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空间目标远距离磁控方法及应用分析

系统工程与电子技术 2024年第1期46卷 261-270页

作者：赵宏亮张元文杨乐平黄涣马天国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073

星间电磁力/力矩作用相对于传统航天器操控方式,具有不消耗推进剂、无羽流污染、可控能力强等优势。因此,在交会对接、编队集群、失效卫星消旋等方面得到了广泛关注。然而,电磁力/力矩的数值与场源作用距离的3到4次方成反比,导致电磁力... 详细信息

星间电磁力/力矩作用相对于传统航天器操控方式,具有不消耗推进剂、无羽流污染、可控能力强等优势。因此,在交会对接、编队集群、失效卫星消旋等方面得到了广泛关注。然而,电磁力/力矩的数值与场源作用距离的3到4次方成反比,导致电磁力/力矩的有效作用空间有限。磁化同轴枪强流脉冲放电装置可产生高传输速度(~1000 km/s)、高电子密度(~10^(16)cm^(-3))、高能量密度(~1 MJ/m^(2))、具有球马克位形的等离子体环,且等离子体环的放电电流可产生强度可观的环向磁场和极向磁场(~1 T)。此外,等离子体环的生成和输运环境与空间真空环境高度契合。基于磁化同轴枪生成具有球马克位形的等离子体环并将等离子体环所携带磁场远距投送的新型磁控方式,本文研究可控等离子体环远距投送对空间目标的磁控能力以及对空间目标消旋/回收的应用潜力等,并通过初步仿真算例予以验证结论的正确性。

关键词：等离子体环磁场冻结空间目标磁控操控能力创新应用

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超长时间热处理后镍-石墨封严涂层力学性能演变特性分析

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材料导报 2024年第11期38卷 205-208页

作者：洪森刘九军汪云程吕亮廖桓毅罗屹峰罗张吉蒋耀年毛卫国湘潭大学材料科学与工程学院湖南湘潭411105 中国航发南方工业有限公司湖南株洲412000 长沙理工大学材料科学与工程学院长沙410014

预测超长服役时间后镍-石墨封严涂层的可靠性对合理维护涂层和提升航空发动机工作效率具有重要意义。首先采用热喷涂技术制备了镍-石墨涂层样品,研究了在200℃、300℃和400℃下分别热处理400 h、800 h、1 200 h、1 600 h、2 000 h后镍-... 详细信息

预测超长服役时间后镍-石墨封严涂层的可靠性对合理维护涂层和提升航空发动机工作效率具有重要意义。首先采用热喷涂技术制备了镍-石墨涂层样品,研究了在200℃、300℃和400℃下分别热处理400 h、800 h、1 200 h、1 600 h、2 000 h后镍-石墨涂层的微观结构及力学性能演变。研究表明:热处理时间及温度对涂层的性能有很大的影响。随着热处理时间的延长,涂层的硬度呈现先增大后减小的趋势。在400℃热处理2 000 h后,涂层的表面和截面硬度达到最小值,分别为0.46 GPa和0.63 GPa。涂层的内聚强度随热处理时间的延长先降低后略有增加再降低,400℃下热处理2 000 h后达到最小值0.43 MPa。镍和石墨发生氧化、晶粒生长、残余应力释放是导致在热处理过程中镍-石墨涂层力学性能发生变化的主要原因。

关键词：镍-石墨封严涂层热处理力学性能超长时间

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高增塑PEG弹性体网络结构与力学性能关系

含能材料 2024年第2期32卷 204-210页

作者：王耀霄王小英陈晨谭茱匀周星国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073 湖北航天化学技术研究所湖北襄阳441003

为了建立硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂中高增塑的聚乙二醇(PEG)基聚氨酯的微观结构与宏观力学性能的相关性,以缩二脲三异氰酸酯(N⁃100)为多官能度固化剂,与硝酸酯增塑的PEG混胶固化,制备了固化参数1.2~1.7的高增塑PEG弹性体。采用单轴拉... 详细信息

为了建立硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂中高增塑的聚乙二醇(PEG)基聚氨酯的微观结构与宏观力学性能的相关性,以缩二脲三异氰酸酯(N⁃100)为多官能度固化剂,与硝酸酯增塑的PEG混胶固化,制备了固化参数1.2~1.7的高增塑PEG弹性体。采用单轴拉伸、X射线衍射、低场核磁共振、平衡溶胀测试方法,对PEG弹性体交联网络微观结构特征进行研究,并基于低场核磁结果,分析了不同网链结构对高增塑PEG弹性体力学性能的影响。结果表明:由于高增塑的特性,PEG弹性体为非晶态,悬尾链与自由链总比例大于85%,交联网络结构完整度低,弹性体呈高伸长率、低抗拉强度和低初始模量的特点。弹性体抗拉强度和初始模量均与交联链网链密度呈正相关;随着物理暂时缠结网链密度的升高,最大伸长率先升高后降低。固化参数为1.6的CU⁃5弹性体交联网络最完整,抗拉强度为0.80 MPa,最大伸长率为1456%,力学性能最优。2种方法测得的网链密度满足低场核磁法交联链密度(νL,A)<溶胀法网链密度(νs)<低场核磁法交联链与悬尾链总网链密度(ν_(L,A+B))的大小关系。

关键词：聚乙二醇聚氨酯弹性体交联网络结构力学性能低场核磁

颗粒级配对选区激光烧结打印结合常压固相烧结制备碳化硅陶瓷性能的影响

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无机材料学报 2024年第7期39卷 754-760页

作者：王康龙殷杰陈晓王力刘学建黄政仁中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050 湖南大学材料科学与工程学院长沙410082 中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201

SiC陶瓷因其独特的热学、电学性能及优异的力学性能,被广泛应用于航空航天、核能、化工、半导体等国防与工业重大领域,但是传统的成型方法无法满足大尺寸复杂构件的制备需求。选区激光烧结(SLS)打印具有无需支撑、材料利用率高、加工效... 详细信息

SiC陶瓷因其独特的热学、电学性能及优异的力学性能,被广泛应用于航空航天、核能、化工、半导体等国防与工业重大领域,但是传统的成型方法无法满足大尺寸复杂构件的制备需求。选区激光烧结(SLS)打印具有无需支撑、材料利用率高、加工效率高等优势,能高效成型复杂陶瓷结构零部件。本研究采用颗粒级配SiC的方法,系统研究了冷等静压(CIP)、前驱体浸渍热解(PIP)、CIP结合PIP后常压固相烧结等工艺对级配和中位径82μm未级配体系SiC陶瓷的影响。研究发现,级配粉末成型坯体的体积密度和抗弯强度比未级配坯体均提升了20%以上,级配体系CIP后常压固相烧结体的相对致密度达到了90%以上,实现了致密化烧结,而未级配体系烧结体的相对致密度仅为89%,这是由颗粒级配后坯体的堆积密度提升所致,且级配烧结体的抗弯强度(136.8 MPa)比未级配(99.4 MPa)提升了37%以上。采用多次重复PIP结合常压固相烧结的方法制备高致密的SiC陶瓷,发现SLS打印成型的坯体经四次PIP后致密度可达到CIP堆积致密的效果,但四次PIP后常压固相烧结体的体积密度仅为2.29 g/cm^(3),抗弯强度为59.6 MPa。

关键词：碳化硅陶瓷颗粒级配选区激光烧结打印常压固相烧结

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片上集成光学神经网络综述(特邀)

中国激光 2024年第1期51卷 403-418页

作者：符庭钊孙润黄禹尧张检发杨四刚朱志宏陈宏伟国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073 清华大学电子工程系北京100084 北京信息科学与技术国家研究中心北京100084 国防科技大学新型纳米光电信息材料与器件湖南省重点实验室湖南长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室湖南长沙410073

光学神经网络是区别于冯·诺依曼计算架构的一种高性能新型计算范式,具有低延时、低功耗、大带宽以及并行信号处理等优势。片上集成是光学神经网络微型化发展的一种典型方式,近年来片上集成光学神经网络获得了学术界及工业界的广泛关注... 详细信息

光学神经网络是区别于冯·诺依曼计算架构的一种高性能新型计算范式,具有低延时、低功耗、大带宽以及并行信号处理等优势。片上集成是光学神经网络微型化发展的一种典型方式,近年来片上集成光学神经网络获得了学术界及工业界的广泛关注。对基于不同计算单元结构的片上集成光学神经网络的相关研究工作进行了梳理,并分析了其设计原理、实现方法及系统架构特征。同时结合国内外最新研究进展,进一步分析了片上集成光学神经网络在计算单元大规模拓展、可重构、非线性运算和实用化等方面面临的挑战及其未来发展趋势。

关键词：集成光学光计算光学神经网络芯片人工智能

CsCl对NaCl-KCl-CsCl熔盐物理性质及铌涂层电沉积行为的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第5期53卷 1332-1342页

作者：朱利安袁伟超胡双鹏王震叶益聪白书欣国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073

因其优异的综合理化性能,铌(Nb)被广泛应用于航空航天、核能和超导领域。其涂层制备方法中,熔盐电沉积技术沉积速率快、阴极电流效率高、绕镀性好,有望实现大规模工业化生产和应用。当前广泛使用的氟化物支持电解质体系毒性大、环保性差... 详细信息

因其优异的综合理化性能,铌(Nb)被广泛应用于航空航天、核能和超导领域。其涂层制备方法中,熔盐电沉积技术沉积速率快、阴极电流效率高、绕镀性好,有望实现大规模工业化生产和应用。当前广泛使用的氟化物支持电解质体系毒性大、环保性差,亟待开展更环保的全氯化物支持电解质体系的开发工作。为实现支持电解质熔盐物性的调控和络合离子的稳定化,在NaCl-KCl体系中添加CsCl,制备全氯化物支持电解质体系,研究CsCl对支持电解质熔盐物理性质及Nb涂层电沉积行为的影响。结果表明,NaCl-KCl-CsCl三元混合熔盐的共晶温度约为485℃,随CsCl含量增加,熔盐的初晶温度先降低后增大,密度增大,电导率和表面张力减小。CsCl通过改变熔盐的初晶温度和电导率影响熔盐中离子的传质速度,进而影响电沉积Nb涂层的表面质量,其优选含量约为60%(质量分数)。CsCl的添加可使熔盐中含氧络合离子NbOF63-的还原电位负于NbF72-,有助于获得不含氧杂质的Nb涂层。

关键词：铌涂层熔盐电沉积 CsCl 物理性质电化学行为

碳纳米纤维调控粉煤灰基地质聚合物力学/传感性能优化

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第3期55卷 907-917页

作者：范兴昊刘叶帆张国昊欧阳静杨华明胡海龙张帆中南大学资源加工与生物工程学院湖南长沙410083 中南大学矿物材料及其应用湖南省重点实验室湖南长沙410083 中南大学航空航天技术研究院湖南长沙410083

采用物理混合法向粉煤灰基地质聚合物中加入碳纳米纤维(CNF),制备不同CNF质量分数(0~2.0%)的粉煤灰基地质聚合物复合材料。通过对粉煤灰基地质聚合物复合材料微结构、力学性能、电学性能及传感性能进行研究,揭示CNF调控粉煤灰基地质聚... 详细信息

采用物理混合法向粉煤灰基地质聚合物中加入碳纳米纤维(CNF),制备不同CNF质量分数(0~2.0%)的粉煤灰基地质聚合物复合材料。通过对粉煤灰基地质聚合物复合材料微结构、力学性能、电学性能及传感性能进行研究,揭示CNF调控粉煤灰基地质聚合物力学与传感性能的具体演变规律,并对CNF质量分数为0.5%的复合材料进行循环稳定性实验及方差稳定性量化分析。研究结果表明:当CNF添加量增加时,粉煤灰基地质聚合物的弹性模量和抗弯强度皆显著提升;当CNF质量分数为0.5%和2.0%时,复合材料的弹性模量分别提升到1.35 MPa和0.23 MPa,抗弯强度分别提升到3.9 MPa和0.32 MPa;此外,随CNF质量分数增加,复合材料的电阻率随之降低,当CNF质量分数达到2.0%时,复合材料的电阻率降低到46Ω·m,CNF的添加有利于粉煤灰基地质聚合物导电能力提升;在单向加压实验条件下,当CNF质量分数为0.5%、1.0%和2.0%时,复合材料的传感灵敏度分别为71.56、57.33与25.58,随着CNF的加入量不断增大,粉煤灰基地质聚合物的传感灵敏度先增后减,通过实验判断CNF质量分数阈值可能为0~0.5%。在CNF质量分数为0.5%的条件下,复合材料传感性能相对比较稳定。

关键词：地质聚合物碳纳米纤维传感性能健康监测

热循环处理对(Gd_(0.9)Yb_(0.1))_(2)Zr_(2)O_(7)/Yb_(2)O_(3)稳定ZrO_(2)热障涂层力学性能的影响

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硅酸盐学报 2024年第7期52卷 2329-2340页

作者：何永香范习之迟光芳张伟左劲旅李沙杨波毛卫国长沙理工大学材料科学与工程学院长沙410114 高端装备先进涂层技术湖南省重点实验室长沙410114 湖南博云新材料股份有限公司长沙410205

新型掺杂改性的锆酸钆涂层材料有望成为下一代航空发动机热端部件的关键防热材料。采用大气等离子喷涂工艺,在Inconel 600基底上制备了(Gd_(0.9)Yb_(0.1))_(2)Zr_(2)O_(7)/Y_(2)O_(3)稳定ZrO_(2)(GYbZ/8YSZ)热障涂层,在1100℃完成了100... 详细信息

新型掺杂改性的锆酸钆涂层材料有望成为下一代航空发动机热端部件的关键防热材料。采用大气等离子喷涂工艺,在Inconel 600基底上制备了(Gd_(0.9)Yb_(0.1))_(2)Zr_(2)O_(7)/Y_(2)O_(3)稳定ZrO_(2)(GYbZ/8YSZ)热障涂层,在1100℃完成了100次热循环处理,系统分析了涂层成分、微观结构和力学性能的演变。结果表明,在喷涂前后和后期的热循环处理过程中,GYbZ材料结构稳定;在涂层界面产生了热生长氧化层,其逐渐增厚至20μm;在50次热循环后,涂层弹性模量与硬度分别达到最大值182.01 GPa和9.13 GPa;高温原位压痕测试表明,在700℃后,GYbZ涂层表面高温硬度基本趋于稳定。经过不同次数热循环处理后,涂层残余应力变化范围为–41.02~–123.67 MPa,断裂韧性范围为0.93~2.02 MPa·m^(1/2)。系统地讨论了高温长时间热处理过程中GYbZ/8YSZ体系微观结构演变与力学性能的关联,为后续可靠性预测提供了重要的实验依据。

关键词：热障涂层氧化镱掺杂锆酸钆高温硬度断裂韧性残余应力

基于工程化设备通过调控纺丝温度提高中间相沥青炭纤维力学和导热性能

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新型炭材料（中英文） 2024年第2期39卷 334-344页

作者：叶高明石奎吴晃黄东叶崇欧阳婷朱世鹏樊桢刘洪波刘金水湖南大学材料科学与工程学院先进炭材料及应用技术湖南省重点实验室湖南长沙410082 湖南东映碳材料科技股份有限公司沥青基高性能碳材料湖南省工程研究中心湖南长沙410000 航天材料及工艺研究所先进功能复合材料技术重点实验室北京100076 湖南大学汽车车身先进设计与制造国家重点实验室湖南长沙410082

基于工程化设备,在恒定挤出量条件下,通过调控纺丝温度制备了中间相沥青炭纤维(MPCFs),探究纺丝温度对MPCFs微观结构、力学和导热性能的影响。结果表明:随着纺丝温度由309升高至320℃,MPCFs的微观结构由石墨片层细小的褶皱劈裂辐射状结... 详细信息

基于工程化设备,在恒定挤出量条件下,通过调控纺丝温度制备了中间相沥青炭纤维(MPCFs),探究纺丝温度对MPCFs微观结构、力学和导热性能的影响。结果表明:随着纺丝温度由309升高至320℃,MPCFs的微观结构由石墨片层细小的褶皱劈裂辐射状结构逐步向石墨片层粗大的劈裂辐射状结构转变,拉伸强度由2.16增大到3.23 GPa,热导率由704升高到1078 W·m^(−1)·K^(−1)。这主要是因为纺丝温度越高,沥青熔体黏度越小,喷丝口处挤出胀大效应越弱,沥青熔体在喷丝孔流道内形成的微晶取向得以保持,以此制备的炭纤维具有更大的晶体尺寸和更高的微晶取向。

关键词：中间相沥青纺丝温度炭纤维高热导率力学性能