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高导热氮化硼/天然橡胶纳米复合材料的制备与性能

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化工进展 2024年

作者：王林艳周平德张一铎刘钰溪郝明正梁玉蓉太原工业学院材料工程系

采用葡萄糖辅助球磨六方氮化硼（BN），通过B—O化学键将葡萄糖成功接枝在BN分子上，制备得到BN-OH纳米片。将不同含量的BN-OH纳米片与天然胶乳（NR）粒子通过胶乳共沉淀制备得到了均匀的隔离网络结构，在NR胶乳粒子周围蛋白质的辅助下B... 详细信息

采用葡萄糖辅助球磨六方氮化硼（BN），通过B—O化学键将葡萄糖成功接枝在BN分子上，制备得到BN-OH纳米片。将不同含量的BN-OH纳米片与天然胶乳（NR）粒子通过胶乳共沉淀制备得到了均匀的隔离网络结构，在NR胶乳粒子周围蛋白质的辅助下BN-OH纳米片与NR分子链通过氢键等形成了物理交联。考察了BN-OH纳米片的含量对BN-OH/NR纳米复合材料的交联密度、机械性能、导热性能和气体阻隔性能等的影响。在一定范围内，随BN-OH纳米片填充量的增加，BN-OH/NR纳米复合材料的拉伸强度、定伸应力增加，储能模量上升，损耗因子下降，表明了BN-OH纳米片良好的补强作用和强两相界面结合作用力。BN-OH纳米片良好的分散，形成的隔离网络结构，以及蛋白质辅助物理交联所形成的强有力的界面相互作用，阻隔了气体分子的扩散，同时热量沿搭接在一起的BN-OH纳米片释放出去，致使BN-OH/NR复合材料良好的导热性能和气体阻隔性能。20% BN-OH/NR纳米复合材料的导热系数为0.319 W/(m·K)，为导热材料，较纯NR的导热系数提升了94%。而不同含量的BN-OH/NR纳米复合材料的体积电阻率仍远高于绝缘临界电阻率的标准，即本文制备的绝缘、高机械性能、高导热和良好密封性能的橡胶复合材料有望应用于电子元器件、电池、汽车等领域的热界面材料。

关键词：复合材料纳米结构导热性能气体阻隔性能氮化硼天然橡胶

Gd^(3+)掺杂调控BiFeO_(3)-BaTiO_(3)高温无铅压电陶瓷的结构与性能

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材料工程 2024年第4期52卷 43-53页

作者：唐蓝馨王芳周治李双池左鑫李凌峰杨柳谭启陈渝成都大学机械工程学院成都610106 广东以色列理工学院材料科学与工程系广东汕头515063

用于监测航空发动机、重型燃气轮机等重大技术装备高温部件振动状态的压电加速度传感器,需要一种高居里温度压电陶瓷作为敏感元件,而电子元器件的无铅化是环境保护的迫切要求。采用传统的固相反应法制备一种Gd/Mn共掺杂的BF-BT((0.67BiF... 详细信息

用于监测航空发动机、重型燃气轮机等重大技术装备高温部件振动状态的压电加速度传感器,需要一种高居里温度压电陶瓷作为敏感元件,而电子元器件的无铅化是环境保护的迫切要求。采用传统的固相反应法制备一种Gd/Mn共掺杂的BF-BT((0.67BiFeO_(3)-0.33Ba_(1-x)Gd_(x)TiO_(3))+0.5%(质量分数)MnO_(2),x=0~0.02)高温无铅压电陶瓷,并研究Gd^(3+)掺杂浓度(x)对BF-BT陶瓷的相组成、微观结构、压电性能、介电弛豫行为及交流阻抗特征的影响。结果表明:所有样品均为单一钙钛矿结构,三方相(R)和四方相(T)共存,且T相含量随x增加而增加;适量的Gd^(3+)(x材料被应用。

关键词： BiFeO_(3)-BaTiO_(3) 高温无铅压电陶瓷离子掺杂介电弛豫交流阻抗

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基于插值超分辨的双目三维重建方法

中国光学（中英文） 2024年第4期17卷 862-874页

作者：刘宇豪吴福培吴树壮王瑞汕头大学工学院机械工程系广东汕头515063

基于双目立体匹配重建物体表面三维形貌时,其匹配精度往往受限于传感器尺寸、镜头焦距和光源环境等物理条件。针对此问题,本文提出了一种基于插值超分辨的双目表面三维重建方法。首先,在图像预处理阶段,建立基于小波变换与双直方图均衡... 详细信息

基于双目立体匹配重建物体表面三维形貌时,其匹配精度往往受限于传感器尺寸、镜头焦距和光源环境等物理条件。针对此问题,本文提出了一种基于插值超分辨的双目表面三维重建方法。首先,在图像预处理阶段,建立基于小波变换与双直方图均衡融合的图像增强方法,克服传统双目视觉受限于复杂环境光干扰等问题;其次,构建基于拉格朗日与三次多项式插值的超分辨算法,提升图像像素密度,为双目匹配代价计算阶段增加图像细节,从而提高匹配精度;最后,基于SLIC算法对目标图像进行分割,并针对各分割区域分别做二次曲面拟合,进而获得与物体实际表面更为贴合的高度曲线,从而降低重建误差并可提高重建精度。实验结果表明:5组测量样品的全局高度测量平均相对误差为±2.3%,实验平均测量时长为1.8828 s,最大时长为1.9362 s,较传统方法有明显提升。实验分析结果验证了本文所提方法的有效性。

关键词：双目视觉三维测量插值超分辨超像素分割

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一种基于条纹相位特征的印刷电路板三维重建方法

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光学学报 2024年第14期44卷 144-153页

作者：吴福培彭俊龙叶玮琳郑志丹李昇平汕头大学工学院机械工程系广东汕头515063

重建印刷电路板(PCB)表面元器件的三维形貌对确保其贴装质量具有重要意义。为提升PCB表面三维重建的精度和可靠性,本文提出了一种基于条纹相位特征的PCB三维重建方法。首先,基于自适应权重法建立多曝光图像的融合规则,进而合成高质量的... 详细信息

重建印刷电路板(PCB)表面元器件的三维形貌对确保其贴装质量具有重要意义。为提升PCB表面三维重建的精度和可靠性,本文提出了一种基于条纹相位特征的PCB三维重建方法。首先,基于自适应权重法建立多曝光图像的融合规则,进而合成高质量的条纹图像,并构建异步多频相移法以求解视场内各像素点的相位值;其次,针对结构光三角立体模型因标定误差而影响PCB重建精度的问题,由相机和结构光发生器视线映射关系建立高度重建模型;在此基础上,基于标准量块的测量值标定并拟合出最终的三维重建参数。实验结果表明,所提方法可有效提升高动态范围复杂表面的三维重建效果;在精度评价实验中,采用所提三维重建方法测量陶瓷标准球的平均直径误差为0.0188 mm,且能准确可靠地恢复PCB表面元器件的三维形貌,进一步检验了所提方法的有效性。

关键词：三维重建条纹结构光印刷电路板参数标定图像融合

热机械处理对Al-Cu-Mg合金显微组织和力学性能的调控机理

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中国有色金属学报 2024年第1期34卷 50-62页

作者：王琮琳刘辉新郑亚亚王昆陈志国中南大学材料科学与工程学院长沙410083 湖南人文科技学院材料工程系娄底417000

采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉伸力学性能测试以及疲劳裂纹扩展速率测试等手段探究热机械处理工艺对Al-Cu-Mg合金显微组织及宏观性能的影响。结果表明:热机械处理工艺可以使Al-Cu-Mg合金获得良好的强塑性配合,其中,采... 详细信息

采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉伸力学性能测试以及疲劳裂纹扩展速率测试等手段探究热机械处理工艺对Al-Cu-Mg合金显微组织及宏观性能的影响。结果表明:热机械处理工艺可以使Al-Cu-Mg合金获得良好的强塑性配合,其中,采用25%变形量的固溶热轧+30%变形量的深冷非对称轧制(1.2异速比)+100℃、6 h的人工时效处理时,Al-Cu-Mg合金的伸长率可达10.1%;抗拉强度和屈服强度达到了517.2和448.3 MPa,分别比常规T6态的Al-Cu-Mg合金高74.8和98.6 MPa。热机械处理工艺使合金中出现大量位错缠结及细小S析出相,高强度的Goss织构和大量剪切织构通过影响疲劳裂纹的偏折提升合金的疲劳性能。

关键词： Al-Cu-Mg合金热机械处理拉伸力学性能显微组织疲劳裂纹扩展速率

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用于运动状态监测的纸基柔性摩擦电传感器

传感器与微系统 2024年第4期43卷 165-168页

作者：杨云薛淑萍王子恒贾磊蔡婷婷吕梁学院资源与机械工程系山西吕梁033001 吕梁学院化工与材料工程系山西吕梁033001

为解决柔性摩擦电传感器制备流程复杂、成本高、不够环保等问题,设计了一种基于纸基导电银浆的低成本柔性摩擦电传感器。当外部压力由5 N增大至50 N时,其输出电压和输出电流逐渐增大,在频率为1 Hz、幅值为50 N的外部压力作用下,输出电... 详细信息

为解决柔性摩擦电传感器制备流程复杂、成本高、不够环保等问题,设计了一种基于纸基导电银浆的低成本柔性摩擦电传感器。当外部压力由5 N增大至50 N时,其输出电压和输出电流逐渐增大,在频率为1 Hz、幅值为50 N的外部压力作用下,输出电压的峰值约为7.52 V。当外部压强在17~173 kPa的范围内变化时,输出电压峰值与压强呈分段线性关系。当外部压力的频率变化时,输出电压保持不变。结果表明,该传感器压力传感性能良好。当应用于运动传感中时,该传感器能够感知肘关节、腕关节的弯曲角度,并能有效区分走、快走、跑3种运动类型以及踮脚、深蹲、抱腹跳3种健身动作,计算人体行走频率与健身动作次数,在人体运动状态监测等领域具有良好的应用价值。

关键词：摩擦电传感器纸基传感器导电银浆柔性运动传感

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功能梯度材料环形热源三维瞬态温度场计算方法

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计算物理 2024年第3期41卷 367-379页

作者：索雪峰何登辉王华栋曹伟长安大学工程机械学院陕西西安710064

针对环形热源作用下功能梯度材料三维瞬态热传导分析复杂且耗时的问题,通过傅里叶-拉普拉斯频响函数、拉普拉斯数值逆变换和二维离散傅里叶逆变换建立指数梯度材料环形热源热传导半解析方法,并与三维傅里叶变换方法以及有限元方法(FEM)... 详细信息

针对环形热源作用下功能梯度材料三维瞬态热传导分析复杂且耗时的问题,通过傅里叶-拉普拉斯频响函数、拉普拉斯数值逆变换和二维离散傅里叶逆变换建立指数梯度材料环形热源热传导半解析方法,并与三维傅里叶变换方法以及有限元方法(FEM)进行对比,验证本文方法的可靠性。基于半解析方法对比环形热源和高斯热源作用下温度和温度梯度响,算例表明:温度和温度梯度分布对环形热源内、外径以及材料梯度指数响应不同;相比高斯热源,环形热源的温度场和温度梯度场相对均匀,改变热源内外径可调节温度峰值和温度梯度峰值。

关键词：环形热源功能梯度材料三维瞬态热传导半解析方法

金属板材弯曲测试装置控制系统设计及试验分析

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 142-147页

作者：韩飞杜佳亮北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

针对仅通过单轴拉伸试验无法准确表征材料在弯曲过程中力学性能变化的问题,设计了基于模糊比例积分微分(PID)控制的金属板材弯曲测试装置控制系统.首先,给出了控制系统的总体设计;然后,为了确保装置运动过程的稳定性,建立了装置的机电... 详细信息

针对仅通过单轴拉伸试验无法准确表征材料在弯曲过程中力学性能变化的问题,设计了基于模糊比例积分微分(PID)控制的金属板材弯曲测试装置控制系统.首先,给出了控制系统的总体设计;然后,为了确保装置运动过程的稳定性,建立了装置的机电耦合仿真模型,并提出基于模糊PID的自适应控制方法,以实现装置工作过程中PID控制器参数的自适应在线整定;最后,搭建金属板材弯曲测试装置控制平台并对高强钢DP980进行弯曲测试试验.结果表明:采用基于模糊PID自适应控制方法的平台定位误差测试结果为±0.005°,降低了轴向力对板材弯曲过程的干扰;弯曲试验获得的高强钢DP980的力学性能参数与拉伸试验得到的参数存在明显差别,利用弯曲数据进行有限元仿真可以更好地描述板材在弯曲过程中的力学性能变化.

关键词：板材弯曲变形控制系统模糊PID控制有限元仿真力学性能

冷却速率对Al-4%V中间合金含V相类型及尺寸的影响

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稀有金属 2024年第5期48卷 618-631页

作者：蒙毅李岑杨越北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

Al-V中间合金制备工艺参数直接影响其中不同含V相的形成。将Al-V中间合金熔体在1150℃条件下,分别浇入“楔形”水冷铜模、石墨模和耐火材料模,制备不同冷却速率条件下的Al-4%V(质量分数)中间合金。定量统计合金中不同含V相占比、平均尺... 详细信息

Al-V中间合金制备工艺参数直接影响其中不同含V相的形成。将Al-V中间合金熔体在1150℃条件下,分别浇入“楔形”水冷铜模、石墨模和耐火材料模,制备不同冷却速率条件下的Al-4%V(质量分数)中间合金。定量统计合金中不同含V相占比、平均尺寸和尺寸分布等本征参数,探究这些参数受平均凝固冷却速率(v_(s))的影响规律。结果表明:当v_(s)处于120.4~308.5℃·s^(-1)的范围时,只形成Al_(3)V相,其面积占比随v_(s)的增大先增加后降低,最大面积分数达到14.56%。当v_(s)低于120.4℃·s^(-1)时,随v_(s)升高Al_(3)V面积占比迅速增加而Al_(10)V面积占比迅速降低直至最终几乎消失;而当v_(s)高于308.5℃·s^(-1)时,反而是Al_(3)V面积占比随v_(s)升高而迅速减少直至最终几乎消失,Al_(10)V面积占比大幅增加。v_(s)升高可有效细化Al_(10)V相和Al_(3)V相:当v_(s)较低(≤54.0℃·s^(-1))时,v_(s)的增加对Al_(3)V相细化效果更显著;反之,当v_(s)超过54.0℃·s^(-1)时,v_(s)的增加对Al_(10)V相细化效果更显著,其平均尺寸最小可低至4.1μm^(2)。v_(s)对Al_(10)V相尺寸波动的影响比Al_(3)V相的大:Al_(10)V相的尺寸波动随v_(s)的降低而增大,而Al_(3)V相尺寸波动随v_(s)的增大先增加后降低,v_(s)在120.4℃·s^(-1)时Al_(3)V尺寸波动最大。

关键词：中间合金 V结晶相凝固冷却速率尺寸分布