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双箱式周浸腐蚀试验箱排水管路节能升级改造

实验技术与管理 2024年第2期41卷 215-220页

作者：闫松涛宋术伟王玉荣北京科技大学国家材料服役安全科学中心北京100083

双箱式周浸腐蚀试验箱受设备设计限制,在试验过程中存在浪费溶液的现象,且试验过程中需要经常向溶液箱中补加溶液才能保证设备正常运作。该文优化改造了双箱式周浸腐蚀试验箱的排水管路,即在排水管路中增加支路补充输送残留溶液,并添加... 详细信息

双箱式周浸腐蚀试验箱受设备设计限制,在试验过程中存在浪费溶液的现象,且试验过程中需要经常向溶液箱中补加溶液才能保证设备正常运作。该文优化改造了双箱式周浸腐蚀试验箱的排水管路,即在排水管路中增加支路补充输送残留溶液,并添加管路液位传感器及联动泵送装置,使溶液在两箱之间循环,可避免溶液浪费,节约人力物力,保障试验顺利进行,为试验装置的开发提供参考意见。

关键词：周浸试验双箱式试验箱试验装置改造试验装置开发

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高温高压水管道热疲劳试验设计与数值模拟

实验技术与管理 2024年第6期41卷 34-40页

作者：韩永明李振华赵迎港陆永浩北京科技大学国家材料服役安全科学中心北京100083

核电厂压力容器启停堆和正常运行时,温度压力会在一定范围内发生波动,随着波动次数的增加,会对设备和管道造成严重疲劳损伤。依托北京某高校高温高压腐蚀实验站亚临界水汽环境结构材料试验装置双回路,设计了一种承压管道高通量热疲劳试... 详细信息

核电厂压力容器启停堆和正常运行时,温度压力会在一定范围内发生波动,随着波动次数的增加,会对设备和管道造成严重疲劳损伤。依托北京某高校高温高压腐蚀实验站亚临界水汽环境结构材料试验装置双回路,设计了一种承压管道高通量热疲劳试验方法。基于该试验方法,完成了瞬态水温变化对管道疲劳裂纹扩展的影响研究。结果表明,疲劳裂纹扩展速率随冷却速率降低而逐渐降低。结合有限元数值模拟和三维裂纹扩展分析软件建立了阶梯管道结构的热疲劳裂纹扩展速率模型,并用试验结果对模型进行了修正。

关键词：核电厂热疲劳疲劳裂纹扩展有限元方法寿命预测模型

依托大科学设施提升钢铁高端产品开发能力的思考

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中国冶金 2024年第4期34卷 153-160页

作者：梁治国闫松涛张卫冬任学冲金莹陆永浩北京科技大学国家材料服役安全科学中心北京102206

当前中国钢铁行业主要面临去产能、调结构的压力,把产品向产业应用端下游延伸,将极大提升产品附加值。钢铁高端新产品的开发应用,需要解决技术研发和产品验证等诸多难题,目前中国多数钢铁企业尚不具备面向终端应用场景的产品服役性能评... 详细信息

当前中国钢铁行业主要面临去产能、调结构的压力,把产品向产业应用端下游延伸,将极大提升产品附加值。钢铁高端新产品的开发应用,需要解决技术研发和产品验证等诸多难题,目前中国多数钢铁企业尚不具备面向终端应用场景的产品服役性能评价能力。重点分析了钢铁企业在新产品开发过程中如何通过产品的终端应用导向来提升附加值,指出解决新产品开发的关键核心问题是产品在新材料、新工艺、新功能、新结构等方面的应用中应以终端用户需求为导向,对标国际同类型产品,重点开展国产化开发,根据产品实际工况制订针对性的试验研究和数据积累策略;通过对新产品服役性能和寿命的精准评价,有效加速高端新产品的研发优化迭代,为其能够快速应用以及参与国际市场竞争提供权威的“上岗证”。结合北京科技大学牵头建设的国家重大科技基础设施“重大工程材料服役安全研究评价设施(MSAF)”在服务支撑国产高铁、风电装备、船舶制造等关键核心部件测试评价的具体案例,剖析了制约钢铁行业高质量发展特别是产业延伸向高附加值领域扩展的瓶颈问题及应对策略路径,为促进钢铁产业高质量创新发展提供了新的理论和实施建议。

关键词：大科学设施工程科学试验体系产品验证钢铁行业

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海洋防生物污损水凝胶研究进展

应用化工 2024年第4期53卷 906-910页

作者：闫松涛北京科技大学国家材料服役安全科学中心北京100083

综述了国内外对环保型海洋防生物污损涂料水凝胶在海洋防生物污损的应用研究,从水凝胶结构、组成以及自愈合性角度简述了双网络水凝胶、两性离子水凝胶、两亲性水凝胶、自愈合水凝胶的的制备以及国内外对其防污损的应用研究,展望了其未... 详细信息

综述了国内外对环保型海洋防生物污损涂料水凝胶在海洋防生物污损的应用研究,从水凝胶结构、组成以及自愈合性角度简述了双网络水凝胶、两性离子水凝胶、两亲性水凝胶、自愈合水凝胶的的制备以及国内外对其防污损的应用研究,展望了其未来研究方向。

关键词：海洋生物污损防污涂层水凝胶共聚物

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中性盐雾试验标准研究进展

实验室研究与探索 2024年第1期43卷 11-14页

作者：闫松涛王玉荣宋术伟金莹北京科技大学国家材料服役安全科学中心北京102206

盐雾试验是评价材料在海洋大气相关环境中耐久性的有效方法。现行不同盐雾试验标准对于试验条件的约束存在一定差异,因此梳理了国内外多个中性盐雾试验相关标准。不考虑盐雾试验箱设置条件,分析了温度、水和NaCl纯度、pH值调整方法、盐... 详细信息

盐雾试验是评价材料在海洋大气相关环境中耐久性的有效方法。现行不同盐雾试验标准对于试验条件的约束存在一定差异,因此梳理了国内外多个中性盐雾试验相关标准。不考虑盐雾试验箱设置条件,分析了温度、水和NaCl纯度、pH值调整方法、盐雾沉降率、试样摆放角度等标准要求内容对试验结果的影响,探讨了试样尺寸等标准未要求内容对试验结果的影响。最后,提出了盐雾沉降率长期测量监测技术和试样覆盖层切割区保护规范操作的提升建议。

关键词：中性盐雾试验盐雾试验标准盐雾腐蚀影响因素

纳米结构BCC-Al_(0.5)CoCrFeNi_(0.4)高熵合金在氯化钠溶液中的电化学腐蚀行为

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第6期34卷 1908-1921页

作者：张博威张泽群董其娟吴俊升庄宁左鹏程李晓刚北京科技大学新材料技术研究院北京100083 北京科技大学国家材料腐蚀与防护科学数据中心北京100083

采用电化学测试并结合对合金表面膜的细致表征,研究Al_(0.5)CoCrFeNi_(0.4)高熵合金(HEA)在3.5%NaCl(质量分数)溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明,Al_(0.5)CoCrFeNi_(0.4) HEA主要由富含Al、Ni的B2相和富含Cr、Fe的A2相组成。在电化学... 详细信息

采用电化学测试并结合对合金表面膜的细致表征,研究Al_(0.5)CoCrFeNi_(0.4)高熵合金(HEA)在3.5%NaCl(质量分数)溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明,Al_(0.5)CoCrFeNi_(0.4) HEA主要由富含Al、Ni的B2相和富含Cr、Fe的A2相组成。在电化学极化作用下,合金表面均匀地形成了一层富含Cr的超薄钝化膜。随着外加电位的增加,保护膜在两相界面处破裂,随后B2相优先溶解。最后,在HEA表面形成三层结构的表面膜:内层富集Cr、中间层富集Fe,外层富集Al和Ni。内层和中间层的形成可归因于Cr物种的高稳定性和Fe的选择性溶解,而腐蚀产物的沉积形成表面膜外层归因于B2相的溶解。

关键词：高熵合金电化学腐蚀行为选择性腐蚀过钝化三层结构氧化膜

大口径辅助阳极型辉光放电溅射源的设计与研究

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1640-1647页

作者：万真真武佳施宁王永清刘少锋沈懿璇王海云河北大学电子信息工程学院河北保定071002 北京科技大学国家材料服役安全科学中心北京100083

辉光放电原子发射光谱分析技术可对金属样品表面进行沿深度方向的逐层分析与表征,具有溅射速率快、分析效率高、可大面积溅射的优点。另外,辉光放电等离子体能量较低,材料逐层溅射激发过程中不易引起材料本身组织结构的变化,能够实现沿... 详细信息

辉光放电原子发射光谱分析技术可对金属样品表面进行沿深度方向的逐层分析与表征,具有溅射速率快、分析效率高、可大面积溅射的优点。另外,辉光放电等离子体能量较低,材料逐层溅射激发过程中不易引起材料本身组织结构的变化,能够实现沿样品深度方向逐层剥蚀制样。将辉光放电溅射源与扫描电镜、光谱分析检测仪器等联用,可作为金属材料高通量定量表征的有效手段。为了高通量地获取材料表面的成分分布信息,需要对材料表面在多尺寸、大面积溅射条件下进行辉光放电等离子体溅射。因此在传统辉光溅射源的基础上,改进了阳极筒结构,设计了4种直径为cm级的(15、20、30和40 mm)大口径阳极筒,并对其进行COMSOL数值模拟仿真和实际溅射效果研究。大尺寸溅射面可获得材料表面更为丰富的信息,但在相同溅射条件下,阳极口径增大也带来溅射速率下降、溅射面中心区域离子化率降低、影响溅射均匀性和坑型平整度等问题。为解决这些问题,设计了可应用于大口径直流辉光放电溅射源的辅助阳极结构,通过改变放电空间的电场分布情况调控等离子体分布,增强了阳极中心区域离子化率。详细阐述了辅助阳极结构的设计原理,并对传统阳极和辅助阳极进行了数值模拟仿真研究和实际溅射效果对比实验。结果表明增设辅助阳极对大口径溅射源溅射速率的提升效果明显,对阳极口径30 mm溅射源的溅射速率提升33%~48%,对阳极口径40 mm溅射源的溅射速率提升34%~57%。采用大口径辅助阳极型溅射源对紫铜样品进行了溅射激发,并用光学相干断层扫描仪(OCT)测试了溅射坑形貌,结果表明增设辅助阳极可有效改善溅射均匀性和坑型平整度。

关键词：辉光放电高通量表征辅助阳极溅射速率溅射坑形貌

Nb预处理的SiC/SiC复合材料与镍基高温合金熔体的一体化铸造（英文）

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年

作者：林国标朱付虎刘敬宇刘鹏陈凯旋北京科技大学材料科学与工程学院北京科技大学国家材料服役安全中心

本文提供了一种新的能够制备SiCf/SiC复合材料（CMC）与镍基高温合金（K403）一体化精密构件的实用工艺方法，其特点是对CMC在1000C进行化学气相沉积（CVD）Nb涂层预处理，然后与K403高温合金熔体进行一体化精密铸造。该方法解决了两者... 详细信息

本文提供了一种新的能够制备SiCf/SiC复合材料（CMC）与镍基高温合金（K403）一体化精密构件的实用工艺方法，其特点是对CMC在1000C进行化学气相沉积（CVD）Nb涂层预处理，然后与K403高温合金熔体进行一体化精密铸造。该方法解决了两者之间铸造成形的困难，并形成了牢固的结合界面，界面平均室温剪切强度达到94.8MPa。在预处理过程中，Nb与CMC发生了反应，形成了由NbC、Nb2C、Nb5Si3相组成的反应涂层组织。在随后的的一体化铸造过程中，Nb反应涂层有效地阻挡了高温合金液中的Ni元素与CMC的有害石墨化反应，减少了由于热膨胀系数失配和温度差所产生的界面热应力，导致界面强度增加。界面典型显微组织为：CMC、NbC、NbSi2/ NbC、SiC、NbSi2、Nb2C、Nb5Si3、Al4C3、Nb2Al / γ/γ'、MC。推导出反映一体化铸件界面热应力的表达式。

关键词： SiC /SiC复合材料显微结构镍基高温合金一体化铸造 Nb反应涂层结合强度

基于ABAQUS二次开发的6016铝合金热连轧过程有限元分析

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同方期刊数据库

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塑性工程学报 2024年第6期31卷 87-94页

作者：闫松涛杨斌江海涛北京科技大学国家材料服役安全科学中心北京102206 重庆美利信科技股份有限公司重庆401321 北京科技大学高效轧制与智能制造国家工程研究中心北京100083

通过ABAQUS建立了6016铝合金热连轧有限元模型,在VUSDFLD用户子程序的基础上,用Fortran语言编写了静态再结晶函数,二次开发了ABAQUS软件。通过引入材料本构模型以及再结晶晶粒演变模型,实现了6016铝合金热连轧过程热、力及微观组织多参... 详细信息

通过ABAQUS建立了6016铝合金热连轧有限元模型,在VUSDFLD用户子程序的基础上,用Fortran语言编写了静态再结晶函数,二次开发了ABAQUS软件。通过引入材料本构模型以及再结晶晶粒演变模型,实现了6016铝合金热连轧过程热、力及微观组织多参数耦合。利用该模型研究了多道次(17道次)热连轧过程中6016铝合金等效应力场、等效应变场、温度场和组织的演变,并通过实验验证了热连轧过程中的再结晶行为。结果表明:与心部相比,轧板表面温度低、变形大、再结晶百分数低、晶粒尺寸大。触换热系数是影响热连轧过程温度场变化的主要因素,应力场及轧制力与摩擦因数、接触面积等因素相关;在轧制温度和塑性变形的综合作用下, 6016铝合金发生再结晶。模拟结果与实际生产数据对比表明,该数值计算模型符合实际生产。

关键词：有限元模拟二次开发铝合金热连轧