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基于多重弱相互作用的增强型相位弱测量

中国激光 2024年

作者：张建超郭晓敏侯佳慧赵洁郭龑强太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室太原理工大学物理学院

本文从理论和实验上研究了一种基于多重弱相互作用的增强型相位量子弱测量方案。理论上分析了强度指针的演化过程，在N次弱相互作用下，相较于单次弱相互作用，弱值增大N倍。实验上在双重弱相互作用下，实现了弱值放大效应的增强，在线... 详细信息

本文从理论和实验上研究了一种基于多重弱相互作用的增强型相位量子弱测量方案。理论上分析了强度指针的演化过程，在N次弱相互作用下，相较于单次弱相互作用，弱值增大N倍。实验上在双重弱相互作用下，实现了弱值放大效应的增强，在线宽400 kHz的相干光入射下利用强度指针完成了精度6.0×10-7rad的相位测量，相较于单次弱相互作用测量精度提高一个数量级。利用双重弱相互作用及高信噪比探测，在非量子光源入射条件下将异常弱值放大到993，比标准弱测量提高了一个数量级。该方案为复杂环境微弱信号探测提供了重要的理论与技术支持。

关键词：量子光学弱值放大相位测量多重弱相互作用

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航发关重件形性协同滚抛工艺的研究进展

航空学报 2024年

作者：李秀红王兴富李文辉陈海滨杨胜强太原理工大学机械与运载工程学院太原理工大学航空航天学院廊坊市北方天宇机电技术有限公司

形性协同加工是实现航发关重件高寿命、高可靠性的重要途经，也是当前制造领域最具挑战的工程难题之一，其中形性协同滚抛（又称“滚磨光整加工”）工艺是解决这一难题极具潜力的手段之一。基于此，综合国内外文献资料，对形性协同滚抛... 详细信息

形性协同加工是实现航发关重件高寿命、高可靠性的重要途经，也是当前制造领域最具挑战的工程难题之一，其中形性协同滚抛（又称“滚磨光整加工”）工艺是解决这一难题极具潜力的手段之一。基于此，综合国内外文献资料，对形性协同滚抛工艺基本理论及航发关重件应用的研究现状进行分析，首先概述了形性协同滚抛工艺基本内涵和研究历程，其次从颗粒动力学行为、加工介质影响、材料去除机制及模型等方面阐述形性协同滚抛工艺基本理论的研究现状，接着从形性协同滚抛效应、喷丸-滚抛组合效应以及新方式新工艺等方面介绍了形性协同滚抛工艺在提高叶片、整体叶盘、机匣、轴承以及齿轮等航发关重件性能的应用现状，最后对形性协同滚抛工艺进行总结和展望，以期为航发关重件形性协同滚抛的进一步发展提供借鉴和参考。

关键词：航发关重件形性协同滚抛表面完整性加工介质材料去除

W增强Al/GdO双屏蔽复合材料的制备与性能研究

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现代化工 2024年

作者：马杰张鹏樊文浩廉旭鹏戎婕太原理工大学物理学院

为了屏蔽中子与γ射线的危害，在Al/Gd203材料中加入W制成Al/W/Gd2O3复合材料。利用蒙特卡罗统计试验方法和粒子传输软件MCNP5对Al/W/Gd2O3复合材料屏蔽中子和γ射线的性能进行模拟计算，然后采用放电等离子体烧结(SPS)制备了Al/W/Gd2O... 详细信息

为了屏蔽中子与γ射线的危害，在Al/Gd203材料中加入W制成Al/W/Gd2O3复合材料。利用蒙特卡罗统计试验方法和粒子传输软件MCNP5对Al/W/Gd2O3复合材料屏蔽中子和γ射线的性能进行模拟计算，然后采用放电等离子体烧结(SPS)制备了Al/W/Gd2O3复合材料，利用扫描电镜和XRD分析了复合材料的形貌和物相结构。结果表明，与原铝基复合材料相比，Al/W/Gd2O3复合材料提高了抗拉强度。拉伸断口形貌表明，复合材料断裂模式为穿晶断裂。

关键词： Al/W/Gd O 屏蔽复合材料 MCNP5 放电等离子烧结中子与γ射线屏蔽

混凝土基非金属硼掺杂富氮氮化碳降解NO性能研究

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无机盐工业 2024年

作者：史王芳张永胜山西旅游职业学院太原理工大学

为了解决氮氧化物(NOx)对环境造成的污染。通过蒸发溶剂-高温热聚合法制备了非金属硼掺杂富氮氮化碳(B/C3N5)光催化材料，采用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外可见漫反射光谱（UV-vis DRS）、... 详细信息

为了解决氮氧化物(NOx)对环境造成的污染。通过蒸发溶剂-高温热聚合法制备了非金属硼掺杂富氮氮化碳(B/C3N5)光催化材料，采用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外可见漫反射光谱（UV-vis DRS）、稳态荧光光谱（PL）和电化学交流阻抗谱（EIS）等技术对B/C3N5光催化材料的物相晶型、特征官能团、元素组成、光谱吸收范围和光电子-空穴重组等进行了表征。混凝土作为载体负载B/C3N5光催化材料（CBCN）应用于光催化降解NOx。结果表明：非金属B的掺杂拓宽了光谱吸收范围、实现了高效的光生载流子分离、降低了电荷传质阻力，提高了光催化性能。B/C3N5表现出明显优于纯相C3N5的光催化降解NOx性能，且具有良好的稳定性，非金属B掺杂量3% B/C3N5光催化材料表现出最为优异的NOx降解活性，NOx的最高降解率达到了93.98%，循环使用5次NOx的降解率仍达到了92.94%。模拟太阳光照射120 min内，养护周期7 d和28 d的CBCN对NOx光催化降解率最高达到了77.22%和84.27%。B/C3N5光催化材料掺杂量为6%时养护周期7 d和28 d的CBCN的抗压强度最高，分别为8.29、10.11 MPa，B/C3N5光催化材料的掺杂有效提高了混凝土的抗压强度。

关键词： B/C N 混凝土光催化氮氧化物抗压强度

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矿物填料对水性超薄型防火涂料性能的影响

太原理工大学学报 2024年第3期55卷 503-512页

作者：戴旭泽郭春丽郝海东曹守发马建超太原理工大学材料科学与工程学院学院太原030024 太原理工大学矿业工程学院太原030024

【目的】研究不同矿物填料及其复配比例对水性超薄型防火涂料性能的影响。【方法】以水性环氧/纯丙复配乳液作成膜物质;聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺作膨胀体系;钛白粉(TiO_(2))、煤矸石(CG)、膨润土(BT)、水滑石(LDH)作矿物填料进行了... 详细信息

【目的】研究不同矿物填料及其复配比例对水性超薄型防火涂料性能的影响。【方法】以水性环氧/纯丙复配乳液作成膜物质;聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺作膨胀体系;钛白粉(TiO_(2))、煤矸石(CG)、膨润土(BT)、水滑石(LDH)作矿物填料进行了XRF、TG、FTIR和SEM分析。【结果】结果显示:单一矿物填料的防火性能由强到弱排序为TiO_(2),CG,BT,LDH.单一TiO_(2)填料防火涂料燃烧80min炭层膨胀倍率达到13.6,钢板背温为274.9℃,其炭层结构存在强度弱的问题。复配矿物填料能够达到高效防火、节能低耗、经济环保的目标,同时为矿物填料的高值化利用提供了一种新途径。当TiO_(2)、BT、LDH复配质量比为6∶2∶2时,燃烧炭层膨胀倍率为14.9,钢板背温仅为268.8℃;TiO_(2)、BT、CG复配质量比为8∶1∶1时,膨胀倍率为14.5,钢板背温仅为261.0℃,防火性能优于单一矿物填料。扫描电镜观测发现,BT、CG和LDH的加入使炭层表面结构更致密,结构更坚固。红外光谱分析可知,炭层的残留物中存在磷化物和金属氧化物,炭层结构强度增强。热重分析两种防火涂料的残炭量依次为36.35%、36.92%,炭层热屏蔽性能提高。

关键词：水性超薄型防火涂料矿物填料膨胀倍率钢板背温煤矸石

TC4钛合金跨相区连续热压缩α相组织演变规律及织构形成机理

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金属学报 2024年

作者：赵焯雅孟令健林鹏曹晓卿太原理工大学材料科学与工程学院

为探究TC4钛合金在不同热压缩变形条件下的微观组织演变及织构形成机理，进而达到调控织构和弱化“宏区”的目的，本工作通过热压缩实验、OM、EBSD及高温β相组织重构技术研究了TC4钛合金在α+β相区、β相区以及跨相区连续热压缩后α... 详细信息

为探究TC4钛合金在不同热压缩变形条件下的微观组织演变及织构形成机理，进而达到调控织构和弱化“宏区”的目的，本工作通过热压缩实验、OM、EBSD及高温β相组织重构技术研究了TC4钛合金在α+β相区、β相区以及跨相区连续热压缩后α相微观组织及织构的演变规律。结果表明：试样在α+β相区压缩后主要由等轴α相组成，变形时｛1010｝〈1120〉柱面滑移系开动导致α相首先转动至｛1120｝//FD取向(FD为压缩方向)；随形变量和形变速率增加，α晶粒逐渐转动至｛1010｝//FD取向。在β相区保温或压缩后的冷却过程中主要形成具有｛1010｝//FD相变织构的片层α相；在β相区30%的变形使β晶粒转动至｛001｝//FD取向，β相｛001｝//FD织构的增强促进了冷却过程中α相｛1010｝//FD相变织构的形成；随β相区形变量和形变速率增加，动态再结晶被促进，β晶粒尺寸减小，相变生成的片层α相晶粒尺寸也明显减小，且晶粒取向分散，因此α相｛1010｝//FD织构强度也相应降低。在跨相区连续热压缩后主要形成｛1010｝//FD织构，柱面滑移对织构的形成起主要作用。当试样以0.01 s-1的形变速率分别在β相区和α+β相区压缩(18)(15)(4)时，相变析出的α晶粒首先转动至｛1120｝//FD取向，因此抑制了｛1010｝//FD织构的形成；而随α+β相区形变量增加，晶粒取向进一步转向｛1010｝//FD取向，因此｛1010｝//FD织构强度增加；在β相区保温(未变形)后降温至α+β相区以0.01 s-1的形变速率压缩60%的试样，α相动态析出过程中的变体选择较弱，且α+β相区较大的形变量在一定程度上促进了α相的动态再结晶，因此其具有最弱的α相｛1010｝//FD织构；当形变速率为0.05 s-1时，较大的形变量会导致α相发生动态再结晶，同样达到弱化｛1010｝//FD织构的效果。因此，采用跨相区连续热压缩工艺可以获得弱织构片层组织的钛合金。随后对试样在室温(约20℃)下进行了力学性能测试，以1020℃、5 min (未变形)+920℃、60%、0.01 s-1条件变形的试样整体织构最弱，且α相晶粒尺寸较小，抵抗裂纹萌生和扩展的能力较强，因此具有最高的延伸率。

关键词： TC4钛合金跨相区连续热压缩织构演变柱面滑移系

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沿空留巷堆喷工艺巷旁支护体稳定性分析

煤矿安全 2024年第2期55卷 167-175页

作者：张振华郝兵元任兴云太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030024

为研究堆喷工艺对沿空留巷的适应性,基于11212-2工作面沿空留巷的工程实际,运用数值模拟、物理试验、理论分析的方法,对堆喷工艺巷旁支护体进行了研究。结果表明:切顶条件下,支护体顶板围岩破断特征呈倒梯形,力学模型计算得到的支护体... 详细信息

为研究堆喷工艺对沿空留巷的适应性,基于11212-2工作面沿空留巷的工程实际,运用数值模拟、物理试验、理论分析的方法,对堆喷工艺巷旁支护体进行了研究。结果表明:切顶条件下,支护体顶板围岩破断特征呈倒梯形,力学模型计算得到的支护体支护阻力为4.16 MPa;数值模拟说明切顶条件下,顶板围岩垮落充分,支护体上部围岩破断边缘类似倒梯形,验证了前面分析的合理性;堆喷工艺混凝土材料具有早强性,1 d强度达到12 MPa,增阻速度快,28 d达到40.6 MPa,最终强度高并且没有强度损失;前期支护体容易发生横向变形,内置钢筋网片结构后,计算减少78%横向变形;后期支护体存在拉压应力区和剪应力区,容易发生破坏,设计内置对拉钢筋,底部施加锚杆。

关键词：堆喷工艺巷旁支护体承载特性沿空留巷破坏特征

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玻璃与碳化硅阳极键合机理及其力学性能研

机械工程学报 2024年

作者：刘伟胡利方郑植高伟丑昭成晓王勇太原理工大学材料科学与工程学院

碳化硅作为第三代半导体材料，在微纳机械电子系统中有着广阔的应用前景。通过阳极键合技术实现了玻璃与碳化硅的直接连接，SEM测试结果表明玻璃与碳化硅键合界面平整光滑无缺陷，通过TEM对键合界面进一步检测发现界面处碳化硅被氧化，... 详细信息

碳化硅作为第三代半导体材料，在微纳机械电子系统中有着广阔的应用前景。通过阳极键合技术实现了玻璃与碳化硅的直接连接，SEM测试结果表明玻璃与碳化硅键合界面平整光滑无缺陷，通过TEM对键合界面进一步检测发现界面处碳化硅被氧化，玻璃与碳化硅实现了化学键连接。通过SEM观察经氢氟酸腐蚀后界面的微观形貌发现键合界面处玻璃基体内形成了Na+耗尽层，研究发现随着键合温度和电压的增大Na+耗尽层宽度在增大，最大达到了1.1μm。在键合过程中，键合电流的变化分为急速上升、急速下降和相对稳定三个阶段。通过拉伸试验发现玻璃-碳化硅接头的断裂起源于键合界面处，进而延伸至玻璃基体内，拉伸强度随着键合温度和电压的增大而增大，在键合条件为500℃, 1 000 V时抗拉强度达到18.2 MPa。

关键词：阳极键合耗尽层玻璃碳化硅力学性能

不同温度-围压-气体压力下煤体蠕变-渗流演化规律

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煤矿安全 2024年第3期55卷 36-45页

作者：张磊丽蔡婷婷石磊姜玉龙夏瑾太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030024 太原理工大学矿业工程学院山西太原030024

为实现深部煤层气的高效开采,通过研究不同温度、围压和气体压力下煤体蠕变变形和渗透率演化规律,得到多因素作用下煤体蠕变-渗流耦合关系;采用自行设计的岩石三轴蠕变-渗流装置,对焦煤进行多因素变量下的压缩蠕变-渗流试验。结果表明:... 详细信息

为实现深部煤层气的高效开采,通过研究不同温度、围压和气体压力下煤体蠕变变形和渗透率演化规律,得到多因素作用下煤体蠕变-渗流耦合关系;采用自行设计的岩石三轴蠕变-渗流装置,对焦煤进行多因素变量下的压缩蠕变-渗流试验。结果表明:温度与煤样的蠕变呈正相关性,随温度的增加焦煤煤样径向和轴向应变变化速率增大且高温(110℃)下这种变化会一直持续直至煤样破裂;围压强度3 MPa与4 MPa的焦煤煤样在温度30、70、110℃下其气体渗透率降低率最大和最小差值分别为7.8%、5.2%、6.5%和4.2%、2.1%、1.9%;焦煤煤样的渗透率最大降低率随着温度水平升高而增大,试验温度110、70、30℃下的焦煤煤样的气体渗透率最大降低率均值依次为91%、84.6%、73.25%。

关键词：煤层气抽采煤体蠕变变形煤体渗透率煤体蠕变-渗流耦合三轴压缩蠕变-渗流试验