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膜片式微通道预冷器换热微细管束振动分析与可靠性评价方法

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中国机械工程 2024年第5期35卷 869-876,885页

作者：王正马同玲王博文顾美丹北京动力机械研究所北京100074

针对预冷吸气式组合发动机的膜片式微通道预冷器换热微细管束振动可靠性问题,建立换热微细管固有振动特性计算方法与数学模型,研究预冷器换热微细管在高速气流冲击下的振动模式,给出综合考虑旋涡脱落激振、紊流抖振和弹性激振等多种共... 详细信息

针对预冷吸气式组合发动机的膜片式微通道预冷器换热微细管束振动可靠性问题,建立换热微细管固有振动特性计算方法与数学模型,研究预冷器换热微细管在高速气流冲击下的振动模式,给出综合考虑旋涡脱落激振、紊流抖振和弹性激振等多种共振模式的预冷器换热微细管束振动可靠性评价模型,揭示预冷器换热微细管振动可靠度的变化规律。研究结果表明,预冷器换热微细管的固有振动频率与换热微细管外径、壁厚、相邻支撑间隔板之间跨度以及材料特性等参数密切相关,其振型具有正弦函数的特征;预冷器换热微细管在高速气流冲击作用下存在旋涡脱落激振、紊流抖振、弹性激振等共振模式;预冷器换热微细管振动可靠度随外侧被冷却工质流速的增大呈现出先降低后提高并趋近于某一数值的变化规律;为防止预冷器换热微细管发生共振损坏,在结构设计中要充分结合工作剖面、流动换热特性等,合理设计换热微细管束结构参数。

关键词：预冷吸气式组合发动机预冷器换热微细管束振动分析可靠性评价

双波长近红外拉曼光谱仪及在腐蚀产物分析中的应用

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光谱学与光谱分析 2024年第3期44卷 756-761页

作者：王茂成李赣程浩姜维陈广李海波中国工程物理研究院材料研究所表面物理化学重点实验室四川绵阳621908 中国工程物理研究院材料研究所四川绵阳621907

在拉曼光谱测试中某些物质存在荧光发射背景,由于荧光强度一般比拉曼散射强度高几个数量级,在荧光干扰时几乎无法获得有效的拉曼光谱信号。为抑制荧光背景,可选用近红外波段激光作为激发光源,而硅基探测器在1 000 nm以上波段时光量子效... 详细信息

在拉曼光谱测试中某些物质存在荧光发射背景,由于荧光强度一般比拉曼散射强度高几个数量级,在荧光干扰时几乎无法获得有效的拉曼光谱信号。为抑制荧光背景,可选用近红外波段激光作为激发光源,而硅基探测器在1 000 nm以上波段时光量子效率严重下降,导致近红外拉曼光谱仪器难以探测3 000 cm^(-1)以上的波段,存在荧光抑制效果与检测范围无法兼顾的问题。由于高波数的拉曼特征峰是识别材料种类和解析材料结构的重要依据,如氨基的N—H伸缩振动峰在3 300 cm^(-1)附近、 OH-伸缩振动峰在3 650 cm^(-1),这些基团是分析材料腐蚀产物、水合物、有机物等的重要依据。因此,迫切需要开发一种解决拉曼光谱仪器无法兼顾荧光抑制效果和检测光谱范围问题的方法。该工作提出一种采用光谱仪固定检测波段、 730和830 nm双波长激光“接力”激发的方案(即830 nm激发低波数拉曼、 730 nm激发高波数拉曼)。通过双激光波长“接力”激发、固定检测波段的新设计,可有效拓宽检测范围至200~3 700 cm^(-1),并且不会降低光谱分辨率(达到6 cm^(-1)),与此同时整机光路无机械可动部件,可靠性高便于实现便携式设计。通过样机进行测试,证明该技术方案具备高灵敏度、较好荧光抑制效果、宽检测范围和较高光谱分辨率等优势。通过研制的双波长近红外拉曼光谱仪获得了铀腐蚀产物、有机涂层下的LiH潮解产物的清晰拉曼信号,解决了特种材料无损检测的技术难题。该技术也适用于其他研究及检测领域,特别是拉曼散射截面小、荧光背景高的物质检测。由于双波长近红外拉曼光谱仪可覆盖200~3 700 cm^(-1)检测范围,为多数水合物、含羟基及氨基官能团物质的拉曼检测提供了一种可行的技术途径。

关键词：荧光抑制高波数无损检测便携式拉曼光谱仪双波长激发

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2~5μm高功率氟铟基传能光纤

中国激光 2024年第11期51卷 405-409页

作者：赵文凯张龙飞王在洋刘瑞特胡琳佳姜益光张龙中国科学院上海光学精密机械研究所红外光学材料研究中心上海201800

2~5μm波段包含了“大气传输窗口”和众多分子的“指纹吸收峰”,是尖端中红外光学系统的核心工作频谱之一。氟铟基玻璃光纤在该波段具有较低的传输损耗和较高的激光损伤阈值,是众多中红外光学系统的主选传能介质。中国科学院上海光学精... 详细信息

2~5μm波段包含了“大气传输窗口”和众多分子的“指纹吸收峰”,是尖端中红外光学系统的核心工作频谱之一。氟铟基玻璃光纤在该波段具有较低的传输损耗和较高的激光损伤阈值,是众多中红外光学系统的主选传能介质。中国科学院上海光学精密机械研究所红外玻璃与光纤团队经过多年努力,发展了具有自主知识产权的氟铟基玻璃光纤产品研制平台,初步实现了氟化物光纤的国产化替代。

关键词：材料氟铟基光纤传能光纤中红外激光

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基于应变失配原理驱动的4D打印研究进展

复合材料学报 2024年第2期41卷 533-547页

作者：刘小艳张亚玲耿呈祯廖恩泽刘禹芦艾江南大学机械工程学院无锡214122 中国工程物理研究院化工材料研究所绵阳621900

4D打印是一种新兴技术,旨在赋予增材制造所得的物体随时间变化形状或功能的能力,由于其可以将平面前驱图案转换为具有复杂几何形状的3D结构,4D打印为制造领域提供了一种灵活高效的制造方式。4D打印中前驱结构的设计是影响形状转换效果... 详细信息

4D打印是一种新兴技术,旨在赋予增材制造所得的物体随时间变化形状或功能的能力,由于其可以将平面前驱图案转换为具有复杂几何形状的3D结构,4D打印为制造领域提供了一种灵活高效的制造方式。4D打印中前驱结构的设计是影响形状转换效果的关键因素之一,本文从前驱结构设计的角度,对基于应变失配原理驱动变形下4D打印的发展进行综述。首先对4D打印的研究现状作了简要概述,再从不同维度下的前驱结构展开,对结构设计相关的研究进行分类,全面梳理了不同维度前驱结构驱动下的4D打印。同时,对于前驱结构的设计,讨论了几种辅助设计方法,有预测变形的理论计算模型和仿真分析及可用来相对精确设计前驱结构的逆向设计工具。最后,对4D打印的应用前景及面临的挑战进行了总结和展望。

关键词： 4D打印应变失配前驱结构外界刺激形状变化

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KDP类晶体快速生长技术研究进展(特邀)

中国激光 2024年第11期51卷 173-180页

作者：齐红基邵建达王斌吴福林陈端阳陶光辉陈征民顿爱欢中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室上海201800

从技术路线、生长设备和工艺优化3个方面简述KDP类晶体快速生长领域的研究进展。通过生长集成控制系统的研制、循环过滤系统的优化升级,以及晶体生长实时监控系统、大尺寸KDP类晶体线切割设备、高精密退火设备的研发,实现晶体生长、切... 详细信息

从技术路线、生长设备和工艺优化3个方面简述KDP类晶体快速生长领域的研究进展。通过生长集成控制系统的研制、循环过滤系统的优化升级,以及晶体生长实时监控系统、大尺寸KDP类晶体线切割设备、高精密退火设备的研发,实现晶体生长、切割、退火的全链路突破;通过数值模拟仿真优化晶体生长浓度场,实现晶体稳定良好的生长,利用精密热退火进一步提高晶体的光透过性能和抗激光损伤性能。针对晶体柱锥交界面影响高功率激光光束质量的问题,提出长籽晶快速生长法,从锥区限制生长发展到自由生长进行不断改进优化,不断地改善晶体生长流场结构,提高晶体损伤性能。

关键词： KDP类晶体长籽晶快速生长集成化

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中国激光钕玻璃的发展回顾

中国激光 2024年第11期51卷 143-154页

作者：王欣胡丽丽陈树彬唐景平孟涛陈伟翁泽安陈辉宇胡俊江陈尤阔王标徐永春何冬兵李顺光钱敏邹兆松程继萌中国科学院上海光学精密机械研究所先进激光与光电功能材料部上海201800

激光钕玻璃是大型高功率激光装置的核心增益介质。早在20世纪60年代初期,我国便开始了激光钕玻璃的研究工作。经过多年发展,我国激光钕玻璃的品种和型号不断丰富,制备工艺技术从坩埚熔炉发展到连续熔炼,产品尺寸也逐步发展到米级,满足... 详细信息

激光钕玻璃是大型高功率激光装置的核心增益介质。早在20世纪60年代初期,我国便开始了激光钕玻璃的研究工作。经过多年发展,我国激光钕玻璃的品种和型号不断丰富,制备工艺技术从坩埚熔炉发展到连续熔炼,产品尺寸也逐步发展到米级,满足了我国不同时期高功率激光装置的需求。本文重点回顾我国硅酸盐激光钕玻璃和磷酸盐激光钕玻璃的发展历程,梳理激光钕玻璃的关键制备技术,并对我国激光钕玻璃的应用情况进行简要介绍。

关键词：激光钕玻璃制备技术激光聚变

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样品倾转角度对透射电镜表征纳米薄膜的影响

光学学报 2024年第2期44卷 312-317页

作者：张革崔云赵娇玲王涛赵元安中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室上海201800 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室上海201800

以沉积在Si[100]基底的Mo/Si多层膜为例,通过透射电镜(TEM)测量了多层膜在不同倾转角度下的界面结构,并提取了多层膜的周期厚度以及单周期中Mo层和Si层的厚度。结果表明:样品沿α方向倾转时,Mo层和Si层的测量厚度几乎没有变化,但界面粗... 详细信息

以沉积在Si[100]基底的Mo/Si多层膜为例,通过透射电镜(TEM)测量了多层膜在不同倾转角度下的界面结构,并提取了多层膜的周期厚度以及单周期中Mo层和Si层的厚度。结果表明:样品沿α方向倾转时,Mo层和Si层的测量厚度几乎没有变化,但界面粗糙度增大,这是由于旋转时薄膜的厚度方向始终与电子束垂直,而电子束穿过的TEM样品厚度Z增大;样品沿β方向倾转时,由于倾转时样品截面与电子束不垂直,造成伪影严重,无法区分Mo层和Si层,多层膜的测量总厚度随倾转角的增大先增大后减小。此外,提出了样品沿β方向倾转后测量薄膜厚度的计算公式。对于较薄的薄膜,随着倾转角β的增大,测量厚度增大;对于较厚的薄膜,随着倾转角β的增大,测量厚度先增大后减小。薄膜厚度t0越小,沿β方向倾转后测量厚度的相对误差越大。当TEM样品厚度Z为10 nm时,沿β方向倾转后测量厚度的相对误差较小。

关键词：透射电镜倾转角度薄膜界面膜层厚度

金属玻璃原子尺度结构和性能的调控:关于深冷处理的综述

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稀有金属材料与工程 2024年第1期53卷 78-84页

作者：王丽媛姜佳丽王登科张祎王庆吕坚上海大学材料研究所上海200444 香港城市大学机械工程系中国香港999077

通过调控金属玻璃的原子尺度结构进而提高它们的力学、物理、化学性能极为重要。在过去几十年里,金属玻璃领域研究者投入了大量精力以开发有效调控方法,如深冷处理。本文综述了深冷处理对金属玻璃性能的影响及其对初始结构能量状态的依... 详细信息

通过调控金属玻璃的原子尺度结构进而提高它们的力学、物理、化学性能极为重要。在过去几十年里,金属玻璃领域研究者投入了大量精力以开发有效调控方法,如深冷处理。本文综述了深冷处理对金属玻璃性能的影响及其对初始结构能量状态的依赖关系,聚焦了金属玻璃中原子结构随深冷处理的演化,这些内容对于深入理解金属玻璃深冷处理效应具有重要作用。

关键词：原子尺度结构性能深冷处理金属玻璃

RE-Si-Al-O玻璃相对高熵稀土双硅酸盐微结构及耐CMAS腐蚀性能的影响

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无机材料学报 2024年第7期39卷 793-802页

作者：李刘媛黄开明赵秀艺刘会超王超中国航发湖南动力机械研究所株洲412002 沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870

环境障涂层是高功重比航空发动机的关键技术,其目的是阻挡燃气及环境腐蚀介质的侵蚀,为陶瓷基复合材料热端部件提供有效保护。目前,高熵稀土双硅酸盐((xRE_(1/x))_(2)Si_(2)O_(7))是最具潜力的新一代环境障涂层材料。为了进一步提升高... 详细信息

环境障涂层是高功重比航空发动机的关键技术,其目的是阻挡燃气及环境腐蚀介质的侵蚀,为陶瓷基复合材料热端部件提供有效保护。目前,高熵稀土双硅酸盐((xRE_(1/x))_(2)Si_(2)O_(7))是最具潜力的新一代环境障涂层材料。为了进一步提升高熵稀土双硅酸盐的耐高温(1500℃)CMAS(CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2))腐蚀能力,本工作设计制备了一种新型高熵(Y_(0.25)Yb_(0.25)Er_(0.25)Tm_(0.25))_(2)Si_(2)O_(7)/RE-Si-Al-O(RE=Yb、Y、La)复相陶瓷。结果表明,在复相陶瓷中,RE-Si-Al-O玻璃相不仅能够包裹陶瓷晶粒,而且能够促进稀土双硅酸盐晶粒长大,减少晶界数量,使CMAS熔体的渗入通道数量减少。同时,随着RE-Si-Al-O玻璃相中稀土离子半径增大,玻璃相更易与CMAS熔盐中的Ca^(2+)离子反应,生成磷灰石相,降低CMAS熔体的活性,抑制高温CMAS熔盐对高熵稀土双硅酸盐晶粒的侵蚀,从而提高高熵稀土双硅酸盐的耐高温CMAS腐蚀能力。在1500℃腐蚀48 h后,(Y_(0.25)Yb_(0.25)Er_(0.25)Tm_(0.25))_(2)Si_(2)O_(7)/La-Si-Al-O复相陶瓷表面仍残留CMAS熔盐层,表明该复相陶瓷具有良好的耐高温CMAS腐蚀能力。该复相陶瓷的微结构设计为增强环境障涂层材料在高温CMAS环境下的长期应用提供了一种新的思路。

关键词：高熵稀土双硅酸盐陶瓷 CMAS腐蚀 RE-Si-Al-O玻璃相