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Ni-Mn基多晶铁磁形状记忆合金的韧化

中国材料进展 2024年第5期43卷 408-419页

作者：马思遥张学习钱明芳贾政刚钟诗江耿林哈尔滨工业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

固态制冷技术由于具有环保、高效、节能的特点,因而有望取代传统的气体压缩式制冷技术。在各种有竞争力的制冷剂中,Ni-Mn基铁磁形状记忆合金由于具有磁热效应、弹热效应、压热效应、磁阻、磁致应变等多功能特性而受到了人们的广泛关注... 详细信息

固态制冷技术由于具有环保、高效、节能的特点,因而有望取代传统的气体压缩式制冷技术。在各种有竞争力的制冷剂中,Ni-Mn基铁磁形状记忆合金由于具有磁热效应、弹热效应、压热效应、磁阻、磁致应变等多功能特性而受到了人们的广泛关注。近年来,材料工程师及科学家们对Ni-Mn基磁形状记忆合金的热效应开展了一列深入的研究并取得了众多研究成果,但Ni-Mn基合金韧性较低,导致性能衰减快、循环稳定性差,限制了Ni-Mn基合金的应用。综述了传统的过渡族元素、稀土元素和类金属元素掺杂引起的固溶强化、第二相强化、细晶强化和晶界净化与修饰对Ni-Mn基合金韧性的影响规律,比较了不同方法在Ni-Mn基合金韧性增强方面的优缺点,归纳了近年来受到重视的尺寸效应和全d轨道杂化等强韧化机理,分析了轨道杂化途径存在的主要问题,展望了Ni-Mn基合金的研究和发展方向,对促进Ni-Mn基合金在功能器件等领域的应用具有重要的意义。

关键词：铁磁形状记忆合金 Ni-Mn-Ga合金韧化固体制冷弹热效应全d轨道杂化

光声光谱技术应用于痕量气体浓度测量的研究进展

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光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 1-14页

作者：郑洪全戴景民哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

光声光谱技术作为实现痕量气体浓度高效率、高精度测量的重要气体传感技术,因其响应速度快、灵敏度高、选择性好等优点被广泛应用到大气环境检测、电力系统故障诊断、医疗健康诊断等领域当中。首先介绍了光声光谱技术痕量气体浓度测量... 详细信息

光声光谱技术作为实现痕量气体浓度高效率、高精度测量的重要气体传感技术,因其响应速度快、灵敏度高、选择性好等优点被广泛应用到大气环境检测、电力系统故障诊断、医疗健康诊断等领域当中。首先介绍了光声光谱技术痕量气体浓度测量的基本原理,对应用光声效应实现痕量气体浓度测量的机理进行了简要的描述,同时,介绍了基于光声光谱技术的典型痕量气体浓度测量装置的结构。其次,从光声信号强度的理论分析出发,引出国内外学者在光声光谱痕量气体浓度测量领域的研究热点,为了实现基于光声光谱技术的痕量气体浓度测量装置更强的抗干扰能力、更紧凑的结构、更低的检测下限、更高的检测灵敏度,国内外学者的研究重点可以总结为以下三点:(1)辐射光源的选取和设计,以实现更佳辐射光源的输出波长、更宽的调谐范围、更高的辐射光源输出功率。(2)更优秀的光声池设计,以实现更高效的声能量积聚、更紧凑的结构和更强的抗干扰能力。(3)声敏探测器的设计,以实现更高的声音灵敏度、更高的信噪比。详细介绍了基于光声光谱痕量气体浓度测量装置的三个核心元件:辐射光源,主要介绍了相干光源和非相干光源的应用研究进展;光声池,主要介绍了光声池的设计原则以及非共振式和共振式光声池的应用研究进展;微音器,主要介绍了电容式微音器、压电式微音器的应用研究进展,并对近期研究热点石英增强光声光谱技术进行简要的介绍。在介绍目前辐射光源、光声池、微音器应用研究进展的同时,分析了各元件的优势和需要解决的问题。最后,总结了光声光谱技术应用于痕量气体浓度测量领域装置存在的信噪比不高、结构复杂、检测灵敏度和检测下限易受混合气体之间的交叉干扰等问题,并且对未来测量装置中的三个核心元件:辐射光源、光声池、微音器的发展趋势进行了展望。

关键词：光声光谱痕量气体检测辐射光源光声池微音器

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复杂管道浓差腐蚀机制深入分析

哈尔滨工程大学学报 2024年第5期45卷 1024-1032页

作者：刘斌刘英伟王艳秋新疆大学材料科学与工程学院新疆乌鲁木齐830046 哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院黑龙江哈尔滨150001

在关于管道的流动加速腐蚀研究中,浓差腐蚀这一机制一直被忽视,这是因为这种腐蚀的出现需要一定的条件,即流体中的氧的分布存在较大的差异。为了揭示这种机制的腐蚀过程,本文以复杂形状管道为例,采用数值模拟技术建立了关于浓差腐蚀的... 详细信息

在关于管道的流动加速腐蚀研究中,浓差腐蚀这一机制一直被忽视,这是因为这种腐蚀的出现需要一定的条件,即流体中的氧的分布存在较大的差异。为了揭示这种机制的腐蚀过程,本文以复杂形状管道为例,采用数值模拟技术建立了关于浓差腐蚀的数学模型。将管道壁面附近的流体粘性底层作为研究对象,对其进行离散化处理,然后根据基尔霍夫第二定律建立了关于极化后的腐蚀电流的离散方程组,并对其进行求解,得到了浓差腐蚀条件下,离子导电层的电流分布。结果表明:浓差腐蚀会引起腐蚀电流的极大的改变,使管路各部位的腐蚀情况有所改变,如果不考虑浓差腐蚀,对管路的腐蚀情况会产生错误判断。

关键词：腐蚀浓差腐蚀腐蚀机制阳极极化阴极极化氧分布管道流体流动加速腐蚀

基于d电子理论的Ti-Nb-Cu三元形状记忆合金性能优化

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第3期34卷 861-873页

作者：衣晓洋曹新建黄博文孙馗善孙斌孟祥龙高智勇王海振烟台大学核装备与核工程学院烟台264005 山东省烟台先进材料与绿色制造实验室烟台264005 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院分析测试中心哈尔滨150001

基于d电子理论设计Ti-Nb-Cu形状记忆合金的相组成,以优化其性能。XRD分析和TEM观察表明,Cu添加导致键级(Bo)和金属d轨道能级(Md)值减小,从而使相组成发生演变。随着Cu含量的增加,相组成的变化可以总结如下:β+α"→β+ω→β+α"+ω→... 详细信息

基于d电子理论设计Ti-Nb-Cu形状记忆合金的相组成,以优化其性能。XRD分析和TEM观察表明,Cu添加导致键级(Bo)和金属d轨道能级(Md)值减小,从而使相组成发生演变。随着Cu含量的增加,相组成的变化可以总结如下:β+α"→β+ω→β+α"+ω→β。随着Cu含量的增加,Ti-Nb-Cu形状记忆合金的屈服强度、极限抗拉强度和伸长率均呈先增大后减小的趋势。通过优化Cu合金元素含量,Ti-Nb-Cu形状记忆合金具有优异的力学性能,其屈服强度为528 MPa,极限抗拉强度为742 MPa,这主要归因于固溶强化、晶粒细化以及析出强化的综合作用。

关键词： d电子理论 Ti-Nb-Cu形状记忆合金马氏体组态拉伸性能显微硬度

基于CT图像的水泥稳定RAP材料细观结构研究

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材料导报 2024年第1期38卷 66-71页

作者：阳虎单丽岩李志伟哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090

研究沥青混合料回收料(RAP)掺加对混合料组成与结构特性的影响,可为其应用在路面结构层以及材料参数设计提供理论支撑。基于X-ray CT与图像处理技术,提出了一种可区分新旧集料的冷再生混合料细观结构识别方法,分析了RAP团粒、旧集料与... 详细信息

研究沥青混合料回收料(RAP)掺加对混合料组成与结构特性的影响,可为其应用在路面结构层以及材料参数设计提供理论支撑。基于X-ray CT与图像处理技术,提出了一种可区分新旧集料的冷再生混合料细观结构识别方法,分析了RAP团粒、旧集料与新集料的细观特征的差异,研究了RAP的掺加对水泥稳定材料细观结构的影响。结果表明:提出的细观结构识别方法可准确识别水泥稳定RAP材料断面图像中的空隙、砂浆、新集料与旧集料四类区域,完整地保留新旧集料的原始轮廓、大小与形状等信息;RAP团粒中分布较多初始微细裂缝,且旧集料扁平比与棱角性系数均大于新集料;RAP的掺加一方面增加了再生混合料中体积小于0.01 mm3的微空隙与大于100 mm3的大空隙数量,导致材料的密实度降低;另一方面也增加了材料的沥青砂浆含量,提高了再生混合料的平均砂浆膜厚度,使混合料骨架内部力传导更均匀;提高水泥稳定RAP材料中石屑与碎石比例,可使材料的平均空隙体积减小、平均砂浆膜厚度增大,从而改善再生混合料的骨架填充状态。

关键词： RAP 水泥稳定材料 X-ray CT 细观结构冷再生技术

高马赫数燃烧室离散孔燃料膜热防护和减阻特性

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航空学报 2024年第11期45卷 181-195页

作者：韦鼎元章思龙韦健飞左婧滢李欣鲍文哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

为了探究碳氢燃料化学反应对离散孔气膜冷却特性和减阻特性的影响,选择4种离散气膜孔构型:圆柱型孔(CH)、交错叉排孔(MH)、交叉射流孔(DJH)、收缩扩张孔(CEH),开展高马赫数燃烧室内离散孔气膜数值研究,分析对比了碳氢燃料化学反应对不... 详细信息

为了探究碳氢燃料化学反应对离散孔气膜冷却特性和减阻特性的影响,选择4种离散气膜孔构型:圆柱型孔(CH)、交错叉排孔(MH)、交叉射流孔(DJH)、收缩扩张孔(CEH),开展高马赫数燃烧室内离散孔气膜数值研究,分析对比了碳氢燃料化学反应对不同离散孔气膜冷却特性和减阻特性的影响。研究结果表明,碳氢燃料化学反应使得近壁面区域冷却射流动量降低,冷却射流形成涡旋结构强度减弱。碳氢燃料化学反应通过裂解吸热反应提高了离散孔气膜冷却效率,扩展离散孔气膜冷却的展向覆盖范围。其中,交叉射流孔和收缩扩张孔射流展向速度分量大进而冷却覆盖范围较大。边界层内碳氢燃料燃烧减阻作用进一步降低壁面剪切应力,燃烧导致涡结构耗散减少以涡结构主导的掺混过程,掺混程度降低促使燃烧减阻性能减弱,交错叉排孔和收缩扩张孔分别有27.4%和18%的减阻效果。

关键词：超声速气膜冷却碳氢燃料离散气膜孔减阻边界层燃烧

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四级低反力度压气机初步设计及流动分析

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1696-1702页

作者：罗樵罗磊杜巍王松涛周逊哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

本文将两种单级低反力度压气机的设计思想应用于多级低反力度压气机设计,初步设计了一台四级低反力度高负荷压气机。在一维设计中初步确定四级低反力度压气机的各级参数,使用三维数值模拟计算对一维设计结果进行评估,同时对四级低反力... 详细信息

本文将两种单级低反力度压气机的设计思想应用于多级低反力度压气机设计,初步设计了一台四级低反力度高负荷压气机。在一维设计中初步确定四级低反力度压气机的各级参数,使用三维数值模拟计算对一维设计结果进行评估,同时对四级低反力度压气机三维数值模拟结果的整体性能和内部流动进行初步分析。结果显示,四级总压比能达到6以上,设计点附近效率不低于88%,末级静子中的流动分离也在可控制的范围内。

关键词：低反力度压气机附面层抽吸三维数值模拟

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仿生葫芦储热单元潜热蓄热堆积床数值研究

哈尔滨工业大学学报 2024年第6期56卷 124-132页

作者：张国良罗康王富强东岩陈旭东帅永哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

在碳达峰与碳中和的“双碳”能源背景下,传统封装相变材料(PCM)的储热单元与潜热储热堆积床(LHTES)系统无法满足当前的储热需求,而仿生学在储热领域的应用,可以为二者储热效率的提升提供一种全新的思路。为此,提出一种仿生葫芦结构的新... 详细信息

在碳达峰与碳中和的“双碳”能源背景下,传统封装相变材料(PCM)的储热单元与潜热储热堆积床(LHTES)系统无法满足当前的储热需求,而仿生学在储热领域的应用,可以为二者储热效率的提升提供一种全新的思路。为此,提出一种仿生葫芦结构的新型储热单元以增加传热面积,提高LHTES系统的热性能。优化仿生葫芦单元结构的尺寸参数对单元熔融特性的影响,确定最优熔融特性的尺寸参数。分析传统球形和仿生葫芦LHTES的温度分布、液相率、蓄热能力等性能指标的影响。结果表明,葫芦结构可提升14.5%的单元换热面积,与传统模型相比,仿生模型液相率和储热完成率最大可分别提升12.67%和6.2%。在此基础上,分析入口温度和流速对系统性能的影响,结果表明,进口温度对系统的储热性能影响较大,进口温度增大15 K,堆积床系统的储热时间比原来缩短59.6%。该研究可为优化LHTES系统、提高实际条件下的热性能提供参考。

关键词：太阳能相变材料储热堆积床系统仿生学

基于LCA的不同设计寿命沥青路面能耗排放分析

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材料导报 2024年第20期38卷 118-127页

作者：张磊王鹏杨永志邢超谭忆秋哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090

为研究不同设计寿命沥青路面的能耗排放特征,建立生命周期评价体系,量化分析柔性基层沥青路面、典型半刚性基层沥青路面、高掺量胶粉沥青路面的能耗排放。通过灵敏度分析确定主要能耗排放环节,并分析水泥类型、温拌技术、再生技术及运... 详细信息

为研究不同设计寿命沥青路面的能耗排放特征,建立生命周期评价体系,量化分析柔性基层沥青路面、典型半刚性基层沥青路面、高掺量胶粉沥青路面的能耗排放。通过灵敏度分析确定主要能耗排放环节,并分析水泥类型、温拌技术、再生技术及运输效率对三种沥青路面能耗排放的影响规律。结果表明,典型半刚性基层沥青路面的能耗强度分别比柔性基层沥青路面及高掺量胶粉沥青路面能耗强度高25.29%、153.03%,全球变暖潜值总量比两种长寿命沥青路面分别高106.97%、107.99%;水泥生产、沥青生产、加热及运输环节为主要能耗排放环节;适用于水稳基层的通用水泥中,矿渣硅酸盐水泥能耗排放最低,替换掉普通硅酸盐水泥后典型半刚性基层沥青路面及高掺量胶粉沥青路面碳排放量分别下降了13.17%、12.43%;采用温拌技术后,柔性基层沥青路面碳排放量下降幅度最大,降低了2.41%,高掺量胶粉沥青路面能耗强度下降幅度最大,降低了3.71%;当RAP掺量达到30%时,三类沥青路面能耗强度分别下降20.64%、18.56%、15.26%,碳排放量分别下降6.92%、3.92%、4.39%;运输效率提升幅度与沥青路面的能耗排放减少率呈正相关,运输效率每提升10%,三类沥青路面能耗强度分别下降1.55%、1.63%、2.10%,碳排放量分别下降4.03%、3.26%、3.07%。

关键词：道路工程沥青路面生命周期评价能耗碳排放设计寿命

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