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镁基复合材料增材制造技术研究进展

中国有色金属学报 2024年第6期34卷 1914-1937页

作者：陶新苗孙家伟黄玉川吴国华刘文才上海交通大学材料科学与工程学院轻合金精密成型国家工程研究中心上海200240

镁基复合材料通过基体与增强体的协同配合,克服了传统镁合金绝对强度和刚度较低、承载能力较差的难题,而增材制造技术的强成形能力、高制备精度、短制备周期为定制复杂结构且组织均匀的镁基复合材料提供可能。因此,本文从镁基复合材料... 详细信息

镁基复合材料通过基体与增强体的协同配合,克服了传统镁合金绝对强度和刚度较低、承载能力较差的难题,而增材制造技术的强成形能力、高制备精度、短制备周期为定制复杂结构且组织均匀的镁基复合材料提供可能。因此,本文从镁基复合材料的组成出发,简单介绍传统制备方式后,归纳梳理了镁基复合材料增材制造技术的研究进展,总结不同制造过程中工艺参数对成形件组织和性能的影响规律,最后在分析所存在的问题和挑战的基础上,对镁基复合材料增材制造技术未来的研究方向进行聚焦和展望。

关键词：镁基复合材料增材制造选区激光熔化电弧增材制造力学性能

振动标线设置对连续梁桥的挠度冲击系数影响研究

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振动与冲击 2024年第1期43卷 265-275页

作者：张恒周勇军王业路范凯翔赵煜薛宇欣长安大学公路学院西安710064 长安大学公路大型结构安全教育部工程研究中心西安710064

为了研究振动标线设置对长大坡桥梁结构挠度冲击系数的影响,以30 m连续箱梁桥和五轴车辆为研究对象,基于实际振动标线结构形式进行不平顺度模拟,建立车桥耦合振动方程。借助ANSYS及APDL语言,采用直接积分法进行求解,得到了不同跨中位置... 详细信息

为了研究振动标线设置对长大坡桥梁结构挠度冲击系数的影响,以30 m连续箱梁桥和五轴车辆为研究对象,基于实际振动标线结构形式进行不平顺度模拟,建立车桥耦合振动方程。借助ANSYS及APDL语言,采用直接积分法进行求解,得到了不同跨中位置挠度时程曲线和冲击系数,研究了振动标线数量、组间距和位置对连续梁桥不同跨中截面挠度冲击系数的影响。结果表明,设置振动标线后连续梁桥挠度冲击系数均大于规范值,且最大值为规范值的2.40倍;振动标线组数增加对下坡方向第一跨跨中位置挠度冲击系数影响不大,但对第二跨跨中挠度冲击系数有较大影响;随着振动标线组组间距增大,不同跨中截面挠度冲击系数变化规律不同;振动标线设置位置对不同跨中截面挠度冲击系数有一定影响;当振动标线组数为6时,首条振动标线宜选择距梁端距离4 m位置,振动标线组间距宜为4.5 m,当振动标线组数为4或5时,需根据不同跨径布置选择相应的振动标线设置形式。研究结论可为桥梁结构中振动标线的设置提供参考。

关键词：桥梁工程连续梁桥振动标线(DLA) 冲击系数车-桥耦合时程曲线

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聚乳酸立构复合晶的制备与性能研究进展

合成树脂及塑料 2024年

作者：王仕通黄凯刘祥常宝宝郑州大学橡塑模具国家工程研究中心

综述了聚乳酸立构复合晶（SC-PLA）的制备方法、耐热性能、力学性能等方面的研究进展，提出了未来SC-PLA可能的研究方向。通过调控左旋聚乳酸（PLLA）和右旋聚乳酸（PDLA）混合物的相对含量和共混温度可以促进立构复合晶（SC）的形成，... 详细信息

综述了聚乳酸立构复合晶（SC-PLA）的制备方法、耐热性能、力学性能等方面的研究进展，提出了未来SC-PLA可能的研究方向。通过调控左旋聚乳酸（PLLA）和右旋聚乳酸（PDLA）混合物的相对含量和共混温度可以促进立构复合晶（SC）的形成，通过固相拉伸、交联等工艺可以制备具有定向或特定结构的SC-PLA。然而，在这些改性基础上，不仅要防止PLLA/PDLA共混物相分离对SC的形成所产生的负面影响，还应避免添加剂对PLA原有优异性能的破坏。

关键词：聚乳酸立构复合晶制备方法结晶性能交联耐热性能

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倾斜临空面下隧道掘进机滚刀贯入破岩研究

岩土力学 2024年第S1期45卷 705-714页

作者：周建尚肖楠刘福深沈君逸廖星川浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江大学浙江省城市地下空间开发工程技术研究中心浙江大学岩土工程计算中心

在临空面辅助隧道掘进机（tunnel boring machine，简称TBM）滚刀破岩的过程中，当滚刀在垂直临空面附近完成破岩后，垂直临空面将变为倾斜临空面。为了研究倾斜临空面对滚刀贯入破岩的影响，利用近场动力学方法建立了三维模型，考虑了... 详细信息

在临空面辅助隧道掘进机（tunnel boring machine，简称TBM）滚刀破岩的过程中，当滚刀在垂直临空面附近完成破岩后，垂直临空面将变为倾斜临空面。为了研究倾斜临空面对滚刀贯入破岩的影响，利用近场动力学方法建立了三维模型，考虑了临空面倾斜程度以及滚刀临空距离的变化，开展了一系列数值研究。模拟结果表明，在倾斜临空面辅助TBM滚刀贯入破岩工况下，岩石存在两种破碎模式，一种为内部裂纹扩展模式，另一种为内部压碎区扩大模式。在滚刀临空距离固定为40 mm的情况下，随着临空面倾角θ余切值cotθ的增加，岩石破碎逐渐从内部裂纹扩展模式转变为内部压碎区扩大模式，滚刀的法向峰值力与破岩消耗能量也逐渐增大，而且内部压碎区扩大模式的破岩效率比内部裂纹扩展模式低。随着滚刀临空距离的增加，滚刀法向峰值力、破岩消耗能量与破岩体积逐渐增加，同时滚刀的破岩效率也得到了提升。

关键词：近场动力学三维TBM滚刀破岩临空面倾斜程度临空距离

碳载体空位工程助力原位合成的Pt纳米枝晶促进电催化氧气还原

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 260-271页

作者：廖伟周乾龙瑾吴臣中王彬彭琼曹建新王青梅贵州大学化学与化工学院贵州省双碳与新能源技术创新发展研究院贵州大学工业废弃物高效利用工程研究中心贵州大学绿色化工与清洁能源技术重点实验室贵州贵阳550025 贵州大学物理学院贵州贵阳550025 华南理工大学化学与化工学院广东广州510641

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)因其高能量密度、低操作温度和环保等特性,被视为极具潜力的能量转换系统.目前,碳载铂颗粒(Pt/C)是PEMFCs阴极氧还原反应(ORR)中使用最广泛的催化剂.然而,Pt与碳载体间的电子结构差异导致Pt纳米颗粒(Pt NPs)... 详细信息

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)因其高能量密度、低操作温度和环保等特性,被视为极具潜力的能量转换系统.目前,碳载铂颗粒(Pt/C)是PEMFCs阴极氧还原反应(ORR)中使用最广泛的催化剂.然而,Pt与碳载体间的电子结构差异导致Pt纳米颗粒(Pt NPs)易从碳载体上脱落,严重降低了ORR的催化活性.此外,Pt的高成本和稀缺性也限制了其广泛应用.相比之下,Pt纳米枝晶(NDs)因具有高利用率的表面活性位点而备受关注.然而,Pt NDs的合成通常需要严格控制反应条件,且其与碳基底间的弱相互作用易导致活性位点损失和性能下降.因此,开发具有强金属载体相互作用的Pt复合碳催化剂对PEMFCs的实际应用至关重要.本文通过原位Cl-介导的生长策略,结合碳本征空位工程,成功制备了分散在富含碳本征空位的中空氮掺杂碳基底上的Pt NDs催化剂(Pt@HNC-V-800).拉曼光谱和电子顺磁共振光谱结果表明,碳本征空位的形成机制源于碳基底结构中氮原子的耗散,该过程引起碳原子的重新排列,进而产生了丰富的本征缺陷位点.X射线吸收光谱和X射线光电子能谱结果表明,与无碳空位的Pt@HNC催化剂相比,富含本征碳空位的样品(Pt@HNC-V-800)表现出较低的Pt-Pt键配位数(8.64)和更强的给电子效应.得益于Pt NDs丰富的活性位点及其与本征碳空位基底之间的强电子效应,Pt@HNC-V-800的ORR半波电位高达0.947 V,质量活性和比表面活性分别为1.55 A mg^(-1) Pt和1.85 mA cm^(-2),是商用Pt/C的8.2和6.8倍(0.191 A mg^(-1)Pt和0.27 mA cm^(-2)).加速耐久性测试结果表明,经20000次电势循环后,Pt@HNC-V-800的活性无明显变化,其活性损失远低于无碳本征空位的Pt@HNC材料和商业Pt/C催化剂.因此,与无碳本征空位的Pt@HNC材料相比,Pt@HNC-V-800的ORR活性和稳定性都有较大提升,进一步证实了碳本征空位工程协同Pt NDs策略的优越性.此外,密度泛函理论计算结果表明,Pt@HNC-V的丰富空位降低了氧中间体过电势,优化了ORR中间体在Pt NDs上的吸附能,进而提高了催化剂的ORR本征活性.同时,富碳本征空位的存在增强了Pt NDs在碳载体上的结合能,使Pt NDs不易在电势循环过程中脱离碳载体,从而增强了稳定性.综上所述,本文通过Pt NDs与碳本征空位工程协同效应策略,精准调控碳负载Pt基催化剂的结构,大幅提升其在酸性条件下的ORR性能,为进一步设计高性能的ORR电催化剂提供了新思路.

关键词：氧还原反应 Pt纳米枝晶碳本征空位电催化剂金属载体相互作用

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石墨烯掺杂聚合物复合材料介电性能建模

航空学报 2024年第14期45卷 317-328页

作者：方子唯何晶靖林京北京航空航天大学可靠性与系统工程学院北京100191 北京航空航天大学宁波创新研究院高精尖制造技术与装备创新研究中心宁波315800

基于界面极化理论提出了一个石墨烯掺杂聚合物复合材料的介电模型,描述了石墨烯对复合材料有效介电常数的影响。该模型解释了石墨烯纳米片与聚合物基体在界面层的相互作用,计算了界面层的局部介电常数和局部电场强度,并通过控制变量方... 详细信息

基于界面极化理论提出了一个石墨烯掺杂聚合物复合材料的介电模型,描述了石墨烯对复合材料有效介电常数的影响。该模型解释了石墨烯纳米片与聚合物基体在界面层的相互作用,计算了界面层的局部介电常数和局部电场强度,并通过控制变量方式对模型内材料参数的影响进行了分析。与传统经验模型相比,提出的模型明确了分离上限距离、势垒高度、基体层电导率、石墨烯纳米片层尺寸等因素对有效介电常数的影响机制。对多类二元、三元介电复合材料体系的有效介电常数进行了预测,并与实验样品实测值、文献值进行对比,验证了所提出模型的有效性。

关键词：石墨烯介电常数界面极化聚合物复合材料掺杂改性

高牌号无取向硅钢生产流程中织构控制研究现状

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材料导报 2024年第13期38卷 199-207页

作者：褚绍阳干勇仇圣桃项利田玉石石超钢铁研究总院连铸技术国家工程研究中心北京100081 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

在节能减排的背景之下,水电、风电和核电等清洁能源行业得到了快速发展。高牌号无取向硅钢是上述发电机组应用最普遍的铁芯材料。因此,开发低铁损和高磁感的高牌号无取向硅钢是清洁能源产业高质量发展的前提条件。织构是影响高牌号无取... 详细信息

在节能减排的背景之下,水电、风电和核电等清洁能源行业得到了快速发展。高牌号无取向硅钢是上述发电机组应用最普遍的铁芯材料。因此,开发低铁损和高磁感的高牌号无取向硅钢是清洁能源产业高质量发展的前提条件。织构是影响高牌号无取向硅钢磁感和铁损的主要因素之一,受到生产工艺的影响。然而,高牌号无取向硅钢工艺流程长,影响织构控制的工艺因素众多。为了满足高牌号无取向硅钢在低铁损时实现高磁感,在产品加工时应尽量避免对磁性能不利的{111}织构的形成,促进对其有利的{100}和{110}织构形成。本文首先介绍了高牌号无取向硅钢的工艺流程,对比了国内外钢铁企业产品的磁性能(P_(15/50)和B_(50))。其次,阐述了高牌号无取向硅钢在炼钢、热轧、常化、冷轧和成品退火过程中促进有利织构形成的影响因素。最后,归纳出能促进高牌号无取向硅钢有利织构形成的生产工艺,并对织构控制的发展方向提出了建议。

关键词：高牌号无取向硅钢生产工艺织构控制磁感

计及源荷不确定性的光/氢/储建筑能源系统高效热电协同智能调度

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工程热物理学报 2024年第7期45卷 1932-1940页

作者：孙立王显连苏志刚施娟大型发电装备安全运行与智能测控国家工程研究中心(东南大学能源与环境学院) 南京210018

光伏耦合燃料电池热电联产技术在低碳建筑能源系统中具有广泛的应用前景。然而,该系统的热电协同调度面临多能流、强耦合及源荷不确定性的问题。为解决该问题,本文建立了新型建筑能源系统的多能耦合模型,构造了以日内综合能耗最优为目... 详细信息

光伏耦合燃料电池热电联产技术在低碳建筑能源系统中具有广泛的应用前景。然而,该系统的热电协同调度面临多能流、强耦合及源荷不确定性的问题。为解决该问题,本文建立了新型建筑能源系统的多能耦合模型,构造了以日内综合能耗最优为目标、以电热供需平衡及储能容量边界为约束条件的优化问题。通过在多组随机光伏出力及电热负荷下训练神经网络,本文提出一种改进的深度强化学习(深度确定性策略梯度, DDPG)算法,实现电/热储能设备可充放区间的快速评价及热电协同调度的快速决策。仿真结果表明,本文提出的改进DDPG算法在典型日场景下的训练收敛速度显著提升,并使热电协同调度综合能耗降低10.36%。基于60组具有10%-30%不确定区间的随机源荷场景仿真结果表明,相比于传统DDPG、基于规则的方法和动态规划方法,本文提出的改进DDPG算法可实现近似理论极限的调度结果,提高了系统对不确定性的鲁棒性和适应性。

关键词：建筑能源系统深度强化学习燃料电池热电协同调度光伏发电

脉冲电流辅助等离子弧焊Al-Mg合金晶粒细化机理

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金属学报 2024年第3期60卷 323-332页

作者：袁涛赵晓虎蒋晓青任学磊李博阳北京工业大学汽车结构部件先进制造技术教育部工程研究中心北京100124

在焊接热处理过程中,通过施加电流脉冲对熔池附加的振动效果可以有效改善焊缝成形差、晶粒粗大等问题。本工作通过对常规焊缝、传统脉冲电流焊缝以及复合脉冲电流焊缝的晶粒尺寸分析,探讨了脉冲电流对Al-Mg合金组织细化的影响及晶粒细... 详细信息

在焊接热处理过程中,通过施加电流脉冲对熔池附加的振动效果可以有效改善焊缝成形差、晶粒粗大等问题。本工作通过对常规焊缝、传统脉冲电流焊缝以及复合脉冲电流焊缝的晶粒尺寸分析,探讨了脉冲电流对Al-Mg合金组织细化的影响及晶粒细化的机制。对于传统脉冲电流,当频率由0 Hz升高到100 Hz时,平均晶粒尺寸由78.2μm降至53.3μm,细化程度提高约30%。在传统脉冲电流波形上复合了低频脉冲电流后,晶粒尺寸最小可达到48.2μm,细化效果达到近40%。对各焊缝区显微组织的EBSD结果表明,施加脉冲电流后小尺寸晶粒分布明显增加,且大角度晶界占比明显增加。热力学以及EDS分析结果表明晶粒细化的主要机制为枝晶破碎。

关键词：等离子弧焊 Al-Mg合金复合脉冲电流晶粒细化枝晶破碎