2023年, 第30卷, 第3期　
刊出日期：2023-06-20

  

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研究与技术
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  轨道车辆铝蜂窝结构司机室研制及仿真分析

  齐凯文

  . 2023, 30(3): 0-0.

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  铝蜂窝材料具有密度低，比强度高，减振降噪等优点，作为一种新型的纯金属微结构仿生复合材料，可以实现轨道车辆绿色环保的轻量化理念。为了确定铝蜂窝材料在轨道车辆实际应用情况，对比了不同结构司机室重量与噪声情况，同时对铝蜂窝司机室结构进行静强度和疲劳强度数值仿真分析，有助于我们更加了解其受力特点。结果显示：铝蜂窝板使用率在90%以上时，铝蜂窝司机室结构可以实现隔声量提高19.3%，轻量化18%的效果；所有工况下铝蜂窝司机室结构的应力均小于相应的许用应力，安全系数均大于1.15，满足EN12663标准要求，这对将来轨道车辆用铝蜂窝结构产品的设计优化、工艺改进，以及大批量应用可以起到理论支撑作用。
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  负极材料对锂离子蓄电池性能影响试验分析

  张晓光

  . 2023, 30(3): 0-0.

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  为优化锂离子蓄电池性能，分析蓄电池内负极材料对电池性能的影响，设计负极材料对锂离子蓄电池性能影响的试验。负极材料以石墨烯为例，制备锂离子蓄电池，并通过试验分析负极材料的预处理、粒径、用量对于锂离子蓄电池性能的影响。对一部分石墨烯烘烤，验证负极材料烘烤处理对锂离子蓄电池性能影响；设置8μm、10μm、15μm、20μm、25μm和30μm六种粒径的石墨烯，试验分析负极材料不同粒径对锂离子蓄电池性能的影响；选择70%、80%、90%三种石墨烯用量，试验分析负极材料何种用量能够提升电池性能。试验结果显示：石墨烯材料的烘烤预处理，并不会影响锂离子蓄电池的容量保持率与电压降等性能，所以无需烘烤预处理石墨烯；石墨烯注浆为20μm-25μm粒径时，锂离子蓄电池放电容量最稳定，性能最佳；石墨烯用量为90%时，锂离子蓄电池恒流充放电性能、倍率性能、循环性能均最佳，锂离子蓄电池内阻最低，具有最优锂离子蓄电池性能。
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  节镍型铜磷系耐候钢薄板带的质量控制工艺

  李宗强 张廷瑜 杨跃标 张盛华

  . 2023, 30(3): 0-0.

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  针对节镍型铜磷系耐候钢薄板带的质量问题，某钢厂采用镍铁替代镍板、转炉留渣少渣冶炼、高磷出钢与连铸“弱冷+低过热度+恒、高拉速+高矫直温度”浇铸系列工艺，降低了造渣料消耗和铁损，提高了铁水磷利用率，解决了铸坯的表面质量问题和P中心偏析问题，铸坯表面裂纹率控制在0.3%以下；结合精密热轧控制技术，成功试制了节镍型铜磷系耐候钢薄板带。薄板带的尺寸精度、表面质量、力学性能等各项指标均远远超过了国标要求，生产成本大幅降低。
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  Pt替代Pd方案GPF涂层开发及性能对比研究

  王燕

  . 2023, 30(3): 0-0.

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  本研究开发出Pt/Rh方案GPF涂层样件，并与常规Pd/Rh方案样件进行了包括背压、台架性能、整车排放性能和积碳-再生性能的对比。结果表明Pt替代Pd的应用不会对GPF背压造成负面影响，并且可有效提高台架老化态的起燃和空燃比窗口转化率性能以及整车WLTC排放性能。Pt/Rh方案样件在贵金属总量低于对比Pd/Rh样件的前提下，其积碳再生起燃温度要低于Pd/Rh件，同时前者的碳颗粒稳态再生速率和断油再生效率还有大幅度提高。因此，Pt替代Pd方案可应用于GPF涂层，在降低催化剂成本的同时催化性能还可得到提升。
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  水轮发电机转子磁极主引线在线监测技术研究

  杨晖 赵聚平 万正喜 王俏

  . 2023, 30(3): 0-0.

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  水轮发电机转子磁场不稳定、磁拉力不平衡，容易导致主引线状态异常，影响到整个水力发电系统运行安全，研究水轮发电机转子磁极主引线在线监测技术。确定水轮发电机不稳定磁场下，不平衡磁拉力是主引线故障状态的主要指标。采集磁拉力的数据，采用波阈值去噪算法进行数据去噪处理。结合模糊神经网络建立主引线在线监测模型，获取模型的概率密度分布，结合梯度下降法设定发电机转子磁极主引线异常阈值门限，从而实现水轮发电机转子磁极主引线在线监测。实验结果表明，该方法的查全率、查准率、平均监测精度较高，数据去噪处理效果好，主引线异常瞬时功率曲线与实际曲线非常接近，监测效果好，可以在主引线在线监测领域得到进一步应用。
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  Zr基非晶合金反应材料的力学性能与冲击烧蚀特性

  罗锐恒 智小琦 张姚瑶

  . 2023, 30(3): 0-0.

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  为了提高锆基非晶合金反应材料冲击反应产生的烧蚀毁伤效能，用热电偶测量非晶破片撞击准静态腔室后容器内温度场的变化，研究元素组分对破片冲击反应烧蚀特性的影响。而且力学性能对于其侵彻能力和释能能力起重要作用，为分析钛和铌对反应材料力学性能的影响，开展了锆基非晶合金的准静态压缩试验和SHPB杆动态压缩测试。试验结果表明：钛能为非晶破片提供较大的塑性变形能力，铌能提升非晶破片的弹性模量，随着加载应变率增加，两种材料的脆性增加而塑性降低；温差峰值可以相对表征非晶破片的烧蚀效能；在相同条件下，锆钛基破片对目标的烧蚀作用优于锆铌基破片。 
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  大语言模型时代的材料信息提取和数据驱动研发

  单斌

  . 2023, 30(3): 0-0.

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研究与技术
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  M2052锰铜阻尼合金在轨道车辆吊挂设备的应用开发

  景建辉 崔志国 温泽峰

  . 2023, 30(3): 0-0.

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  锰铜阻尼合金具有优良的阻尼性能和较高的强度特性，目前该合金在轨道车辆中的工程应用还很少，针对以M2052锰铜阻尼合金材料制成的车下设备吊挂支架，进行了该材料和结构的强度、阻尼和减振特性试验。为了验证其疲劳强度，对样件进行不同载荷下的常幅疲劳试验，拟合相应的S-N曲线，证明其具有较好的强度和疲劳特性；基于单个和配重500 kg的支架减振结构，分别进行正弦和白噪声信号激励下的频响分析，并与Q355材质类似支架进行对比，证明单个阻尼支架的良好减振性能。在配重500 kg的支架减振性能试验中，正弦扫频时，在10-50Hz范围内加速度谱密度（ASD）响应结果显示，M2052支架相比Q355钢支架降幅约为32.2%，其它频率段降幅不一。但在白噪声激励下，两种支架的加速度和动应力响应没有发现明显区别，分析其主要原因为该支架尺寸较小，不能完全发挥该材料的阻尼性能。最后提出两条开发建议，为该新型阻尼合金支架在轨道车辆设备减振结构的开发应用提供支撑。
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  Fe-3%Si-Cu取向电工钢热轧及退火组织与织构研究

  张慧敏 张程远 吴忠旺 任慧平 金自力 刘宝志

  . 2023, 30(3): 0-0.

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  以Cu粒子为单一抑制剂的新型取向电工钢能降低板坯加热温度以及避免长时间高温退火，具有节约能源、降低成本等优势。本文以Fe-3%Si-Cu取向电工钢为研究对象，研究了Cu粒子为单一抑制剂时对其热轧板及退火板的显微组织、织构及析出相的影响。结果表明，Fe-3%Si-Cu取向电工钢热轧及退火板均有明显的显微组织分布不均匀，表面脱碳层分布宽度由热轧板的311.7μm增加到退火板的427.3μm，平均晶粒尺寸由热轧板的20.2μm增加到26.3μm，织构分布以{110}<112>、{112}<111>、{110}<001>及{114}<418>为主；次表层为等轴晶和变形晶粒混合组织，Goss织构主要分布在表层及次表层，热轧板退火后Goss织构组分减小；中心层主要为变形晶粒，织构分布以{114}<418>、{100}<110>及{100}<001>为主。热轧板中存在尺寸为10-40nm的Cu粒子，粒子平均直径为23.4nm，分布面密度为7.30×109个/cm2，退火后Cu粒子分布面密度增加到1.26×1010个/cm2，粒子平均直径减小到21.6nm。
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  Cr5型模具钢水-空交替控冷数值模拟

  李栋 梁敬斌 尤晓东 贺笃鹏 谢志彬 邵青立

  . 2023, 30(3): 0-0.

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  本文针对Cr5型模具钢退火组织合格率低，难以满足标准要求的现实技术难题，基于有限元方法，模拟计算了Cr5型模具钢水空交替冷却过程中的温度场、相变场及应力场，对现有工艺进行了模拟计算，贝氏体体积分数与试验结果较吻合，验证了模型的准确性。最终通过多方案模拟计算得到了最优热处理工艺，水空交替控冷后无贝氏体组织，经生产试验验证新工艺实现了产品组织100%合格。
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  低碳马氏体不锈钢热变形行为及本构方程

  陆运杰 梁能 吴率 熊杰 霍丁鹏 张盛华

  . 2023, 30(3): 0-0.

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  为研究低碳马氏体不锈钢的热变形行为，本文利用Gleeble-3800热模拟试验机对该材料进行不同温度的压缩变形实验，利用流变应力曲线构建了基于Arrhenius双曲正弦模型的本构方程，并建立实验材料的热加工图，最后对比分析实验材料在不同变形条件下的显微组织。结果表明，材料在高变形温度与低应变速率下变形时主要发生动态再结晶现象，在低变形温度与高应变速率下变形时主要发生加工硬化现象，流变应力的理论值与实测值的线性相关系数为0.9955，验证了本构方程的准确性；结合热加工图分析和显微组织观察，得出该材料的失稳工艺窗口为变形温度1020~1120 ℃、应变速率0.01~1 s-1，材料的最佳工艺窗口为变形温度900~1150℃、应变速率0.003~0.01 s-1；变形温度的提高有利于将粗大变形组织逐渐转变成细小的等轴组织，应变速率的降低同样有利于发生动态再结晶，但过低则会延长变形时间，导致再结晶晶粒逐渐长大与粗化。