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水介质中丝阵脉冲放电冲击相变铯铅溴钙钛矿研究

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兵工学报 2024年

作者：张雪迎高鑫肖泽琦刘开源岳丽丹秦智奇陈鹏万北京理工大学机电学院北京理工大学唐山研究院北京理工大学材料学院北京理工大学郑州研究院

利用水介质中柱面铜丝阵脉冲放电，产生柱面汇聚冲击波，开展冲击相变铯铅溴钙钛矿(CsPbBr3)研究。通过调节充电电压，实现冲击压力的调控，对CsPbBr3粉体进行不同压力的冲击处理，并回收样品。对回收样品进行的多种分析表征结果表明：... 详细信息

利用水介质中柱面铜丝阵脉冲放电，产生柱面汇聚冲击波，开展冲击相变铯铅溴钙钛矿(CsPbBr3)研究。通过调节充电电压，实现冲击压力的调控，对CsPbBr3粉体进行不同压力的冲击处理，并回收样品。对回收样品进行的多种分析表征结果表明：在适当的冲击压力下(高于2 GPa)，脉冲放电冲击波能引起CsPbBr3粉体的相变，并实现回收。另外，亦可在回收样品中发现，晶粒细化、晶格畸变、纳米缺陷等冲击波处理后的典型现象。表明水介质中柱面丝阵脉冲放电技术是一种可控的汇聚冲击波加载技术，提供了一种冲击相变加载的新方法。

关键词：钙钛矿脉冲放电冲击波汇聚增压冲击相变

考虑粗糙表面接触配合的航空发动机多级转子装配误差传递建模

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机械工程学报 2023年第17期59卷 208-219页

作者：石嵩刘检华巩浩邵楠北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学唐山研究院唐山063015

传统的转子系统装配建模方法忽略了转子粗糙表面微观形貌的影响,可能导致装配误差传递建模和优化不精确等问题,在此背景下,提出了一种综合考虑定向误差、定位误差和表面粗糙形貌的航空发动机多级转子装配误差传递分析方法。首先,使用共... 详细信息

传统的转子系统装配建模方法忽略了转子粗糙表面微观形貌的影响,可能导致装配误差传递建模和优化不精确等问题,在此背景下,提出了一种综合考虑定向误差、定位误差和表面粗糙形貌的航空发动机多级转子装配误差传递分析方法。首先,使用共轭梯度法模拟转子端面的粗糙表面微观形貌,在刚性接触假设下,提出了一种考虑平移、单点和轴线旋转,以及质心作用的接触求解算法,计算两个粗糙表面的装配倾斜角和配合面方程。然后,改进传统基于齐次变换矩阵的装配误差传递模型,建立了考虑粗糙表面接触配合的多级转子装配同轴度误差传递模型。最后,以航空发动机转子模拟件为对象,选取前轴和第一级盘进行实例分析,新模型的同轴度预测精度与传统模型相比提高了11.55%。研究结果表明,所提方法可以提高航空发动机多级转子装配精度预测的准确性,为航空发动机转子系统的精密装配提供了理论依据。

关键词：航空发动机转子装配粗糙表面形貌误差传递同轴度

精密仪表用铝合金瓷质阳极氧化表面粘接性能研究

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机械工程学报 2023年第12期59卷 236-244页

作者：郭磊刘检华夏焕雄敖晓辉北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学唐山研究院唐山063015

铝合金瓷质阳极氧化工艺是精密仪表制造中的一种特殊且关键的技术应用,但该氧化表面的胶粘连接常常出现脱粘、泄漏等失效问题。为此,通过探究瓷质阳极氧化表面的微纳形貌与润湿性特征以及高低温下的胶接强度与失效模式,并与自然氧化表... 详细信息

铝合金瓷质阳极氧化工艺是精密仪表制造中的一种特殊且关键的技术应用,但该氧化表面的胶粘连接常常出现脱粘、泄漏等失效问题。为此,通过探究瓷质阳极氧化表面的微纳形貌与润湿性特征以及高低温下的胶接强度与失效模式,并与自然氧化表面及磷酸阳极氧化表面进行对比分析,阐明瓷质阳极氧化表面胶接失效的影响机理。结果表明,磷酸阳极氧化虽未在微米尺度上显著改变表面粗糙度,但其纳米级多孔氧化膜结构,可显著提高表面润湿性与界面粘接作用力;而瓷质阳极氧化膜在50 000×的SEM形貌下较为致密、平滑,显示出不利于胶粘剂润湿与吸附的物理特征;在-30~80℃下,温度与氧化方法均对胶接强度影响显著,胶接强度随着温度的升高而降低;磷酸阳极氧化表面的强度最高(36.75~20.54 MPa),其次为自然氧化,最差为瓷质阳极氧化(24.79~17.10 MPa)。热红外与能谱分析表明,瓷质阳极氧化表面的粘附强度低于胶粘剂的内聚强度,失效模式为粘附失效,而磷酸阳极氧化表面的失效模式为胶粘剂的内聚失效。因此,瓷质阳极氧化表面由于氧化膜的致密性,缺少类似磷酸阳极氧化膜的纳米级多孔结构,不利于表面润湿吸附,降低了胶粘剂与基底表面的机械嵌合作用,从而易产生粘接失效。

关键词：精密仪表瓷质阳极氧化磷酸阳极氧化胶接强度失效分析

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精密装配的内涵、技术体系和发展趋势

机械工程学报 2023年第20期59卷 436-450页

作者：刘检华夏焕雄巩浩刘少丽庄存波敖晓辉北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学唐山研究院唐山063015

随着人类科技不断向极高精度和极端工况发起挑战,高端装备对极致精度与性能的需求日益迫切,传统的以几何量控制为主的装配理论,已无法完全解决高端装备的高精度和高稳定精密装配难题。针对以上问题,首先分析了精密装配的基本特征,综述... 详细信息

随着人类科技不断向极高精度和极端工况发起挑战,高端装备对极致精度与性能的需求日益迫切,传统的以几何量控制为主的装配理论,已无法完全解决高端装备的高精度和高稳定精密装配难题。针对以上问题,首先分析了精密装配的基本特征,综述了精密装配技术的国内外研究现状,在此基础上提出一种介观尺度的精密装配理论与方法,建立精密装配技术体系,提炼精密装配的界面问题、跨尺度问题、不确定性问题等三个基础问题,提出涵盖装配连接技术、装配精度分析、装配性能稳定性分析与调控、装配不确定性分析与优化、装配工艺与装备、装配数字孪生、装配测量与测试等7个方面的精密装配研究体系。最后指出精密装配研究需要从几何、材料、装配、使役等多个维度来分析装配性能形成、演变与调控机理,并给出精密装配的集成化、微/纳化和智能化的未来发展方向。

关键词：精密装配装配精度装配界面介观尺度性能稳定性不确定性

2050铝锂合金板材拉伸力学性能三维各向异性

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材料工程 2023年第9期51卷 97-106页

作者：胡锦龙邱义钱锋韩启飞闫杨予王俊升郭跃岭北京理工大学材料学院北京100081 北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学前沿交叉科学研究院北京100081

随着铝锂(Al-Li)合金在航空航天领域的应用愈发广泛,对其各向异性研究有助于Al-Li合金的进一步开发利用。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)等对T3态2050 Al-Li合金板材进行显微观察... 详细信息

随着铝锂(Al-Li)合金在航空航天领域的应用愈发广泛,对其各向异性研究有助于Al-Li合金的进一步开发利用。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)等对T3态2050 Al-Li合金板材进行显微观察,通过拉伸实验对合金板材轧制方向、垂直轧制方向、厚度方向的拉伸力学性能三维各向异性进行研究。结果表明:T3态2050 Al-Li合金轧制板材轧向中间层强度最高,屈服强度为370 MPa,抗拉强度为465 MPa,而伸长率最小,为9.6%;合金板材横向表面层强度最低,屈服强度为325 MPa,抗拉强度为431 MPa,伸长率最高为19.2%。合金板材不同厚度层断口形貌、晶粒大小不同;2050 Al-Li合金板材不同厚度层各向异性程度不同:0T(表面层)、0.25T(中间层)屈服强度和抗拉强度各向异性强,伸长率各向异性弱;而0.5T(中心层)屈服强度和抗拉强度各向异性弱,伸长率各向异性强。2050 Al-Li合金板材不同厚度层各向异性主要由晶粒取向、织构引起,0T和0.5T厚度层最强织构类型均为{011}〈211〉黄铜织构。

关键词： 2050Al-Li合金轧制力学性能各向异性织构

缸内流动对对置活塞二冲程发动机换气效果的影响

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航空动力学报 2023年第9期38卷 2129-2141页

作者：王苏飞章振宇张付军北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学深圳研究院广东深圳518057

换气过程中的缸内流动及废气分布对对置活塞二冲程(OP2S)发动机换气效果的影响规律目前缺乏充分的研究。采用CONVERGE建立了OP2S发动机的CFD模型并通过仿真计算研究了扫气口倾角、扫气口构型及转速通过改变扫气气流组织影响换气效果的... 详细信息

换气过程中的缸内流动及废气分布对对置活塞二冲程(OP2S)发动机换气效果的影响规律目前缺乏充分的研究。采用CONVERGE建立了OP2S发动机的CFD模型并通过仿真计算研究了扫气口倾角、扫气口构型及转速通过改变扫气气流组织影响换气效果的规律。结果表明扫气口倾角对OP2S发动机缸内流动有显著且非单调的影响。扫气口倾角α≤5°时,扫气气流聚集于气缸轴线,缸壁附近存在周边废气滞留区;当扫气口倾角α>5°时,换气过程初期扫气气流在扫气口附近汇聚为环状进气涡流,在该进气涡流中心产生低压区,并导致气缸中心流动方向与外围的扫气气流方向相反,最终导致气缸轴线出现柱状的中心废气滞留区。随着扫气口倾角增大,周边滞留区逐渐减小消失,而中心滞留区出现并增强,两者的变化规律共同造成了残余废气系数的非单调变化规律。大扫气口倾角下复合式气口的扫气气流可兼顾气缸中心和外围,换气效果显著优于单层气口。相较于倒置组合气口,组合气口的缸内流动组织更为合理,扫气效率更高。

关键词：对置活塞二冲程扫气缸内流动残余废气

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基于B样条神经网络的熔铸装药温度场预测

兵工学报 2023年第5期44卷 1339-1349页

作者：陶磊刘检华夏焕雄敖晓辉高丰北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学唐山研究院河北唐山063015

熔铸装药过程中模具内部温度场分布及其变化规律对装药质量具有重要影响。建立基于B样条神经网络的水/油浴熔铸装药工艺瞬态温度场预测模型,通过数值仿真的正交试验,获得不同工艺条件下熔铸装药温度场演变的数据样本;利用B样条神经网络... 详细信息

熔铸装药过程中模具内部温度场分布及其变化规律对装药质量具有重要影响。建立基于B样条神经网络的水/油浴熔铸装药工艺瞬态温度场预测模型,通过数值仿真的正交试验,获得不同工艺条件下熔铸装药温度场演变的数据样本;利用B样条神经网络对数据样本进行训练,得到水/油浴工艺的温控参数与药柱内部温度场之间的关系模型,实现温度场及其凝固前沿演变的快速准确预测。所得成果为熔铸装药的温控参数优化和在线控制提供了高效预测方法,为解决熔铸装药智能化发展中的物理场预测问题提供了方法的借鉴。

关键词：熔铸装药 B样条神经网络水/油浴工艺温度场

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金属锂负极溶剂化结构调控的研究进展

高等学校化学学报 2023年第5期44卷 89-101页

作者：张硕丁俊凡许睿黄佳琦北京理工大学材料学院北京100081 北京理工大学前沿交叉科学研究院北京100081

金属锂负极具有极高的理论比容量和极低的氧化还原电位,被认为是二次电池体系中负极材料的最终选择.但在实际应用过程中,不稳定的电极/电解液界面会造成大量的锂枝晶生长,导致容量损失乃至热失控等安全问题.调控锂离子溶剂化结构,可促... 详细信息

金属锂负极具有极高的理论比容量和极低的氧化还原电位,被认为是二次电池体系中负极材料的最终选择.但在实际应用过程中,不稳定的电极/电解液界面会造成大量的锂枝晶生长,导致容量损失乃至热失控等安全问题.调控锂离子溶剂化结构,可促进有益的固态电解质界面膜(SEI)成膜组分在电极表面优先分解,进而稳定电极界面并可诱导锂离子均匀沉积,是提升液态和准固态金属锂电池电化学性能的重要手段.本文综合评述了近年来从液态到准固态电解质中锂离子溶剂化结构调控的策略和设计原则,探讨了溶剂化结构改变对电极/电解质界面的影响,并对准固态电解质的研究前景进行了展望.

关键词：锂金属电池锂枝晶溶剂化结构固态电解质界面膜准固态电解质

贵金属气凝胶的可控制备及其电催化与表面增强拉曼散射应用

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化学学报 2024年

作者：李一翁蓓蓓赵静雯杜然北京理工大学材料学院北京理工大学唐山研究院

贵金属气凝胶（NMAs）是一类由纳米结构贵金属构筑的新型气凝胶，于2009年被首次报道。NMAs拥有大量的催化/光学活性位点、丰富的电子/物质传输通道以及三维多孔网络结构，在电催化、检测传感等领域表现出极优异的性能。作为一类新兴材... 详细信息

贵金属气凝胶（NMAs）是一类由纳米结构贵金属构筑的新型气凝胶，于2009年被首次报道。NMAs拥有大量的催化/光学活性位点、丰富的电子/物质传输通道以及三维多孔网络结构，在电催化、检测传感等领域表现出极优异的性能。作为一类新兴材料，NMAs的可控制备存在很大挑战，制约了应用研究。在过去数年间，作者课题组从理论、实验两方面对贵金属体系的溶胶-凝胶原理进行了深入研究。基于此，发展了诸如特异性离子效应、过量还原剂、力场扰动、冻融诱导等多种制备策略，拓展了材料的组成与结构多样性，获得了多种高性能电催化剂。借助NMAs的光学性质，进一步开辟了其光电催化方向及其在表面增强拉曼散射（SERS）领域的应用，使其潜力得到进一步发挥。本研究评论将对NMAs的制备原理、可控制备方法及其在电催化与SERS领域的应用研究进行梳理，并对其未来研究方向进行简要展望。

关键词：气凝胶溶胶-凝胶纳米结构电催化表面增强拉曼散射