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高速SiC-MOSFET叠层封装结构设计及性能评估

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强激光与粒子束 2024年第2期36卷 138-144页

作者：马久欣马剑豪任吕衡余亮姚陈果董守龙重庆大学输变电装备技术全国重点实验室重庆400044

作为脉冲系统的核心部件,开关承担着脉冲成形、功率调制等重要作用,开关通断速度往往决定脉冲上升时间,高速开关是纳秒短脉冲形成的关键。提出一种高速SiC-MOSFET叠层封装结构,整体布局无引线、无外接,具有极低寄生电感。开展了电磁场... 详细信息

作为脉冲系统的核心部件,开关承担着脉冲成形、功率调制等重要作用,开关通断速度往往决定脉冲上升时间,高速开关是纳秒短脉冲形成的关键。提出一种高速SiC-MOSFET叠层封装结构,整体布局无引线、无外接,具有极低寄生电感。开展了电磁场仿真研究,揭示了脉冲形成过程中封装多介质界面电磁场分布规律,明确了封装结构电磁薄弱环节,为进一步绝缘优化提供指导。搭建双脉冲测试平台,对研制的SiC-MOSFET叠层封装开关与同芯片商用TO-263-7封装开关的动态性能进行测试。结果表明,大电流工况下,所提封装电流开通速度提升48%,关断速度提升50%,开通损耗降低54.6%,关断损耗降低62.8%,实验结果验证了所提叠层封装结构对开关动态性能的改善。

关键词：脉冲功率开关 SiC-MOSFET 开关封装结构双脉冲测试开关动态性能

基于势能界面的带锁相环变流器暂态同步稳定裕度评估

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高电压技术 2024年

作者：鲍颜红吴峰任先成张金龙徐泰山南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 电网运行风险防御技术与装备全国重点实验室东南大学电气工程学院

接入弱电网带锁相环变流器的暂态同步稳定问题是新能源高占比电力系统主要的稳定问题之一。本文在大扰动下锁相控制变流器动态过程分析基础上，基于锁相环加减速过程中虚拟动能和势能的相互转化，提出了一种锁相控制变流器暂态同步稳定... 详细信息

接入弱电网带锁相环变流器的暂态同步稳定问题是新能源高占比电力系统主要的稳定问题之一。本文在大扰动下锁相控制变流器动态过程分析基础上，基于锁相环加减速过程中虚拟动能和势能的相互转化，提出了一种锁相控制变流器暂态同步稳定裕度的评估方法。通过延拓虚拟功角轨迹局部逼近锁相环动态系统的稳定域边界，以边界出口点处的临界势能近似局部临界暂态能量，通过计算故障恢复后锁相环能量和临界势能界面的距离定义其稳定裕度。所提方法可以有效评估锁相控制变流器暂态同步稳定裕度，相比已有方法评估结果更逼近真实的稳定域边界，满足电力系统变流器驱动稳定性的量化分析需求，在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型计算验证结论的正确性。

关键词：锁相环同步变流器暂态同步稳定势能轨迹延拓稳定裕度

考虑表面层厚度和载荷不确定性的结构稳健性拓扑优化方法

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应用力学学报 2024年

作者：王利山胡靖宇刘书田大连理工大学工程力学系工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室

Shell-infill结构等含表面异质层的结构成为重要的创新结构。制造过程中由于加工精度等会引起表面层厚度与材料性质的不确定性，工作环境也常会引起作用荷载的不确定性。本文研究考虑不确定性的含异质表面层结构的设计方法，提出一种考... 详细信息

Shell-infill结构等含表面异质层的结构成为重要的创新结构。制造过程中由于加工精度等会引起表面层厚度与材料性质的不确定性，工作环境也常会引起作用荷载的不确定性。本文研究考虑不确定性的含异质表面层结构的设计方法，提出一种考虑表面层厚度和载荷不确定的稳健性拓扑优化方法，以获得能够抵抗多源不确定性干扰的稳健性设计。首先，采用基于腐蚀界面识别法建立表面层描述模型。其次，结合由扩展最优线性估计方法离散的随机场所表示的表面层厚度不确定与服从正态分布的随机变量所表示的载荷不确定建立不确定性描述模型。然后，以最小化结构柔度均值与标准差的加权和为目标函数、以结构体积为约束函数建立结构稳健性拓扑优化模型。基于摄动技术进行系统的不确定分析和随机响应估计，推导出目标函数和约束函数相对于设计变量的灵敏度。通过典型的数值算例验证方法的有效性。数值算例表明本文方法可以设计出抵抗表面层厚度和载荷不确定的稳健结构。

关键词：含异质表面层结构稳健性拓扑优化不确定性随机场

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耐热Al-Ce合金的组织和力学性能

特种铸造及有色合金 2024年第2期44卷 222-227页

作者：肖昌焱林冲谭纬文李杰吴树森武汉工程大学机电工程学院化工装备强化与本质安全湖北省重点实验室武汉430205 华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术全国重点实验室武汉430074

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、能谱仪等手段,研究了Al-xCe(x=6,8,10,12,%,质量分数,下同)和Al-8Ce-yNi(y=2,3,4,5,6,%)合金的组织和力学性能。结果表明,随着Ce含量增加,Al-Ce二元合金中α-Al枝晶显著细化,共晶Al_(11)Ce_(3)相... 详细信息

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、能谱仪等手段,研究了Al-xCe(x=6,8,10,12,%,质量分数,下同)和Al-8Ce-yNi(y=2,3,4,5,6,%)合金的组织和力学性能。结果表明,随着Ce含量增加,Al-Ce二元合金中α-Al枝晶显著细化,共晶Al_(11)Ce_(3)相体积分数增大;当Ce含量为12%时,生成了粗大的初生Al_(11)Ce_(3)相。随着Ni含量增加,Al-8Ce-yNi合金固液两相区变窄,α-Al晶体固液界面成分过冷程度增加,晶体分枝加快,这导致了α-Al枝晶尺寸明显减小,同时合金中出现了由Al_(3)Ni和Al_(11)Ce_(3)相构成的三元共晶团网状结构。Al-8Ce-yNi合金室温和350℃高温抗拉强度均随着Ni含量的增加而增大。当Ni含量为6%时,合金室温和350℃高温下抗拉强度均达到最大值,分别为189 MPa和72 MPa。

关键词：耐热Al-Ce合金组织力学性能

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柔性散热材料研究进展

复合材料学报 2024年

作者：白龙王盼盼王宝丽王子儒李天翔叶冬中国航空工业集团公司济南特种结构研究所华中科技大学机械科学与工程学院智能制造装备与技术全国重点实验室

随着电子器件向着高集成化、高功率化、一体化和多功能化方向发展，以及可穿戴器件、柔性显示和软体机器人等新型柔性器件的兴起，对器件的高效散热和柔性可变形能力提出了更高的要求，因此柔性散热材料得到越来越多的关注，具有广阔的... 详细信息

随着电子器件向着高集成化、高功率化、一体化和多功能化方向发展，以及可穿戴器件、柔性显示和软体机器人等新型柔性器件的兴起，对器件的高效散热和柔性可变形能力提出了更高的要求，因此柔性散热材料得到越来越多的关注，具有广阔的应用前景。本文综述了柔性散热材料的研究进展和现状，对比分析了碳基类、聚合物类和液态金属类这三大类柔性散热材料的优缺点，指出兼具优良导热性、柔韧性的复合柔性散热材料具有深厚发展潜力和实用价值。

关键词：柔性散热材料热界面材料石墨烯聚合物液态金属

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气相爆轰合成碳纳米材料的研究进展

爆破 2024年第2期41卷 160-169页

作者：陈端花李晓杰闫鸿浩王小红王宇新大连理工大学工程力学系大连116024 大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室大连116024

气相爆轰合成是一种新型的碳纳米材料制备方法,相对于其他碳纳米材料制备方法而言具有反应速度快、产物种类多、产量大、纯度高、操作简单和经济性高等优点,有利于促进碳纳米材料的工业化生产。为深入阐明气相爆轰法合成碳纳米材料的研... 详细信息

气相爆轰合成是一种新型的碳纳米材料制备方法,相对于其他碳纳米材料制备方法而言具有反应速度快、产物种类多、产量大、纯度高、操作简单和经济性高等优点,有利于促进碳纳米材料的工业化生产。为深入阐明气相爆轰法合成碳纳米材料的研究与发展状况,介绍了气相爆轰法合成所需仪器设备、实验流程、理论计算以及产物的表征方法等,整理归纳了气相爆轰法合成碳包覆纳米金属粒子、碳纳米球、碳纳米管、碳点和碳纳米胶囊等技术与方法,分析了合成产物的形貌、结构及性能特征,展望了气相爆轰下各种新型碳纳米材料的应用潜力与技术发展趋势,以期为合理设计、针对性优化、规模化合成纳米材料奠定理论基础。研究表明:爆轰合成应结合宏观的爆轰理论和微细观的粒子生长。当前借助爆轰波发动机与爆轰胞格结构研究热点,使宏观爆轰胞格与纳米材料微观合成过程构成联系是重点研究方向。然而,在研究爆轰合成粒子的生长机理时,聚集在微细尺度上的纳米粒子生长仍然也是一种跨尺度问题,有必要引入分子动力学和格子波尔兹曼计算方法加以解决。

关键词：气相爆轰合成碳纳米材料冲击波碳包覆纳米金属碳纳米胶囊

外源生物强化下水稻秸秆好氧-厌氧两相发酵产甲烷特性研究

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农业机械学报 2024年第8期55卷 401-409页

作者：何董罗立娜徐名汉刘莹丁清华孙勇秦楠广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广州510640 东北农业大学工程学院哈尔滨150030 黑龙江省寒地农业可再生资源利用技术及装备重点实验室哈尔滨150030 中国农业机械化科学研究院集团有限公司农业装备技术全国重点实验室北京100083 黑龙江农垦管理干部学院哈尔滨150090 潍坊理工学院现代农业与环境学院潍坊262500 山东禄禧大盛环保科技有限公司潍坊262128 农业农村部生猪养殖设施工程重点实验室哈尔滨150030

采用生物强化方法强化水稻秸秆好氧水解过程,并研究绿色木霉及添加量(占总料液质量分数3%、5%、7%和9%)对其发酵特性的影响。好氧水解阶段生物强化时间为24 h,随后在35℃条件下进行厌氧发酵产甲烷潜力测试试验。结果表明,与对照组相比,... 详细信息

采用生物强化方法强化水稻秸秆好氧水解过程,并研究绿色木霉及添加量(占总料液质量分数3%、5%、7%和9%)对其发酵特性的影响。好氧水解阶段生物强化时间为24 h,随后在35℃条件下进行厌氧发酵产甲烷潜力测试试验。结果表明,与对照组相比,添加绿色木霉进行生物强化各组的木质纤维素降解率、挥发性脂肪酸(VFAs)产量及产气率均有不同程度的提高,VFAs均以乙酸为主。利用Modified Gompertz对累积产甲烷量进行拟合,拟合结果较好,绿色木霉添加量为3%、5%、7%、9%的各预处理试验组累积产甲烷量分别为198.28、211.351、228.44、234.78 mL/g,比CK对照组产甲烷量分别提高18.89%、26.72%、36.96%、40.76%,添加7%绿色木霉组的综合效果最好,在此条件下半纤维素、纤维素、木质素降解率分别为36.86%、31.57%、7.43%,甲烷产量较CK组提高36.96%。好氧水解过程中优势菌群为厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)等,其中厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度随水解时间的延长而减少,绿弯菌门(Chloroflexi)和拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度增加,表明添加菌剂能够改变菌群结构,促进好氧水解反应的进行。

关键词：水稻秸秆厌氧发酵好氧水解生物强化绿色木霉产甲烷特性

球形氮化硼/环氧复合材料的制备及绝缘性能研究

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绝缘材料 2024年第5期57卷 26-33页

作者：何润黄正勇张樱凡赵腾李晨昕李剑胡清华重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044

针对常规片状氮化硼比表面积大,与环氧树脂复合时会急剧增大树脂黏度的问题,本研究制备了球形氮化硼,并将其作为填料与环氧树脂复合制备了球形氮化硼/环氧复合材料。研究了球形氮化硼/环氧复合材料的制备工艺和固化特性,对比研究了片状... 详细信息

针对常规片状氮化硼比表面积大,与环氧树脂复合时会急剧增大树脂黏度的问题,本研究制备了球形氮化硼,并将其作为填料与环氧树脂复合制备了球形氮化硼/环氧复合材料。研究了球形氮化硼/环氧复合材料的制备工艺和固化特性,对比研究了片状/球形氮化硼填料的形貌和填充量对环氧树脂复合材料力学性能和电学性能的影响规律。结果表明:随着反应温度升高,环氧树脂的固化度呈现“S”型曲线变化,整个固化过程可大致分为“慢-快-慢”3个阶段。力学性能方面,加入少量氮化硼可以提高环氧树脂复合材料的力学性能;高填充量时,球形氮化硼/环氧复合材料比片状氮化硼/环氧复合材料具有更优异的力学性能。电气性能方面,环氧树脂复合材料的相对介电常数随填料含量的增加而增大,介质损耗因数均低于0.02;与片状氮化硼/环氧复合材料相比,球形氮化硼/环氧复合材料的“填料-树脂”界面减少,具有更低的相对介电常数和介质损耗因数;添加适量的氮化硼能够显著提高复合材料的体积电阻率和电气强度。

关键词：环氧树脂球形氮化硼绝缘性能力学性能

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长时热暴露对Mar-M247合金组织演变及高温拉伸性能的影响

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材料热处理学报 2024年第7期45卷 79-86页

作者：罗超商玉洁高振桓王西涛何金珊清洁高效透平动力装备全国重点实验室四川德阳618000 东方电气集团东方汽轮机有限公司四川德阳618336 北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083 齐鲁工业大学(山东省科学院) 新材料研究所山东省轻质高强金属材料省级重点实验室山东济南250014

研究了等轴Mar-M247高温合金在800℃热暴露长达24000 h过程中的组织演变规律和800℃的高温拉伸强度和塑性。结果表明:热暴露5000 h前,合金的枝晶干二次γ′相、三次γ′相尺寸显著增大,热暴露5000~240000 h时,枝晶干二次γ′相尺寸没有... 详细信息

研究了等轴Mar-M247高温合金在800℃热暴露长达24000 h过程中的组织演变规律和800℃的高温拉伸强度和塑性。结果表明:热暴露5000 h前,合金的枝晶干二次γ′相、三次γ′相尺寸显著增大,热暴露5000~240000 h时,枝晶干二次γ′相尺寸没有明显变化,枝晶干三次γ′相尺寸略微增长。随热暴露时间延长,枝晶干二次γ′相体积分数增大,三次γ′相体积分数下降。根据两种γ′相的尺寸分布(PSD),两种γ′相的粗化均符合跨界面扩散控制(Trans-interface diffusion-controlled,TIDC)粗化理论;晶界处MC型碳化物通过MC+γ→M_(23)C_(6)+γ′反应逐渐分解,在晶界处形成γ′相膜,包裹着MC型碳化物和M_(23)C_(6)型碳化物。高温拉伸实验结果表明,随热暴露时间的延长,合金的屈服强度和抗拉强度先减小后基本不变,伸长率和断面收缩率先增大后减小再增大,在热暴露5000 h后,屈服强度和抗拉强度分别减小了164和76 MPa,而在热暴露5000~24000 h时,屈服强度和抗拉强度分别稳定在750和950 MPa。

关键词：镍基高温合金等轴Mar-M247合金热暴露组织演变拉伸性能