乙烯作为基础化工原料,在塑料、合成纤维及精细化学品等领域具有重要应用,其清洁、高效的制备路径成为当前研究热点。传统乙烯制备多依赖于高温蒸汽裂解工艺,能耗大、碳排放高。乙烷脱氢(ethane dehydrogenation, EDH)因其能耗低、副产物少而备受关注。根据是否引入氧化剂,EDH可分为直接脱氢(direct dehydrogenation, DDH)与氧化脱氢(oxidative dehydrogenation, ODH)两类路径。系统梳理了近年金属催化剂在乙烷脱氢领域的研究进展,重点分析了贵金属、合金及过渡金属催化剂的构效关系、抗积碳机制与催化路径优化策略。在DDH体系中,Pt、PtSn、PtZn等催化剂通过限域效应与合金结构调控实现高活性与强稳定性;Cr基与Mo基过渡金属催化剂则通过助剂掺杂与载体优化显著提升抗烧结与再生性能。在ODH方面,O₂-ODH以晶格氧循环为核心机理,强调氧空位调控与氧化态稳定性;而CO₂-ODH则在实现碳捕集的同时,提高了乙烷转化率与抗积碳能力。最后,对多氧化剂协同催化体系、动态结构表征及人工智能辅助催化剂设计等未来发展方向进行了展望。

Tb-Dy-Fe合金凭借其卓越的磁致伸缩性能,在换能器、致动器、传感器等智能器件中有重要应用前景。然而,该合金较低的电阻率(约60 μΩ·cm)导致其在交变磁场下产生严重的涡流损耗,进而制约其在高频工况下的应用推广。系统综述了不同制备工艺对Tb-Dy-Fe合金电阻率及磁致伸缩性能的调控机制。研究结果表明:粉末粘结法可将电阻率提升4~10个数量级,涡流损耗降低70%~96%,但会导致磁致伸缩性能有所下降;合金化法可使电阻率提升至100~160 μΩ·cm,同时能够较好地保持磁致伸缩性能;机械切割法可有效抑制器件工作时的温升。未来研究可聚焦于开发高热稳定性粘结剂体系、发展颗粒表面改性技术,实现成分-工艺-性能的协同优化,推动Tb-Dy-Fe合金向高电阻率、高性能方向发展。

CoCrFeNiTi高熵合金(high-entropy alloys, HEA)因其高耐腐蚀性、高硬度和良好的耐磨性而在切削加工中表现出独特的性能。但Ti会在不同程度上影响整体材料的切削性能。因此,决定采用分子动力学模拟方法,选择切削深度和切削速度两种参数,分析CoCrFeNiTi高熵合金表面形貌、切削力及晶体结构来研究材料的切削性能。研究表明:随着切削深度的增加,材料表面形貌显著变化,塑性变形能力增强;而提高切削速度则导致表面原子堆积高度增加,塑性变形进一步增大。此外,切削深度的增加破坏了材料的面心立方(FCC)晶体结构,而切削速度的提升减少了材料的塑性变形,增加了原子扩散现象。主切削力随切削深度的增加而增大,且位错密度作为切削指标,在不同切削条件下表现出显著差异。位错累积和缠结增大了材料的变形阻力。结果表明:合理选择切削速度和深度可以调整材料的切削行为以提高切削加工效率,这为CoCrFeNiTi的切削加工提供了理论依据。

钨及其合金在核聚变堆等极端环境应用中需与异质金属实现可靠连接,热等静压扩散焊接因在高压高温下促进界面扩散与致密化的优势,成为解决钨与异质金属连接难题的关键技术。系统综述了钨与铜合金、钢及钽的热等静压扩散焊接研究进展,总结了钨与异质金属扩散焊接时可选择的中间层,同时指出热等静压技术在扩散焊接领域应用的问题及发展趋势。

GH901合金涡轮盘属于航空发动机高温承力部件,其性能对发动机整体运行水平具有重要影响。为此,研究GH901合金涡轮盘不同部位的组织及力学性能差异。对原材料进行热处理后得到合金材料,锻造后得到涡轮盘锻件,采样不同部位,进行组织及高温力学性能分析。试验结果表明:GH901合金在不同部位的微观组织与高温力学性能之间存在显著的梯度性差异。在GH901涡轮盘锻件的制造过程中,轮毂部位承受了较大的变形量和高温,导致动态再结晶过程充分,晶粒细化均匀。这一过程显著提升了材料的室温拉伸强度和塑性,同时断口呈现出典型的韧窝状特征。辐板部位组织介于轮毂与轮缘之间,性能较为均衡。轮缘部位因变形不足、散热迅速,再结晶过程不充分,形成了明显的混晶与粗晶组织,进而导致其拉伸与持久性能显著下降,断口呈现出脆性特征。整体上,锻造虽降低了材料的极限持久寿命,但显著提升了不同部位间的性能均匀性,有利于提升涡轮盘在实际服役中的整体稳定性和可靠性。

研究活化工艺、镍磷合金镀液pH、电流密度、镀厚及镍磷合金镀液镍含量对钕铁硼材料电镀预镀层镍磷合金外观及性能的影响,确定其最佳工艺参数。选用机械加工处理后的钕铁硼材料,首先在不同工艺条件下预镀一层电镀镍磷合金,随后再在此基础上电镀铜层及镍层,利用扫描电子显微镜及X射线分析仪分析镀层形貌、厚度,通过盐雾试验评价镀层耐蚀性,通过粗糙仪研究了镀层的表面粗糙度。较佳的电镀工艺参数为:质量分数2%的硫酸活化,镀液pH 9.5~10.5,电流密度0.25～0.35 A/dm²,镀液镍含量6~9 g/L,镀层厚度1.5 μm以上,所得镀层盐雾试验可达到96 h合格。本工艺采用镍磷合金镀层作为钕铁硼材料的预镀层,在保持外层镀层结构不变的前提下,显著提升了镀层整体的耐腐蚀性能,为钕铁硼材料在严苛环境下的应用提供了可靠保障。

本研究针对传统二硼化铌(NbB₂)制备工艺存在的高能耗、低效率等问题,创新性地采用熔融盐辅助合成策略,以Nb₂O₅和无定形硼为前驱体,在1 000 ℃氩气保护条件下,通过LiCl-NaCl、LiCl-KCl和NaCl-KCl这3种熔融盐体系成功制备了结构可调控的NbB₂材料。采用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)系统表征了产物的晶体结构和微观形貌特征,并进一步通过热重-差示扫描量热联用技术(TG-DSC)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)以及物理性质测量系统(PPMS)对材料的热稳定性、光学性能和超导特性进行了研究。研究结果表明:3种熔融盐体系可调控NbB₂形貌、尺寸与结晶度:KCl减小产物尺寸,NaCl促进团聚并提高结晶度。LiCl-NaCl样品具吸湿性,含LiCl体系光吸收更强。NbB₂超导性能与助熔剂相关,KCl含量升高使T_c上升、ΔT_c减小,LiCl-NaCl体系超导性能更优。

针对塑料热压机压力控制的非线性、时变性和不确定性,为提高塑料制品的成型质量和工艺稳定性,提出一种融合FUZZY数学算法的高阶微分反馈控制策略。通过数学化模糊逻辑,将系统状态离散化为模糊集合,捕捉热传导、机械结构及环境参数的细微变化,抑制压力信号的不确定性。设计的高阶控制器利用高阶导数信息,降低对快速压力波动的敏感度,减少超调与震荡。引入去模糊化技术将模糊输出转化为精确控制信号,标准差作为反馈参数优化控制,降低剖面密度波动。实验验证表明:剖面密度的均匀性得到显著改善,平均密度值紧密接近预设的最终密度目标。所提反馈控制方法通过数学化建模与精细化调控,有效解决了塑料热压机压力控制中的复杂问题,实现了对剖面密度波动差的有效抑制,提升了塑料制品的加工质量与工艺稳定性。

钢铁产业作为国民经济支柱,长期面临“高能耗、高排放”问题,是我国“双碳”目标实现的重点领域;而稀土钢作为高性能钢材代表,其绿色技术创新效率直接决定钢铁产业升级质量。以B集团为研究对象,聚焦稀土钢绿色技术创新效率评价,旨在构建科学评价体系并识别效率提升路径。首先,从“投入-产出”维度构建评价指标体系,即投入端涵盖人力(研发人员全时当量)、资金(研发经费、环保投资)、能源(吨钢综合能耗)指标;产出端区分期望产出(专利数量、绿色产品销售收入)与非期望产出(吨钢 SO₂排放量、COD (chemical oxygen demand) 排放量)。其次,采用数据包络分析(data envelopment analysis, DEA)系列模型开展实证,即通过CCR (charnes-cooper-rhodes) 模型测算综合效率,发现效率呈“W”型波动;借助BCC (Banker-Charnes-Cooper) 模型分解效率,揭示“纯技术效率稳定、规模效率拖后腿”的核心矛盾;利用SBM模型量化超效率,进一步区分DEA有效年份的效率差异;通过Malmquist指数分析动态变化,证实效率波动完全由技术进步主导。最后,结合Tobit回归识别影响因素:劳动力素质、创新成果转化、环保投入强度呈显著正向影响,政府资金使用效率呈边际负向影响,并发现系统协同不足、资源配置非最优等问题。在此基础上,提出构建战略引领与动态调控机制、优化资源配置与要素协同体系、建立刚性预算与弹性补充机制、实施专利全流程质量管控、强化污染物 “技术 + 管理” 双轨治理等关键提升措施,为稀土钢企业绿色技术创新效率优化提供实践参考。

具有优异光学性能的含铅有机玻璃可满足医疗、国防以及核工业等领域对可视化的需求。采用本体浇筑成型的方式制备了含铅有机玻璃,研究聚合单体聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGxDMA,x=200、400和600)类化合物的折射率对含铅有机玻璃光学性能的影响,并评价含铅有机玻璃的屏蔽性能和力学性能。研究结果表明:含铅有机玻璃对X射线有较好的屏蔽作用;聚乙二醇二甲基丙烯酸酯类化合物可以提高含铅有机玻璃的光学性能,且聚乙二醇二甲基丙烯酸酯类化合物的折射率越高,含铅有机玻璃的透光率越高,雾度越低。此外,聚乙二醇二甲基丙烯酸酯对含铅有机玻璃有增韧作用。

由于风电法兰工作环境恶劣,对其-50 ℃的低温冲击性能要求极高,为此,通过对比分析Ti含量、低温冲击性能、金相组织、布氏硬度、冲击断口形貌等相关指标,研究影响其低温冲击性能的原因,确定在冶炼工艺流程、主要化学成分等基本相同的情况下,Ti含量是影响低温冲击的关键因素。结果表明:在生产流程、工艺参数、化学成分、金相组织、布氏硬度值基本相同的情况下,Ti含量是影响Q345E/S355 NL风电法兰用钢低温冲击性能的关键因素;随着Ti含量的升高,Q345E/S355 NL风电法兰用钢-50 ℃低温冲击性能显著降低。造成低温冲击性能降低的原因是TiN夹杂物的析出。当Ti质量分数不大于0.002 0%时,Q345E/S355 NL风电法兰用钢-50 ℃低温冲击值可达到100 J以上,当Ti质量分数不小于0.010 0%时,其-50 ℃低温冲击功仅为15 J以下。为了保证Q345E/S355 NL风电法兰用钢的低温冲击性能,同时综合考虑风电法兰用钢的成分设计和生产工艺,建议控制Ti质量分数不大于0.002 0%。

氧化锆修复体在口腔修复领域应用广泛,为深入探究临床调磨对氧化锆修复体负载力的影响,为氧化锆修复体的临床应用提供科学依据,选取3(摩尔分数)钇稳定氧化锆陶瓷烧结体作为制备试样的材料,将试样分为对照组A组与实验组B、C、D组。A组试样未调磨,B、C、D这3组试样的调磨转速分别为15万、20万和25万r/min。每组试样分为不加载、加载10⁵次以及加载10⁶次3组。通过疲劳加载测试、弯曲强度测试、Weibull分析、扫描电镜、X射线衍射值等手段,研究临床调磨对氧化锆修复体负载力的影响。试验结果表明:调磨转速增加提升了试样的负载力,但对试样强度影响不显著;疲劳加载次数增加降低了试样的负载力和强度。从材料表面状况看,调磨后的材料表面存在磨粒磨损,循环加载后试样表面有微小裂纹以及片状剥落情况。X射线衍射分析显示,试样的衍射结果以四方相为主,说明调磨能去除氧化锆修复体材料表面缺陷,提高其力学性能和负载能力,而重复疲劳加载会使氧化锆修复体内部产生微损伤或裂纹,降低其强度。本研究结果有助于口腔医生合理选择调磨参数和疲劳加载次数,优化氧化锆修复体的临床应用,提升口腔修复治疗的效果和修复体的长期稳定性。本研究为氧化锆修复体的临床应用提供了重要指导,有助于优化调磨工艺参数,平衡调磨效果与潜在风险,从而提升口腔修复治疗的效果和修复体的长期稳定性。

电力行业中的机械臂表面涂层必须具有良好的绝缘性能,阻断电子转移,以防止电流泄漏和电击事故的发生,因此,进行机械臂钛铝合金表面涂层的制备与绝缘性能分析。以TA15钛铝合金为基材,钛铝合金粉末为涂层材料,采用激光熔覆方法,以氩气为保护气体,以同步送粉法为供粉方式制备机械臂钛铝合金表面涂层。通过显微硬度测试、耐摩擦性能测试、挠曲绝缘性能测试和高温绝缘性能测试综合分析涂层的性能,验证所制备机械臂钛铝合金表面涂层的绝缘性能。结果表明:在激光器的激光功率和扫描速度分别为1 100 W和15 mm/s的条件下,制备涂层的显微硬度最高,达到800HV;干摩擦测试1 h后,涂层摩擦因数由0.83降至0.68,这有助于防止涂层剥落或开裂,从而保持涂层的绝缘性能能够保持稳定;同时,涂层在铜棒上反复绕曲7次,均未产生击穿问题,说明涂层具有一定挠曲绝缘性能;在温度高达200~360 ℃时,涂层绝缘性较好,当温度达到370 ℃时,涂层开始失效产生击穿现象,说明在温度低于360 ℃的条件下涂层具有较高的绝缘性能。本文制备的涂层具有优异的绝缘性能,可以为电力行业中的机械臂的实际应用提供有力的技术支持。

废钢料堆自身图像模糊,其质量监测受到多种因素的干扰,噪声较高,难以识别废钢料堆异常情况,为此,提出无人机倾斜摄影点云纹理映射下的废钢料堆异常自动识别方法。利用无人机倾斜摄影,获取废钢料堆图像,去除废钢料堆图像的边框,再对其进行畸变校正、平滑处理和分块,结合无人机的拍摄角度,对图像进行配准处理。将处理后的图像映射到一个三维空间,生成相应的点云数据,并将该点云数据与原始图像相结合,对图像中的纹理信息进行修复,由此得到修复后的废钢料堆图像,再提取该图像中不同区域的颜色特征,并计算颜色特征熵值,根据熵值的大小,判断当前区域是否为异常区域。实验结果表明,该方法在实际应用中,废钢料堆异常识别结果与实际结果的重叠度高达98.72%,精度较高。

矿用车车架通常由大量复杂的几何结构组成,包括梁、板、连接件等,这些结构的形状和尺寸各异,建模时需要精确还原其几何特征,这对单元受力和数值模拟提出了较高要求。为此,提出矿用车金属承载车架复杂结构受力数值模拟分析方法。深入分析实际矿用车金属承载车架力学特性,建立矿用车运行过程平衡方程以及矿用车直线运行、制动运行、转弯运行3种不同工况下的力学方程,并构建矿用车金属承载车架有限元分析模型,将结构复杂矿用车金属承载车架划分为若干有限元,并进行节点及有限元单元受力及位移分析,结合所有有限元单元分析结果,实现矿用车金属承载车架总体受力数值模拟分析。通过试验验证,该方法能够呈现不同工况金属承载车架应力分布数据,且与实际结果高度一致,通过分析能够得到金属承载车架最大应力、最大形变量,以及该运行状态下安全系数,识别出车架结构中潜在问题,从而推动矿用车金属承载车架的设计优化。

传统的电力连接金具大多采用表面经热镀锌防腐处理的钢材生产制造,随着低碳电力的发展趋势和对金具耐腐蚀性能要求的提高,近年来电力连接金具转向采用更加绿色环保的铝合金材料。对7075、7A04、6082等3种铝合金材料和35号、Q345R两种钢材料进行盐雾腐蚀性能对比研究,结果表明:未做表面处理的铝合金材料腐蚀速率均小于未热镀锌的2种钢材;结合7075、7A04和6082的力学性能、加工性能和晶间腐蚀倾向,最终选用塑性变形能力和抗冲击性能更强的6082铝合金材料用于生产加工连接金具。最后,对6082铝合金直角挂板分别进行阳极氧化、抛丸和钝化3种表面处理工艺,盐雾腐蚀试验表明阳极氧化处理工艺下的防腐蚀能力最强。可见采用阳极氧化处理的6082铝合金加工电力连接金具具有广阔的应用前景。

为提升大截面剪力墙的力学性能与抗震能力,研究了高性能铌钒微合金钢的应用效果。以生铁、钢水等材料作为基础,通过添加铌铁、钒合金等辅助材料,经锻造轧制工艺制备出高性能铌钒微合金钢钢筋。将该钢筋应用于剪力墙骨架的焊接施工,并完成混凝土浇筑,最终构建大截面剪力墙试件。分析钢材的断裂机制和力学性能,并验证其应用在大截面剪力墙中的效果。试验结果表明:钢坯处理温度对高性能铌钒微合金钢钢筋力学性能影响显著,在500~650 ℃时,随着温度升高,钢筋塑性得到改善,提高了断裂收缩率;在650~950 ℃时,钢筋断面收缩率升至98%,但在1 250 ℃时,钢筋断面收缩率反而降低。950 ℃加热时钢筋表现出最优的塑性性能,而1 250 ℃加热时钢筋则呈现明显的韧性断裂特征。可得结论:适中的加热温度(约950 ℃)有助于发挥铌钒微合金钢的最佳塑性性能,对提高大截面剪力墙的抗震性能具有重要意义。