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电子束选区熔化TaNbTiZr难熔高熵合金的微观组织与力学性能

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中国有色金属学报 2024年第4期34卷 1179-1189页

作者：谢仲豪付遨汪健王新锋曹远奎刘彬刘咏中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 西安赛隆增材技术股份有限公司西安710000

难熔高熵合金(RHEAs)表现出优异的高温性能,在航空航天、核能等领域具有广泛应用前景。然而,由于难熔高熵合金(RHEAs)组成元素熔点高,因此常规加工制造方法制备难度大。本研究以等离子旋转电极雾化法(PREP)制备的高质量TaNbTiZr难熔高... 详细信息

难熔高熵合金(RHEAs)表现出优异的高温性能,在航空航天、核能等领域具有广泛应用前景。然而,由于难熔高熵合金(RHEAs)组成元素熔点高,因此常规加工制造方法制备难度大。本研究以等离子旋转电极雾化法(PREP)制备的高质量TaNbTiZr难熔高熵合金球形粉末为原料,通过电子束选区熔化(EBM)制备TaNbTiZr难熔高熵合金,利用正交实验研究了工艺参数对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:EBM样品的致密度随着线能量密度的增大呈先上升后下降的趋势,线能量密度为37.5 J/m的样品致密度最高,相对致密度达到98%。TaNbTiZr难熔高熵合金在XOY和XOZ面均呈细小的等轴晶结构,平均晶粒尺寸分别为6.32μm和6.93μm。晶粒内部由富含Nb、Ta的BCC1基体相和富Zr的BCC2网状边界组成。TaNbTiZr难熔高熵合金具有优异的力学性能,其屈服强度、抗拉强度、断裂伸长率分别为988 MPa、1173 MPa和3.99%。理论计算表明,该合金的高屈服强度主要源于高晶格畸变强化和高细晶强化效应。

关键词：难熔高熵合金电子束选区熔化微观组织力学性能

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铝车轮铸造模具水冷界面换热系数反算求解

中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1495-1505页

作者：董国疆李世德王克奇王海翔王佶毕江燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室秦皇岛066004 中信戴卡股份有限公司秦皇岛066011 燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室秦皇岛066004

铝车轮低压铸造过程中,模具温度场是影响铝液凝固的重要因素。水冷作为铸造模具的主要冷却方式,对模具温度场的影响机理仍不明晰,有待深入研究。本文以铝车轮铸造模具的边模水冷模块为研究对象,设计水冷降温实验并采集水冷过程中的模具... 详细信息

铝车轮低压铸造过程中,模具温度场是影响铝液凝固的重要因素。水冷作为铸造模具的主要冷却方式,对模具温度场的影响机理仍不明晰,有待深入研究。本文以铝车轮铸造模具的边模水冷模块为研究对象,设计水冷降温实验并采集水冷过程中的模具温度数据。通过ProCAST及ANSYS分析冷却水流动状态,以实测温度数据为基础进行软件反求解,基于Beck非线性估算法,建立界面换热数值模型。通过对比分析两种界面换热系数求解方式,并正向求解以验证两种求解方式的准确性,以期为铝车轮低压铸造模拟验证提供数据支撑,有望获取冷却水与模具的真实换热系数,并揭示其传热行为和换热机理。

关键词：低压铸造界面传热换热系数模拟仿真

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TOPCon太阳电池背面叠层poly工艺的优化及其对电性能的影响

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太阳能 2024年第4期 73-79页

作者：凡金星刘绍洋高纪凡天合合晟能源(上海)有限公司上海201105 天合光能股份有限公司光伏科学与技术国家重点实验室常州213031

通过增加TOPCon太阳电池poly层中的磷掺杂浓度可以增强poly层与硅基底之间的钝化效果并提高poly层与金属电极间的接触能力,但过高的掺杂浓度会导致磷原子扩散到硅基底,破坏氧化层与硅基底之间的界面钝化效果。为了解决这一问题,提出在p... 详细信息

通过增加TOPCon太阳电池poly层中的磷掺杂浓度可以增强poly层与硅基底之间的钝化效果并提高poly层与金属电极间的接触能力,但过高的掺杂浓度会导致磷原子扩散到硅基底,破坏氧化层与硅基底之间的界面钝化效果。为了解决这一问题,提出在poly层中间增加一层薄的氧化层作为阻挡层(即叠层poly工艺,下文简称为“叠层工艺”)的方案,将原本单一的poly-Si磷掺杂进行双层分布,底层poly-Si轻掺杂,表层poly-Si重掺杂;对常规工艺和叠层工艺制备TOPCon的太阳电池进行对比试验后,进一步优化叠层工艺,调整中间氧化层厚度,并研究不同中间氧化层厚度的叠层工艺对TOPCon太阳电池电性能的影响。实验结果表明:1)叠层工艺可以提高TOPCon太阳电池的电性能;2)当中间氧化层厚度提升至1.5 nm时,太阳电池的光电转换效率达到最高值(25.66%)。但中间氧化层的厚度是一个需要精确控制的工艺参数,需找到最佳的厚度平衡点,以提高太阳电池性能。

关键词： TOPCon太阳电池 poly层磷掺杂浓度钝化效果

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单晶硅磨抛协同加工的分子动力学

中国表面工程 2024年第2期37卷 199-210页

作者：郭磊郭鹏举刘天罡郭万金吕景祥靳淇超长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710064 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 中天引控科技股份有限公司西安710010

磨削与抛光是实现单晶硅材料超精密表面加工的重要工艺方法,磨抛协同加工过程中由磨粒运动状态主导的二体与三体磨损机制对材料去除效率以及表面加工质量具有重要影响。采用分子动力学方法,建立固结与游离运动状态双磨粒协同作用下的单... 详细信息

磨削与抛光是实现单晶硅材料超精密表面加工的重要工艺方法,磨抛协同加工过程中由磨粒运动状态主导的二体与三体磨损机制对材料去除效率以及表面加工质量具有重要影响。采用分子动力学方法,建立固结与游离运动状态双磨粒协同作用下的单晶硅表面超精密磨抛加工过程仿真模型,分析磨粒切入深度、横向与纵向间距干涉等因素对磨削力、材料相变、表面损伤及材料去除行为的影响规律,阐释单晶硅磨抛协同超精密加工表面形貌演化规律。研究表明:受磨粒运动状态驱动的单晶硅材料表层损伤原子数量随固结及游离磨粒切入深度增大而增加,磨粒切入深度对工件的材料去除、裂纹生长及损伤行为影响显著;法向和切向磨削力随磨粒切入深度增加而增大,且在同等切入深度变化时法向磨削力增加幅度大于切向磨削力;通过单晶硅金刚石结构分析磨粒间干涉区域的损伤情况可知,随着磨粒间纵向间距增加时,工件所受干涉作用减小,六角金刚石晶体结构减少;相比较固结磨粒,游离磨粒对工件的损伤区域更深,产生瞬态缺陷原子更多。研究结果可为实现超精密磨抛协同加工工艺高材料去除效率和高表面质量提供理论基础。

关键词：单晶硅分子动力学固结磨粒游离磨粒磨抛协同加工

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弹性基体软固结磨料磨具的材料去除机理

中国表面工程 2024年第1期37卷 192-204页

作者：王家庆郭磊刘天罡郭万金吕景祥靳淇超长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710064 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 中天引控科技股份有限公司西安710010

基于弹性磨具的磨抛工艺为硬脆材料超精密加工效率与加工质量的兼顾平衡提供了新的解决思路,但其磨抛过程的材料去除机理尚未明确。为研究弹性磨抛过程中的材料去除行为,以硅橡胶作为磨具基体材料,混合微米级金刚石磨料制备弹性基体软... 详细信息

基于弹性磨具的磨抛工艺为硬脆材料超精密加工效率与加工质量的兼顾平衡提供了新的解决思路,但其磨抛过程的材料去除机理尚未明确。为研究弹性磨抛过程中的材料去除行为,以硅橡胶作为磨具基体材料,混合微米级金刚石磨料制备弹性基体软固结磨料磨具,利用有限元仿真分析方法研究弹性基体软固结磨粒的受力状态,结合接触力学与运动学分析建立考虑单颗磨粒磨损行为与有效磨粒数量的材料去除模型,通过石英玻璃试件的弹性磨抛加工试验验证预测模型的准确性。结果表明:石英玻璃试件的材料去除率随着磨抛压力、主轴转速、磨具偏角的增大而显著增加,而磨料粒径对其影响程度较小;当工艺参数组合为磨料粒径100μm、磨抛压力7 N、主轴转速1500 r/min、磨具偏角20°时,经60 min磨抛后,工件已加工表面粗糙度由1.069μm降至0.089μm,材料去除率为8.893×10^(8)μm^(3)/min;该试验条件下,建立的材料去除模型预测准确度相比Preston经典模型提高36.7%。研究成果可为实现硬脆材料的确定性材料去除提供技术支持和理论依据。

关键词：弹性基体磨具软固结磨料磨削抛光材料去除效率多因素模型

硝基氰胺乙烯基咪唑过渡金属配合物的合成及结构与性能分析

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火炸药学报 2024年第2期47卷 137-144,I0002页

作者：葛明成钟野杨学军祝贺张建国李志敏北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 安徽红星机电科技股份有限公司安徽合肥231135 山西江阳兴安民爆器材有限公司山西太原030041

为探索固体推进剂含能燃烧催化剂,以硝基氰胺根(NCA)为阴离子、1-乙烯基咪唑(VIM)为配体,过渡金属Mn、Co、Ni、Cu为中心离子,制备出4种新型含能配合物,结构式分别为[Mn(VIM)_(4)](NCA)_(2)(配合物1)、[Co(VIM)_(4)](NCA)_(2)(配合物2)、... 详细信息

为探索固体推进剂含能燃烧催化剂,以硝基氰胺根(NCA)为阴离子、1-乙烯基咪唑(VIM)为配体,过渡金属Mn、Co、Ni、Cu为中心离子,制备出4种新型含能配合物,结构式分别为[Mn(VIM)_(4)](NCA)_(2)(配合物1)、[Co(VIM)_(4)](NCA)_(2)(配合物2)、[Ni(VIM)_(4)](NCA)_(2)(配合物3)、[Cu(VIM)_(4)](NCA)_(2)(配合物4);通过元素分析、红外光谱(FT-IR)、X射线晶体衍射(XRD)、感度测试和氧弹量热法对其结构和物理化学性质进行了表征;用差示扫描量热法(DSC)和热重分析(TGA)研究了配合物1~配合物4的热分解过程,并利用DSC研究了配合物1~配合物4对高氯酸铵(AP)热分解的催化作用。结果表明,配合物1~配合物4均具有较高的能量密度,其中配合物2质量能量密度(E_(g))为19.00 kJ/g,体积能量密度(E_(v))为27.18 kJ/cm^(3);4种配合物的摩擦感度值均不小于288 N,撞击感度值均大于40 J。加入质量分数5%催化剂的AP样品高温分解温度均得到提前,放热量均显著提高;其中配合物2表现出最好的催化性能,加入配合物2的AP放热量升高至1564 J/g,分解温度提前了62.0℃,活化能降至142.9 kJ/mol,表明配合物2具有作为固体推进剂含能燃烧催化剂的潜力。

关键词：高分子化学含能配合物固体推进剂燃烧催化剂热分解

硼氮共掺杂海藻酸钠基多孔炭及其快速高效储锌

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新型炭材料（中英文） 2024年第3期39卷 506-514页

作者：卢亚平王红星刘澜涛庞伟伟陈晓红北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室材料电化学过程与技术北京市重点实验室北京100029 中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院北京102206

近年来,锌离子电容器(ZIHCs)因其环境友好性和优异的电化学性能而备受关注。然而,ZIHCs的研究体系尚不成熟,为改善ZIHCs的储能动力学和循环稳定性等问题,亟需研发出低成本和高性能的碳基电极材料。本工作以海藻酸钠为碳前驱体,五硼酸铵... 详细信息

近年来,锌离子电容器(ZIHCs)因其环境友好性和优异的电化学性能而备受关注。然而,ZIHCs的研究体系尚不成熟,为改善ZIHCs的储能动力学和循环稳定性等问题,亟需研发出低成本和高性能的碳基电极材料。本工作以海藻酸钠为碳前驱体,五硼酸铵为氮源和硼源,采用一步水热活化策略合成了氮/硼含量较高的分级多孔炭(NBSPC)。这种策略可以有效重塑炭的多孔结构,产生大量的活性位点,贡献额外的赝电容,从而提高其电化学性能。以NBSPC为正极构建了锌离子电容器,其在40 A g^(-1)的超高电流密度下,可以实现85.4 mAh g^(-1)优异的倍率性能,并在10 A g^(-1)的电流密度下可以稳定循环15000次,容量保持率高达94.5%。

关键词：海藻酸钠衍生多孔炭氮/硼共掺杂一步水热活化锌离子电容器

植物甾醇对O/W型纳米乳液物化稳定性及消化特性的影响

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中国食品学报 2024年第4期24卷 130-140页

作者：胡梦伟宋萧萧代志凯孙海辉殷军艺聂少平南昌大学、食品科学与资源挖掘全国重点实验室、中国-加拿大食品科学与技术联合实验室(南昌)、江西省生物活性多糖重点实验室南昌330047 宜春大海龟生命科学股份有限公司江西宜春336000

植物甾醇(PS)具有不溶于水,难溶于油的特性,构建水包油(O/W)型纳米乳液是目前提升其生物利用度、感官品质的常见方法,然而其乳化作用对O/W型纳米乳液的稳定机制尚未得到关注。本研究构建了荷载不同质量分数的植物甾醇(0.1%,0.5%,0.9%)... 详细信息

植物甾醇(PS)具有不溶于水,难溶于油的特性,构建水包油(O/W)型纳米乳液是目前提升其生物利用度、感官品质的常见方法,然而其乳化作用对O/W型纳米乳液的稳定机制尚未得到关注。本研究构建了荷载不同质量分数的植物甾醇(0.1%,0.5%,0.9%)的纳米乳液(PSN),系统探究了PS浓度对油-水界面张力,以及乳液的微观结构、粒径、ζ-电位、储藏稳定性、氧化稳定性以及消化特性的影响。结果表明:PS可降低油-水界面张力,并可在界面处形成部分结晶,影响PSN的物化稳定性;制得的PSN粒径为165.3~247.2 nm,ζ-电位范围为-24.3~-28.4 mV,随着PS浓度的增加逐渐增大;4℃储存28 d,0.1%PSN及0.5%PSN均可保持良好的稳定性,然而在60℃储存条件下,0.9%PSN表现出最优的动力学稳定性。此外,加速氧化试验及消化试验的结果均显示,较高浓度的PS可有效抑制乳液中的脂质氧化以及游离脂肪酸的释放(<31.41%)。本研究结果可为PS功能性食品或辅料的精准开发提供较好的理论参考。

关键词：植物甾醇纳米乳液稳定性界面张力体外消化

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基于改进预瞄控制模型的车道保持系统设计

中国机械工程 2024年第3期35卷 548-558页

作者：梁永彬付广林智桂何智成张家洛陈涛上汽通用五菱汽车股份有限公司柳州545007 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

为解决扭矩控制的车道保持(LKA)系统鲁棒性不高、受车辆制造一致性以及路面激烈干扰影响大的问题,采用神经网络技术、Autofix算法及预瞄反馈控制理论,利用预期轨迹决策和跟随PID控制算法设计了一套基于角度控制的车道保持系统。基于Cars... 详细信息

为解决扭矩控制的车道保持(LKA)系统鲁棒性不高、受车辆制造一致性以及路面激烈干扰影响大的问题,采用神经网络技术、Autofix算法及预瞄反馈控制理论,利用预期轨迹决策和跟随PID控制算法设计了一套基于角度控制的车道保持系统。基于Carsim/Veristand/MATLAB搭建了硬件在环仿真试验平台,通过虚拟仿真验证了该车道保持系统设计的有效性与准确性。基于GB/T 39323—2020、CN-CAP—2021、Euro-NCAP—2022并结合实车调试及用户关注场景对车道保持系统的测试要求,通过仿真及实际场景对比验证得出以下结论:相对于扭矩控制的LKA系统,在相同使用场景下,使用角度控制的车道保持系统具有较好的车道保持能力、稳定性、适应性和鲁棒性。

关键词：车道保持系统角度控制预瞄控制 Autofix算法比例-积分-微分控制