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工程科学学报
北京科技大学
工程科学学报

北京科技大学

徐金梧

月刊

2095-9389

xuebaozr@ustb.edu.cn

010-62332875

100083

北京海淀区学院路30号

工程科学学报/Journal Chinese Journal of EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是由教育部主管、北京科技大学主办的学术类科技期刊。国内外公开发行，主要刊载矿业与环境工程、冶金工程、材料科学与工程、机械工程等与冶金工业相关的学科领域的最新研究成果，为中文核心期刊（冶金工业类）及中国科技论文统计源期刊。目前，已经被EI、CA、MA、《剑桥科学文摘社网站》、俄罗斯《文摘杂志》、德国《数学文摘》等国内外著名检索刊物或数据库列为收录源期刊，先后荣获首届国家期刊奖、中国期刊方阵“双高期刊”、第二、三届国家期刊奖百种重点期刊等多项大奖。
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    强制流动对Mg-9％Al合金定向凝固组织演化的模拟研究

    葛鸿浩王永新田锡天陆如辉...
    695-703页
    查看更多>>摘要：摘 要 基于欧拉多相流技术与元胞自动机方法构建了镁合金凝固组织预测模型,研究了无流动、x方向流动和y方向流动三种条件下Mg-9％A1合金定向凝固过程中的成分和组织演化过程.研究结果表明,无流动作用时镁合金枝晶呈现互为60°夹角生长,并在凝固后期出现与一次枝晶呈60°夹角二次枝晶形貌,凝固组织具有密排六方(HCP)晶体结构特征,验证了该模型的可靠性.由于x方向的流动作用下,与无流动结果相比较,迎流方向枝晶生长较快并出现发达的二次枝晶形貌,研究表明由于枝晶前端排出的溶质受流动影响被运输到枝晶后端区域,从而使前端区域具有更大的过冷度,提升了凝固驱动力.由于y方向流动的存在,枝晶呈现不对称生长,其中部分枝晶生长方向偏转约3°,研究表明迎流枝晶前沿的溶质被运输并富集在其他枝晶生长区域,最终使其发生了生长偏转;进一步分析枝晶生长前沿的流场和成分分布信息发现,枝晶生长过程中流动引起的u1▽c1值在固液界面处的不对称分布是导致枝晶生长发生偏转的主要原因.

    镁合金组织模拟欧拉多相流元胞自动机定向凝固

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    氧含量对钢耐蚀性能的影响

    严春莲秦汉成崔桂彬其其格...
    704-714页
    查看更多>>摘要：为了考察氧含量对钢耐蚀性能的影响,冶炼了不同氧含量(质量分数在20×10-6～200×10-6范围)的碳钢和耐候钢.通过扫描电镜夹杂物分析、极化实验、全浸实验等方法研究了钢中夹杂物类型、形态、数量、尺寸等随氧含量变化而变化的规律,以及对耐蚀性能的影响.结果表明,随着钢中氧含量逐渐增大,钢中夹杂物由长条状MnS、A12O3向颗粒状硅酸盐转变,夹杂物总数量、平均尺寸逐渐增大,譬如氧质量分数从20×10-6、60×10-6增大到195×10-6时,MnS数量占比从69.9％、23.7％减少到5.8％,硅酸盐数量占比从3.4％、54.9％增大到73.2％,夹杂物总面积分数从0.01％、0.04％增大至0.25％,等效圆直径从0.78 μm、1.15 μm增大至4.65 μm;点蚀电位呈升高趋势,整体升高40 mV左右;腐蚀速率先下降又回升,遵从三次函数变化规律,其中氧质量分数从20×10-6～30×10-6增大到60×10-6,碳钢腐蚀速率降低53％,耐候钢腐蚀速率降低24％,耐蚀性均提高.分析认为,氧质量分数在20×10-6～100×10-6范围,易诱发腐蚀的长条状硫化物减少以及固溶氧增多而引起基体电位升高的共同作用导致在全浸腐蚀环境下钢的耐蚀性增强;氧质量分数在100×10-6～200×10-6范围,夹杂物的数量急剧增多使得钢的耐腐蚀性降低.适当增大氧含量,可开发经济型耐腐蚀钢.

    氧含量耐蚀性能耐候钢夹杂物腐蚀速率耐腐蚀钢

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    钢液钙处理过程有效钙硫比对303 t超大钢锭中硫化物形貌的影响

    周秋月任英巴钧涛张立峰...
    715-722页
    查看更多>>摘要：通过工业实验研究了钙处理对303 t的16Mn重型管板铸锭中硫化物形貌的控制.未钙处理的锻件缺陷主要分布在轴向上靠近顶部、径向上在距中心1/2以内位置,缺陷主要为大尺寸Ⅱ类MnS夹杂物.采用Micro-CT检测了铸锭顶部中心位置MnS夹杂物三维分布,夹杂物为长条状和片状,数密度为0.77 mm-3,最大直径为1370 μm.在真空脱气后对钢液进行钙处理,钙处理不仅将钢液中原生Al2O3夹杂物改性为液态钙铝酸盐,并且钙会在钢液凝固和冷却过程中优于锰先与硫结合生成CaS.通过FactSage热力学计算得到,钙处理将MnS夹杂物的析出温度由1244.7 ℃降低至1227.9℃,同时减少了MnS夹杂物析出量.钙在改性硫化物之前先改性了钢中氧化物,因此提出了有效钙硫比Ca/Seff.用来表征钙处理对硫化物形貌的影响,Ca/Seff的含义为改性硫化物的有效钙和钢中硫的原子浓度比,可以直接根据钢液的总氧T.O含量、总硫T.S含量和总钙T.Ca含量计算得到,此公式适用于硫质量分数小于30×10-6的低硫钢.随着钢中Ca/Seff.增加,铸锭顶部硫化物长宽比逐渐减小.钙处理后钢中有效钙硫比Ca/Seff.应大于0.8,铸锭顶部硫化物平均长宽比小于1.2,CaS和MnS复合硫化物以钙铝酸盐夹杂物为核心析出,硫化物为球形且尺寸显著减小,此时钙处理改性铸锭中硫化物效果较好.

    重型铸锭钙处理夹杂物硫化物形貌有效钙硫比

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    基于深度学习的装备剩余寿命区间预测研究进展

    陈闯李先锋史建涛
    723-734页
    查看更多>>摘要：深度学习因其强大的特征提取能力,在装备剩余寿命预测中得到了广泛应用.然而,深度学习的预测结果往往受到随机噪声、建模参数等因素影响,极大降低了点预测的可信度,进而引发甚至导致装备运行崩溃.因此,精确的剩余寿命区间预测对于理解装备退化过程的随机性以及进行可靠的风险分析和维护决策至关重要.本文面向深度学习背景下装备剩余寿命预测建模中不确定性量化的现实需求,重点介绍并归纳了自举深度学习、局部不确定性、随机过程深度学习、贝叶斯深度学习以及深度学习分位数回归5种先进剩余寿命区间预测模型的发展动态、优势和缺点,进而探讨了基于深度学习的装备剩余寿命区间预测研究中面临的挑战性问题以及未来潜在的研究方向.

    寿命预测区间预测不确定性深度学习维护决策

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    有限空间新建设施基坑开挖沉降特征及小变形控制

    仇安兵
    735-743页
    查看更多>>摘要：针对有限空间新建基坑变形控制难题,采用理论分析、数值推演和工程实践相结合的研究方法,建立了考虑应力释放的有限空间夹持力学模型,推导了夹持应力与地层损伤因子的函数关系,研究了应力释压孔对有限空间地层应力的影响特征,提出了变形支挡-应力阻隔一体结构控制方法,并通过北京科技大学工程实践基地(二期)验证该方法的有效性.结果表明,地层损伤因子与夹持应力呈线性负相关关系,随开挖深度逐渐增大,布设释压孔可有效降低有限空间夹持应力,释压孔有利于调整地层夹持应力和控制地层变形,变形控制率为33.48％～58.72％,且变形支挡-应力阻隔一体结构控制方法的水平变形控制率为28.57％～37.91％,地层沉降变形控制率为36.86％～54.26％,与数值模型计算结果趋势相同,论证了理论分析和数值推演结果有效性,为有限空间基坑稳定性控制提供数据支撑.

    有限空间建筑基坑释压孔小变形控制智能动态监测

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    电解水阳极析氧替代反应及高效催化剂研究进展

    王淼邓蓉蓉张启波
    744-764页
    查看更多>>摘要：开发先进的电解水制氢技术,推动制氢产业规模化发展,是缓解当前能源危机和环境污染的有效途径.当前发展的电解水制氢技术存在析氧反应(OER)动力学缓慢、能耗高、O2附加值低、活性氧物种降解隔膜等问题,限制了电解水制氢的大规模应用.对电解水系统进行反应设计,以热力学上更易发生的阳极反应替代能垒较高的OER,降低过程能耗的同时,得到高附加值的氧化产品,具有显著的经济效益和发展潜力.本文系统综述了牺牲剂氧化反应(Sacrificial agent oxidation reaction,SAOR)和电化学合成反应(Electrochemical synthesis reaction,ESR)在OER替代研究中的最新进展,对这两大类替代反应进行了分类,重点讨论了它们的氧化机制、适用的非贵金属基催化剂及相应的调制策略.此外,对开发高性能催化剂助力低能耗混合电解水制氢系统可能面临的挑战和未来的发展方向进行了展望.

    电解水制氢析氧替代反应牺牲剂氧化反应电化学合成反应催化剂

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    磷酸酯基阻燃电解液用于高安全锂硫电池

    何孟雪李一涛刘亚涛贾永锋...
    765-774页
    查看更多>>摘要：Li-S电池被认为是最有希望的下一代高能量密度二次电池之一,开发高效阻燃电解液对于提升电池安全性极为重要.本文对高浓度磷酸三乙酯(TEP)和磷酸三(2,2,2-三氟乙基)酯(TFP)电解液在锂-硫化聚丙烯腈(Li-PAN/S)电池中的应用展开了深入研究,以同样的锂盐摩尔比和氟代醚稀释梯度,研究了 TEP和TFP基局部高浓度电解液对锂金属负极和硫正极稳定性的影响,详细解析了两种溶剂分子在电池循环过程中的界面反应.研究表明,磷酸酯基高浓度电解液在Li-PAN/S电池中展示了较优异的循环稳定性,通过优化TTE的稀释比例,提升了电池的倍率特性.对比基于TEP和TFP的电解液,发现TEP基电解液具有更好的锂沉积/剥离性能,而TFP基电解液在界面生成更多的有机组分,导致不稳定的界面膜.以TEP212为电解液的锂硫电池能够在1C的倍率下稳定循环200圈以上,放电比容量保持在1080.8 mA·h·g-1.

    阻燃电解液局部高浓度电解液磷酸酯锂硫电池硫化聚丙烯腈

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