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基于ReliefF算法的钛合金电弧增材沉积层尺寸与光谱特性的相关性分析

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 2002-2010页

作者：肖笑王雪晴张弛葛学元李芳河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471023 中机新材料研究院(郑州)有限公司河南郑州450007 上海交通大学材料科学与工程学院上海200240

电弧增材制造具有沉积效率高、成本低、沉积形状和尺寸不受限制等优点,而目前电弧增材制造成型件的成型精度难以精确保证。沉积层尺寸作为评价构件成型质量的标准之一,对判断加工质量以及缺陷补偿至关重要。实时监测电弧增材制造过程中... 详细信息

电弧增材制造具有沉积效率高、成本低、沉积形状和尺寸不受限制等优点,而目前电弧增材制造成型件的成型精度难以精确保证。沉积层尺寸作为评价构件成型质量的标准之一,对判断加工质量以及缺陷补偿至关重要。实时监测电弧增材制造过程中沉积层尺寸的变化状态,对于优化工艺参数,确保增材制造构件的成型质量具有重要意义。电弧光谱信息可以反映电弧状态,电弧状态与成型质量密切相关,因此研究电弧光谱与沉积层尺寸的关系具有重要意义。以钛合金(TC4)材料作为基板和焊丝,电弧等离子体光谱信号为研究对象,研究GTAW增材电弧光谱特性与沉积层尺寸的相关性。搭建光谱采集系统,采集熔池上方、熔池外围、钨极下方不同位置的电弧光谱信号。基于谱线分离性高原则,分别选取波长为404.20 nm的TiⅠ谱线、波长为416.36 nm的TiⅡ谱线、波长为420.20、434.81、480.50和487.98 nm的ArⅡ谱线以及波长为696.54和794.82 nm的ArⅠ谱线,提取其谱线的峰强特征,结合ReliefF算法分别挖掘不同谱线强度特征与沉积层尺寸的相关性。结果表明,三组位置的所有谱线中熔池上方的波长为404.03 nm的TiⅠ元素谱线、416.36 nm的TiⅡ元素谱线以及794.82 nm的ArⅠ元素谱线谱峰强度特征与沉积层尺寸具有较强的相关性。分别研究相同位置的不同谱线峰强特征与沉积层尺寸的相关性差异,结果表明熔池上方与沉积层尺寸相关性最大特征谱线为波长696.54 nm的ArⅠ谱线、熔池外围和钨极下方与沉积层尺寸相关性最大的特征谱线为波长794.82的ArⅠ谱线。为减小随机误差,采用PCA算法将三个电弧光谱采集位置上与沉积层尺寸相关性最大的谱线对应的强度特征进行融合,获得新的融合特征,结合K近邻算法建立沉积层尺寸预测模型,分别计算这四个特征预测样本类别的准确率,发现融合特征预测样本所属的沉积层尺寸的准确率更高。基于此新特征结合阈值分割法实现动态监测沉积层尺寸变化。

关键词：电弧光谱特征选择特征融合 ReliefF

智能化掘进机悬臂和铲台机构关联位置干涉解算模型

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工矿自动化 2024年第3期50卷 114-121页

作者：刘若涵刘永立刘爽黑龙江科技大学电气与控制工程学院黑龙江哈尔滨150022 黑龙江科技大学安全工程学院黑龙江哈尔滨150022 黑龙江科技大学矿业工程学院黑龙江哈尔滨150022 黑龙江科技大学机械工程学院黑龙江哈尔滨150022

智能化悬臂式掘进机在工作状态感知与控制过程中悬臂和铲台机构关联位置干涉,而现有悬臂式掘进机防干涉碰撞的研究主要是基于单一的控制方法,将防干涉碰撞条件融入到控制中的较少。针对上述问题,提出了一种悬臂和铲台机构关联位置干涉... 详细信息

智能化悬臂式掘进机在工作状态感知与控制过程中悬臂和铲台机构关联位置干涉,而现有悬臂式掘进机防干涉碰撞的研究主要是基于单一的控制方法,将防干涉碰撞条件融入到控制中的较少。针对上述问题,提出了一种悬臂和铲台机构关联位置干涉解算模型。基于多自由度悬臂式掘进机悬臂和铲台机构运动过程中的相对空间位置关系,将悬臂机构简化为分段空间直线、铲台机构简化为空间平面,根据悬臂边界等效分段空间直线上特定点和截割刀具边界点至铲台等效空间平面的距离,判断悬臂与铲台是否干涉。悬臂与铲台机构关联位置干涉解算模型应用实例表明:当铲台处在中位状态时,主悬臂和辅助悬臂无相对摆动下,悬臂和铲台不发生干涉碰撞的极限约束条件为主悬臂下摆动位置角不超过29.5°,截割刀具卧底量不超过42 mm;主悬臂和辅助悬臂协同摆动下,悬臂和铲台不发生干涉碰撞的极限约束条件为截割刀具卧底量不超过163 mm。悬臂和铲台机构关联位置干涉解算模型为悬臂与铲台干涉碰撞全域预测预警的数字化与智能自主控制奠定了基础。

关键词：悬臂式掘进机悬臂铲台关联位置防干涉

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可用于生锈基材的自修复防腐涂料

表面技术 2024年第12期53卷 114-125页

作者：杨嘉辉韩瑞何海峰刘欣赵丽芬刘成宝曾荣昌山东科技大学材料科学与工程学院山东青岛266590 青岛科技大学高分子科学与工程学院山东青岛266061

目的制备具有自修复功能、可用于海洋环境中腐蚀金属部件的涂料。方法采用原位聚合法制备了以桐油为囊芯、脲醛树脂为囊壁的微胶囊,并将其添加于带锈防锈涂料中,然后将涂料涂覆在生锈的马口铁上。利用扫描电镜、能量色散谱仪、傅里叶变... 详细信息

目的制备具有自修复功能、可用于海洋环境中腐蚀金属部件的涂料。方法采用原位聚合法制备了以桐油为囊芯、脲醛树脂为囊壁的微胶囊,并将其添加于带锈防锈涂料中,然后将涂料涂覆在生锈的马口铁上。利用扫描电镜、能量色散谱仪、傅里叶变换红外光谱、扫描开尔文探针、热重分析和电化学阻抗谱等测试手段,对微胶囊和涂层的形貌、自修复性能和防腐性能进行表征。结果桐油被脲醛树脂包裹,制备出的微胶囊形貌良好,微胶囊的平均粒径为(47.37±9.41)μm,微胶囊对桐油的包覆效果良好,囊芯(桐油)的质量分数高达81.57%。含有20%(质量分数)微胶囊的涂层具有良好的自修复性能和耐腐蚀性,被划伤的涂层能够在24 h内完全自修复,通过对涂层的扫描电子观测和扫描开尔文探针可确认划痕区域是涂层自修复实现的,并且涂层能够长时间抵抗腐蚀。结论微胶囊可显著延长涂层的使用寿命,这种自修复技术有望在防腐涂料系统中得到应用,而且该涂料可直接应用于生锈的金属表面,降低了在复杂应用环境中涂覆金属部件的成本。

关键词：自修复原位聚合微胶囊生锈金属防腐涂料

激光熔覆CoCrFeNiTi_(x)高熵合金涂层的组织与性能

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粉末冶金材料科学与工程 2024年第2期29卷 118-124页

作者：宫书林王永东李艳春宋美慧黑龙江省科学院高技术研究院哈尔滨150000 黑龙江科技大学材料科学与工程学院哈尔滨150022

为了探究Ti元素对高熵合金涂层组织与性能的影响,利用激光熔覆技术在Q235基体表面制备CoCrFeNiTi_(x)(x=0.4、0.6、0.8、1.0)涂层,采用XRD、SEM、EDS等方法分析涂层的相结构和显微组织,用显微维氏硬度计和摩擦磨损试验机测试涂层的硬度... 详细信息

为了探究Ti元素对高熵合金涂层组织与性能的影响,利用激光熔覆技术在Q235基体表面制备CoCrFeNiTi_(x)(x=0.4、0.6、0.8、1.0)涂层,采用XRD、SEM、EDS等方法分析涂层的相结构和显微组织,用显微维氏硬度计和摩擦磨损试验机测试涂层的硬度和耐磨性。结果表明:涂层的显微组织由胞状晶向树枝晶转变,相结构由BCC和FCC组成。涂层显微硬度的提高归因于固溶强化和细晶强化的共同作用,涂层的磨损机理主要为磨粒磨损和黏着磨损,并伴有轻微氧化。当x=0.8时,涂层的硬度(HV)可达524,磨痕较为平整,耐磨性优异。

关键词：激光熔覆高熵合金显微组织显微硬度耐磨性

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用于泡沫混凝土制备的静态混合器模拟研究

材料导报 2024年第15期38卷 152-159页

作者：郑伍魁赵悦瑶王雅晨李辉西安建筑科技大学材料科学与工程学院西安710055

泡沫混凝土作为新兴的轻质绿色建材近10年来发展迅速,具有广阔的应用前景。在泡沫混凝土的制备工艺中,浆体搅拌与泡沫混合环节是决定泡沫混凝土性能的关键因素。但“重发泡,轻混泡”的问题长久存在,混泡工艺的理论研究和设备发展都有所... 详细信息

泡沫混凝土作为新兴的轻质绿色建材近10年来发展迅速,具有广阔的应用前景。在泡沫混凝土的制备工艺中,浆体搅拌与泡沫混合环节是决定泡沫混凝土性能的关键因素。但“重发泡,轻混泡”的问题长久存在,混泡工艺的理论研究和设备发展都有所欠缺。因此,设计一种符合泡沫混凝土物料性能,能够实现连续化高效生产的专用混合器非常必要。本工作综合考虑混合器的特性,选用静态混合器作为泡沫混凝土的混合装置,采用数值模拟的方法对泡沫浆体混合过程进行仿真计算,建立不同结构参数下的静态混合器三维实体模型,分别通过仿真模拟研究元件个数、管道内径、元件夹角和加料口位置等不同参数对水泥浆体和泡沫混合情况的影响。结果表明,当元件的切割作用与流体分布垂直时,更有利于混合;混合器的管内径越小,混合速度越快,密度分布越均匀,但同时设备耗能更高;元件数量与最终产品的混合效果呈正相关;加料管口与混合元件的距离越小,越有利于均匀混合。综上所述,在θ=90°、D=60 mm、n=10、L=20 mm的条件下,最终可以制备出混合均匀、密度为1400 kg/m^(3)的泡沫混凝土。本研究可为新型泡沫混凝土混合装置的研发提供参考和支持。

关键词：静态混合器泡沫混凝土数值模拟多相流动

多孔离子聚合物催化二氧化碳环加成反应的研究进展

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化工进展 2024年第09期43卷 4925-4940页

作者：廖旭周骏罗杰曾瑞琳王泽宇李尊华林金清湖南科技学院化学与生物工程学院华侨大学材料科学与工程学院

二氧化碳（CO2）作为一种来源丰富的C1资源，如何实现其资源化利用是当前研究的热点之一。多孔离子聚合物（porous ionic polymers,PIPs）由于结合了多孔聚合物和离子液体的优点，从而对CO2吸附和转化表现出了巨大的潜力。本文从PIPs的... 详细信息

二氧化碳（CO2）作为一种来源丰富的C1资源，如何实现其资源化利用是当前研究的热点之一。多孔离子聚合物（porous ionic polymers,PIPs）由于结合了多孔聚合物和离子液体的优点，从而对CO2吸附和转化表现出了巨大的潜力。本文从PIPs的合成方法、结构性质以及催化活性的角度出发，系统综述了近年来聚离子液体（自由基聚合）、超交联离子聚合物和金属有机骨架（MOFs）基离子聚合物等多孔离子聚合物催化剂在CO2环加成反应的应用，总结了各类催化剂制备方法的优缺点和结构特征，分析了PIPs在CO2环加成反应中的构效关系以及催化反应机理。最后，对PIPs用于催化CO2环加成反应的应用前景进行了展望，主要包括如何提高PIPs的催化活性、稳定性和应用范围以及降低其工业应用的成本。

关键词：多孔聚合物离子液体催化剂多相反应二氧化碳

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快充型锂离子电池电极材料与电解液结构调控及设计

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化学进展 2024年第1期36卷 132-144页

作者：玉笛声刘昌林林雪盛利志江丽丽北华大学材料科学与工程学院吉林132013 吉林化工学院材料科学与工程学院吉林132022

实现锂离子电池的快速充电是促进电动汽车普及、解决环境和能源问题的有效途径。然而,常规锂离子电池体系在快速充电条件下的缓慢动力学和安全风险的增加严重阻碍了该技术的实际应用。本文综述了快充型锂离子电池电极材料和电解液在结... 详细信息

实现锂离子电池的快速充电是促进电动汽车普及、解决环境和能源问题的有效途径。然而,常规锂离子电池体系在快速充电条件下的缓慢动力学和安全风险的增加严重阻碍了该技术的实际应用。本文综述了快充型锂离子电池电极材料和电解液在结构调控与设计方面的研究进展。首先,详细介绍了通过电极材料的结构调控来提高锂离子在电极材料中扩散速度的方法。然后,阐述了通过对锂离子溶剂化结构的调控来提高锂离子在电解液中的传输和相界面处转移速度的方法。最后,对快充型锂离子电池所面临的关键科学问题进行了总结以及对未来的研究方向进行了展望。

关键词：负极材料正极材料电解液快充锂离子电池

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改进磷虾群算法及其在结构优化中的应用

吉林大学学报（工学版） 2024年第8期54卷 2256-2266页

作者：姜封国周玉明白丽丽梁爽黑龙江科技大学建筑工程学院哈尔滨150022 哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150001

本文针对标准磷虾群算法(KH)存在收敛速度较慢、计算精度不够和对复杂问题易陷入局部最优解的缺陷做出改进与完善,提出一种融合改进差分进化算子和S型自适应惯性权重的改进磷虾群算法(SDEKH)。通过多种标准测试函数对SDEKH、KH等智能算... 详细信息

本文针对标准磷虾群算法(KH)存在收敛速度较慢、计算精度不够和对复杂问题易陷入局部最优解的缺陷做出改进与完善,提出一种融合改进差分进化算子和S型自适应惯性权重的改进磷虾群算法(SDEKH)。通过多种标准测试函数对SDEKH、KH等智能算法进行对比测试,验证了SDEKH的优良性能;并运用SDEKH对桁架结构进行优化设计,通过与其他方法的优化结果对比验证了SDEKH的优化效率和精度均有提升,为工程结构优化设计提供了一种更加高效、精准的方法。

关键词：结构工程改进磷虾群算法差分进化算子惯性权重结构优化

电极低温退火对Cd_(0.9)Mn_(0.1)Te:In/V单晶探测器电学性能的影响

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硅酸盐学报 2024年第5期52卷 1597-1607页

作者：栾丽君李龙张頔李国海俞鹏飞段理长安大学材料科学与工程学院西安710061

碲锰镉(Cd_(1-x)Mn_(x)Te,CMT)是性能优异的室温核辐射探测材料。目前,熔体法生长的CMT单晶内部存在大量本征缺陷导致其光电性能较差且CMT探测器对γ射线和α粒子的探测效率较低。本工作采用Te溶液垂直Bridgman法生长In/V共掺杂的Cd_(0.... 详细信息

碲锰镉(Cd_(1-x)Mn_(x)Te,CMT)是性能优异的室温核辐射探测材料。目前,熔体法生长的CMT单晶内部存在大量本征缺陷导致其光电性能较差且CMT探测器对γ射线和α粒子的探测效率较低。本工作采用Te溶液垂直Bridgman法生长In/V共掺杂的Cd_(0.9)Mn_(0.1)Te单晶体,晶体禁带宽度为1.524eV,红外透过率达67.3%。为提高CMT探测器效率,制备了Au、Al、Ag和In 4种不同金属电极的MSM型CMT探测器,并测试了不同电极的I-V特性。结果表明Au和In电极表现出最佳电学性能:欧姆系数分别为1.043和0.969,电阻率分别为4.783×10^(10)Ω·cm和4.119×10^(10)Ω·cm,百伏漏电流分别为5.958 nA和6.758 nA。为进一步提高Au和In电极CMT探测器的电学性能,在430 K以下的低温段进行电极退火实验,结果表明:Au电极在390 K温度下退火1 h百伏漏电流降至2.31 nA,α粒子(5.48 MeV)辐射下CMT探测器能量分辨率从26.7%提升至17.4%;In电极在350 K温度下退火1 h后百伏漏电流减小至6.18 nA,能量分辨率从27.4%提升至21.8%。

关键词：碲锰镉单晶布里奇曼法核辐射探测器