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无线无源力/热传感器与测试技术研究现状

振动．测试与诊断 2024年第3期44卷 419-430,614页

作者：谭秋林刘佳佳王宁樊磊张磊冯瑞微纳器件与系统教育部重点实验室太原030051 省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

针对力热传感器多数采用有线有源的技术方案,难以适用于高温、高压、强振以及机械动力旋转部件等环境下的力热参数原位测试问题,阐述了进行无线无源传感器件研究的重要意义,并对声表面波(surface acoustic wave,简称SAW)传感器、LC谐振... 详细信息

针对力热传感器多数采用有线有源的技术方案,难以适用于高温、高压、强振以及机械动力旋转部件等环境下的力热参数原位测试问题,阐述了进行无线无源传感器件研究的重要意义,并对声表面波(surface acoustic wave,简称SAW)传感器、LC谐振互感耦合传感器以及超材料传感器等3类无线无源力热传感器进行了总结及现状分析。首先,描述了无线无源力热传感器的需求情况;其次,介绍了3类传感器的工作原理、传感性能及其在独特场景下的具体应用;最后,讨论了无线无源传感器发展过程中的瓶颈问题,指出了未来可能改善和提升的发展方向。

关键词：无线无源传感器高温环境高旋环境振动测量

退火处理对Pt基块体金属玻璃塑性动力学行为的影响

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力学学报 2024年第1期56卷 173-182页

作者：易梦丽王驰赖建平李定骏袁卫锋余家欣西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室四川绵阳621010 长寿命高温材料国家重点实验室四川德阳6180001 东方电气集团东方汽轮机有限公司四川德阳618000

采用退火的热诱导方法向Pt基块体金属玻璃(Pt-BMG)基体内原位引入纳米晶,通过纳米压痕实验,考察了Pt-BMG在铸态和在玻璃转变温度Tg之上(250℃)退火15 min,2 h和6 h的力学性能和塑性动力学行为.研究结果表明,退火时间从15 min增加到6 h时... 详细信息

采用退火的热诱导方法向Pt基块体金属玻璃(Pt-BMG)基体内原位引入纳米晶,通过纳米压痕实验,考察了Pt-BMG在铸态和在玻璃转变温度Tg之上(250℃)退火15 min,2 h和6 h的力学性能和塑性动力学行为.研究结果表明,退火时间从15 min增加到6 h时,Pt-BMG的结晶度从34%增加到57%,平均晶粒尺寸从25.6 nm增加到38.3 nm,硬度和折合模量分别从5.66 GPa和133.83 GPa增加到8.65 GPa和182.89 GPa,同时载荷-位移曲线上的锯齿流变行为呈现从可明显观察到不连续的位移突变到比较平滑的变化规律.通过分子动力学模拟进一步证明,随着纳米晶尺寸的增加,剪切转变区的激活与剪切带的成核呈现先促进后抑制、先增加后减小的趋势.这是由于金属玻璃在塑性变形过程中,小尺寸纳米晶会被剪切带所包裹或溶解,促进了金属玻璃塑性变形的形成;而大尺寸纳米晶在承受载荷时,在晶体内部产生了位错和滑移,进一步抑制了剪切带的成核与传播.本文结合纳米压痕实验和分子动力学模拟,从原子尺度上揭示了纳米晶的尺寸影响非晶合金塑性变形的内在机理,为设计理想性能的金属玻璃提供了有效的实验基础与理论支撑.

关键词：退火 Pt基块体金属玻璃塑性动力学分子动力学模拟纳米晶剪切带

2.5D机织碳纤维-玻璃纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料高温力学行为及损伤机制

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复合材料学报 2024年第1期41卷 144-154页

作者：李存静陶洋逄增媛张典堂江南大学生态纺织教育部重点实验室无锡214122

采用三维纺织技术与树脂传递模塑工艺(RTM)制备了2.5D机织碳纤维-玻璃纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料,分别在室温(25℃)和高温(150℃、240℃、300℃)环境下对复合材料进行了三点弯曲和层间剪切力学性能测试,探究了温度对复合材料力学行... 详细信息

采用三维纺织技术与树脂传递模塑工艺(RTM)制备了2.5D机织碳纤维-玻璃纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料,分别在室温(25℃)和高温(150℃、240℃、300℃)环境下对复合材料进行了三点弯曲和层间剪切力学性能测试,探究了温度对复合材料力学行为及损伤机制的影响。结果表明:温度对2.5D机织碳纤维-玻璃纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料的力学特性和损伤模式均有显著影响。温度上升导致纤维/基体界面结合力减弱,复合材料在300℃下的弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度相比室温环境分别降低了23.06%、70.01%和18.93%。弯曲载荷下,2.5D机织混杂复合材料的室温破坏模式主要以局部的纤维断裂和基体开裂为主,而高温损伤则以纤维/基体界面脱粘为主导。剪切载荷下,2.5D机织混杂复合材料的室温破坏模式主要为分层破坏,而随着温度升高,复合材料因基体软化出现塑性变形,基体开裂、界面脱粘及分层破坏决定了材料的最终失效。

关键词： 2.5D机织复合材料混杂纤维温度力学行为损伤机制

聚合物基Al/CuO纳米铝热剂的制备及表征

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火炸药学报 2024年第3期47卷 220-228,I0004页

作者：白超飞焦钰珂罗运军李国平北京理工大学材料学院北京100081 高能量密度材料教育部重点实验室北京100081

为研究聚合物基铝热剂的性能,制备了以GAP-ETPE和F2311作为黏结剂的Al/CuO纳米铝热剂。然后利用油墨直写技术(DIW)配制出固含量高达80%的含能油墨GAP/F2311-MICs(GF-MICs),在此基础上加入高氯酸铵(AP),探索AP/GF-MICs模型推进剂的可打印... 详细信息

为研究聚合物基铝热剂的性能,制备了以GAP-ETPE和F2311作为黏结剂的Al/CuO纳米铝热剂。然后利用油墨直写技术(DIW)配制出固含量高达80%的含能油墨GAP/F2311-MICs(GF-MICs),在此基础上加入高氯酸铵(AP),探索AP/GF-MICs模型推进剂的可打印性,并研究了AP含量对于AP/GF-MICs模型推进剂燃烧性能的影响规律;采用FTIR方法测试了混合黏结剂的相容性和稳定性,通过TG-DSC和静态拉伸研究了GF-MICs纳米铝热剂的热性能,并测试了其流变性和聚合物的力学性能。结果表明,GAP-ETPE与F2311质量比为1∶4时,混合黏结剂的相容性、稳定性和力学性能最好;纳米Al/CuO的加入使得F2311和GAP-ETPE的热分解温度分别提前89.0℃和32.9℃;随着模型推进剂中Al/CuO含量的增加,AP高温分解温度最高提前101.58℃,预先点火反应提前29.68℃,放热量提升135%;GF-MICs能够很好地提高模型推进剂的反应活性和燃烧速率,且当模型推进剂中Al/CuO质量分数由10%增至40%时,到达P max时间缩短了71%,平均燃烧速率提升了293%。

关键词：纳米材料 GAP-ETPE/F2311 Al/CuO 增材制造含能油墨铝热剂模型推进剂

共混GAP基含能热塑性弹性体的氢键行为与力学性能

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火炸药学报 2024年第4期47卷 365-371页

作者：郑梦泽张宁刘双靳鹏张锡铭刘文皓罗运军北京理工大学材料学院北京100081 高能量密度材料教育部重点实验室北京100081

为了改善GAP热塑性弹性体的力学性能,采用了DSC、低场核磁测试、静态力学测试和动态力学测试的方法对两种异氰酸酯固化的弹性体共混体系的氢键行为和力学性能进行分析,建立微观结构与宏观性能的关系。结果表明,由于分子结构原因,HMDI固... 详细信息

为了改善GAP热塑性弹性体的力学性能,采用了DSC、低场核磁测试、静态力学测试和动态力学测试的方法对两种异氰酸酯固化的弹性体共混体系的氢键行为和力学性能进行分析,建立微观结构与宏观性能的关系。结果表明,由于分子结构原因,HMDI固化的GAP热塑性弹性体和IPDI固化的弹性体显示出不同的氢键行为和力学性能,通过物理共混得到了兼具抗拉强度及断裂延伸率的弹性体,50℃下抗拉强度高于1.5MPa,-40℃下延伸率不低于300%,相较于纯HMDI固化的弹性体,低温延伸率提升了约150%,IPDI固化的弹性体高温抗拉强度提升了约1.4MPa,说明通过共混可得到性能更为均衡的含能热塑性弹性体。

关键词：材料力学聚叠氮缩水甘油醚 GAP 热塑性弹性体氢键行为高分子物理共混高低温力学性能

Cr/Mo/W元素对镍基高温合金γ/γ′共格组织热稳定性的影响

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金属学报 2024年第4期60卷 453-463页

作者：凡莉花李金临孙九栋吕梦甜王清董闯大连理工大学材料科学与工程学院三束材料改性教育部重点实验室大连116024

近年来,随着航空航天发动机的持续发展,对其关键热端部件的承温能力要求越来越高,而高温合金共格组织热稳定性是影响其力学性能的关键因素,本工作在团簇成分式[Al-Ni_(12)](Al_(1)(Ti,Nb,Ta)_(0.5)(Cr,Mo,W)_(1.5))基础上,保持其他元素... 详细信息

近年来,随着航空航天发动机的持续发展,对其关键热端部件的承温能力要求越来越高,而高温合金共格组织热稳定性是影响其力学性能的关键因素,本工作在团簇成分式[Al-Ni_(12)](Al_(1)(Ti,Nb,Ta)_(0.5)(Cr,Mo,W)_(1.5))基础上,保持其他元素含量不变,改变Cr、Mo、W的含量设计了系列镍基高温合金(含Cr_(1.0)Mo_(0.5)的S1-CM、Cr_(1.0)W_(0.5)的S2-CW和含Cr_(0.7)Mo_(0.4)W_(0.4)的S3-CMW),研究Cr、Mo、W含量变化对合金γ/γ′共格组织热稳定性的影响。采用非自耗真空电弧炉制备合金铸锭,并对其在1300℃固溶15 h后在900℃下进行长期时效处理,并对时效态样品进行微观组织表征和力学性能测试。结果表明,这3个合金的微观组织均表现为高体积分数(f>70%)的γ′粒子均匀地分布在fcc-γ基体中。其中,S1-CM和S2-CW合金在900℃、50 h时效后γ′粒子形貌均呈椭球形,而S3-CMW合金则表现为方形,这是由于后者具有更负的γ/γ′点阵错配度(后者δ=-0.47%,前者δ=-0.25%~-0.33%)。500 h长期时效后,各合金中的γ′粒子形貌没有发生变化,且都具有较慢的粗化速率(K=10~18 nm^(3)/s);尤其S3-CMW合金表现出最高的γ/γ′共格组织稳定性(γ′粒子的粗化速率K=10.02 nm^(3)/s),且晶界处的第二相粒子析出明显低于其他合金。系列合金的硬度基本不随时效时间发生变化,也进一步表明了共格组织的稳定性;其中S3-CMW合金的显微硬度为397~418 HV,时效200 h后的室温压缩屈服强度为818 MPa。

关键词：镍基高温合金共格组织 γ′粒子粗化第二相析出

再生角蛋白凝胶对纺织退浆废水中浆料分子的吸附性能

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纺织学报 2024年第2期45卷 142-152页

作者：杨美慧李博沈艳琴武海良西安工程大学纺织科学与工程学院陕西西安710048 西安工程大学功能性纺织材料及制品教育部重点实验室陕西西安710048 苏州大学纺织行业丝绸功能材料与技术重点实验室江苏苏州215123

为实现废弃角蛋白纤维资源的高值化循环利用,在采用“还原预处理-甲酸”溶解法获取角蛋白多肽并引入α-硫辛酸进行化学改性基础上,制备再生凝胶材料用于纺织退浆废水中浆料分子的吸附处理。借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱等测试技... 详细信息

为实现废弃角蛋白纤维资源的高值化循环利用,在采用“还原预处理-甲酸”溶解法获取角蛋白多肽并引入α-硫辛酸进行化学改性基础上,制备再生凝胶材料用于纺织退浆废水中浆料分子的吸附处理。借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱等测试技术对角蛋白凝胶的结构和性能进行表征。针对聚乙烯醇(PVA)和淀粉2种浆料,探究凝胶对不同浆料分子的吸附规律及机制。结果表明:角蛋白凝胶具有均匀的三维孔隙结构,其化学组成和官能团结构与原纤维基本一致,且结晶程度较高;该凝胶对溶液体系中PVA分子的吸附量和去除率分别为16.278 mg/g和30.013%,对淀粉浆料则可达到133.234 mg/g和28.868%;此外,吸附动力学和热力学研究显示,角蛋白凝胶对2种浆料的吸附规律均符合准二级动力学模型,其中对PVA分子主要为物理吸附作用,而对淀粉则可能存在化学吸附效果。

关键词：角蛋白凝胶天然生物质生物吸附剂纺织退浆废水染料吸附动力学

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RTM用改性硅炔杂化树脂及其复合材料

复合材料学报 2024年第2期41卷 685-693页

作者：胡文杰张钧钧高明宇蒋峰光刘敏周权华东理工大学材料科学与工程学院特种功能高分子材料及相关技术教育部重点实验室上海200237 上海富晨新材料有限公司上海200241

树脂传递模塑(RTM)成型工艺是一种液体闭模成型工艺,成品表面光滑、安全环保、成本较低,极具发展潜力。硅炔杂化树脂是一种耐高温性能优异的有机无机杂化树脂,在航空航天领域均有广泛应用,但其与纤维的结合性能较差,复合材料力学性能不... 详细信息

树脂传递模塑(RTM)成型工艺是一种液体闭模成型工艺,成品表面光滑、安全环保、成本较低,极具发展潜力。硅炔杂化树脂是一种耐高温性能优异的有机无机杂化树脂,在航空航天领域均有广泛应用,但其与纤维的结合性能较差,复合材料力学性能不佳,成为制约其发展应用的主要因素。本文以苯并噁嗪树脂(PBZ)和氨基稀释剂(PAD)共混改性聚(间二乙炔基苯-甲基氢硅烷)树脂(PSA),制备了适用于RTM成型工艺的改性硅炔杂化树脂(PPA)。通过DSC、FTIR、流变仪、旋转黏度计和热重等方法对PPA树脂的RTM成型工艺、固化行为及耐热性能进行分析。结果表明:PPA树脂的加工窗口宽,可以实现RTM成型的目标,但固化温度高于PSA树脂;PPA树脂的耐热性能优异,其中PPA-1(PSA:PBZ:PAD质量比为5:1:2)树脂在氮气和空气中质量损失5%的温度(T_(d5))分别为585.4℃和568.3℃,1000℃质量保留率分别为88.3%和26.0%。复合材料力学性能测试表明,石英纤维增强PPA树脂复合材料(QF/PPA)力学性能随PBZ含量的增加而逐渐升高,其中QF/PPA-1常温下弯曲强度为346.2 MPa,层间剪切强度为21.4 MPa,较QF/PSA复合材料分别提高了120.6%和72.6%,400℃热老化2 h后的弯曲强度和层间剪切强度分别为256.5 MPa和17.1 MPa,400℃热老化2 h后的力学性能保留率超过70%。

关键词：硅炔杂化树脂共混改性 RTM成型工艺固化行为热性能复合材料

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高温声学检测技术的发展、应用与挑战

振动．测试与诊断 2024年第1期44卷 1-10,193页

作者：卢超郭伟石文泽陈振华胡博陈巍巍李秋锋陈尧刘远郭双林朱颖张萍南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室南昌330063

以我国航空航天、钢铁冶金、特种设备等领域的高温声学无损检测技术研究与应用为主线,分析了高温声学检测技术在促进先进高温材料制备与研发、钢铁冶金行业绿色低碳生产和产业升级、高温压力管道安全运行与维护等方面的巨大需求。介绍... 详细信息

以我国航空航天、钢铁冶金、特种设备等领域的高温声学无损检测技术研究与应用为主线,分析了高温声学检测技术在促进先进高温材料制备与研发、钢铁冶金行业绿色低碳生产和产业升级、高温压力管道安全运行与维护等方面的巨大需求。介绍了国内外在高温声学检测的技术方法和仪器研制等方面取得的进展,分析了压电超声、电磁超声、激光超声、激光电磁超声等技术在高温无损检测应用方面存在的优缺点和应用场景,总结了高温声学检测技术面临的机遇与挑战。

关键词：声学检测高温无损检测压电超声电磁超声激光超声