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滑动电接触梯度电枢材料熔化磨损特性仿真研究

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电工技术学报 2024年

作者：邹昕阳陈立学王增基许璇张智榣脉冲功率技术教育部重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学)

该文提出一种利用梯度功能材料电枢提高电枢表面熔点、降低电枢熔化磨损率，从而延长电磁轨道发射器中轨道使用寿命的方法，并通过多物理场耦合仿真选择合适的电枢梯度功能材料，研究梯度功能材料电枢的熔化磨损特性。在COMSOL Multiphy... 详细信息

该文提出一种利用梯度功能材料电枢提高电枢表面熔点、降低电枢熔化磨损率，从而延长电磁轨道发射器中轨道使用寿命的方法，并通过多物理场耦合仿真选择合适的电枢梯度功能材料，研究梯度功能材料电枢的熔化磨损特性。在COMSOL Multiphysics仿真软件中采用“平板式”分层的梯度功能材料模型，将各层复合材料的物理性能表示为关于功能体材料体积分数的函数，模拟在电流流经结构体电阻以及电枢-轨道表面接触电阻产生的焦耳热影响下，电枢于初始阶段的熔化情况。结果表明，铬更适合作为功能体材料加入铝基体形成梯度功能材料电枢，铌、钼次之，而铜功能体梯度功能材料电枢的抗熔化磨损能力较弱。仿真实验将应用于梯度功能材料电枢的制作和试验，仿真结果对梯度功能材料电枢试验具有一定的指导意义。

关键词：电磁性能电磁轨道炮梯度功能材料电枢熔化磨损仿真分析

(K0.5Na0.5)Nb1-xTaxO3铁电性的第一性原理研究

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原子与分子物理学报 2025年第4期 144-152页

作者：褚新建雷博程刘晨曦刘纪博新疆科技学院信息科学与工程学院新疆大学物理科学与技术学院新疆固体物理与器件重点实验室西安工业大学光电工程学院

随着铅基陶瓷的大量使用，造成了严重的环境和健康问题，为了能够找寻替代铅基陶瓷的材料，人们开始了对无铅陶瓷材料的探索.(K0.5Na0.5)NbO3材料由于其优异的铁电压电性能，成为了无铅陶瓷材料的代表，但是碱性组分在高温下的高挥发性... 详细信息

随着铅基陶瓷的大量使用，造成了严重的环境和健康问题，为了能够找寻替代铅基陶瓷的材料，人们开始了对无铅陶瓷材料的探索.(K0.5Na0.5)NbO3材料由于其优异的铁电压电性能，成为了无铅陶瓷材料的代表，但是碱性组分在高温下的高挥发性使其应用范围受到了极大的限制.基于这样的考虑，本文基于密度泛函理论的第一性原理方法，探究了(K0.5Na0.5)Nb1-xTaxO3（x=0.125,0.25,0.375,0.5,0.625,0.75,0.875,1）九种体系的铁电性能，结果表明：随着Ta浓度的增加，晶格常数发生了突变，由此猜测KNN材料随着Ta浓度的增加，发生了正交-单斜的相变；Ta的掺入能够降低KNN材料的烧结难度，且随着Ta浓度的增加，形成难度逐渐降低；掺杂体系中，Ta-4f轨道与Na-3p, K-4p以及O-2s轨道电子发生了杂化，使导带底Nb-4d与Na-3p电子的态密度峰向高能区移动，禁带宽度呈现增加的趋势；在分析KNN材料铁电性作用机理时发现KNN的铁电极化类型是离子位移型极化，且在[001]方向上不具有极化能力.分析掺杂后各个体系的极化强度，发现随着Ta浓度的增加，极化强度逐渐降低，但是在低浓度掺杂时极化有向上增加的趋势，这可能是体系在低浓存在着正交与单斜的准同型相界（Morphotropic phase boundary, MPB）导致的，由此可以判断，低浓度掺杂有利于提高KNN材料的铁电性能.

关键词：第一性原理钙钛矿结果 KNN 铁电性

(KNa)NbTaO铁电性的第一性原理研究

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原子与分子物理学报 2024年 144-152页

作者：褚新建雷博程刘晨曦刘纪博新疆大学物理科学与技术学院新疆固体物理与器件重点实验室新疆科技学院信息科学与工程学院西安工业大学光电工程学院

随着铅基陶瓷的大量使用，造成了严重的环境和健康问题，为了能够找寻替代铅基陶瓷的材料，人们开始了对无铅陶瓷材料的探索.(K0.5Na0.5)NbO3材料由于其优异的铁电压电性能，成为了无铅陶瓷材料的代表，但是碱性组分在高温下的高挥发性使其应用范围受到了极大的限制.基于这样的考虑，本文基于密度泛函理论的第一性原理方法，探究了(K0.5Na0.5)Nb1-xTaxO3(x=0.125,0.25,0.375,0.5,0.625,0.75,0.875,1)九种体系的铁电性能，结果表明：随着Ta浓度的增加，晶格常数发生了突变，由此猜测KNN材料随着Ta浓度的增加，发生了正交-单斜的相变；Ta的掺入能够降低KNN材料的烧结难度，且随着Ta浓度的增加，形成难度逐渐降低；掺杂体系中，Ta-4f轨道与Na-3p,K-4p以及O-2s轨道电子发生了杂化，使导带底Nb-4d与Na-3p电子的态密度峰向高能区移动，禁带宽度呈现增加的趋势；在分析KNN材料铁电性作用机理时发现KNN的铁电极化类型是离子位移型极化，且在[001]方向上不具有极化能力.分析掺杂后各个体系的极化强度，发现随着Ta浓度的增加，极化强度逐渐降低，但是在低浓度掺杂时极化有向上增加的趋势，这可能是体系在低浓存在着正交与单斜的准同型相界(Morphotropic phase boundary,MPB)导致的，由此可以判断，低浓度掺杂有利于提高KNN材料的铁电性能.

关键词：第一性原理钙钛矿结果 KNN 铁电性

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钨掺杂镍铁水滑石高效电催化析氧反应

物理化学学报 2024年第1期40卷 44-45页

作者：段欣漩 Marshet Getaye Sendeku 张道明周道金徐立军高学庆陈爱兵邝允孙晓明北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室北京软物质科学与工程高精尖创新中心北京100029 清华大学深圳研究院海洋氢能研发中心广东深圳518071 中核战略规划研究总院北京100048 新疆工程学院新疆煤矿机电工程技术研究中心乌鲁木齐830023 河北科技大学化学与制药工程学院石家庄050018

电解水对制备可持续和清洁的氢气能源至关重要。电解水的阳极析氧反应设计复杂的4-电子转移过程,所需能耗较高,是电解水的速控步骤。催化剂对于析氧反应的进行具有重要作用。镍铁水滑石是最具潜力的碱性非贵金属析氧反应(OER)催化剂,但... 详细信息

电解水对制备可持续和清洁的氢气能源至关重要。电解水的阳极析氧反应设计复杂的4-电子转移过程,所需能耗较高,是电解水的速控步骤。催化剂对于析氧反应的进行具有重要作用。镍铁水滑石是最具潜力的碱性非贵金属析氧反应(OER)催化剂,但是由于水滑石导电性差、活性位点暴露不充分、对反应中间体吸附较弱等问题,催化活性还需要进一步提高。如何提升催化活性已经被科学家们广泛关注,比如:制造缺陷、掺杂、将水滑石剥离为单层结构和组装为阵列结构等。在本论文中,通过简单的“一锅法”醇解合成了一系列不同量W掺杂NiFe-LDH的样品。XRD结果表明合成的NiFeW-LDH的衍射峰与完美NiFe-LDH标准卡片相同,没有其他的衍射峰,表明W没有单独成相,被成功掺杂进入NiFe-LDH。扫描电镜表明NiFeW-LDH为纳米片(尺寸约为~500 nm)组成的3d立体花状结构,且材料中Ni、Fe和W均匀分布。XPS表明材料中W的价态为6+,与未掺杂的NiFe-LDH相比,Fe向高价态移动,表面吸附的OH增多。在密度泛函理论(DFT)计算中,结果同样表明W6+掺杂有利于H2O和O*中间体的吸附,提高了Fe位点的活性。在1 mol∙L^(−1) KOH中,NiFeW-LDH达到10 mA·cm^(−2)所需过电位是199和237 mV,这比大多数的NiFe基粉末催化剂的性能好。综上,实验和计算表明W掺杂调控催化剂中Fe位点电子结构,优化对反应中间体的吸附,使催化剂具有更高活性。

关键词：析氧反应水滑石钨掺杂电子相互作用电催化

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柔性梳刷式枸杞采收机械结构设计与建模仿真分析

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安徽农业科学 2024年第12期52卷 192-196,221页

作者：姜彦武韩长杰郭俊先马俊贵新疆农业大学机电工程学院新疆乌鲁木齐830052 西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 新疆智能农业装备重点实验室新疆乌鲁木齐830052 新疆维吾尔自治区农业农村机械化发展中心新疆乌鲁木齐830054

设计了一种以柔性回转梳刷式采收为工作原理的骑跨式枸杞采收机械,该机械主要由采摘装置、收集装置、传动结构、行走装置、机架等部分组成,理论上可一次性实现枸杞的摘落、低损收集、清选等功能。运用SolidWorks 2022软件完成了三维建模... 详细信息

设计了一种以柔性回转梳刷式采收为工作原理的骑跨式枸杞采收机械,该机械主要由采摘装置、收集装置、传动结构、行走装置、机架等部分组成,理论上可一次性实现枸杞的摘落、低损收集、清选等功能。运用SolidWorks 2022软件完成了三维建模,Ansys Workbench 2022软件对核心构件——梳刷组件进行了有限元仿真试验,结果表明机架的最大应力为58.79 MPa,小于材料的最大强度极限,最大应变量约0.0003 mm,满足材料强度要求。自由模态分析结果发现,前3阶模态固有频率几乎为0,表现为刚体模态,从第4阶开始表现为弹性模态,前10阶模态的频率呈逐渐升高的趋势,且最高频率约9.4700 Hz,与机器频率相差较大,验证了整机结构方案和选材设计的合理性。该采收机械的设计可为后期进一步研究低损伤枸杞机械化采收提供参考。

关键词：枸杞采收三维建模有限元分析

仿生竹纤维五系铝基复合结构强-韧性调控与界面显微组织研究

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中国激光 2024年

作者：杨光马一鑫赵朔钦兰云王向明沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室航空工业沈阳飞机设计研究所

铝基复合材料具有高比强度、低成本、良好的耐腐蚀性以及易回收性等特点，被广泛用于航空航天工业、交通运输、电子等领域。为进一步提高铝基复合材料的强度与韧性，克服强韧性倒置关系，本文通过在铝基体中加入不同体积分数与尺寸的钛... 详细信息

铝基复合材料具有高比强度、低成本、良好的耐腐蚀性以及易回收性等特点，被广泛用于航空航天工业、交通运输、电子等领域。为进一步提高铝基复合材料的强度与韧性，克服强韧性倒置关系，本文通过在铝基体中加入不同体积分数与尺寸的钛合金骨架结构，制备出强韧性可调控的仿竹纤维Al-Ti复合结构。研究发现：钛合金强化骨架与铝合金基体界面间发生了扩散反应，形成了致密的冶金结合，界面内析出相为钛铝金属间化合物。与传统铝基复材相比，复合结构铝基复合材料抗压强度高达380MPa-1085MPa，形成一体化微/宏观“高强-高韧”纤维状复合结构。对微观变形机制研究：高强度化合物的析出有效的阻止异质界面内裂纹萌生、扩展。同时高分辨下观察发现，界面内析出的Ti3Al相变形后在晶粒内部形成了有效的变形孪晶，提高了界面内高、低模量析出相间协调变形能力，是复合结构增强-增韧的主要机制。

关键词：增材制造仿生结构 Al-Ti复合结构材料微/宏观强韧性调控

高温煅烧氢氧化铝生产中α-Al_(2)O_(3)定量转变的影响因素

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有色金属工程 2023年第7期13卷 16-24页

作者：梁李斯徐强高艳丽马冰陈长科赵晨西安建筑科技大学冶金工程学院西安710055 新疆铝基电子电工材料重点实验室乌鲁木齐830013 新疆众和股份有限公司乌鲁木齐830013

为探究煅烧过程中不同因素对α-Al_(2)O_(3)定量转变的影响规律及其机理,并确定制备特定α-Al_(2)O_(3)含量的最佳制备条件,将4N级氢氧化铝在不同温度、升温速率以及保温时间下进行煅烧。对煅烧后的样品进行定性定量分析,采用响应曲面... 详细信息

为探究煅烧过程中不同因素对α-Al_(2)O_(3)定量转变的影响规律及其机理,并确定制备特定α-Al_(2)O_(3)含量的最佳制备条件,将4N级氢氧化铝在不同温度、升温速率以及保温时间下进行煅烧。对煅烧后的样品进行定性定量分析,采用响应曲面分析法建立优化模型,并通过实验进行验证。结果表明:煅烧温度与保温时间是影响氧化铝相变过程α-Al_(2)O_(3)定量转变的主要因素,随着煅烧温度与保温时间的增长,α-Al_(2)O_(3)的含量也在增加。在煅烧温度为1130~1170℃、升温速率1~5℃/min、保温时间1~3 h的条件下,以α-Al_(2)O_(3)含量值为响应变量建立模型,分别设定α-Al_(2)O_(3)含量取值为0.75、0.85和0.95进行验证,相对应所得最优结果煅烧温度分别为1155.53、1169.14、1169.54℃,升温速率分别为4.97、4.94、4.95℃/min,保温时间分别为2.97、2.41、2.67 h,所建立模型预测结果与实验结果相差小于8%,证明所建模型有效。

关键词： α-氧化铝煅烧定性定量转变响应曲面

微量元素对ADC12铝合金组织及热分析结果的影响

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轻合金加工技术 2023年第6期51卷 8-14页

作者：马小红徐亚军陈长科陈诚诚田冬梅王向杰新疆铝基电子电工材料重点实验室新疆乌鲁木齐830013 东北大学材料电磁加工教育部重点实验室辽宁沈阳110819

研究了Al-5Ti-1B、Sr和Mo对ADC12铝合金组织结构的影响,利用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)进行分析和检测,并对凝固行为进行评估。结果表明:在ADC12铝合金中添加Al-5Ti-1B晶粒细化剂,晶粒细化效果最为显著;添加Sr的ADC12铝合金,共晶硅... 详细信息

研究了Al-5Ti-1B、Sr和Mo对ADC12铝合金组织结构的影响,利用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)进行分析和检测,并对凝固行为进行评估。结果表明:在ADC12铝合金中添加Al-5Ti-1B晶粒细化剂,晶粒细化效果最为显著;添加Sr的ADC12铝合金,共晶硅的变质效果最为明显。热分析结果表明,添加Al-5Ti-1B的ADC12铝合金中初生α-Al的成分过冷度和形核率显著增加,细化效果最为显著;添加Sr的ADC12铝合金中共晶硅的形核温度和生长温度显著降低,变质效果最好;添加Mo的ADC12铝合金中共晶Al2Cu的形核温度和生长温度最低。利用特征温度参数评估ADC12铝合金的凝固组织,优化微量元素对Al-Si-Cu合金组织和性能的影响。

关键词： ADC12铝合金细化变质显微组织热分析

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低锌石墨烯环氧防腐底漆的制备及性能研究

新疆大学学报（自然科学版）（中英文） 2023年第6期40卷 709-716页

作者：张慧丽朱玉方梁丰国杨新伟陈长科马俊红新疆大学化工学院新疆乌鲁木齐830017 新疆众和股份有限公司新疆铝基电子电工材料重点实验室新疆乌鲁木齐830013

研究金属防腐涂料对金属材料的安全具有重要意义,石墨烯良好的物理化学性能为提高防腐涂料性能提供了新的思路.以少量还原氧化石墨烯(RGO)为填料,制备了系列低锌石墨烯环氧防腐底漆,重点考察了RGO用量、颜基比对制得防腐涂层硬度、耐弯... 详细信息

研究金属防腐涂料对金属材料的安全具有重要意义,石墨烯良好的物理化学性能为提高防腐涂料性能提供了新的思路.以少量还原氧化石墨烯(RGO)为填料,制备了系列低锌石墨烯环氧防腐底漆,重点考察了RGO用量、颜基比对制得防腐涂层硬度、耐弯曲、耐冲击等基本物理性能以及防腐性能的影响.实验结果表明:颜基比是影响低锌石墨烯防腐底漆性能的关键因素,在低锌粉用量(35%)条件下,少量RGO的引入可以与锌粉形成良好的协同作用有效提升底漆的长效防腐性能,优化组成的防腐底漆产品耐盐雾实验时间可达1450 h以上,具有一定的应用潜力.

关键词：还原氧化石墨烯环氧防腐底漆低锌防腐性能颜基比