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大气腐蚀地图构建高品质耐蚀低合金钢设计与研发

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大气腐蚀地图构建高品质耐蚀低合金钢设计与研发

不同固溶处理对Cu-Cr系合金组织和性能的影响

第十二届中国金属学会青年学术年会暨首届〝碳中和〞冶金青年科学家沙龙

作者：骆鸿李晓刚北京科技大学

大气腐蚀是影响金属材料使用寿命和性能的关键因素,特别对于低合金钢而言,其耐蚀性能直接关系到结构的安全性和经济性。本文围绕"大气腐蚀地图构建高品质耐蚀低合金钢设计与研发"这一主题展开研究,结合腐蚀大数据、数据驱动和机器学习... 详细信息

大气腐蚀是影响金属材料使用寿命和性能的关键因素,特别对于低合金钢而言,其耐蚀性能直接关系到结构的安全性和经济性。本文围绕"大气腐蚀地图构建高品质耐蚀低合金钢设计与研发"这一主题展开研究,结合腐蚀大数据、数据驱动和机器学习等现代技术手段,旨在提升低合金钢在大气环境中的耐蚀性能,并构建精确的大气腐蚀地图,为工程应用提供科学依据。本文系统收集和整理了国内外不同地区的大气腐蚀数据,涵盖气候条件、污染物浓度、金属成分及表面处理等多个维度。通过对这些腐蚀大数据的深入分析,提取出影响腐蚀速率的关键因素,并利用数据驱动的方法建立了多维度的大气腐蚀预测模型。在数据分析的基础上,本文采用机器学习算法,特别是回归分析和神经网络模型,对大气腐蚀数据进行建模和预测。通过训练和验证,这些模型能够准确预测不同环境下低合金钢的腐蚀速率,并据此构建出覆盖多种典型环境的大气腐蚀地图,明确了各地区金属腐蚀的风险等级和腐蚀特征。与此同时,本文还开展了高品质耐蚀低合金钢的设计与研发工作。通过合金元素的合理配比与微观组织的优化,并结合机器学习算法对材料性能数据的分析,开发了一系列具有优异耐蚀性能的新型低合金钢材料。实验结果表明,这些新材料在多种典型大气环境中表现出了显著的耐蚀优势,特别是在酸性和海洋环境中,其腐蚀速率明显低于传统低合金钢。为了进一步验证新材料的工程应用效果,我们进行了大量的现场试验和长期暴露试验,结果证明新型低合金钢在实际应用中的耐蚀性和机械性能均达到预期标准。此外,结合大气腐蚀地图和机器学习模型的应用,我们为不同地区和环境条件下的工程设计提供了具体的材料选择和防护方案。本文通过结合腐蚀大数据、数据驱动和机器学习技术,构建了大气腐蚀地图并设计研发了高品质耐蚀低合金钢,不仅为低合金钢在复杂大气环境中的应用提供了理论依据和技术支持,也为提高工程结构的耐久性和安全性做出了积极贡献。未来,我们将进一步深化大气腐蚀机理研究,持续优化材料性能,并推广应用于更多实际工程领域。

关键词：大气腐蚀腐蚀大数据数据驱动机器学习低合金钢耐蚀性能

来源： cnki会议评论

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中国有色金属学报 2024年第1期34卷 89-99页

作者：杨旗王志磊肖星宇谢建新北京科技大学新材料技术研究院现代交通金属材料与加工技术北京实验室北京100083 北京科技大学新材料技术研究院材料先进制备技术教育部重点实验室北京100083 辽宁材料实验室材料智能技术研究所沈阳110004

热处理工艺调控是提升Cu-Cr系合金性能的有效方法。Cu-Cr系合金的固溶工艺大多选择温度较低的Cu-Cr两相区进行,导致Cr相固溶程度不完全,抑制后续析出强化效果。本研究提出采用高温单相区固溶工艺改善析出强化效果,主要研究不同固溶工艺(... 详细信息

热处理工艺调控是提升Cu-Cr系合金性能的有效方法。Cu-Cr系合金的固溶工艺大多选择温度较低的Cu-Cr两相区进行,导致Cr相固溶程度不完全,抑制后续析出强化效果。本研究提出采用高温单相区固溶工艺改善析出强化效果,主要研究不同固溶工艺(Cu-Cr两相区(950℃,4 h)和Cu单相区(1050℃,6h))对Cu-Cr系合金组织和性能的影响。采用电子探针(EPMA)对两种固溶工艺后的元素分布进行表征,并对峰值时效态合金的微观结构采用XRD和TEM进行表征分析。结果表明:与两相区固溶相比,单相区固溶后铸态Cr相充分固溶,时效过程中更多纳米Cr相弥散析出;合金力学性能相比两相区固溶后峰值时效态有较大提升,其中屈服强度提升29.3%,抗拉强度提升25.6%,而导电率并未明显下降。强度理论计算结果表明,析出强化所贡献的屈服强度增量为323.4 MPa,贡献56.9%,析出强化是本研究中最主要的强化机制。

关键词： Cu-Cr合金单相区固溶析出强化导电率

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基于眼动追踪的中国画审美知觉研究

包装工程 2024年

作者：李东北京信息科技大学工业设计系

目的一直以来，审美体验多从直觉分析入手，存在较大主观性，会导致对作品的评价与界定存在争议，一定程度上降低了审美研究的可信度。因此，为审美研究提供实证依据，提高研究的客观性。方法采用心理学问卷调研方法，获得专业组、学... 详细信息

目的一直以来，审美体验多从直觉分析入手，存在较大主观性，会导致对作品的评价与界定存在争议，一定程度上降低了审美研究的可信度。因此，为审美研究提供实证依据，提高研究的客观性。方法采用心理学问卷调研方法，获得专业组、学习组、非专业的分组，实证出不同文化背景人对审美认知、审美评价在语义上存在很大差异，但对中国画的审美评价均属于积极审美；获得用来帮助评估绘画的与美学相关的抽象艺术概念，其中内容、意境、颜色影响最强；进一步运用眼动追踪技术，应用Tobii眼动仪，获得中国画审美视觉认知过程的眼动模式。结果审美内容上，得出三组人员均更易被具指向性特征的内容吸引；依人脸、服饰、场景、文字的视觉注意先后顺序进行审美；在机制上，边角、情境式构图会产生较大审美眼动；居中、等距构图则产生小幅度眼动；精微写实风格和工笔技法的生物性内容更易成为审美眼动热点。对空白的识别上三组存在差异，专业组对留白的反复眼动轨迹点最多，“计白当黑”意境审美意识明显；对中国画“墨分五色”的审美存在不足，三组均只能识别出4种，且存在较大差异；三组的审美欣赏的眼动轨迹均为横向，专业组比其他组审美注意更集中于高古游丝描、春蚕吐丝描、铁线描等不同技法的线条。结论站在具有普遍性意义的人类知觉基础上，科学实证三类人群视觉认知层面的眼动规律，借以发现中国画独特审美特质产生的视觉、心理动因；揭示出中国画最根本的“视觉与知觉”本质问题，参透中国画的审美精神。

关键词：中国画审美心理视觉注意眼动

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计算材料学在自修复涂层领域的研究进展

表面技术 2024年

作者：陈伟婷王金科郭鑫陈质彬马力蔺存国马菱薇张达威北京科技大学新材料技术研究院中国船舶集团公司第七二五研究所海洋腐蚀与防护重点实验室

自修复防腐涂层是指在遭受环境或外力损伤破坏后，可以自行修复从而仍具备良好防腐性能的一种新型智能材料。自修复涂层的设计方法主要是通过基于实验的树脂链段设计、填料设计和制备工艺调控，获得具有良好修复性能的防腐材料。近年来... 详细信息

自修复防腐涂层是指在遭受环境或外力损伤破坏后，可以自行修复从而仍具备良好防腐性能的一种新型智能材料。自修复涂层的设计方法主要是通过基于实验的树脂链段设计、填料设计和制备工艺调控，获得具有良好修复性能的防腐材料。近年来，计算材料学技术飞速发展，它利用计算热力学和动力学模拟来预测并设计新材料的结构和性能，是连接材料学理论与实验的桥梁。自修复防腐涂层的理论计算研究有利于理解微观层面的自修复行为，指导自修复防腐涂层的制备与性能优化，并大幅度降低成本。本文综述了计算材料学在自修复防腐涂层领域的研究进展，介绍了目前基于外援型和本征型两种自修复防腐涂层体系研究的多种计算方法，主要包括分子动力学、密度泛函理论计算、蒙特卡罗模拟和有限元分析等。这些计算方法可以从微观和宏观角度对防腐涂层体系进行直观的机理解释和性能预测。动态键所进行的交换反应及自愈过程、微胶囊的破裂及愈合剂的释放过程、缓蚀剂在基底的吸附方式和吸附强度等都能在自修复防腐涂层的理论研究中得以体现。分析了这些计算模拟方法在自修复涂层方面应用的优势与不足，并为自修复防腐涂层的开发与应用提供了理论支持。未来将进一步加强计算模拟、实验研究、人工智能、大数据分析和机器学习技术的深度融合，建立涂层自修复性能数据库，更高效地进行材料筛选和设计，从而在自修复涂层的研究和应用中实现突破。

关键词：计算材料学自修复防腐涂层微胶囊缓蚀剂分子动力学密度泛函理论有限元分析

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基于知识蒸馏的道路交通标志识别神经网络

计算机工程与应用 2024年第19期60卷 110-119页

作者：葛怡源于明鑫北京信息科技大学仪器科学与技术系北京100192

自然场景下的交通标志识别易受到光照、遮挡和模糊等因素的干扰,从而影响检测精度;同时现有的深度学习模型参数量多、计算复杂度较高导致模型推理时间较长。提出了一种基于知识蒸馏的神经网络架构AFE-ViT(adaptive feature extraction-v... 详细信息

自然场景下的交通标志识别易受到光照、遮挡和模糊等因素的干扰,从而影响检测精度;同时现有的深度学习模型参数量多、计算复杂度较高导致模型推理时间较长。提出了一种基于知识蒸馏的神经网络架构AFE-ViT(adaptive feature extraction-vision Transformer)用于道路交通标志识别,该架构由自适应特征提取模块和轻量级ViT(vision Transformer)分类器组成,其融合了图像中局部和全局特征信息,对自然场景下的道路交通标志识别具有更好的适应性。其中,自适应特征提取模块结合了InceptionNetV1、SKNet思想和残差结构,实现了多感受野的自适应选择,并作为ViT的前置模块,有效提高了特征提取效率。选择ResNet18作为教师网络,AFE-ViT作为学生网络,采用特征级和输出级知识蒸馏方法对AFE-ViT进行蒸馏,压缩模型参数。实验结果表明,该方法的识别准确率可达98.98%,模型参数量仅为9.9×105,表现优于同类深度学习模型。

关键词：交通标识知识蒸馏自适应特征提取

基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法

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电子与信息学报 2024年第3期46卷 1128-1137页

作者：肖嵩陈哲杨亚涛马英杰杨腾西安电子科技大学通信工程学院西安710071 北京电子科技学院电子与通信工程系北京100070

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题,该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先,提出一种改进型无限折叠混沌映射,拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后,结合改进型Chebyshev混沌映... 详细信息

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题,该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先,提出一种改进型无限折叠混沌映射,拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后,结合改进型Chebyshev混沌映射与SHA-256哈希算法,生成加密算法的密钥流,提升算法的明文敏感性。然后,利用混沌系统的状态值对Hilbert局部置乱后的像素进行DNA编码,实现DNA动态编码,解决了DNA编码规则较少所带来的容易受到暴力攻击的弱点。最后,使用混沌序列完成进一步混沌加密,从而彻底混淆原始像素信息,增加加密算法的随机性与复杂性,得到密文图像。实验结果表明,该算法具有较好的加密效果和应对各种攻击的能力。

关键词：卫星图像加密混沌理论 DNA动态编码哈希算法

视频引导的手持式高速光学相干层析成像系统研究

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中国激光 2024年第9期51卷 207-214页

作者：刘硕朱疆陈旭东王重阳马宗庆孟晓辰樊凡北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京102206 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京102206

光学相干层析成像(OCT)是一种高空间分辨率的光学成像方法,可以对生物组织进行非接触、无标记的二维截面和三维体积成像,能为临床疾病的诊断提供具有重要参考价值的影像信息。在传统的台式OCT系统中,扫描探头被固定在工作台上,探头结构... 详细信息

光学相干层析成像(OCT)是一种高空间分辨率的光学成像方法,可以对生物组织进行非接触、无标记的二维截面和三维体积成像,能为临床疾病的诊断提供具有重要参考价值的影像信息。在传统的台式OCT系统中,扫描探头被固定在工作台上,探头结构较大,灵活性差,不利于深入狭小腔体内部成像或在床旁检测。本团队设计了一种视频引导的手持式高速OCT系统,其手持探头结构紧凑、体积小巧,便于抓取和深入狭小腔体内部;探头内部集成了相机成像功能,可以实时获得成像区域的视频图像,引导OCT成像。该系统的A线扫描速率可以达到200kHz。为了克服成像过程中的抖动问题,本团队提出了图像自动配准算法,该算法能显著提高图像质量。采用该系统对离体猪眼角膜和离体猪牙齿进行成像,以验证系统的性能。结果显示该系统能够高速获取高分辨的组织图像。

关键词：医用光学光学相干层析成像手持探头图像配准

合金化元素Sn对镁合金组织与性能影响的研究进展

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材料工程 2024年第9期52卷 47-57页

作者：蔡文龙石章智赵安琪李猛赵志军王鲁宁北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 辽宁材料实验室材料智能技术研究所沈阳110004

纯镁具有密度低、减震性能好、生物相容性好等优点,但是强度低。合金化是调控纯镁组织和性能的重要方法。Sn具有熔点低、与Mg的共晶温度高、在Mg中的固溶度大、化学性质稳定和产量大等特点,适合作为合金化元素。本文综述了合金化元素Sn... 详细信息

纯镁具有密度低、减震性能好、生物相容性好等优点,但是强度低。合金化是调控纯镁组织和性能的重要方法。Sn具有熔点低、与Mg的共晶温度高、在Mg中的固溶度大、化学性质稳定和产量大等特点,适合作为合金化元素。本文综述了合金化元素Sn对镁合金组织与性能的影响,由于Sn元素在固/液界面前沿富集、固溶后降低镁基体锥面与基面位错滑移临界分切应力的比值、固溶后提高基体电位、形成Mg_(2)Sn析出相后阻碍位错和晶界运动、与镁基体构成腐蚀原电池等,可产生晶粒细化、时效硬化和强化、提高塑性、调控腐蚀速率、提高放电效率和放电电位等作用。目前制约Mg-Sn基合金发展的主要问题是时效缓慢、硬度和强度低。未来应发展快速显著时效强化的Mg-Sn基合金、含Sn的高塑性变形镁合金和含Sn的结构-功能镁合金。

关键词：镁合金晶粒细化时效硬化腐蚀行为放电性能

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(Sm_(1-x)Er_(x))_(2)(Zr_(0.7)Ti_(0.3))_(2)O_(7)陶瓷材料的热物理性能研究

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中国稀土学报 2024年第3期42卷 515-521页

作者：牟仁德谢敏张永和王志刚宋希文中国航发北京航空材料研究院航空材料先进腐蚀与防护航空科技重点实验室北京100095 内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

采用固相合成法制备了(Sm_(1-x)Er_(x))_(2)(Zr_(0.7)Ti_(0.3))_(2)O_(7)(x=0,0.2,0.4)陶瓷材料,研究其物相结构及热物理性能。结果表明:(Sm_(1-x)Er_(x))_(2)(Zr_(0.7)Ti_(0.3))_(2)O_(7)(x=0,0.2,0.4)陶瓷材料均为单一立方烧绿石结构,晶格常数随Er^(3+)掺杂量的增加而降低。掺杂Er_(2)O_(3)可显著降低Sm_(2)(Zr_(0.7)Ti_(0.3))_(2)O_(7)陶瓷材料的热导率,屏蔽热辐射,减缓高温下热导率异常上升的趋势。Er^(3+)部分取代Sm^(3+)导致陶瓷材料的热膨胀系数从11.52 K^(-1)降低到10.89 K^(-1),但仍与YSZ陶瓷材料的热膨胀系数接近,满足热障涂层材料的应用要求。

关键词：热障涂层陶瓷热导率热膨胀系数掺杂锆酸钐