采用真空电弧熔炼炉的方法制备了La_0.6Y_0.4Ni_3.75Al_0.15Mn_0.2超晶格储氢合金,并在0.2 MPa氩气气氛下分别对合金进行900~1 050 ℃真空10 h退火处理,通过X射线衍射和电化学测试方法,研究了退火温度变化对合金结构及性能的作用机制。结果表明:温度在900 ℃时,合金由A₅B₁₉型Pr₅Co₁₉和Ce₅Co₁₉相、AB₅型CaCu₅相组成;温度升至950 ℃时,CaCu₅相的相丰度(质量分数)由5%减少至2.5%,Ce₅Co₁₉和Pr₅Co₁₉相的相丰度(质量分数)分别由57.6%和37.5%增加至58.1%和39.4%,此时A₅B₁₉型相相丰度最大,占97.5%(质量分数);温度升至1 000 ℃时,CaCu₅相的相丰度增加至11%(质量分数);当温度继续升高至1 050 ℃时,Mn元素烧损过多,出现了A₂B₇型Ce₂Ni₇相。当退火温度为950 ℃时,A₅B₁₉型相含量达到峰值,此时合金展现出最佳的电化学特性,最大放电容量为318.5 mA·h/g,经过100次循环后容量保持率S₁₀₀为72.5%,在电流密度1 200 mA/g下的高倍率放电性能HRD₁₂₀₀为77.6%。因此,通过退火处理对La-Y-Ni系合金相丰度进行调控,可显著改善其综合电化学性能。

基于圆锥曲面方程设计了一系列孔隙率沿轴心梯度变化的非均质Gyroid结构模型,并采用选择性激光熔化(SLM)技术进行3D打印。通过压缩试验与有限元模拟,系统研究了孔隙率梯度变化及加载方向对多孔结构力学性能和吸能特性的影响。结果表明,Gyroid轴心梯度多孔结构呈现力学性能各向异性。在垂直于梯度方向的加载条件下,梯度结构呈现强化效应,这主要源于低孔隙区域的应力集中;而在平行于梯度方向的加载条件下,梯度结构出现强度衰减现象,这主要源于高孔隙端的优先坍塌导致的渐进失效模式。梯度结构力学性能的强化与衰减程度均与梯度范围呈正相关。Gyroid轴心梯度结构的能量吸收效率普遍低于均质Gyroid结构,这主要源于孔隙率梯度界面处的非协调变形阻碍了应力传递。70%～30%孔隙率梯度结构在垂直于梯度方向上表现出最佳的力学与能量吸收特性,其屈服强度达92.1 MPa,平台应力为168.3 MPa,较均质结构分别提升15.86%和10.42%,最大能量吸收为(63.06±0.53) MJ/m³,与均质结构的63.97 MJ/m³基本相当。

利用废旧的非晶Fe-Si-B片状粉体压制为磁粉芯,通过改变热处理温度研究了磁粉芯内部颗粒的微观组织演变及磁特性。结果表明:热处理温度为380 ℃时开始析出α-FeSi相和Fe₂B相的纳米晶粒,该温度低于热分析测得的晶化放热温度。420 ℃时磁粉芯平均晶粒尺寸为13.62 nm,接近交换作用长度(15~20 nm),但晶粒间存在一定程度团聚。此外,析出的α-FeSi相与Fe₂B相的晶粒尺寸接近,且Fe₂B相体积占比远低于α-FeSi相。热处理温度升高将导致α-FeSi相与Fe₂B相的晶粒快速生长,磁粉芯磁平均各向异性常数增加,综合磁性能衰减。420 ℃热处理温度下磁粉芯表现出相对优异的交流磁特性,有效磁导率为64.5,在10 mT、1 MHz条件下总损耗为251.9 mW/cm³,直流偏置特性为60.0% (8 000 A/m条件下)。上述实验结果为废旧非晶Fe-Si-B材料的改性及再利用提供了重要参考。

柱塞式注水泵作为中国注水采油技术中广泛应用的核心地面设备,其安全稳定运行直接影响到油田的生产效率、采油质量及整体产量。柱塞式注水泵中的柱塞杆和组合阀是重要的易损易蚀部件,其能否正常运行对注水采油过程至关重要。选取了延长油田杏子川采油厂注水站中失效的柱塞杆和组合阀作为研究对象,采用材质分析、金相组织观察、显微硬度测试等多种方法,对失效原因进行了系统分析。通过扫描电子显微镜对失效部件表层腐蚀垢物的微观形貌进行观察,并结合X射线衍射技术进一步分析了腐蚀垢物的物相组成。结果表明:失效柱塞杆基体材料为27SiMn钢,其金相组织为渗碳体与铁素体的复合结构;失效组合阀材料为2Cr13不锈钢,金相组织主要为马氏体。SEM分析发现:柱塞杆表层存在显著的镀层开裂和脱落现象,局部区域出现明显的腐蚀坑;组合阀则呈现出大量微小的点蚀坑及蜂窝状腐蚀区。XRD分析结果表明:失效部件表层腐蚀垢物主要由CaCO₃和FeOOH组成,造成了注水泵部件的失效。研究结果为解决注水采油系统中注水泵部件的腐蚀问题提供了理论依据,并提出了改善部件耐蚀性能的技术建议。通过进一步优化相关技术,可以有效延长部件的使用寿命,提高油田注水采油系统的安全性与稳定性,为油田生产提供重要支持。

为提升硅铁合金材料的硬度、抗拉强度及伸长率等力学性能,研究了浇铸冷却速率对硅铁合金力学性能的影响。采用硅石、焦碳及氧化铁皮制备硅铁合金试样并浇铸完成后,分别实施自然冷却、风冷和水冷3种冷却方式,对应的冷却速率分别为0.5、12.7、660.0 ℃/min。测试冷却后合金试样的压缩特性、拉伸特性和显微硬度等力学性能。结果表明:随着浇铸冷却速率的提升,硅铁合金的抗拉强度、伸长率和硬度均得到了显著提高;在压缩性能测试中,经过660.0 ℃/min水冷冷却的试样展现出了更高的应力值和更优的抗压性能;同时,摩擦磨损性能测试表明水冷冷却的试样失重最小,耐磨性能最佳;在高温环境下的硬度测试中,水冷冷却的试样硬度下降幅度最小,热稳定性表现更优。水冷冷却在提高硅铁合金的力学性能、耐磨性和高温稳定性方面表现出明显优势,建议在实际生产中优先采用快速冷却工艺。

基于微磁学理论,采用三维模拟工具OOMMF系统研究Ce_1.66Mg_1.34Co₉/α″-Fe₁₆N₂纳米复合双层膜的磁性能,重点研究了硬磁相厚度(L^h)和软磁相厚度(L^s)对剩磁(M_r)、矫顽力(H_c)和最大磁能积((BH)_max)的影响,并分析了磁化反转过程中系统的能量变化规律。研究发现,在固定软磁相厚度L^s的条件下,随着硬磁相厚度L^h的增大,M_r和(BH)_max逐渐减小,而H_c变化不明显;当L^h为10 nm时,(BH)_max达到最佳值。在固定L^h的条件下,增大L^s后M_r逐渐增大,而H_c减小,(BH)_max逐渐增大后减小;当L^s为10 nm时,(BH)_max达到最佳值,与单相材料相比,(BH)_max提升了987.60%。此外,磁矩演化分析揭示了磁化反转过程中,磁矩从饱和状态到反向饱和状态的变化过程,从微观视角解释了双层膜系统的磁化过程,进而通过合理优化硬磁相与软磁相的厚度组合可提升纳米复合双层膜的最大磁能积,实现优良的综合磁性能。

非晶硅(a-Si),特别是氢化非晶硅(a-Si:H)在离子液体电解质中表现出超高的电化学放电容量。然而,传统氢化处理通常需在高温下进行,且所得薄膜中的氢含量有限。为了探究热处理对改性薄膜电极电化学性能的相对贡献,本文采用射频磁控溅射法制备了厚度相近的a-Si薄膜,并将薄膜置于高真空条件下分别在200、300、500 ℃保温2 h进行热处理。结果表明,尽管热处理后的薄膜仍保持非晶结构,但显示出向微晶态转变的趋势。这种结构的转变会降低缺陷密度,增强结构的有序性,显著提升薄膜电极的电化学活性、放电容量、倍率性能及循环稳定性。200 ℃热处理后,薄膜电极最大放电容量提升15.2%,100个循环后的容量保持率由未处理前的74.8%提升至81.4%;300、500 ℃热处理后,薄膜电极放电容量分别提升54.4%和59.2%,并且在100个循环后容量仍未衰减。真空热处理通过改善薄膜的结构,显著优化了a-Si薄膜电极的性能,具有在镍氢电池等能量存储系统中广泛应用的潜力。

基于磁性材料磁热效应的绝热去磁制冷是实现亚开尔文温度的重要方法。Gd³⁺与轻阴离子配体的结合有利于提高磁制冷材料的稀土/配体比例,产生大的磁热效应。为了探索新型高性能的磁制冷材料,采用高温固相反应法制备了具有大稀土/配体比的LiGdO₂化合物,并研究了其在低温下的磁热性能。热磁曲线揭示了LiGdO₂在2.5 K附近有一个反铁磁相变,利用居里-外斯拟合判断其反铁磁相互作用较强;在1.8 K下,LiGdO₂的饱和磁化强度高达166.5 A·m²/kg;当温度为3.5 K、磁场变化为7 T时,LiGdO₂表现出大的磁熵变30.3 J/(kg·K)。以上研究结果表明,具有大稀土/配体比的LiGdO₂化合物在磁制冷材料中非常具有应用潜力。

为明确焊后热处理(PWHT)对1 600 MPa级超高强钢(UHSS)焊接接头强韧性的影响,对超高强钢钨极氩弧焊(TIG)焊接接头进行淬火/回火热处理,利用扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术对接头显微组织进行观察和表征,同时对接头开展拉伸和冲击性能测试。结果表明:超高强钢焊缝因存在明显的Cr、Mo、W、Si等元素偏析而使韧性下降;对焊接接头进行淬火/回火热处理,可显著降低焊缝中元素偏析程度,使焊缝组织由马氏体转变为回火马氏体,进而提高焊缝韧性。接头的力学性能测试也表明,热处理后接头的硬度分布更加均匀,母材和焊缝的抗拉强度分别提高至1 744、1 740 MPa。该研究可为超高强钢的焊接应用提供理论依据和技术支持。

为分析高强度螺栓在横向振动载荷下的应力分布和变形特性,以评估其在复杂受力环境下的耐久性,本文研究了螺栓连接的力学模型建立、仿真设置和模拟验证。通过有限元仿真技术,系统开展了螺栓挤压与随机振动载荷模拟,揭示了预紧力对接触区应力重分布及螺纹结构变形的影响规律。研究表明:预紧力从20 kN提升至80 kN时,挤压工况下螺栓钻孔处最大应力幅值降低21.4%,有效抑制了局部塑性变形;随机振动载荷作用下,螺纹过渡区出现3倍应力集中现象,该区域微裂纹萌生风险较其他部位提升明显。该方法通过量化变形与断裂的关联特性,阐明了螺纹接触界面滑移诱发的渐进式失效机制,为工程结构螺栓连接的安全设计与寿命预测提供了关键理论依据。

H13钢合金含量较高,生产过程控制不当或使用合金不当将导致钢水中Ti含量较高,而Ti质量分数大于0.003%时,会生成富Ti型液析碳化物或TiN夹杂,严重影响模具的疲劳性能及使用寿命。因此,本文生产工艺通过优化H13钢化学成分,严格管控生产过程,实现了优质H13钢锭的稳定生产。冶炼工艺要求在转炉炼钢、LF精炼的生产过程中,使用P含量、Ti含量较低的合金及物料。在转炉生产过程中进行3次造渣操作,要求将第1次、第2次炉渣倒净,吹炼前将转炉炉帽及钢包的残钢残渣清理干净,并严格控制转炉出钢过程禁止下渣。LF精炼前期调整Cr含量,保证LF总渣量30 kg/t钢以上,控制精炼渣较低的碱度R。LF渣系成分范围:w(CaO)=50%～53%,w(Al₂O₃)=24%～28%,w(SiO₂)=13%～15%,w(MgO)=6%～8%,w(TFe+MnO)≤0.5%,R=3.5～4.0。LF精炼时间130~150 min。钢锭浇铸前要求钢锭模温范围50～80 ℃。浇铸钢锭的锭身时,控制钢水的浇铸速度为0.4～0.5 t/min,锭身浇铸完成后降低浇铸速度,浇铸钢锭的冒口时,控制钢水的浇铸速度为0.2～0.3 t/min。在钢锭浇铸过程中需要做好氩气密封,同时要保证钢锭模内钢水的液面平稳上升。通过以上工艺,实现了H13钢锭P质量分数不大于0.012%、Ti质量分数不大于0.002 0%,有效控制液析碳化物和TiN夹杂的数量及尺寸,并获得良好的高倍及低倍组织,且其冲击功不小于300 J。

为了研究稀土精矿中氟含量,建立了氟-镧-茜素络合分光光度法。首先,试样经高氯酸冒烟、水蒸气蒸馏分离富集氟;其次,馏出液以酚酞为指示剂调至中性;然后,茜素氨羧络合腙作显色剂,丙酮作稳定剂,水浴保温显色;最后,于625 nm波长处测吸光度。试验确定了最佳的蒸馏条件、显色剂和丙酮用量、水浴温度、显色时间、吸收波长等参数。精密度与结果比对试验表明,相对标准偏差(RSD)为2.260%~9.776%(测定次数n=11),与氟离子选择电极法的绝对误差为-0.032%～0.183%;加标回收率为96.00%～103.20%。该方法适用于稀土精矿中氟含量为0.10%~2.00%(质量分数)的测定。

为了增强富铁钴基涂层的性能,采用等离子熔覆技术在45号钢表面制备了3种不同成分的涂层,包括富铁钴基合金涂层(FeCo)、含TiC的富铁钴基合金复合涂层(FeCo-TiC)以及含TiC-W-Mo的富铁钴基合金复合涂层(FeCoWMo-TiC),并对比分析了3种涂层的显微组织、硬度和摩擦磨损性能。结果表明:FeCo涂层的组织主要为枝状晶、等轴晶,物相组成主要为γ-Co和CoC_x,FeCo-TiC和FeCoWMo-TiC涂层的物相组成为TiC、α(Fe,Co)、M₂₃C₆和M₇C₃相,W和Mo元素的引入有助于减小富铁钴基合金涂层中的TiC颗粒尺寸;FeCoWMo-TiC涂层的硬度最高且摩擦磨损性能最好,FeCo-TiC涂层次之,而FeCo涂层最低。3种涂层的磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损。

为应对汽车轻量化进程中高强度钢焊接的技术瓶颈,聚焦DH980增强成形性双相钢的电阻点焊接头特性,系统探索其工艺窗口与性能关联机制。通过设计梯度电流实验并结合金相、显微硬度及力学性能测试,揭示了DH980钢的焊接适应性规律。研究表明:DH980钢电阻点焊电流工艺范围为6.8~8.1 kA,电流工艺窗口为1.3 kA时, 表现出良好的焊接适应性;DH980钢焊接接头包含6个区,分别为粗大板条马氏体的熔核区,粗大马氏体的粗晶热影响区,细小马氏体的细晶热影响区,原始铁素体、新生铁素体、马氏体和残余奥氏体组成的临界热影响区,铁素体、马氏体、回火马氏体、少量贝氏体和残余奥氏体组成的亚临界热影响区,以及铁素体、马氏体、少量贝氏体和残余奥氏体组成的母材区;且亚临界热影响区马氏体回火与临界热影响区奥氏体分解引发接头软化;接头横向硬度呈“W”型分布,熔核区硬度较母材提升约31%;从最小电流I_min到最大电流I_max,点焊接头的剪切力提升了8.3%,且断裂模式为韧性凸台断裂。综上所述,DH980钢适用于汽车车身部件的电阻点焊制造。

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。

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。

研究氢气环境对L245管线钢力学性能、疲劳裂纹扩展速率、断裂韧性及氢脆机制的影响。研究结果表明,随着环境中氢气浓度的增加,L245钢的伸长率和断面收缩率显著降低,氢脆敏感性增大,抗拉强度和屈服强度无明显变化;含氢环境显著降低钢的裂纹扩展门槛值,提升裂纹扩展速率对应力强度因子范围的敏感度;氢气浓度增加使钢的断裂韧性逐渐降低、脆性增加。微观裂纹扩展规律显示,未充氢试样主要呈穿晶开裂,充氢试样呈穿晶与沿晶混合开裂,且裂纹扩展方向与拉伸方向约呈90°。氢脆机制分析表明,氢气分子先通过物理吸附附着于钢表面,在铁原子催化下解离成氢原子,以间隙扩散方式渗入钢中,在铁素体等晶粒处聚集,或在晶界、位错等缺陷处偏聚,使裂纹扩展方式从单一穿晶转变为穿晶与沿晶混合开裂。低氢浓度(小于10%)时,裂纹主要在铁素体晶粒内部扩展,表现为穿晶断裂;高氢浓度(大于20%)时,氢原子在晶界处显著偏聚,削弱晶界强度,提高裂纹沿晶界扩展比例。

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。

为评估汽车充电桩磷酸铁锂电池在不同环境温度下的内阻特性变化,以保证汽车在短时横跨大温度差区域时性能不受影响。选取汽车充电桩的150 A·h磷酸铁锂离子电池单体为研究对象,采用动力电池测试设备、恒温恒湿试验箱,运用混合脉冲功率特性(hybrid pulse power characteristics,HPPC)方法开展分析试验。试验结果表明,充电时,在-20 ℃条件下充电欧姆内阻起始值26 mΩ、极化内阻起始值4.4 mΩ,欧姆内阻在总内阻中占比90%;-10 ℃时欧姆内阻起始值19 mΩ、极化内阻3.7 mΩ,占比85%;0 ℃时欧姆内阻起始值7 mΩ、极化内阻2.5 mΩ,占比65%;15 ℃时欧姆内阻起始值2.5 mΩ、极化内阻0.7 mΩ,占比55%;40 ℃时欧姆内阻起始值3 mΩ、极化内阻1.0 mΩ,占比起始53%结束70%。放电时,-20 ℃极化内阻起始值4.3 mΩ,欧姆内阻占比高且维持高位;-10 ℃极化内阻起始值2.9 mΩ,占比波动略大;0 ℃极化内阻起始值1.8 mΩ,占比适中且平稳;15 ℃极化内阻起始值0.7 mΩ,占比适中且平稳;40 ℃极化内阻起始值0.6 mΩ,占比起始最低且增幅小。

在全球碳中和战略的推动下,全球能源转型与绿色低碳发展持续深入。水电解制氢作为一种高效的能源转换技术,正在成为清洁能源转型的关键环节,其核心的催化剂体系创新受到广泛关注。高熵合金(high-entropy alloys, HEAs)具有独特的多主元协同效应、晶格畸变效应和结构稳定性,且成分可调空间大,有望突破传统电解水催化剂的性能局限,成为科学和产业界的研究热点。基于全球专利数据库(中国公开专利),从技术生命周期、专利布局策略以及产业化适配性这3个维度,系统梳理了高熵合金电解水催化剂技术的研究背景、基本原理、发展现状以及专利申请趋势,深入剖析了技术分支、演进路径和代表性专利的核心创新点。通过构建“成分-结构-工艺-性能”四维技术演化模型,揭示该技术从实验室探索到工程化应用的关键跃迁机制,进而提出面向产业化落地的专利组合构建策略和全链条协同创新生态框架,为技术升级和产业布局提供决策依据。

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。

开发经济、稳定且高效的电催化剂是实现氢能规模化应用的关键。通过将超低负载量的Pt负载到NiN_x、CoN_x和Ni-Co合金上,成功制备了多相材料Pt-NiCoN_x。该材料充分利用了Pt优异的析氢活性、多相间协同催化效应以及丰富的异质界面,有效提高了催化剂的催化性能。氮化过程优化了Ni、Co的电子结构,暴露出更多的活性位点,同时增强了材料的电导性、反应活性及稳定性。羟基化多壁碳纳米管(MWCNT-OH)作为支撑材料,进一步提高了Pt的导电性和结构稳定性。通过将超低量的Pt(质量分数为1.97%)负载于多相材料表面,提高了Pt的原子利用率,从而获得了优异的催化性能。此外,Pt与NiCoN_x之间的强相互作用促进了不同物相间的电子转移,同时Pt自身优越的氢吸附特性有效加速了氢分子的解离与生成,从而共同提升了催化剂的整体性能。在1.0 mol/L KOH电解液中,Pt-NiCoN_x/MWCNT-OH展现出较小的Tafel斜率(49.8 mV/dec),在10 mA/cm²和100 mA/cm²电流密度下的过电位分别为47.2 mV和129.5 mV,并展现出长期稳定性。本研究为制备高效、经济的电解水催化剂提供了新思路,对可持续氢能技术的发展具有积极意义。

激光清洗以高效率、高质量、安全、绿色、便于操作等优点,广泛应用在航空航天、船舶以及交通等领域。本文采用200 W脉冲光纤激光器针对T4003不锈钢表面氧化层的高效、高质量清洗工艺展开研究。分别观察和测量材料表面微观形貌、表面粗糙度和硬度,获得了激光功率、激光扫描速度和激光脉冲宽度等工艺参数对材料表面氧化层的去除效果和质量的影响。结果表明,激光功率是影响清洗质量的重要原因。当激光功率为200 W,激光脉宽为10 ns,激光扫描速度为7 000 mm/s时,合金表面氧化层清除完全且未发生基底重熔现象,清洗区域硬度与基体材料差别较小,加工效果最好。

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%。

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。

通过浸渍法与高温退火制备了Ti₃O₅@CS复合催化剂,利用机械球磨制备了Sm₅Mg₄₁+5％ Ti₃O₅@CS(质量分数)复合材料。对复合材料吸氢/放氢前后的微观结构和相组成进行了表征,并研究了添加Ti₃O₅@CS对复合材料储氢性能的影响。吸氢前复合材料由Sm₅Mg₄₁、SmMg₃、Ti₃O₅相组成,吸氢后复合材料由Sm₃H₇、MgH₂、Ti₃O₅相组成。以高浓度正丙醇钛溶液制备的Ti₃O₅@CS显示出较高的储氢动力学催化效果。使用Ti₃O₅@CS后,Sm₅Mg₄₁的放氢活化能降至最低112 kJ/mol(H₂),初始放氢温度降至最低262 ℃。

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。

在多任务工况下,自动导引运输车(AGV)轨迹与磁盘吊天车操作顺序之间的冲突导致宽厚板动态堆垛调度效率较低,为此,开展了5G基站集群与AGV协同下的宽厚板动态堆垛优化方法研究。利用5G基站集群通过信号数据(接收信号强度指示/到达时间(RSSI/ToA))反馈的磁盘吊天车实时位置信息,根据订单任务中钢板号(ID)与磁盘吊天车之间的距离,构建了加权最小二乘目标函数,并使用Gauss-Newton迭代法求解输出订单任务的磁盘吊天车匹配结果。在协同钢板出入库任务、AGV轨迹及磁盘吊天车操作顺序的基础上,于约束条件下设置了以最小化分拣调度工作量为目标的目标函数,利用分层启发式算法求解输出堆垛方案,避免了AGV轨迹以及磁盘吊天车操作顺序之间的冲突。算例分析结果表明,该方法在协同分配调度资源的基础上,执行出入库任务时,分拣量分别稳定在2 000和1 500 kg以下,耗时分别稳定在10.0和5.5 min以下,效率较高。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

为评估氧化锆复合陶瓷在临床应用中的稳定性和耐久性,确保修复体与天然牙齿之间的牢固结合,本研究以四方相氧化锆陶瓷(3Y-ZrO₂)为基体材料,结合不同质量分数的磷酸镧(LaPO₄),并辅以不同质量分数的稳定剂Y₂O₃,制备口腔修复材料氧化锆复合陶瓷3Y-ZrO₂-LaPO₄,经氢氟酸处理后,将其与牙本质粘接制得3Y-ZrO₂-LaPO₄粘接样品,通过变更LaPO₄、Y₂O₃、氢氟酸含量及烧结温度,研究3Y-ZrO₂-LaPO₄粘接样品的粘接强度及组织变化情况。试验结果表明,样品粘接强度随Y₂O₃质量分数从0增加至4%呈上升趋势,Y₂O₃质量分数进一步增加至6%时则略有下降;LaPO₄含量增加可提升样品粘接强度,当LaPO₄质量分数为35%且Y₂O₃质量分数为4%时,样品粘接强度达到最大值;氢氟酸处理显著影响粘接强度,其质量分数为10%时处理效果最佳。扫描电子显微镜(SEM)观察显示,Y₂O₃含量增加提高了样品的致密性和界面结合强度;氢氟酸处理改变了样品表面的微观结构。X射线衍射(XRD)分析表明,烧结温度对样品的晶相组成影响显著,高温促进了氧化锆晶相转变。

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。

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。

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。

本研究针对水喷砂工艺替代传统干喷砂的工业化需求,通过试验对比石英砂、铁矿砂和铜矿砂3种常用磨料在水喷砂中的除锈效率与适用性。结果表明,石英砂因多孔结构易结块,导致设备效率下降及表面处理不均;铁矿砂虽效率较石英砂提升22.97%,但存在锈蚀污染风险;而10～20目(2 000～850 μm)铜矿砂凭借高硬度、规则颗粒形状及耐腐蚀性,施工效率达4.16 m²/h,较铁矿砂提升14.3%,且无堵塞问题,综合成本与效果最优。研究进一步提出石榴石作为环保替代材料的潜在价值,为水喷砂工艺的磨料选择及多目标优化提供重要参考。

硫含量为稀土硫化物性能的重要评价指标。硫含量的测定主要有硫酸钡重量法、碘量法、高频红外吸收法。硫酸钡重量法相较于碘量法,能够测定出稀土硫化物中所有价态的硫含量;相较于高频红外吸收法,可以准确的测定较高的硫含量。硫酸钡重量法采用碳酸钠和过氧化钠熔融,热水浸取,碱分离镍、稀土等杂质离子,滤液在pH=1~3的酸性条件下,使用氯化钡试剂沉淀硫酸根,经过滤,洗涤后于800 ℃灼烧恒重,计算转换硫酸钡质量为稀土硫化物中全硫含量。据此,建立了硫酸钡重量法测定稀土硫化物中硫含量的方法。采用本实验方法、高频红外吸收法和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对稀土硫化物控制样中硫含量进行测定。结果表明,3种方法的测定值均与参考值基本一致。