位角和高度角对应关系绘制不同的误差变化曲线,为后续太阳跟踪器的设计和实现提供理论基础。2)进行太阳光跟踪器的末端传感器—四象限探测器的定位误差研究。从探测器的光斑定位基本原理出发,研究了探测器在太阳光跟踪使用场合下的包括死区误差,暗电流噪声误差、光电流噪声误差等在内的误差来源、特征及矫正方法。推导四象限光电探测器的光斑定位公式,为该传感器在太阳光跟踪器的使用提供理论基础。3)进行两相HB型步进电机驱动控制器的控制系统仿真和软硬件设计。首先分析了步进电机的电压方程、机械运动方程和电磁转矩方程,应用电机矢量控制方法及对应控制模型;搭建两相HB型步进电机闭环控制系统的Simulink仿真控制系统模型,主要对离散型和连续型位置控制性能做仿真分析。最后设计新型步进电机闭环驱动控制器,包括软硬件系统设计,然后将该电机闭环控制器应用于太阳双轴跟踪装置上的电机上。4)进行太阳跟踪控制器的系统设计和实验。选择双轴转台作为跟踪器的跟踪装置,并加装有步进电机驱动器,同时添加主控制器、四象限探测器构成太阳跟踪器。在两台完全相同的太阳能碟式集热器上,控制时间,对比相同气象因素下,采用不同跟踪方式做碟式集热器集热效率的对比试验。

关键词：太阳光跟踪器安装误差光电传感器步进电机闭环控制系统

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微光环境下的视频图像降噪算法研究

微光环境下的视频图像降噪算法研究

作者：陈作钧中北大学

学位级别：硕士

微光夜视是一种研究在低照度环境下,利用光电器件和图像处理算法将微弱光信号转换成视频或图像的技术。在军事夜间侦察、公共安全监控以及生物医学成像等领域有着广泛的应用。然而,在微光环境下采集的视频图像常常伴随着较大的噪声,影... 详细信息

微光夜视是一种研究在低照度环境下,利用光电器件和图像处理算法将微弱光信号转换成视频或图像的技术。在军事夜间侦察、公共安全监控以及生物医学成像等领域有着广泛的应用。然而,在微光环境下采集的视频图像常常伴随着较大的噪声,影响后续视频分析以及人眼的观察。伴随着计算摄影学和数字图像处理等相关领域的发展,利用视频图像降噪算法对微光环境下采集的大噪声视频图像进行降噪,对于微光夜视技术的发展具有越来越重要的意义。随着物理成像器件的发展以及视频和图像处理技术的进步,视频和图像降噪成为底层计算机视觉研究的重要内容之一。在微光环境下进行成像,常常会因信号强度非常弱,导致采集的视频图像出现低信噪比、低对比度、图像模糊以及噪声复杂等问题。因此,本文结合计算机图像处理技术和计算摄影学相关知识,首先对微光环境下采集的数据进行噪声分析,再根据噪声特性设计噪声生成模型或降噪算法。本文针对在微光环境下采集的视频和图像存在的问题,提出以下几种方法进行解决:(1)提出了基于像素相似度加权帧平均的时空域EMCCD视频降噪算法。针对EMCCD(Electron-multiplying charge-coupled device)在微光环境下由于高增益设置,导致捕获的视频噪声大且图像模糊的问题,本文对噪声特性进行分析,进而设计了一种时空联合的视频降噪算法。降噪算法在时域上执行改进卡尔曼滤波与像素相似度加权帧平均结合的算法进行运动估计和消除帧间噪声;在空域上执行双边滤波、直方图均衡以及去斜条纹算法进行细节增强。本文算法基于FPGA的硬件实现方案仅占用30%的LUT和36%的I/O资源,工作频率可达22MHz,满足了以25fps的速率处理视频序列的需求。(2)提出了基于多新息卡尔曼滤波的视频降噪算法。该算法是针对(1)中所提问题的另一种解决思路。改进算法在原始卡尔曼视频去噪算法的基础上引入了多新息理论。改进算法对微光视频去噪问题进行建模,将当前帧经导向滤波处理的结果作为系统当前状态的观测值,结合多新息卡尔曼滤波的预测值,最优化去噪结果。通过实验对加入多新息前后的卡尔曼视频去噪算法进行比较,多新息卡尔曼滤波算法在PSNR上较改进前卡尔曼滤波算法有4dB的提升。(3)提出了基于噪声建模的Raw域图像降噪算法。针对在微光环境下真实成对数据难以获取的问题,本文提出了一种使用噪声模型由清晰图像生成噪声数据的方法。首先,分析了CMOS成像传感器在微光环境下拍摄图像的特点;其次,根据Raw域图像噪声特性,建立了噪声模型;然后,使用基于Transformer的网络架构对噪声模型参数进行了标定,使用标定好的噪声模型,为去噪网络的训练合成了大量的数据;最后通过实验证明所提噪声模型的可行性。实验证明,本文提出的方法在客观指标和主观视觉方面均胜过其他算法。

关键词： EMCCD 微光夜视卡尔曼滤波噪声抑制多新息理论噪声建模计算摄影学

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聚阴离子型正极材料磷酸钒钠的改性研究

聚阴离子型正极材料磷酸钒钠的改性研究

作者：孙式琦中北大学

学位级别：硕士

近年来,随着锂离子电池得到了商业化的生产和应用,环境污染问题得到了缓解,人们的生活更加便利。然而现如今,锂离子电池的发展遇到了不可忽视的阻碍。储量有限的锂矿资源导致锂离子电池的生产成本日益高昂,这无疑成为了制约锂离子电池... 详细信息

近年来,随着锂离子电池得到了商业化的生产和应用,环境污染问题得到了缓解,人们的生活更加便利。然而现如今,锂离子电池的发展遇到了不可忽视的阻碍。储量有限的锂矿资源导致锂离子电池的生产成本日益高昂,这无疑成为了制约锂离子电池应用和发展的关键问题。钠离子电池具有与锂离子电池相似的电池工作机理,且地表储量丰富,因此钠离子电池被视为第二代储能系统中最有希望实现商业化的候选材料之一。在正极材料体系中,活化的氧化还原反应对以及可脱嵌的钠离子数共同决定了电池的电化学性能。磷酸钒钠,NaV(PO)(NVP),是众多正极材料中的一种聚阴离子型化合物。其开放且稳定的NASICON框架可实现钠离子的快速脱嵌。然而,在钠离子发生脱嵌的过程中,这种相对稳定的共顶点结构会产生的较大的体积变化,结构中的VO和PO单元易发生畸变而发生结构坍塌。加之NVP自身本征电导率较低的特性,使得磷酸钒钠在钠离子电池商业化进程中的应用仍面对很多困难。尽管很多有效措施被提出用于提升活性材料的电化学能力,但在设计开发具有更高理论比容量材料和研究特殊微观形貌的调控机制上仍存在不足。针对以上挑战,本论文基于“杂原子掺杂”和“碳层修饰”,就具有更高比容量的材料设计和微观形貌调控方面,由浅入深地进行了研究阐述。通过多种改性手段对活性材料的碳层和晶体内部进行调控,极大地提高了钠离子和电子转移传输速率,从而提升了正极材料的电化学和动力学性能。具体的,本文所研究的内容及获得成果如下:1、为提高活性材料的电子导电能力,采取溶胶凝胶法复合碳纳米管(CNTs)制备钨(W)掺杂的NaVW(PO)@CNTs正极材料。W/W占据V位置,从而进一步稳定了材料的晶体结构。同时,热碳还原过程中,高价钨离子会发生还原反应并与碳层结合生成碳化钨第二导电相。为此,由碳纳米管、掺杂的钨离子和碳化钨导电相所搭建的多维度导电网络有效地改善了材料较差的本征电子导电能力。本文最终在探索了不同掺杂量对其电化学能力的影响后,得出NaVW(PO)@CNTs具备最佳的电化学性能。在5 C下可提供112.5 m A h g的可逆初始容量,并在循环500圈后表现出86%的高容量保持率。2、为提高活性材料的放电容量,采用溶胶凝胶法复合碳纳米管(CNTs)制备钾(K),镧(La),硅(Si)三元共掺杂的NaKVLa(PO)(Si O)@CNTs正极材料。其中,K占据Na的位置,沿c轴方向延伸晶体尺寸;La占据V的位置,Si占据P的位置,沿ab双轴方向扩展晶胞体积,从而为钠离子的脱嵌提供了更充足的空间。理论计算表明,三元改性策略能显著降低钠离子的迁移能垒。同时基于XRD分析,Na1位点从6b漂移至12c,Na2位点从18e漂移至36f,最终使得晶体在c轴方向上可容纳更多的活性钠离子,并可参与电池充放电过程。最终本文在探索了不同掺杂量对电化学性能的影响后,得出NaKVLa(PO)(Si O)@CNTs具备最佳的电化学性能。在1 C下可提供115.7 m A h g的可逆初始容量,并在循环100圈后表现出91.5%的容量保持率。3、为提高活性材料的电子导电能力和放电容量,采用溶胶凝胶法复合碳纳米管(CNTs)和氮(N)改性碳层制备铁(Fe),锰(Mn),钴(Co)三元共掺杂的NaV(Fe Mn Co)(PO)/CN@CNTs正极材料。其中,Fe/Mn/Co共同占据V的位置,为钠离子的迁移提供更充足的晶体体积。通过XAS和FDMNES模拟实验揭示了氮掺杂的碳层在结合Fe,Mn,Co原子后,形成三原子配位环境的具体形式,并进一步通过量子计算诠释了碳层电荷重排效应;同时,通过非原位XPS和摩尔磁矩计算揭示了多-氧化还原电对(V/V/V、Co/Co和Mn/Mn/Mn)的协同放电机制,从而使材料可表现出更高的可逆放电容量。本文最终在探索了不同掺杂量对其电化学性能的影响后,得出NaV(Fe Mn Co)(PO)/CN@CNTs具备最佳的电化学性能。在1 C下可提供121.8 m A h g的可逆初始容量,并在循环1000圈后展现出88.1%的容量保持率。4、为研究活性材料的微观形貌的演变过程,通过溶剂热法调控制备不同纳米微观形貌的NaV(PO)正极材料,并对其晶体生长机理和纳米花形貌形成机制做出理论说明。前驱体中,随着外部合成温度从140℃开始升高,钒氧化物相继与磷和钠结合,最终形成磷酸钒钠晶体;液相中,适当量的PEG和CTAB发生结合并自组装为表面带正电荷的微球胶束,可吸附带负电荷的VO纳米片,形成纳米花状的特殊形貌。同时,液相中的低极性甲醇溶剂对磷酸钒钠晶体的破坏作用极微弱,故而可以维持前驱体中已形成的特殊形貌。本文探索了不同水热合成温度,不同醇水比例对磷酸钒钠晶体生长和形貌演变的影响。得出在180℃温度下,利用甲醇溶液制备的NaV(PO)可完美保持纳米花状的微观形貌和最佳的电化学性能。在1 C下可提供115.2 m A h g的初始可逆容量,并在

关键词：钠离子电池 Na3V2(PO4)3 杂原子掺杂碳层修饰形貌调控

激光选区熔化成形CuCrZr合金多孔结构力学性能研究

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激光选区熔化成形CuCrZr合金多孔结构力学性能研究

作者：唐秀中北大学

学位级别：硕士

铜合金具有优良的导电性(在所有金属中的导电性能仅次于银)、导热性(热导率可达420W/(m*K))以及优良的减摩性和耐磨性,可满足不同领域的使用需求,铜合金多孔结构是一种兼具结构和功能双重属性的新型多功能结构。激光选区熔化技术(Select... 详细信息

铜合金具有优良的导电性(在所有金属中的导电性能仅次于银)、导热性(热导率可达420W/(m*K))以及优良的减摩性和耐磨性,可满足不同领域的使用需求,铜合金多孔结构是一种兼具结构和功能双重属性的新型多功能结构。激光选区熔化技术(Selective laser melting technology,SLM)对于以三周期极小曲面(Triply Periodic Minimal Surfaces,TPMS)结构为单元的周期性多孔结构的制备具有一定的优势。本文以激光选区熔化技术为背景,对Diamond结构和Gyroid结构两种多孔结构的静态和动态力学性能进行研究,分析了热处理工艺作用下对多孔结构力学性能的影响规律。本文通过隐式函数驱动参数化设计多孔结构,通过变换单元类型、相对密度实现性能的调控,结合激光选区熔化成形技术、MATLAB参数化编程设计、有限元仿真分析、微观组织分析和力学测试对多孔结构开展系统性的研究,本文开展的主要工作和取得的部分成果具体如下:(1)TPMS多孔结构设计。首先确定TPMS曲面模型空间,以TPMS函数表达式为基础对模型空间中的点进行依次遍历,然后将空间中的点代入到函数中进行求值,对满足函数等值要求的点按一定规则拼接成多边形以逼近等值面片。最后将多边形面片合成一个完整的TPMS曲面的近似模型。(2)SLM成形CuCrZr实体微观组织、力学性能研究。通过分析CuCrZr合金微观组织发现,SLM成形CuCrZr合金的晶粒沿着加工方向延性生长特点明显,表现为侧表面存在长度约8,宽度约2.5的柱状晶,其生长趋势平行于加工方向;热处理后试样微观组织并未发生明显变化;将合金试样压缩50%后观察其XZ平面显微组织可以发现与压缩前的显微组织相比,大的外延晶粒消失,变为较小的不规则晶粒;建立了Diamond结构和Gyroid结构的准静态压缩数值模型,对比了在相同位移载荷下各个结构的应力分布状态,对压缩实验结果辅助说明并提供理论基础。(3)SLM成形CuCrZr合金多孔结构力学性能研究。基于三周期极小曲面(TPMS)设计了具有不同体积分数的Gyroid多孔结构和Diamond多孔结构,然后研究在不同应变率载荷加载条件下,多孔结构力学性能与体积分数的关系以及多孔结构的失效模式和吸能特性,并建立了力学性能与体积分数的Gibson-Ashby模型。(4)热处理工艺对CuCrZr合金多孔结构力学性能影响研究。采用直接时效的方式对制备的多孔结构进行后处理,以进一步寻求更为优异的力学性能。设置三组不同的工艺(三种工艺为加热至400℃,450℃,500℃各保温1h空冷),CuCrZr合金多孔结构在不同热处理工艺条件下,其压缩过程中的弹性模量和屈服强度等力学性能较常温条件下均有明显提高,同等条件下,Diamond多孔结构的屈服强度以及弹性模量等性能均优于Gyroid多孔结构。

关键词： CuCrZr合金激光选区熔化三周期极小曲面多孔结构热处理