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基于相关性分析和SSA-BP神经网络的铝合金电阻点焊质量预测

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焊接学报 2024年第2期45卷 13-18,32,I0003,I0004页

作者：董建伟胡建明罗震天津大学材料科学与工程学院天津300350

基于电阻点焊过程中工艺信号特征,在不同间距、不同间隙和不同间距与间隙3种条件下,引入相关性分析方法分析工艺信号与熔核直径之间的相关性,并建立基于麻雀搜索算法-BP神经网络(sparrow search algorithmback propagation neural netwo... 详细信息

基于电阻点焊过程中工艺信号特征,在不同间距、不同间隙和不同间距与间隙3种条件下,引入相关性分析方法分析工艺信号与熔核直径之间的相关性,并建立基于麻雀搜索算法-BP神经网络(sparrow search algorithmback propagation neural network,SSA-BP)的电阻点焊质量预测模型,将功率、焊接电流、焊接电压和动态电阻作为预测模型输入特征.结果表明,经麻雀搜索算法优化后的BP神经网络在测试集上的决定系数R2、均方误差(meansquare error,MSE)、均方根误差(root mean square error,RMSE)和平均绝对误差(mean absolute error,MAE)分别为0.95,1.55,1.24和0.90,均优于BP模型.获得了功率、焊接电流、焊接电压和动态电阻与熔核直径的映射关系,可为焊接的工艺参数设计提供依据.

关键词：电阻点焊熔核直径麻雀搜索算法 BP神经网络相关性分析

6061铝合金搅拌摩擦沉积增材修复工艺及修复区性能

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焊接学报 2024年第8期45卷 12-23页

作者：程龙杨新岐唐文珅罗庭王瑞林天津大学材料科学与工程学院天津300345

为了探讨修复工艺及模拟凹槽缺陷尺寸对搅拌摩擦沉积增材(additive friction stir deposition,AFSD)修复区组织及性能影响规律,对5 mm厚AA6061-T6板进行AFSD修复工艺试验.结果表明,对于3 mm深度、6~24 mm不同宽度凹槽缺陷,采用主轴转速4... 详细信息

为了探讨修复工艺及模拟凹槽缺陷尺寸对搅拌摩擦沉积增材(additive friction stir deposition,AFSD)修复区组织及性能影响规律,对5 mm厚AA6061-T6板进行AFSD修复工艺试验.结果表明,对于3 mm深度、6~24 mm不同宽度凹槽缺陷,采用主轴转速400 r/min、移动速度150~300 mm/min修复工艺均能实现沉积层与基板的有效冶金连接.当凹槽宽度小于送料棒直径时,可以获得完全致密无缺陷的修复区;修复区附近可划分为修复沉积区、热力影响区、热影响区及母材.沉积区完全由细小等轴晶组成,晶粒尺寸相当于基材晶粒尺寸的9.1%~12.8%;在沉积区内主要强化相β"相几乎全部溶解,平均硬度为母材硬度的71.6%.在400 r/min和300 mm/min工艺下,凹槽宽度12 mm修复态力学性能最佳,抗拉强度和断后伸长率分别为197.4 MPa和10.92%,试样均断裂于母材热影响区与热力影响区的交界处,具有韧性断裂模式.当凹槽宽度为24 mm大于送料棒直径时,在400 r/min和150 mm/min工艺下力学性能最佳,修复态抗拉强度和断后伸长率分别为178.9MPa和7.74%,此时产生于沉积层与基材结合界面的弱连接是影响修复性能关键因素.

关键词：搅拌摩擦沉积增材(AFSD) 6061-T6铝合金修复工艺力学性能

基于改进麻雀搜索算法优化BPNN的电阻点焊质量预测

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第5期57卷 445-451页

作者：罗震董建伟胡建明天津大学材料科学与工程学院天津300350

电阻点焊技术由于具有高效、自动化程度高等焊接特点,被广泛应用于汽车、航空航天和公共交通等制造领域,由于焊点在封闭状态下进行,焊接过程存在诸多影响因素且无法直接检测,因此,准确预测电阻点焊质量是生产过程中必不可少的环节.本文... 详细信息

电阻点焊技术由于具有高效、自动化程度高等焊接特点,被广泛应用于汽车、航空航天和公共交通等制造领域,由于焊点在封闭状态下进行,焊接过程存在诸多影响因素且无法直接检测,因此,准确预测电阻点焊质量是生产过程中必不可少的环节.本文以2219/5A06铝合金为研究对象,在3种不同的装配条件(包括间隙和间距)下进行电阻点焊工艺信号的分析,并进行人工智能建模.为了提高电阻点焊质量评价的性能和效率,本文采用Logistic-Tent(LT)复合映射改进麻雀搜索算法(SSA)对反向传播神经网络(LT-SSA-BPNN)模型进行优化,模型的输入和输出分别为多信号融合后的变量和熔核直径.实验结果表明,与传统的标准反向传播神经网络(BPNN)模型相比,经过LT-SSA-BP模型优化后,预测结果的平均绝对误差(MAE)、均方误差(MSE)和均方根误差(RMSE)分别降低了36.17%、17.55%和51.75%.同时,LT-SSA-BP神经网络在添加了不同间隙和间距条件作为训练集后,其预测稳定性明显提高,可以成功预测电阻点焊质量.

关键词：电阻点焊质量预测麻雀搜索算法反向传播神经网络模型

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亚微米银焊膏的低温无压烧结性能研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第9期57卷 974-981页

作者：李欣汪智威天津大学材料科学与工程学院天津300350

烧结银焊膏具备高导热、高导电、低弹性模量和高可靠性等优异性能,可以最大程度地发挥出SiC和GaN器件的潜能,因此具有广阔的应用前景.为了降低银焊膏的制备成本,同时改善银焊膏的烧结性能,使用球形和片状两种亚微米银颗粒制备了3种烧结... 详细信息

烧结银焊膏具备高导热、高导电、低弹性模量和高可靠性等优异性能,可以最大程度地发挥出SiC和GaN器件的潜能,因此具有广阔的应用前景.为了降低银焊膏的制备成本,同时改善银焊膏的烧结性能,使用球形和片状两种亚微米银颗粒制备了3种烧结银焊膏,通过分析银焊膏在200~250℃低温无压烧结后的电阻率、剪切强度和微观形貌,研究了不同形貌亚微米银颗粒及混合颗粒的低温无压烧结性能.研究表明:球形银颗粒制备的银焊膏在250℃烧结后,具有52.4 MPa的高剪切强度,同时其电阻率仅为6.28×10^(-8)Ω·m;银片制备的银焊膏烧结后的剪切强度始终较低且电阻率始终较大,在250℃烧结后,剪切强度为21.5 MPa,电阻率为15.54×10^(-8)Ω·m,这归因于银片的径向尺寸较大、振实密度较低和银片层层堆叠的烧结结构;混合颗粒的银焊膏展现出了在更低温度下烧结的潜力,在200℃烧结后,剪切强度为28.2 MPa,电阻率为7.77×10^(-8)Ω·m,这得益于银片可促进所选有机组分更早地去除和混合颗粒具有更高的初始堆积密度.本文研究成果有助于亚微米银颗粒焊膏的成熟稳定制备,也为低温无压烧结的高性能银焊膏的研发提供了新的思路.

关键词：低温无压烧结亚微米银颗粒银片芯片连接

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粉体光催化全水分解技术研究进展

化工进展 2024年第4期43卷 1810-1822页

作者：吴晨赫刘彧旻杨昕旻崔记伟姜韶堃叶金花刘乐全天津大学材料科学与工程学院天津300072 邯郸净化设备研究所河北邯郸056000

光催化全水分解制氢可以直接将太阳能转变为绿色氢能,该技术具有过程简单、成本低等优势,受到广泛关注的同时展现出了良好的应用前景。半导体光催化剂的性能是光催化全水分解技术发展的核心因素,目前该领域主要围绕光催化反应的三个基... 详细信息

光催化全水分解制氢可以直接将太阳能转变为绿色氢能,该技术具有过程简单、成本低等优势,受到广泛关注的同时展现出了良好的应用前景。半导体光催化剂的性能是光催化全水分解技术发展的核心因素,目前该领域主要围绕光催化反应的三个基本步骤对其性能进行提升:光吸收、载流子分离与迁移以及表面反应。本文从光催化基本原理出发,围绕以上三方面概述了应对相应挑战的有效策略与近年来的研究进展,在此基础上总结了设计、制备高效光催化全水分解材料的重要方法,分析了当前影响该水分解制氢技术工业化应用的难点,指出该领域的核心问题是开发高效的窄带隙光催化材料,同时未来需着重解决逆反应严重、催化剂稳定性不足以及大规模实施过程中的氢氧混合气体分离等技术问题。

关键词：太阳能光催化全水分解制氢催化剂可再生能源

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优化填料结构增强聚合物基复合材料的导热性能

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功能高分子学报 2024年第4期37卷 295-303页

作者：周雪颖秦盟盟封伟天津大学材料科学与工程学院天津300072

聚合物基复合材料是重要的热管理材料之一,然而聚合物的本征导热系数较低,添加导热填料是提高其导热系数的主要方法。研究填料本征结构对其复合材料导热性能的影响规律,进而提高填料的利用效率是获得高导热复合材料的关键。根据“拓扑优... 详细信息

聚合物基复合材料是重要的热管理材料之一,然而聚合物的本征导热系数较低,添加导热填料是提高其导热系数的主要方法。研究填料本征结构对其复合材料导热性能的影响规律,进而提高填料的利用效率是获得高导热复合材料的关键。根据“拓扑优化-简化-验证”的研究思路,以复合材料的高导热性能为目标,基于拓扑优化得到具有最佳导热性能的填料结构,并对其结构进行简化,借助有限元模拟、红外热像仪等对复合材料的导热性能进行验证。结果表明,当填料的形状是两端较大、中间较小的哑铃状时,复合材料呈现出最佳的定向导热性能。该研究结果为高效导热填料的结构设计提供了一种新的思路。

关键词：导热填料拓扑优化聚合物基复合材料导热系数热管理性能

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电介质储能材料

硅酸盐学报 2024年第4期52卷 1171-1172页

作者：翟继卫同济大学材料科学与工程学院功能材料研究所上海201804

电介质电容器是一种通过电介质在外加电场作用下的极化以及正负电荷的分离来储存能量的储能系统。与燃料电池、锂离子电池、超级电容器等通过离子迁移或化学反应实现能量转换的化学储能系统相比,电介质电容器由于其储能过程不涉及离子... 详细信息

电介质电容器是一种通过电介质在外加电场作用下的极化以及正负电荷的分离来储存能量的储能系统。与燃料电池、锂离子电池、超级电容器等通过离子迁移或化学反应实现能量转换的化学储能系统相比,电介质电容器由于其储能过程不涉及离子迁移扩散和化学反应,充放电反应迅速,功率密度极高,在许多需要快速充放电和高功率密度的应用场景中具有突出优势。

关键词：电介质电容器能量存储

基于3,6-二氯噻吩并[3,2-b]噻吩的共轭聚合物的直接芳基化缩聚合成及其半导体性质

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高分子学报 2024年第1期55卷 36-47页

作者：林琳琳张栩文石毅博邓云峰耿延候天津大学材料科学与工程学院天津300350 天津大学-新加坡国立大学福州联合学院天津大学国际校区福州350205

以β位氯代的噻吩衍生物3,6-二氯噻吩并[3,2-b]噻吩(2ClTT)为C-H单体、溴代噻吩取代吡咯并吡咯二酮(DPPC14-Br)或溴代异靛蓝(IIDC14-Br)为C-Br单体,采用直接芳基化缩聚(DArP)合成了共轭聚合物DPP-2ClTT和IID-2ClTT.氯原子的引入可大幅... 详细信息

以β位氯代的噻吩衍生物3,6-二氯噻吩并[3,2-b]噻吩(2ClTT)为C-H单体、溴代噻吩取代吡咯并吡咯二酮(DPPC14-Br)或溴代异靛蓝(IIDC14-Br)为C-Br单体,采用直接芳基化缩聚(DArP)合成了共轭聚合物DPP-2ClTT和IID-2ClTT.氯原子的引入可大幅提高并噻吩α-C-H键的反应活性,理论计算表明,2ClTT的直接芳基化反应活性与文献报道的高活性氯代联噻吩C-H单体的活性相当.此外,利用氯原子较强的电负性,可以降低聚合物的前线轨道能级,DPP-2ClTT和IID-2ClTT的HOMO/LUMO能级分别为-5.35/-3.66 eV和-5.88/-3.73 eV.由于具有合适的HOMO和LUMO能级以及离域的HOMO和LUMO轨道,以DPP-2ClTT为活性层制备的有机薄膜晶体管(OTFT)表现出双极传输特性,最高电子和空穴迁移率分别为1.36和0.89 cm^(2)/V/s. IID-2ClTT具有较低的HOMO能级以及较为定域的HOMO轨道,因而该聚合物在OTFT器件中表现出n型传输特性,最高电子迁移率为0.029 cm^(2)/V/s.相比于IID-2ClTT,DPP-2ClTT高的电子迁移率可归因于其好的骨架平面性、有序的分子堆积以及优异的薄膜形貌.

关键词：共轭聚合物直接芳基化缩聚噻吩衍生物载流子迁移率有机薄膜晶体管

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搅拌摩擦沉积增材2219铝合金组织及性能

航空材料学报 2024年第1期44卷 152-162页

作者：王瑞林杨新岐唐文珅罗庭赵耀邦窦恩惠天津大学材料科学与工程学院天津300354 上海航天精密机械研究所上海201600

在主轴转速250~350 r/min、横向移动速度50~150 mm/min工艺参数下进行2219-T87铝合金搅拌摩擦沉积增材(additive friction stir deposition,AFSD)实验,探究工艺参数与多层热循环对沉积层宏观成形、微观组织和力学性能的影响。结果表明:... 详细信息

在主轴转速250~350 r/min、横向移动速度50~150 mm/min工艺参数下进行2219-T87铝合金搅拌摩擦沉积增材(additive friction stir deposition,AFSD)实验,探究工艺参数与多层热循环对沉积层宏观成形、微观组织和力学性能的影响。结果表明:在主轴转速250 r/min,移动速度100 mm/min工艺参数下可获得成形良好的单道16层增材试样。增材区晶粒尺寸发生显著细化,在4~6μm之间,细小等轴晶组织取代沉积棒料粗大的无规则晶粒组织。增材试样发生剧烈的动态再结晶,整体再结晶晶粒在80%以上,试样底部(第1层)受到多次热循环影响,再结晶晶粒达到91.8%。增材区域织构基本由Cube、Copper、P和RtB四种再结晶织构以及S、T和Brass织构构成。增材试样的硬度和抗拉强度相比于沉积棒料都明显降低,其中,第16层沉积层硬度最大为80HV,约为沉积棒料母材的55.6%;第1~8层沉积层硬度均匀在60HV。增材区水平(longitudinal direction,LD)方向第9~16层和1~8层的平均抗拉强度分别为243.0 MPa和219.3 MPa,约为母材的60.0%和52.9%;平均伸长率为19.4%和24.5%,分别约为母材的181.1%和229.0%。增材试样LD方向断裂模式均为韧性断裂。

关键词：搅拌摩擦沉积增材 2219-T87铝合金微观组织力学性能