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贝壳仿生陶瓷刀具材料制备与力学性能研究

工具技术 2024年第3期58卷 26-32页

作者：冯云鹏黄传真刘含莲先进射流技术研究中心高效洁净机械制造教育部重点实验室国家机械工程实验教学示范中心(山东大学)山东大学机械工程学院燕山大学机械工程学院

以Al_(2)O_(3)-(W,Ti)C为基体层,Al_(2)O_(3)-TiC为夹层,采用热压烧结工艺制备了力学性能较好的贝壳仿生陶瓷刀具材料,对材料的层数、层厚比和界面形状等叠层结构参数进行优化,测试材料的力学性能,并对其微观组织进行分析。分析结果表明... 详细信息

以Al_(2)O_(3)-(W,Ti)C为基体层,Al_(2)O_(3)-TiC为夹层,采用热压烧结工艺制备了力学性能较好的贝壳仿生陶瓷刀具材料,对材料的层数、层厚比和界面形状等叠层结构参数进行优化,测试材料的力学性能,并对其微观组织进行分析。分析结果表明,当层数为3、层厚比为3时,材料有较好的综合力学性能。在层间引入不同的界面形状,刀具材料的力学性能相较于无界面形状的刀具材料得到了提高,在所制备的试样中,最佳的断裂韧性、维氏硬度和抗弯强度分别为7.16MPa·m^(1/2)±0.04MPa·m^(1/2),20.40GPa±0.07GPa和981.72MPa±10.86MPa。

关键词：贝壳仿生陶瓷刀具材料叠层结构参数力学性能微观组织

构型化石墨烯纳米片/2009Al复合材料热膨胀系数模拟

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金属学报 2024年第7期60卷 977-989页

作者：周丽张明远杨欣盛刘振宇王全兆肖伯律马宗义烟台大学机电汽车工程学院烟台264005 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016

石墨烯纳米片/Al复合材料热特性与其微观组织密切相关,但尚缺系统性的从微观结构模拟到热学性能预测。本工作利用有限元软件ABAQUS建立了微观石墨烯纳米片/2009Al复合材料三维模型,分析了石墨烯纳米片分布形式、几何构型和体积分数对复... 详细信息

石墨烯纳米片/Al复合材料热特性与其微观组织密切相关,但尚缺系统性的从微观结构模拟到热学性能预测。本工作利用有限元软件ABAQUS建立了微观石墨烯纳米片/2009Al复合材料三维模型,分析了石墨烯纳米片分布形式、几何构型和体积分数对复合材料热膨胀系数的影响。结果表明,复合材料的热膨胀系数受石墨烯纳米片的分布形式影响较小。只有当石墨烯纳米片在基体内的分布形式为2簇时,热膨胀系数比其他分布形式小。石墨烯纳米片几何构型和体积分数对热膨胀系数影响明显。随着石墨烯纳米片体积分数的增加,复合材料热膨胀系数逐渐减小。与基体相比,当复合材料中石墨烯纳米片的体积分数为2.5%,且呈集聚分布时,热膨胀系数下降幅度最大,约为27%。通过与实验结果对比,验证了模型的正确性。

关键词：构型有限元模拟石墨烯纳米片/2009Al复合材料热膨胀系数

预制钢-混凝土组合楼梯抗弯性能与舒适度分析

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土木与环境工程学报（中英文） 2024年第4期46卷 151-158页

作者：何传民侯和涛张少远张秀璇房海波李海生山东大学土建与水利学院济南250061 山东大学第二医院济南250033 山东省绿色建筑智能建造工程技术研究中心济南250061 中建八局第二建设有限公司济南250014 荣华建设集团有限公司山东青岛266000

为推进组合材料在建筑结构中的应用,对预制钢-混凝土组合楼梯踏步的抗弯性能和楼梯整体的舒适度进行研究。进行6个楼梯踏步试件的四点弯曲试验,主要探究抗剪件形式和踏步与梯梁的连接方式对楼梯踏步承载性能的影响。试验结果表明,相对... 详细信息

为推进组合材料在建筑结构中的应用,对预制钢-混凝土组合楼梯踏步的抗弯性能和楼梯整体的舒适度进行研究。进行6个楼梯踏步试件的四点弯曲试验,主要探究抗剪件形式和踏步与梯梁的连接方式对楼梯踏步承载性能的影响。试验结果表明,相对于角钢和栓钉抗剪件,槽钢抗剪件对楼梯踏步的承载力提升更为显著。此外,焊接试件的承载力受抗剪件的影响较小,并且高于简支试件的承载力,在今后的工程应用中,焊接可以作为钢-混凝土组合楼梯踏步与梯梁连接的主要方式。为了更准确地研究楼梯踏步的力学行为,使用ABAQUS有限元软件对其进行建模,该有限元模型能够准确模拟楼梯踏步的力学行为。在验证模型准确性的基础上,对整体楼梯进行舒适度分析。结果表明,在规范限值范围内,楼梯的自振频率和人致激励下的加速度响应均满足行走的舒适度要求,使用过程中不会引起明显不适,符合人体工程学的要求。试验和建模分析证明,槽钢抗剪件对楼梯踏步的承载力提升效果更好,焊接可以作为楼梯踏步与梯梁的连接方式,并且楼梯的舒适度满足规范要求。

关键词：钢-混凝土组合楼梯抗弯试验有限元模拟舒适度

锂/钠-氯二次电池的最新进展——从材料构建到性能评估

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储能科学与技术 2024年第6期13卷 1824-1834页

作者：杨建航冯文婷韩俊伟魏欣茹马晨宇毛常明智林杰孔德斌青岛科技大学材料科学与工程学院山东青岛266042 中国石油大学(华东)高端化工与能源材料研究中心中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580

传统锂离子电池的能量密度已难以满足日益增长的更高能量密度的需求。开发新型高能量密度二次电池是最为有效的一个策略。近期,基于商用一次锂-亚硫酰氯锂电池衍生而来的锂/钠-氯二次电池因其高能量密度而备受关注,成为替代传统锂离子... 详细信息

传统锂离子电池的能量密度已难以满足日益增长的更高能量密度的需求。开发新型高能量密度二次电池是最为有效的一个策略。近期,基于商用一次锂-亚硫酰氯锂电池衍生而来的锂/钠-氯二次电池因其高能量密度而备受关注,成为替代传统锂离子电池的有力竞争者。本文围绕锂/钠-氯二次电池的最新研究进展,综述了正极载体、负极及电解液等关键组分构建研究及其对电化学性能的影响。在正极载体方面,系统阐述了碳材料、共轭框架聚合物等载体设计对锂/钠-氯二次电池首次放电容量、可逆容量、倍率性能和温度的影响;在电解液方面,详细分析了针对反应机理、中间相产物和电解液腐蚀问题的解决策略;并简要介绍了适用于锂/钠-氯二次电池的新型合金负极。基于正极载体的理性设计与电解液系统优化,锂/钠-氯二次电池在新型二次电池领域已初现峥嵘,循环寿命可达500圈,尤其是在极端服役环境中表现优异(可在-80℃工作,电流密度最大可达16 A/g)。然而,氯物种转化动力学速率慢、活性氯物种利用率低以及氯物种对负极等的腐蚀难题仍然是限制其性能进一步提升的瓶颈,也是未来亟待解决的挑战所在。

关键词：锂/钠-氯二次电池高能量密度电极材料设计结构性能关系电化学反应动力学

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里耶“求羽”简再探

秦汉研究

秦汉研究 2024年第1期 149-163页

作者：秦朔山东大学历史学院

里耶秦简中关于迁陵县“求羽”的记载，反映了秦代基层行政的运作情形。通过分析可知，“捕羽”分为官府役使刑徒无偿捕羽和动员民众捕羽两种形式，后者构成了“买羽”的羽毛来源。“买羽”的一般流程为：少内出钱，仓具体执行，令史或... 详细信息

里耶秦简中关于迁陵县“求羽”的记载，反映了秦代基层行政的运作情形。通过分析可知，“捕羽”分为官府役使刑徒无偿捕羽和动员民众捕羽两种形式，后者构成了“买羽”的羽毛来源。“买羽”的一般流程为：少内出钱，仓具体执行，令史或令佐监督以保证公平，特殊情况下少内直接参与购买。官府根据羽毛长度将其分为造箭和贡献两种用途，羽毛超过一定长度就进献到中央，否则就用来造箭。“羽赋”或具有两种输送方式，羽箭用羽直接输送内官，装饰用羽输送临沅献官。

关键词：里耶秦简求羽白翰羽羽赋

基于共价有机框架非金属位点的光催化CO_(2)还原

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第5期60卷 201-208页

作者：黄浩铭林清清牛青宁江淇李留义毕进红于岩福州大学材料科学与工程学院生态材料先进技术重点实验室福建福州350108 福州大学环境与安全工程学院福建福州350108

光催化CO_(2)还原制备碳基化学品,是解决能源危机的理想途径之一.以往的研究主要聚焦于金属位点催化,尽管金属催化剂具有显著的应用潜力,但其高昂的成本和金属中心易失活的问题,限制了其广泛应用.因此,模拟植物光合作用,探寻基于非金属... 详细信息

光催化CO_(2)还原制备碳基化学品,是解决能源危机的理想途径之一.以往的研究主要聚焦于金属位点催化,尽管金属催化剂具有显著的应用潜力,但其高昂的成本和金属中心易失活的问题,限制了其广泛应用.因此,模拟植物光合作用,探寻基于非金属位点的光催化剂,为CO_(2)还原提供了新的解决思路.共价有机框架材料(COFs)作为一种新型有机晶态多孔材料,因其高度有序的结构和π共轭体系,通常表现出半导体特性.在COF中引入氮官能团,能有效增强对CO_(2)的吸附和活化能力,有望在COFs上实现非金属光催化CO_(2)还原.本文利用COF异质结材料研究了非金属位点催化CO_(2)还原过程.采用原位合成方法制备出ZnIn_(2)S_(4)@TAz-COF异质结材料.红外光谱、Raman光谱和X-射线衍射等方法证明了异质结材料的成功合成.扫描电镜和透射电镜观察显示,ZnIn_(2)S_(4)纳米片与COF形成了异质互融界面,这对后续研究电子转移路径和光催化增强机制至关重要.通过紫外-可见光漫反射光谱、紫外光电子能谱和Mott-Schottky表征,分析了复合前后样品在能带结构上发生的变化和单独组分的功函数.由此推断,当两者复合后,在费米能级差的驱动下,TAz-COF表面的电子流向ZnIn_(2)S_(4),在界面处形成内建电场,这与差分电荷计算结果相一致.进一步的原位光照X射线光电子能谱研究证实,ZnIn_(2)S_(4)@TAz-COF异质结两相之间存在电荷转移,在界面处形成由TAz-COF指向ZnIn_(2)S_(4)的内建电场.这驱动了ZnIn_(2)S_(4)导带上的光生电子与TAz-COF价带上的光生空穴定向迁移和复合,而TAz-COF导带上还原能力较强的光生电子和ZnIn_(2)S_(4)价带上氧化能力较强的光生空穴被空间分离并参与光催化反应.在以水为电子供体的光催化还原CO_(2)反应中,该异质结材料表现出较好的还原CO_(2)到CO活性和良好的稳定性,其转化效率可与部分金属催化的CO_(2)还原体系相当.密度泛函理论计算和原位光谱分析结果表明,吖嗪基团是CO_(2)分子的吸附和活化位点,吖嗪中的氮原子与CO_(2)中的碳原子的强相互作用确保了CO_(2)向COOH*中间体的转化,最终通过光生电子和质子的协助在COF表面转化为CO.综上所述,本文制备了ZnIn_(2)S_(4)@TAz-COF异质结光催化材料.在可见光照射下,该材料界面处形成的内建电场有效驱动了光生电子和空穴的定向迁移,使得COF导带上具有较强还原能力的光生电子与ZnIn_(2)S_(4)价带上具有较强氧化能力的光生空穴实现了高效的空间分离.在没有金属助催化剂和空穴牺牲剂的条件下,ZnIn_(2)S_(4)@TAz-COF复合光催化剂表现出较好的光催化CO_(2)还原活性.本工作不仅为深入理解非金属位点催化CO_(2)还原机理提供了新视角,也为设计和构建高效CO_(2)还原光催化材料提供了参考.

关键词：共价有机框架光催化二氧化碳还原异质结构非金属位点

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宏观非平衡超分子自组装综合实验

大学化学 2024年第1期39卷 126-133页

作者：赵婷李盼盼王旭山东大学化学与化工学院国家胶体材料工程技术研究中心济南250100

为了使化学及相关专业本科生掌握水凝胶材料的基本特点及其在宏观非平衡超分子自组装领域的应用,介绍了一个研究型大学化学综合实验——宏观非平衡超分子自组装综合实验。本实验主要包括基于均相自由基聚合的聚电解质水凝胶的制备方法... 详细信息

为了使化学及相关专业本科生掌握水凝胶材料的基本特点及其在宏观非平衡超分子自组装领域的应用,介绍了一个研究型大学化学综合实验——宏观非平衡超分子自组装综合实验。本实验主要包括基于均相自由基聚合的聚电解质水凝胶的制备方法、基于尿素-脲酶计时反应的宏观非平衡超分子自组装体系的构建方法、组装体性能表征、非平衡组装及解组装的机制探究等内容。通过本实验的实践,可加深学生对超分子相互作用的理解;掌握相关的聚合物水凝胶的制备和表征方法;以及巩固一些常用仪器的使用方法。通过教学和实践相结合的方法,建立起教学和科研的桥梁,扩宽学生科学视野,激发研究兴趣,培养学生的创新能力以及科学思维。

关键词：超分子相互作用非平衡组装聚电解质水凝胶脲酶化学综合实验

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α+β钛合金旋转弯曲疲劳性能各向异性研究

稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 435-448页

作者：陈松黄森森马英杰杨杰王倩梁玉雷家峰杨锐沈阳化工大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110142 中国科学技术大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110016 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心辽宁沈阳110016 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519000

研究了微观组织和织构对β锻造的α+β两相钛合金镦饼旋转弯曲疲劳性能各向异性的影响。利用OM、SEM、XRD和EBSD等手段表征了镦饼不同方向及不同厚度处的显微组织以及织构分布,分析了微观组织和织构对旋转弯曲疲劳性能各向异性的影响。... 详细信息

研究了微观组织和织构对β锻造的α+β两相钛合金镦饼旋转弯曲疲劳性能各向异性的影响。利用OM、SEM、XRD和EBSD等手段表征了镦饼不同方向及不同厚度处的显微组织以及织构分布,分析了微观组织和织构对旋转弯曲疲劳性能各向异性的影响。结果表明,合金经β锻造后,呈网篮组织特征,原始β晶粒压扁拉长,且晶界处存在再结晶晶粒;镦饼形成β相//轴向的丝织构和α相//径向的织构。径向试样旋转弯曲疲劳强度优于轴向试样,这与镦饼的原始β晶粒形态和织构类型均有关,原始β晶粒的排布导致不同取向裂纹萌生的难易程度和裂纹扩展路径曲折程度不同;此外,α相和β相织构也造成不同取向在循环加载时滑移系开动难易程度不同造成疲劳强度产生差异。

关键词： α+β钛合金各向异性旋转弯曲疲劳织构

基于SRV的重载轴承润滑脂摩擦磨损性能模拟评定方法研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第2期44卷 242-253页

作者：赵启龙姜程苏怀刚娄文静张如良王晓波山东科技大学材料科学与工程学院山东青岛266590 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 青岛市资源化学与新材料研究中心青岛市高端装备润滑技术重点实验室山东青岛266000

为提高润滑脂产品配方筛选效率、节约轴承台架试验成本,提出了1种基于SRV摩擦磨损试验机的圆柱滚子-圆盘线接触往复运动模式评定重载轴承润滑脂摩擦磨损性能的试验方法.采用四款重载润滑脂为试验样本,通过Pearson相关性系数法进行了SRV... 详细信息

为提高润滑脂产品配方筛选效率、节约轴承台架试验成本,提出了1种基于SRV摩擦磨损试验机的圆柱滚子-圆盘线接触往复运动模式评定重载轴承润滑脂摩擦磨损性能的试验方法.采用四款重载润滑脂为试验样本,通过Pearson相关性系数法进行了SRV圆柱滚子-圆盘线接触往复摩擦磨损试验结果与FE-8轴承磨损台架试验结果间的相关性探讨,确定了方法最优试验参数,并在最优试验条件温度25℃,载荷1 kN,位移1 mm,往复速率50 Hz下完成了方法重复性考察.结果表明:SRV圆柱滚子-圆盘线接触往复试验方法试验结果重复性良好、可靠性高,与FE8轴承台架结果对应性优于四球机磨斑直径法(SH/T 0204-1992)以及SRV球滚子-圆盘接触试验法(NB/SH/T0721),更适用于重载轴承用润滑脂在摩擦副表界面的抗磨减摩性能的分析评定.

关键词：摩擦磨损可靠性重载润滑脂相关性轴承台架试验