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用于3.5μm双波长泵浦Er:ZBLAN光纤激光器快速仿真的算法优化

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中国激光 2021年第11期48卷 55-67页

作者：王络姚传飞李平雪章曦吴永静王萱杨林京北京工业大学材料与制造学部超短脉冲激光及应用研究所北京100124

建立了3.5μm双波长泵浦(DWP)Er∶ZBLAN光纤激光器的理论模型,并首次引入基于弛豫-打靶组合方法(RSM)求解3.5-μm-DWP-Er∶ZBLAN光纤激光器边值问题的稳态分析算法,同时分析了标准弛豫算法在此种情况下的各项计算特性,对两种方法进行了... 详细信息

建立了3.5μm双波长泵浦(DWP)Er∶ZBLAN光纤激光器的理论模型,并首次引入基于弛豫-打靶组合方法(RSM)求解3.5-μm-DWP-Er∶ZBLAN光纤激光器边值问题的稳态分析算法,同时分析了标准弛豫算法在此种情况下的各项计算特性,对两种方法进行了详细对比。研究结果表明,在3.5-μm-DWP-Er∶ZBLAN理论模型下,所提算法相比标准的弛豫法有着明显优势。一方面对猜测值具有低敏感性,无需在仿真前对猜测值进行高精度的估值;另一方面在高输出精度下,算法收敛速度可达标准弛豫法的10倍以上,有效提升了仿真的计算速度和准确度。所提算法对3.5-μm-DWP-Er∶ZBLAN光纤激光器的理论特性研究有着较大的实用价值。

关键词：激光光学中红外光纤激光器氟化锆基光纤 3.5μm 数值模拟弛豫-打靶组合方法边值问题

高光束质量高重复频率光纤-固体混合皮秒Innoslab放大器

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中国激光 2021年第17期48卷 35-44页

作者：董雪岩李平雪李舜王婷婷杨敏北京工业大学材料与制造学部超短脉冲激光及应用研究所北京100124

设计了一种高光束质量、高重复频率的光纤-固体混合皮秒Innoslab放大器,种子源由全光纤激光器以及端面泵浦双通放大器组成,输出平均功率4.5 W的种子光注入到Innoslab放大器中进行放大,在泵浦功率117 W时获得了平均功率28.4 W、脉冲宽度1... 详细信息

设计了一种高光束质量、高重复频率的光纤-固体混合皮秒Innoslab放大器,种子源由全光纤激光器以及端面泵浦双通放大器组成,输出平均功率4.5 W的种子光注入到Innoslab放大器中进行放大,在泵浦功率117 W时获得了平均功率28.4 W、脉冲宽度10.6ps、重复频率18 MHz的皮秒激光放大输出,光-光转换效率达到20.4%。在Innoslab放大器中,基于热透镜效应补偿设计了Innoslab放大器谐振腔,通过增加种子光与增益介质的重叠面积提高放大器的提取效率。为减小板条晶体厚度方向上的热透镜效应及其影响,一方面采用双面焊接方法将晶体与热沉连接,避免了焊接层中出现空气孔并且提高了铟层的平整度,使晶体表面得到均匀散热;另一方面,利用球差自补偿方法抑制了板条晶体厚度方向上的热畸变,克服了热透镜效应造成的光束质量退化,最终得到光束质量因子M_(x)^(2)=1.33,M_(y)^(2)=1.24。

关键词：激光器 Innoslab放大器光纤-固体混合光束质量球差自补偿双面焊接

航空发动机热障涂层的CMAS腐蚀与防护研究进展

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中国表面工程 2023年第5期36卷 1-13页

作者：吴杨郭星晔贺定勇北京工业大学材料与制造学部北京100124

热障涂层(TBCs)广泛应用于先进航空发动机热端部件,可以有效提高发动机的工作效率和服役温度。随着发动机涡轮前进口温度不断提高以及工业生产和人类活动愈加频繁,TBCs面临严峻的CMAS腐蚀问题。目前CMAS腐蚀已经成为制约TBCs应用和发展... 详细信息

热障涂层(TBCs)广泛应用于先进航空发动机热端部件,可以有效提高发动机的工作效率和服役温度。随着发动机涡轮前进口温度不断提高以及工业生产和人类活动愈加频繁,TBCs面临严峻的CMAS腐蚀问题。目前CMAS腐蚀已经成为制约TBCs应用和发展的关键因素,如何提高TBCs的CMAS防护能力是TBCs领域的研究热点和难点。针对此问题,对不同类型CMAS的室温和高温特性进行总结,深入分析CMAS作用下TBCs的失效机制,总结TBCs的CMAS防护方法,综述TBCs的CMAS腐蚀与防护研究进展。结果表明,不同CMAS(如火山灰、沙石和灰尘等)的化学成分(质量分数)差异明显,影响了其高温黏度和熔化行为;高温下熔融CMAS渗入到涂层内部并与之发生化学反应,破坏了涂层的结构和性能稳定性,造成涂层失效;提出了增加惰性防护层、YSZ材料掺杂改性和研发新材料等方法,以提高TBCs的CMAS防护能力。最后对未来的CMAS防护新方法进行展望,对超高温长寿命TBCs的研制提供理论支撑。

关键词：先进航空发动机热障涂层 CMAS 腐蚀防护

微电子互连用锡基合金及复合钎料热-机械可靠性研究进展

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金属学报 2023年第6期59卷 744-756页

作者：郭福杜逸晖籍晓亮王乙舒北京工业大学材料与制造学部北京100124

随着新能源汽车和5G通信等技术的快速发展,钎料及其焊点作为微电子互连中最关键的环节,往往需要在频繁的温度交变环境中长期服役,其热-机械可靠性面临更高的要求。锡基无铅钎料自21世纪初开始得到快速的发展,大量基于合金化和材料复合... 详细信息

随着新能源汽车和5G通信等技术的快速发展,钎料及其焊点作为微电子互连中最关键的环节,往往需要在频繁的温度交变环境中长期服役,其热-机械可靠性面临更高的要求。锡基无铅钎料自21世纪初开始得到快速的发展,大量基于合金化和材料复合的研究方法对锡基无铅钎料进行成分设计,以弥补传统锡基二元、三元钎料存在的问题,获得了具有高性能、高可靠性的焊点。本文综述了近年来微电子互连用锡基合金及复合钎料的最新研究进展,对比了几种常见的钎料制备方法的优势和不足,重点梳理了锡基合金钎料以及锡基复合钎料组织性能及热-机械可靠性的研究进展,并对今后锡基无铅钎料的研究与制造前景作出展望。

关键词：微电子互连锡基无铅钎料组织性能热-机械可靠性

选区激光熔化AlSi10Mg-Er-Zr合金微观组织及力学性能强化

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金属学报 2022年第9期58卷 1108-1117页

作者：杨天野崔丽贺定勇黄晖北京工业大学材料与制造学部北京100124

采用气雾化制粉技术原位合金化制备了AlSi10Mg-Er-Zr粉末,研究了选区激光熔化(SLM)成形AlSi10Mg-Er-Zr试样的相对密度、微观组织和力学性能。结果表明,SLM成形AlSi10Mg-Er-Zr试样的相对密度为99.20%,显微硬度为156.5 HV,室温抗拉强度达... 详细信息

采用气雾化制粉技术原位合金化制备了AlSi10Mg-Er-Zr粉末,研究了选区激光熔化(SLM)成形AlSi10Mg-Er-Zr试样的相对密度、微观组织和力学性能。结果表明,SLM成形AlSi10Mg-Er-Zr试样的相对密度为99.20%,显微硬度为156.5 HV,室温抗拉强度达到461 MPa,屈服强度为304 MPa,相对于常规AlSi10Mg试样显微硬度提升了25.8%,抗拉强度和屈服强度分别提高了22.6%和26.7%。这是由于Er、Zr元素的加入,细化了SLM成形AlSi10Mg-Er-Zr试样的晶粒尺寸,并且使α-Al基体中Si元素的固溶度增加,由细晶强化和固溶强化机制共同作用提高了AlSi10Mg-Er-Zr合金的力学性能。

关键词：选区激光熔化 AlSi10Mg-Er-Zr合金稀土元素显微组织力学性能

可降解血管支架用Mg-4.0Zn-0.2Mn-0.2Ca微细管的体外降解行为

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稀有金属材料与工程 2022年第5期51卷 1572-1581页

作者：付军健杜文博孙健 Adil Mansoor 刘轲杜宪李淑波北京工业大学材料与制造学部北京100124

通过浸泡实验和电化学测试研究了Mg-4.0Zn-0.2Mn-0.2Ca(质量分数)微细管的体外降解行为与腐蚀机理。结果表明,退火处理可以提高微细管的耐腐蚀性。长期浸泡实验表明腐蚀过程相对均匀,退火微细管在Hank's溶液中的腐蚀速率约为0.30 mm/a... 详细信息

通过浸泡实验和电化学测试研究了Mg-4.0Zn-0.2Mn-0.2Ca(质量分数)微细管的体外降解行为与腐蚀机理。结果表明,退火处理可以提高微细管的耐腐蚀性。长期浸泡实验表明腐蚀过程相对均匀,退火微细管在Hank's溶液中的腐蚀速率约为0.30 mm/a。在浸泡初期,退火管材表面生成Mg(OH)_(2),形成保护膜,阻碍腐蚀进行。虽然Mg(OH)_(2)膜上形成的羟基磷灰石(HA)可以进一步降低腐蚀速率,但是镁基体中粗大的第二相会增强电偶腐蚀效应,并且生成的大量氢气,从而破坏HA膜,使腐蚀继续进行。

关键词：镁微细管腐蚀 Hank's溶液腐蚀机理腐蚀产物

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水泥与速凝剂的相容性及评价方法

硅酸盐学报 2023年第5期51卷 1283-1292页

作者：苏美娟王子明李松涛张媛媛刘晓北京工业大学材料与制造学部北京100124

在速凝剂的应用过程中经常出现水泥与速凝剂的相容性问题,但是如何评价相容性及其影响因素尚待研究.本工作测试了不同水泥–速凝剂系统的宏观性能和早期水化放热情况,并通过一种定量评价相容性的综合方法,即多因子综合指标[f(a)值]评价... 详细信息

在速凝剂的应用过程中经常出现水泥与速凝剂的相容性问题,但是如何评价相容性及其影响因素尚待研究.本工作测试了不同水泥–速凝剂系统的宏观性能和早期水化放热情况,并通过一种定量评价相容性的综合方法,即多因子综合指标[f(a)值]评价法,将宏观性能与微观指标进行有机结合,计算对比不同水泥–速凝剂系统的相容性.结果表明:碱性速凝剂与过渡相含量高的基准水泥相容性最好,f(a)值最高为74;3种无碱速凝剂与C_(3)A和C_(3)S含量高的冀东水泥相容性最好,f(a)值均大于80.

关键词：无碱速凝剂碱性速凝剂相容性水化热喷射混凝土

RV减速器摆线针齿传动机构线外啮入冲击研究

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西安交通大学学报 2023年第9期57卷 123-132页

作者：纪姝婷李佳林张跃明北京工业大学材料制造学部北京100124

针对摆线针齿传动机构啮合间隙引起的线外啮入冲击,进而导致RV减速器传动误差突变和振动冲击增大的问题,基于H-C(享特-克罗斯利)接触碰撞模型和Hertz(赫兹)接触碰撞变形规律,提出考虑摆线轮齿廓修形参数和机构设计参数的线外啮入冲击力... 详细信息

针对摆线针齿传动机构啮合间隙引起的线外啮入冲击,进而导致RV减速器传动误差突变和振动冲击增大的问题,基于H-C(享特-克罗斯利)接触碰撞模型和Hertz(赫兹)接触碰撞变形规律,提出考虑摆线轮齿廓修形参数和机构设计参数的线外啮入冲击力模型与分析方法。首先,基于线外啮入冲击产生机理,确定了理论啮入点与实际啮入点,明确了弹性扭转角的计算方法。其次,基于H-C接触碰撞模型与Hertz接触碰撞变形规律,提出了考虑阻尼力的摆线针齿传动线外啮入冲击力模型。然后,采用多变量拟合方法,构建了摆线轮移距修形和偏心距与啮入冲击力的映射关系,揭示了摆线针齿传动机构线外啮入冲击的影响机制。最后,应用Ansys瞬态动力学模块进行摆线针齿传动机构碰撞动态力的仿真计算。结果表明:啮入冲击力随负移距修形量的减小而增加,随正移距修形量的增大而增加,随偏心距的减小而增加;理论和仿真得到的最大冲击力误差为7.98%,尚在允许范围内,验证了线外啮入冲击模型的可行性。该研究结果可为RV减速机摆线针齿传动机构的设计与优化提供理论依据。

关键词：摆线针齿传动啮入冲击偏心距移距修形瞬态动力学

晶粒尺寸对生物医用Mg-3Zn-0.2Ca-0.2Mn合金降解行为的影响

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中国有色金属学报 2023年第3期33卷 665-677页

作者：崔珠殷李淑波付军健刘轲王朝辉杜文博北京工业大学材料与制造学部北京100124

本文通过固溶工艺调控,获得第二相含量相近、晶粒尺寸不同的Mg-3Zn-0.2Ca-0.2Mn合金,对具有不同晶粒尺寸的合金在Hank’s模拟体液中进行浸泡及电化学实验,通过观察降解后的合金形貌,研究并分析了晶粒尺寸对生物医用Mg-3Zn-0.2Ca-0.2Mn... 详细信息

本文通过固溶工艺调控,获得第二相含量相近、晶粒尺寸不同的Mg-3Zn-0.2Ca-0.2Mn合金,对具有不同晶粒尺寸的合金在Hank’s模拟体液中进行浸泡及电化学实验,通过观察降解后的合金形貌,研究并分析了晶粒尺寸对生物医用Mg-3Zn-0.2Ca-0.2Mn合金降解行为的影响。通过电化学实验可知,合金晶粒尺寸越小,腐蚀电流密度越小,阻抗值越大;通过浸泡实验及对合金表面形貌的观察可知,随着晶粒尺寸的减小,合金降解速率减慢,表面腐蚀坑尺寸越小且分布越均匀,合金的耐蚀性越好。合金降解过程中晶粒尺寸是通过影响合金降解产物膜的致密度及完整性,进而影响合金的耐蚀性能,即合金的晶粒尺寸越小,表面形成的产物膜越致密和完整,溶液中的Cl-吸附于表面后不易渗透至内部,从而使合金耐蚀性得到提高。

关键词： Mg-Zn-Ca-Mn合金固溶处理晶粒尺寸耐蚀性能