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选区激光熔化成形FeCrNi中熵合金点阵结构及其力学性能

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材料工程 2024年第1期52卷 211-219页

作者：孙驰汪健贺贺秦冬阳曹远奎付遨刘彬中南大学粉末冶金研究院长沙410083 西北工业大学航空学院西安710072

金属点阵结构材料由于其轻量化、高比强度、能量吸收和多孔性等优势,广泛应用于航空航天、汽车工业等领域。以高强韧FeCrNi中熵合金(medium entropy alloy,MEA)为研究对象,采用选区激光熔化(selective laser melting,SLM)技术制备了具有... 详细信息

金属点阵结构材料由于其轻量化、高比强度、能量吸收和多孔性等优势,广泛应用于航空航天、汽车工业等领域。以高强韧FeCrNi中熵合金(medium entropy alloy,MEA)为研究对象,采用选区激光熔化(selective laser melting,SLM)技术制备了具有BCC,BCCZ,FCC,FCCZ四种仿晶格结构的FeCrNi中熵合金点阵结构材料,对其显微组织、力学性能及变形行为进行了系统研究。结果表明,采用SLM技术制备的FeCrNi中熵合金点阵结构节点搭接质量高,熔池交错堆叠致密,晶粒均匀细小。在相对密度相近时,BCC,FCC,BCCZ,FCCZ点阵结构的比强度和比能量吸收值依次升高。具有FCCZ点阵结构的FeCrNi中熵合金材料的比能量吸收值达到49.8 J·g^(-1),显著高于Ti6Al4V及316L不锈钢点阵材料。有限元模拟分析表明,Z型支柱的存在增加了点阵材料的表观强度和刚度,并导致变形行为由结点弯曲主导向拉轴向压缩主导转变,是FCCZ点阵结构强度提升的主要原因。

关键词：选区激光熔化中熵合金点阵结构力学性能

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跨界融合供应链网络风险传播建模及抗毁性研究

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控制与决策 2024年第9期39卷 3126-3134页

作者：周欢郭红洁王坚强刘嘉湖南工业大学商学院湖南株洲412007 中南大学商学院长沙410083

跨区域、跨行业、跨组织融合已成为重要的发展趋势,分析跨界融合供应链网络的风险传播过程,探讨跨界融合供应链网络抗毁性的提升策略,对跨界融合供应链网络应对风险冲击、实现安全稳定发展具有重要意义.对此,基于分布在不同产业领域的... 详细信息

跨区域、跨行业、跨组织融合已成为重要的发展趋势,分析跨界融合供应链网络的风险传播过程,探讨跨界融合供应链网络抗毁性的提升策略,对跨界融合供应链网络应对风险冲击、实现安全稳定发展具有重要意义.对此,基于分布在不同产业领域的企业开展跨界合作的现实情况,从多层网络视角出发构建跨界融合供应链网络风险传播模型,并从网络结构、恢复策略等方面对网络抗毁性进行仿真分析.结果表明:1)部分相依模式下跨界融合供应链网络抗毁性更强;2)供应链核心企业或跨界团队企业受到风险冲击时,网络抗毁性下降幅度更加明显;3)网络恢复策略的恢复效益存在边际递减效应;4)全相依模式下跨界融合供应链网络的抗毁性恢复效果优于部分相依模式;5)调整风险传播模型参数能在一定范围内提高网络抗毁性,抑制风险大规模扩散.

关键词：跨界融合多层供应链网络级联失效风险传播恢复策略网络抗毁性

Al-Mg-Si合金双辊铸轧板坯不同位置处微观组织差异及其对板坯性能的影响

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材料工程 2024年第7期52卷 130-139页

作者：王旭成黄元春中南大学机电工程学院长沙410083 中南大学轻合金研究院长沙410083

传统的热轧法生产Al-Mg-Si合金板材存在工序多、时间长和成本高等缺点,严重制约了Al-Mg-Si合金的发展,因此,近年来采用双辊铸轧工艺生产Al-Mg-Si合金板材获得了极大的关注。本工作采用双辊铸轧工艺制备Al-Mg-Si铝合金铸轧板坯,探究板坯... 详细信息

传统的热轧法生产Al-Mg-Si合金板材存在工序多、时间长和成本高等缺点,严重制约了Al-Mg-Si合金的发展,因此,近年来采用双辊铸轧工艺生产Al-Mg-Si合金板材获得了极大的关注。本工作采用双辊铸轧工艺制备Al-Mg-Si铝合金铸轧板坯,探究板坯不同位置的微观组织差异及其对板坯性能的影响,结果表明:板坯边部和心部的晶粒形貌差异明显,织构组成复杂,大量第二相沿晶界处不均匀分布,板坯内部存在明显的元素偏析。通过理论计算,铸轧板坯边部的织构强化贡献强度为10.7 MPa,晶界强化贡献强度为86.8 MPa,而铸轧板坯心部的织构强化贡献强度为15.1 MPa,晶界强化贡献强度为82.4 MPa,板织构和随机织构对于铸轧板坯的强度贡献有限,边部和心部的强度差异主要取决于晶界强化。板坯边部和心部存在不同程度的位错缠结,边部的位错密度高于心部,这与小角度晶界统计结果相一致。针对板坯组织不均匀性的特点,通过热力学计算,为板坯后续热处理制度提供了理论指导。

关键词： Al-Mg-Si合金双辊铸轧微观表征晶界强化热力学计算

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矿物高值化利用现状及其固体废物回收利用展望

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中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1667-1689页

作者：黄俊楠孟迪尹萍赵伟渲胡文吉豪中南大学冶金与环境学院长沙410083 中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083

根据组成成分,固体废物中密度大的矿物类固体废物的高值化利用具有可实际应用的经济性和普适性,是实现可持续发展的关键。本文从矿物类固体废弃物原料出发,以煤矸石、粉煤灰、炉渣、废锂离子电池和硫酸矿渣等固体废物为来源,结合其固体... 详细信息

根据组成成分,固体废物中密度大的矿物类固体废物的高值化利用具有可实际应用的经济性和普适性,是实现可持续发展的关键。本文从矿物类固体废弃物原料出发,以煤矸石、粉煤灰、炉渣、废锂离子电池和硫酸矿渣等固体废物为来源,结合其固体废物中含有的矿物成分以及矿物本质特点,重点介绍了其中的黏土矿类、硫化矿类、氧化矿类以及我国战略性矿产资源石墨和萤石等典型矿物的物理化学特性,同时分析总结这些矿物在生物医药、光催化和膜材料等新兴领域的应用,为固体废物处理和高值化利用提供新的研究思路。

关键词：固体废物高值化利用黏土矿物硫化矿氧化矿

基于动态规整与改进变分自编码器的异常电池在线检测方法

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电子与信息学报 2024年第2期46卷 738-747页

作者：郭铁峰贺建军申帅王翔张彬汉中南大学自动化学院长沙410083

针对电池生产成组过程中,传统异常检测方法对混入的容量及压差异常电池检测精度低及生产结束后离线异常检测方法效率低等问题,该文提出一种集合长短期记忆变分自编码器与动态时间规整评价的锂电池异常在线检测方法(VAE-LSTM-DTW),实现... 详细信息

针对电池生产成组过程中,传统异常检测方法对混入的容量及压差异常电池检测精度低及生产结束后离线异常检测方法效率低等问题,该文提出一种集合长短期记忆变分自编码器与动态时间规整评价的锂电池异常在线检测方法(VAE-LSTM-DTW),实现了异常电池的在线检测,避免了离线异常检测所造成的时间和能源的浪费。该方法首先将长短期记忆网络(LSTM)引入变分自编码器(VAE)模型,训练电池时序数据重构模型;其次,在电池异常检测的度量标准中引入动态时间规整值(DTW),并基于贝叶斯寻优获得最优检测阈值,对每个单体电池重构数据的动态规整值进行异常辨别。实验结果表明,相较该领域传统异常检测方法,VAE-LSTM-DTW模型性能优越,查准率和F1值都得到了较大的提升,具有较高的有效性和实用性。

关键词：锂电池异常检测变分自编码器动态时间规整长短期记忆网络贝叶斯优化

一类具有复杂执行器动态的双曲线型偏微分方程输出调节

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自动化学报 2024年第2期50卷 295-307页

作者：肖宇徐晓东阳春华中南大学自动化学院长沙410083

本文研究了一类具有边界执行器动态特性的双曲线型偏微分方程(Partial differential equation, PDE)系统的输出调节问题.特别地,执行器由一组非线性常微分方程(Ordinary differential equation, ODE)描述,控制输入出现在执行器的一端而... 详细信息

本文研究了一类具有边界执行器动态特性的双曲线型偏微分方程(Partial differential equation, PDE)系统的输出调节问题.特别地,执行器由一组非线性常微分方程(Ordinary differential equation, ODE)描述,控制输入出现在执行器的一端而非直接作用在PDE系统上,这使得控制任务变得相当困难.基于几何设计方法和有限维与无限维反步法,本文提出了显式表达的输出调节器,实现了该类系统的扰动补偿及跟踪控制.并且我们采用Lyapunov稳定性理论严格证明了闭环系统及跟踪误差在范数意义上的指数稳定性.仿真实例对比验证了所提出控制方法的有效性.

关键词：双曲线型偏微分方程输出调节执行器动态特性非线性反步法

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锂钠冰晶石的沉淀-溶解平衡

工程科学学报 2024年第8期46卷 1489-1497页

作者：易葵陈伟周康根吴业惠子邱在容中南大学冶金与环境学院长沙410083

新能源行业的迅猛发展,使废旧磷酸铁锂(LiFePO_(4))电池的高值回收再利用成为目前的研究热点.但其正极粉料夹带残留的铝集流体,导致回收制备的磷酸铁(FePO_(4))中铝含量偏高,从而影响再生FePO_(4)的电化学性能.本文以硫酸铝、硫酸锂、... 详细信息

新能源行业的迅猛发展,使废旧磷酸铁锂(LiFePO_(4))电池的高值回收再利用成为目前的研究热点.但其正极粉料夹带残留的铝集流体,导致回收制备的磷酸铁(FePO_(4))中铝含量偏高,从而影响再生FePO_(4)的电化学性能.本文以硫酸铝、硫酸锂、硫酸钠和氟化铵为原料,通过调控氟铝配位合成锂钠冰晶石(Na_(3)Li_(3)Al_(2)F_(12)),研究其沉淀‒溶解平衡行为,为废旧LiFePO_(4)粉料酸浸液氟化配位除Al提供依据.系统考察了配位沉淀过程中F/Al摩尔比、Na/Al摩尔比、Li/Al摩尔比、反应初始pH、反应温度以及反应时间的影响.得出优化的沉淀条件:F/Al摩尔比为7、Na/Al摩尔比为1.5、Li/Al摩尔比为2、反应温度70℃、反应pH为4.5以及反应时间3 h.在最佳工艺条件下,氟化剂配位沉Al后,滤液中各离子浓度趋于稳定,其中Al^(3+)质量浓度为75.02 mg·L^(-1).此外,探究了Na_(3)Li_(3)Al_(2)F_(12)在不同pH溶液中的溶解度.在温度30℃,pH小于3时,酸度越大,Na_(3)Li_(3)Al_(2)F_(12)的溶解度越大,pH大于3时,pH值对Na_(3)Li_(3)Al_(2)F_(12)溶解度影响不大.为验证其具有指导意义,在实际应用中,废旧LiFePO_(4)正极材料酸浸液NaF配位沉Al后,Al^(3+)沉淀率达99.4%,实现深度除Al.

关键词：废旧磷酸铁锂锂钠冰晶石配位沉淀沉淀‒溶解平衡溶解度

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铜闪速熔炼多相流模型化研究进展

中国有色金属学报 2024年第1期34卷 207-228页

作者：姜保成郭学益王亲猛王松松陈建儒中南大学冶金与环境学院长沙410083

铜闪速熔炼具有高处理量、高富氧浓度、高冶炼效率和低环境污染的优势,已在世界范围内广泛推广应用,深入研究闪速熔炼过程中的物理化学现象和原理具有重要意义。然而,闪速炉内多相流间相互作用及熔炼动力学行为受到多方面因素的共同影响... 详细信息

铜闪速熔炼具有高处理量、高富氧浓度、高冶炼效率和低环境污染的优势,已在世界范围内广泛推广应用,深入研究闪速熔炼过程中的物理化学现象和原理具有重要意义。然而,闪速炉内多相流间相互作用及熔炼动力学行为受到多方面因素的共同影响,仅依靠生产经验、试验观测和理论分析难以全面解析炉内多相流传质传热过程、获取流体流动特性、揭示气固多相流相互作用规律,阻碍了闪速炉冶炼效能的进一步提升。当下计算流体力学数值模拟发展迅速,正为预测和分析闪速炉内多相流问题提供了高效、准确、直观的帮助。本文在介绍铜闪速炉结构、冶炼原理、理论模型的基础上,阐述了近年来铜闪速熔炼动力学反应机理、炉内流动特性方面模型化的研究成果及发展趋势,全面综述了铜闪速炉在喷嘴、沉淀池、上升烟道、锅炉优化方面的研究成果,为闪速炉生产优化及设计改进提供指导。

关键词：闪速炉多相流模型化喷嘴沉淀池上升烟道

基于机器学习的带被动阻尼直流微电网系统的稳定性检测

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电工技术学报 2024年第8期39卷 2281-2293,2324页

作者：刘笑杨建李力董密宋冬然中南大学自动化学院长沙410083

直流微电网中恒功率负荷(CPL)具有负阻尼特性,该特性会降低系统稳定性。为此,通过在滤波器上添加被动阻尼来增强直流微电网系统的稳定性,并提出一种基于机器学习的方法来检测带被动阻尼直流微电网系统的稳定性。首先,建立带被动阻尼直... 详细信息

直流微电网中恒功率负荷(CPL)具有负阻尼特性,该特性会降低系统稳定性。为此,通过在滤波器上添加被动阻尼来增强直流微电网系统的稳定性,并提出一种基于机器学习的方法来检测带被动阻尼直流微电网系统的稳定性。首先,建立带被动阻尼直流微电网系统的小信号模型,以此来确定影响系统稳定性的参数。其次,以所选系统参数为变量建立仿真场景,以此来获取用于机器学习算法训练的数据集。再次,提出一种基于轻量型梯度提升机(LGBM)的直流微电网稳定性检测模型,并采用沙普利加解释法(SHAP)分析所选参数对LGBM预测结果和直流微电网系统稳定性的影响。最后,通过仿真和硬件在环实验验证所提方法的有效性和优越性。

关键词：直流微电网稳定性检测被动阻尼轻量型梯度提升机沙普利加解释