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稀土掺杂的钛合金表面镍-氧化石墨烯镀层微观结构及摩擦行为研究

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复合材料学报 2025年

作者：朱延松汤超弘汪鑫刘国刘存宇安徽理工大学机电工程学院合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室)

在瓦特镍型电镀液中掺入一定量稀土氧化铈(CeO2)和氧化石墨烯（GO），实现了TC4钛合金基体上Ni-GO-CeO2镀层制备，重点研究了稀土CeO2对复合镀层微观结构、晶粒尺寸、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明，随CeO2掺入增加，镀层中... 详细信息

在瓦特镍型电镀液中掺入一定量稀土氧化铈(CeO2)和氧化石墨烯（GO），实现了TC4钛合金基体上Ni-GO-CeO2镀层制备，重点研究了稀土CeO2对复合镀层微观结构、晶粒尺寸、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明，随CeO2掺入增加，镀层中孔洞和裂纹显著减少，且发现CeO2含量为3wt%时，镀层孔洞完全消失，但当CeO2含量超过3wt%时，镀层中CeO2将发生团聚，导致镀层再次出现孔洞和裂纹。XRD分析和显微硬度检测结果表明，CeO2含量为3wt%时，复合镀层Ni晶粒尺寸最小（42nm），较未掺杂CeO2的镀层减小了28%，显微硬度最高（384.84HV），较未掺杂CeO2的镀层提高了15.83%，但当CeO2含量超过3wt%时，镀层Ni晶粒尺寸增大，显微硬度下降。复合镀层摩擦特性研究表明，CeO2含量为3wt%时，镀层摩擦性能最优，摩擦系数最小（0.225），较未掺杂CeO2的镀层降低了24.24%，且磨损机制为轻微的磨粒磨损，但当CeO2含量超过3wt%，镀层摩擦性能降低，镀层表面磨粒磨损程度显著提高。

关键词： Ni-GO-CeO 稀土微观结构摩擦行为钛合金

平纹编织碳纤维增强碳化硅复合材料孔隙分级及性能预测

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复合材料学报 2025年

作者：马晨钰曾庆丰马欣语刘建涛范晓丽史俊勤宋歌西北工业大学材料学院天目山实验室高性能航空材料与先进制造中心西南交通大学机械工程学院

为了更精确快速的进行孔隙建模，需要寻找大小孔隙的临界体积。本研究采用micro-CT技术与三维重建方法，对2D Cf/SiC中的微结构进行了提取与重建。在孔隙建模方面，提出了一种避免孔隙重叠和纤维束阻隔的方法，并通过孔隙体积及其长宽... 详细信息

为了更精确快速的进行孔隙建模，需要寻找大小孔隙的临界体积。本研究采用micro-CT技术与三维重建方法，对2D Cf/SiC中的微结构进行了提取与重建。在孔隙建模方面，提出了一种避免孔隙重叠和纤维束阻隔的方法，并通过孔隙体积及其长宽比两种划分标准，建立了相应的单胞模型。通过有限元分析技术计算模量，界定了大孔隙与小孔隙的体积临界值。根据体积的划分，孔隙体积小于0.04mm3时对Cf/SiC单胞的力学性能较小；依据长宽比的划分，发现当孔隙体积小于0.021mm3时，其形状对材料性能的影响可以忽略不计。以0.021mm3作为临界体积，大于临界体积的精确建模，小于临界体积根据统计数据随机建模，计算得到的拉伸试样的宏观模量为110GPa，与实验得到的113GPa误差2.7%，证明了此划分方法可以在保证精度的同时提高建模效率。在孔隙分级的基础上探讨了体积元选取和纤维束波纹比对模量的影响，发现单胞模型在保持计算精度的同时效率更高，而波纹比增大导致复合材料模量减小。

关键词：平纹编织C /SiC复合材料代表特征体元孔隙大小孔隙结构力学性能

MOFs衍生物催化剂制备及气体净化性能研究进展

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南京工业大学学报(自然科学版) 2025年

作者：胡岚赵秋月周慧娴曾毅清江苏省环境科学研究院南京工业大学环境科学与工程学院南京工业大学材料化学工程国家重点实验室

催化净化是最为常用的气体污染物净化技术之一，具有效率高、选择性高和能耗低等特点。催化剂是催化净化技术的核心。随着节能减排要求不断提高，催化净化技术对催化剂的活性、选择性和稳定性等提出了更高的要求。以金属有机框架（MOFs... 详细信息

催化净化是最为常用的气体污染物净化技术之一，具有效率高、选择性高和能耗低等特点。催化剂是催化净化技术的核心。随着节能减排要求不断提高，催化净化技术对催化剂的活性、选择性和稳定性等提出了更高的要求。以金属有机框架（MOFs）为前驱体制备的多孔杂化纳米结构催化剂具有活性位点可控、比表面积高、稳定性高等优点，成为气体净化催化剂研究热点。本文以MOFs衍生物催化剂为对象，介绍不同种类MOFs衍生物催化剂的结构特点和制备方法；综述近几年MOFs衍生物催化剂在氮氧化物（NOx）、挥发性有机物（VOCs）、CO和N2O等污染物催化净化方面的应用研究进展；最后，结合气体催化净化技术对高效催化剂在工业应用方面的需求，对MOFs衍生物催化剂的研究方向进行展望。

关键词：气体净化 MOFs衍生物催化剂催化氧化选择性催化还原

基底偏压对电弧/磁控复合技术制备CrAlN耐磨涂层性能的影响规律

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工程科学学报 2025年第2期47卷 296-306页

作者：牛晓燕刘明泽董国强王玉江田浩亮河北大学土木工程检测与评估技术创新中心保定071002 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072 中国航发北京航空材料研究院航空材料先进腐蚀与防护航空科技重点实验室北京100095

利用中频磁控溅射与电弧离子镀复合沉积技术在不锈钢基体上沉积CrAlN涂层.利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、纳米压痕测试、划痕测试以及摩擦磨损试验等手段,系统地研究了基底偏压对CrAlN涂层微观形貌、力学性能及... 详细信息

利用中频磁控溅射与电弧离子镀复合沉积技术在不锈钢基体上沉积CrAlN涂层.利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、纳米压痕测试、划痕测试以及摩擦磨损试验等手段,系统地研究了基底偏压对CrAlN涂层微观形貌、力学性能及摩擦磨损性能的影响.随着基底偏压的增大,涂层表面经历了由较为粗糙的孔洞、大颗粒向平滑的形态演变.在-30 V基底偏压下(绝对值表示大小)制备的涂层表现出多个强衍射峰;-60 V偏压下,涂层沿(200)晶面方向择优生长.过高的基底偏压(-150 V)加剧了沉积过程中的二次溅射效应,导致涂层沉积速率降低,并出现晶格松弛和重结晶现象.此外,随着基底偏压的增加,涂层的硬度和弹性模量均呈先增加后减少趋势.在-60 V基底偏压下,涂层表现出较低的磨损率,而较高偏压下的涂层磨损机制转变为严重的磨粒磨损,涂层磨损严重.通过调控基底偏压,可以有效优化CrAlN涂层的组织结构、力学性能和摩擦磨损性能.在-60 V基底偏压下制备的CrAlN涂层展现出优异的力学性能和耐磨性,为实际应用中提升涂层性能提供了重要的理论和实验依据.

关键词：电弧/磁控复合沉积技术 CrAlN涂层基底偏压微观结构力学性能摩擦学性能

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GO/ZIF 67/水性环氧复合涂层的制备及防腐性能

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南京工业大学学报(自然科学版) 2025年

作者：黄亚文张田田邓莉张炜亮陈俊胡程耀西南科技大学材料与化学学院西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室西南科技大学生物质材料教育部工程研究中心绵阳麦思威尔科技有限公司

针对氧化石墨烯（GO）无自修复性能和沸石类金属有机框架聚合物（MOFs）的腐蚀介质屏蔽性能较弱等实际问题，将具有主被动协同防腐作用的GO/MOFs复合纳米颗粒作为防腐填料，将其添加到水性环氧树脂涂层（WEP）中提升防腐性能。通过微观... 详细信息

针对氧化石墨烯（GO）无自修复性能和沸石类金属有机框架聚合物（MOFs）的腐蚀介质屏蔽性能较弱等实际问题，将具有主被动协同防腐作用的GO/MOFs复合纳米颗粒作为防腐填料，将其添加到水性环氧树脂涂层（WEP）中提升防腐性能。通过微观形貌观察、电化学阻抗谱（EIS）测试和盐水浸泡实验对涂层的附着力和防腐性能进行评价。结果表明：复合纳米涂层的吸水率相比纯WEP涂层降低6%。在3.5%盐水中浸泡7 d后，复合纳米填料的添加量达到0.3%时，复合涂层的阻抗模量仍能保持1.9×10～8Ω·cm2，表现出优异的防腐性能。

关键词：氧化石墨烯沸石类金属有机框架聚合物水性环氧树脂涂层

人工智能在环境工程中的应用：热点演化与未来趋势

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环境工程学报 2025年 3049-3058页

作者：杨静张萌朱亮张伟军徐明王东升俞汉青汪华林吴明红任洪强国家自然科学基金委员会工程与材料科学部浙江大学环境与资源学院中国科学院生态环境研究中心工业废水无害化与资源化国家工程研究中心清华大学环境学院中国科学技术大学环境科学与工程系华东理工大学资源与环境工程学院福州大学环境与安全工程学院南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室

环境工程学科面临新的挑战和机遇，需要转变科学研究范式，突破传统末端治理为主要目标的学科局限，在应对全球生态环境问题中发挥更重要的功能。人工智能是当今颠覆性的技术之一，是环境工程领域创新发展的关键方向。本研究采用文献计... 详细信息

环境工程学科面临新的挑战和机遇，需要转变科学研究范式，突破传统末端治理为主要目标的学科局限，在应对全球生态环境问题中发挥更重要的功能。人工智能是当今颠覆性的技术之一，是环境工程领域创新发展的关键方向。本研究采用文献计量学方法梳理了1990—2023年环境工程领域与人工智能相关的24 000余篇论文，分析了全球范围内该领域的主要研究机构，解析了人工智能在环境工程领域的研究方向现状，探讨了研究热点的演化及未来发展趋势，并提出了潜在的挑战。本研究可为人工智能在环境工程领域的研究与发展提供建议和思路，助力我国环境工程学科的跨越式发展。

关键词：环境工程人工智能研究方向热点趋势研究挑战

基于2种算法联用构建电子烟烟液中烟碱含量快检的近红外模型

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分析试验室 2025年

作者：陈丹邓惠敏龙杰李长昱李郸孙浩巍张轲李明王春琼陈黎云南省烟草质量监督检测站北京大学材料科学与工程学院国家烟草质量监督检验中心云南瑞升烟草技术(集团)有限公司中国烟草总公司郑州烟草研究院

为提高电子烟烟液中烟碱含量傅里叶变换近红外（FT-NIR）预测模型的准确性，将光谱数据采用标准正态变量变换（SNV）算法预处理后，分别采用蒙特卡洛无信息变量消除法（MC-UVE）、遗传算法（GA）以及2种算法联用（MC-UVE-GA和GA-MC-UVE... 详细信息

为提高电子烟烟液中烟碱含量傅里叶变换近红外（FT-NIR）预测模型的准确性，将光谱数据采用标准正态变量变换（SNV）算法预处理后，分别采用蒙特卡洛无信息变量消除法（MC-UVE）、遗传算法（GA）以及2种算法联用（MC-UVE-GA和GA-MC-UVE）选择波数变量，并基于筛选后的变量建立了偏最小二乘（PLS）回归模型。对比不同算法的预测效果，2种算法联用后所建模型的预测均方根误差（RMSEP）更低，且校正均方根误差（RMSEC）更接近于预测均方根误差（RMSEP），过拟合风险小，最优的GA和MC-UVE联用偏最小二乘（GA-MC-UVE-PLS）回归模型所用波数变量为50个，仅占全谱的3.2%，其交叉验证决定系数(RCV2)从全谱时的0.991提高到了0.994，交叉验证均方根误差（RMSECV）和预测均方根误差（RMSEP）从全谱时的0.810和0.836分别降低至0.690和0.698。通过MC-UVE和GA算法的联用，能在初选变量基础上再精选出更少、更有效的变量，有效提高模型的预测精度和泛化能力。

关键词：近红外光谱蒙特卡洛无信息变量消除法遗传算法电子烟烟液烟碱

电子束逐层浇铸高温合金充型及凝固过程数值模拟

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铸造技术 2025年

作者：宁莉丹谭毅李鹏廷温书涛大连理工大学材料科学与工程学院辽宁省载能束冶金与先进材料制备重点实验室扬州大学机械工程学院

电子束熔炼已成为制备高温合金铸锭的关键技术,其凝固组织直接决定着铸造质量以及后续开坯锻造的性能。对铸锭凝固过程中组织的形成进行系统、详细的分析,具有现实和重要意义。考虑到实验研究成本高、难度大,本文基于ProCAST软件建立了... 详细信息

电子束熔炼已成为制备高温合金铸锭的关键技术,其凝固组织直接决定着铸造质量以及后续开坯锻造的性能。对铸锭凝固过程中组织的形成进行系统、详细的分析,具有现实和重要意义。考虑到实验研究成本高、难度大,本文基于ProCAST软件建立了高温合金制备充型与凝固过程数学模型,以预测电子束熔炼条件下逐层充型与凝固过程中温度场、流场及凝固结构演变,模拟了不同浇铸速度下(0.5、1、1.5、2和4 kg/s)铸造直径220 mm高温合金铸锭的温度场、流场及凝固组织,探讨了温度场、流速及凝固组织随浇铸速度的变化规律。结果表明,镍基高温合金铸锭逐层浇铸过程中,铸锭顶部合金温度高,底部合金温度低,实现了从底部到顶部的顺序凝固。随着浇铸速度的增大,温度梯度明显增大,上层合金熔体对下层合金温度变化影响变小,即温度回升幅度减小。在中心区域,热量积聚更为显著,可能导致铸锭内部产生较大的热应力和缺陷。浇铸速度的变化对合金流动的最大速度及合金液面波动的影响较大。随着浇铸速度的增加,监测点的流体速度变化呈现出更为明显的波动现象,特别是在靠近浇铸入口的区域,浇铸速度越大,合金液的冲击深度越大。浇铸速度显著影响了凝固过程中晶粒的生长行为与取向分布。较低的浇铸速度有利于柱状晶的形成,晶粒尺寸较大且取向较为有序;而较高的浇铸速度则促使中心区域晶粒细化,晶粒取向更加杂乱。

关键词：电子束数值模拟逐层浇铸高温合金浇铸速度

基于小位移旋量理论的六面顶压机顶锤对中精度分析

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金刚石与磨料磨具工程 2025年 733-743页

作者：王良文董巳洁司亮汪曙光谢贵重杜文辽李轲鲁海霞郑州轻工业大学机电工程学院河南省复杂机械装备智能监测与控制国际联合实验室郑州大学材料科学与工程学院中原关键金属实验室河南黄河旋风股份有限公司河南黄河田中科美压力设备有限公司

为了提升金刚石合成装备六面顶压机顶锤的对中精度,开展六面顶压机铰链梁的工作腔体装配误差分析。首先,基于小位移旋量(small displacement torsor,SDT)理论,建立要素采用不同公差原则时的金刚石压机铰链梁装配公差模型;其次,利用空间... 详细信息

为了提升金刚石合成装备六面顶压机顶锤的对中精度,开展六面顶压机铰链梁的工作腔体装配误差分析。首先,基于小位移旋量(small displacement torsor,SDT)理论,建立要素采用不同公差原则时的金刚石压机铰链梁装配公差模型;其次,利用空间矢量表示三维尺寸链,基于空间矢量环叠加原理推导出表示铰链梁活塞顶锤运动位姿的封闭环尺寸及其变动计算模型,进而得到其底、左、上顶锤中心轴线与各自顶锤外端面交点可能的误差范围;最后,比较三维公差分析得到的单个铰链梁活塞顶锤位姿累积闭环误差FR与一维尺寸链分析得到的类似误差X。结果表明:由于FR的组成环要多于X的组成环,其结果更能准确地表示铰链梁系统的误差传递结果,且FR[-1.005,1.005]表示的误差范围要大于X[-1.000,0.780]表示的误差范围,验证了该方法对装配公差分析的优越性和准确性。同时,通过筛选试验设计(Plackett-Burman design,PBD)筛选出对单个铰链梁活塞顶锤位姿封闭环影响较显著的变量,为合理分配压机铰链梁的加工精度提供了理论基础,有利于保障金刚石压机顶锤的对中精度,合理分配压机铰链梁相关结构配合公差及各部件的容差,并优化设备的加工成本。

关键词：金刚石合成压机铰链梁对中精度公差原则三维公差