2022年, 第29卷, 第4期　
刊出日期：2022-08-20

  

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研究与技术
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  正交异性板变厚度热轧U肋构造细节设计优化

  常志军 金秀男 吴家君 吕明达 王厚昕

  . 2022, 29(4): 0-0.

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  正交异性钢桥面板的U肋、顶板与横隔在三者交界处构造复杂，焊缝交错，在汽车轮载作用下容易引发疲劳开裂。使用热轧变厚度U肋替换传统冷弯U肋，增加U肋与顶板的焊缝尺寸从而减小应力程度是一种改进方法。通过建立精细化梁段有限元模型，分析汽车作用下的疲劳易损部位及相应的最不利加载位置，对热轧U肋构造细节进行参数化分析。结合易损部位的应力、变形变化趋势，给出了热轧U肋的构造建议。经研究得到如下结论：（1）新型变厚度热轧U肋有利于改善U肋肢顶与横隔板开口处的应力集中，并可以减小顶板在轮载作用下的局部挠度；（2）建议新型变厚度热轧U肋设计参数采用h=40mm,Δt1=4mm,Δt2=4mm（U肋基本厚度t=8mm）。
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  玻璃掺杂对铌酸锂陶瓷性能的影响研究

  郑镇宏

  . 2022, 29(4): 0-0.

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  本文首先采用常规淬火工艺合成了30Li2O: 50B2O3: 10 Nb2O5: 10SiO2玻璃。然后在LiNbO3陶瓷制备过程中加入不同质量百分比的玻璃，并在不同的烧结温度下进行烧结，最后考察了玻璃掺杂对铌酸锂陶瓷性能的影响。x射线衍射结果表明，得到的LiNbO3主相没有二次相峰，但峰值有微小的变化，随着玻璃含量的增加，LN相的峰值强度略有降低；密度测量结果表明，陶瓷的密度随玻璃掺入量的增加而降低。含2.5 wt%玻璃的陶瓷在任何烧结温度下都达到了90%的相对密度。在800℃下烧结的玻璃添加量为5%的陶瓷，其相对密度最大；扫描电镜结果表明，随着温度的升高，晶粒尺寸增大，组织更加致密；这些陶瓷的介电和铁电测量结果表明，玻璃的加入有助于改善其性能。玻璃添加量为5 wt%的LiNbO3陶瓷性能最佳。
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  EDTA滴定法测定稀土铁合金中稀土总量

  高立红 邢嵘嵘 朱悦然 赵文怡

  . 2022, 29(4): 0-0.

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  摘要：试样用硝酸溶解，硝酸体系进行氟化分离，稀土与氟形成氟化稀土沉淀而铁与氢氟酸反应形成六氟化铁络合物留在溶液中，实现了干扰元素铁与稀土元素的分离；硝酸和高氯酸溶解沉淀，乙酰丙酮溶液掩蔽残留的少量铁、铝干扰元素，调节溶液酸度pH=5.5，以二甲酚橙作指示剂，用EDTA 标准溶液滴定至溶液由红紫色变为亮黄色即为终点，建立了EDTA滴定法测定稀土铁合金中稀土总量的方法。选择具有代表性的统一样涵盖轻稀土、中稀土和重稀土及方法测定范围，进行了精密度和准确度试验，结果的相对标准偏（RSD,n=11）为0.17～0.80％，％，加标回收率为98.94～101.1％。并与国标GB/T26416.1-2010草酸盐重量法进行方法比对试验，测定结果基本一致。方法用于稀土铁合金中稀土总量的测定，检测范围为10%～90%。
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  降低钢铁料消耗的生产实践

  金安林

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  根据炼钢厂生产实际情况，通过分析认为入炉废钢带渣量大、喷溅率高、终渣TFe控制差、渣料消耗高等是造成炼钢厂钢铁料消耗高的主要原因。通过采取逐一的对策措施后钢铁料消耗由2018年的1115.08kg/t下降到2021年二季度的1064.33kg/t，钢铁料消耗下降十分明显，并且控制趋于稳定。
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  掺杂石墨烯对变压器油中放电溶解CO气体的吸附特性研究

  席禹

  . 2022, 29(4): 0-0.

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  本文建立本征石墨烯吸附CO分子的模型，利用CASTEP模块计算本征石墨烯不同吸附位和不同CO分子状态的吸附效果。结果显示，石墨烯的T吸附位和垂直且碳原子靠近石墨烯平面效果最佳。“缺陷”石墨烯建立的基底材料有空位、铝原子、氮原子。吸附模型显示，Al掺杂石墨烯的铝原子和CO分子的碳原子之间有化学键生成，能带结构和态密度图显示其为化学吸附，石墨烯的导电性增强。N掺杂石墨烯和空位石墨烯也都一定程度增强了石墨烯的吸附能力，但没有形成化学键，吸附效果不如掺杂Al原子明显。
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  后桥从动齿轮失效原因分析

  梁娜

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  某公司采用Φ150mm规格20CrMnTiH生产后桥从动齿轮，使用1～2个月后，出现批量压裂损坏。为找到齿轮产生失效的原因，对失效齿轮进行分析。通过对齿轮的不同部位开展化学成分、硬度、金相组织、非马氏体组织、渗碳淬硬层有效深度以及疲劳断口分析，该齿轮失效原因为渗碳淬硬层深度、非马氏体组织不符合标准要求，齿部周围均有脱碳，由于脱碳部分与未脱碳部分组织的差异产生的应力，以及钢的淬火应力，形成裂纹并造成裂纹扩展。齿轮的热处理过程存在问题，导致裂纹产生，使齿轮发生压裂损坏。
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  机器学习在二维材料探索中的应用

  张胜利

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  当前，机器学习已经成为探索和拓展二维材料家族的重要研究手段。传统实验与计算方法在研究二维材料时容错率低，并且需要花费大量时间和研发成本，机器学习因为拥有强大的数据处理能力和灵活多样的算法模型，能够绕过求解理论计算复杂的泛函方程以及缓慢的实验过程，缩短研究周期帮助减少发现和理解二维材料的时间和成本，以数据为基础高效预测扩展二维材料体系并探究其实验合成以及应用的潜力。本综述将围绕机器学习的方法、机器学习在二维材料设计与合成、机器学习在二维材料物性与应用的探索等方面，详细介绍相关的前沿进展，最后对机器学习在二维材料领域开展研究所面临的挑战与发展趋势进行了展望。 关键词 二维材料；机器学习；材料物性；高通量计算 Abstract
研究与技术
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  无氰共沉积Au-Sn共晶合金薄膜

  唐定

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  电化学沉积是一种制备高性能与高可靠Au-30 at% Sn共晶合金封装材料的较好方法。本论文采用恒电流法可以从一种无氰Au-Sn电镀液中沉积得到Au-Sn共晶合金薄膜。通过电化学测试，合金薄膜成分与形貌分析，以及多批次重现性实验，确定在-2.0 mA/cm2电流密度下可以沉积出表面平整致密且Sn原子含量稳定在30 at%左右的Au-Sn共晶合金薄膜。差热分析曲线（DSC）表明Au-Sn共晶合金薄膜共晶点温度为277.4 ℃，与理论值相一致。另外，Au-Sn共晶合金薄膜的沉积速率约为5.0 μm/h，同时该无氰Au-Sn电镀液具有较好的储存寿命。
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  Ti55511钛合金的电子束冷床熔炼技术研究

  杜彬 王龙 曹寿林 马小艳 田成良 张炜华

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  利用新型的1350 KW型电子束冷床熔炼（EB）炉熔炼制备Ti55511钛合金铸锭，分析了不同熔炼工艺参数下的铸锭化学成分均匀性，针对熔炼过程中合金元素的挥发特性，采用Langmuir定律建立了Ti55511钛合金EB熔炼过程熔体中各元素饱和蒸气压及挥发规律的数学模型，并根据实际挥发率进行了相关热力学参数的验证性分析。结果表明：Ti55511钛合金EB炉熔炼过程中Al、Cr元素的实际挥发率分别达到12.63%和30.77%，Cr元素挥发严重，实际挥发率与挥发模型吻合度较高。1350KW型电子束冷床熔炼（EB）炉的最佳熔炼速度为0.969×10-4 m/s（即178.08 Kg/h），在此工艺下铸锭化学成分均匀性良好，完全符合国标GB/T 3620.1-2016的要求。
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  拉曼光谱法测定单晶硅片中的应力分布

  史宏伟 崔飞鹏 李晓鹏 赵迎

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  随着半导体器件行业对单晶硅片尤其是超薄单晶硅片的需求愈来愈大，单晶硅的制备工艺及品质表征愈发受到研究人员的关注。残余应力作为影响单晶硅片品质的重要指标，缺乏合适的表征方法和设备。本文基于显微拉曼光谱技术，建立单晶硅片相对应力表征方法。对不同样品进行了微区相对应力表征分析，结果表明：针对明显光学缺陷的样品，拉曼表征结果与显微光学成像相对一致。针对显微光学无明显缺陷的样品，基于拉曼光谱技术相对应力表征方法可作为显微光学表征的补充手段。该方法可为单晶硅片的加工工艺改进和提高质量控制提供判断依据。
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  热压热变形NdFeB的各向异性及磁性能研究

  任梦 石晓宁 韦智元 周磊 李军 李波

  . 2022, 29(4): 0-0.

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  具有纳米级微结构组织的热压热变形NdFeB，易成型，工艺流程短，环境稳定性高。但其矫顽力仍未达到理想值，这与微结构不均匀，矫顽力增强路径未确定有关。研究热压热变形钕铁硼的矫顽力机制和各向异性形成机理，有助于加深对磁体微观结构的认识，进一步提高磁性能。双相纳米复合磁体可有效优化热压热变形NdFeB的微观结构，提升矫顽力。近年来的研究，为热压热变形技术开展提供了新的思路和借鉴。
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  碳纳米管增强复合材料在体育器材中的应用研究

  钟丽

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  碳纳米管复合材料因其高强重比、易加工、寿命长等特点在运动器材方面得到了广泛的应用。本文首先对碳纳米管增强复合材料在体育用品中的应用优势进行了详细介绍。然后以曲棍球棒运动为例，采用压缩成型工艺制备曲棍球棒，研究了碳纤维（CF）和玻璃纤维（GF）比例对曲棍球棒机械强度的影响以及碳纳米管的添加对曲棍球棒性能的加强作用。结果表明，随着碳纤维质量分数的增加，曲棍球杆样品的强度增加，在碳纤维与玻璃纤维质量比为4：1时达到最大为342MPa。随着碳纳米管的加入，材料的抗弯强度从342MPa提高到372 MPa。另外，加入CNTs后，样品沿纵向方向纤维层之间存在分层现象，样品结构更加致密，不易发生断裂。
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  铸态和快淬态La-Mg-Ni 储氢合金的电化学性能及其对BH4-的催化氧化性能

  纪铭悦 田晓 刘昕瑀 张宇琦 伟伟 杨艳春 李卫

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  本文采用熔炼法、熔炼+快淬法分别制备了La0.625Mg0.375Ni2.485Co0.525Mn0.28 Al0.21储氢合金。采用XRD、SEM和电化学测试分析方法研究了合金的结构、电化学性能以及对BH4-的催化性能。结果表明，铸态合金由大量的LaNi5相和少量的La2Ni7和LaNi3相组成。而铸态合金经快淬处理后，合金的XRD衍射谱中La2Ni7和LaNi3相衍射峰消失，合金几乎全部由LaNi5相组成。电化学测试表明，铸态合金的电化学性能明显好于快淬态合金的，这与合金中富稀土La2Ni7和LaNi3相的存在有关。一般，富稀土La2Ni7和LaNi3相比LaNi5相具有更好的储氢性能。在对BH4-的催化性能研究中发现，两种储氢合金都对BH4-有催化作用，但铸态合金的催化性能更好。可见，电化学性能较好的储氢合金，一般其催化性能也比较好。
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  不同介质环境食品接触用不锈钢的有害金属离子迁移行为

  陈健 郑皓元 薛东妹 潘涛

  . 2022, 29(4): 0-0.

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  以食品接触用200、300、400系不锈钢为研究对象， GB/T 4336-2016《食品安全国家标准—食品接触用金属材料及制品》标准试验为依据，模拟含盐（NaCl）介质物和碱性(NaHCO3)介质物环境，通过金属离子迁移实验及电化学实验，研究了不锈钢材料的有害金属离子迁移行为。结果表明：各种不锈钢材料在不同介质环境中的有害金属离子迁移行为具有一定的差异性，应根据实际食品接触环境选择适合的不锈钢材料；300系不锈钢在不同的介质物环境敏感性较低，相对有害金属离子的迁移浓度较低，安全系数较高。
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  先进驾驶辅助系统及计算芯片的技术发展现状和趋势

  张微

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  文章通过对2020年度搭载驾驶辅助系统（ADAS）整车产销量调查，以及对ADAS主要功能市场渗透率进行现状分析及预测，推出2022-2025年将是辅助驾驶汽车迅速发展的窗口期。通过ADAS主要安全技术发展情况的调查和辅助驾驶功能现状概述，分析近一年来车规级芯片供应链断供原因和产能现状，提出未来5年内整车和零部件企业，包括政府部门，应重新思考汽车芯片的产业链布局问题，推动国内辅助驾驶汽车（搭载ADAS）商业化尽快落地。
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  热处理工艺对软磁铁素体不锈钢磁性能影响

  陈德利 贾红帅 谭庆丰 王玉辉 冯浩 郑继辉

  . 2022, 29(4): 0-0.

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  本文主要针对汽车燃油喷射系统用00Cr12MoS软磁不锈钢磁性能变化规律进行研究，采用Remagraph C-500磁性能检测设备对00Cr12MoS在不同热处理温度下磁性能矫顽力、最大磁导率、剩磁等磁性能参数进行检测，分析不同温度对磁性能参数影响规律。研究结果表明，00Cr12MoS材料加热温度在700-850 ℃时矫顽力较为稳定，750-850 ℃最大磁导率最优，通过金相观察，当加热温度达到800 ℃时，晶粒有一定长大且均匀。结合矫顽力、最大磁导率等参数与金相组织分析，00Cr12MoS材料在800 ℃高温退火状态下兼具低矫顽力，高磁导率特征，可以作为该材料磁性能热处理工艺。