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期刊信息/Journal information
材料科学与工艺
材料科学与工艺

苑世剑

双月刊

1005-0299

cailiaokexue@hope.HIT.edu.cn

0451-86417711 86403426

150001

哈尔滨市西大直街92号136信箱

材料科学与工艺/Journal Materials Science and TechnologyCSCD北大核心CSTPCDEI
正式出版
收录年代

    碳纤维纸张电热及温敏性效应研究

    李红斌房桂干邓拥军施英乔...
    1-7页
    查看更多>>摘要：碳纤维纸张可作为优良的面状发热材料,若将其作为采暖地板中的电热元件,可实现地板、采暖一体化,具有广阔的市场前景,为避免碳纤维纸张在使用过程中出现安全隐患,需对碳纤维在碳纤维纸张中的电热和负温度系数(NTC)效应的作用机制进行研究.为了探究碳纤维纸张在通电加热条件下电热及电阻随温度变化的规律,采用红外热成像仪、体式显微镜等仪器分析了碳纤维单丝、搭接单丝、平行单丝及碳纤维纸张4种发热单元的电热和温敏效应,结果表明:碳纤维单丝、搭接单丝及碳纤维纸张表面温度变化趋势均随着输入功率的增加呈现线性增加,在单丝平行方向和垂直方向温度均呈GaussAmp方程曲线分布,碳纤维单丝相互距离等于或者小于0.8 cm,即可将两单丝间温度不均匀度控制在1℃以内;通电加热初期,发热单元电阻随温升的增加而急剧下降,当碳纤维单丝加载80 mW功率(即单丝温度接近35℃),纸张加载2 000 mW功率(即纸张表面温度接近97℃)时,电阻值变化趋势趋于稳定,表明碳纤维单丝及碳纤维纸张均具有明显的NTC效应,并且发热单元中搭接单丝的NTC效应和电热效应在碳纤维纸张中起着主导作用,这对于创制适宜的采暖地板发热元件具有积极的指导意义.

    碳纤维单丝碳纤维纸温敏效应电学特性电热效应

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    关于水热技术处理垃圾焚烧飞灰的研究探讨

    邱琪丽胡玉龙蒋旭光
    8-17页
    查看更多>>摘要：生活垃圾焚烧飞灰含有重金属和有毒有机物,对环境危害十分严重.水热法被认为是一种有效的无害化处理技术,能将飞灰改性,降低飞灰毒性,还可以合成沸石类物质,提高产物的应用价值.本文基于垃圾焚烧飞灰理化特性,对现有的水热处理技术进行了较为全面的总结.根据水热法的机理,系统地介绍了传统水热法、微波水热法、熔融预处理的微波水热法和超声波水热法,并通过对比分析指出各方法在处理效率、处理效果等方面存在的问题.此外,还简要介绍了水热处理后飞灰的主要应用领域.最后结合近几年水热技术的研究现状,提出了新型水热技术在工业化应用上存在的大型化的局限性以及未来发展方向.

    固体废物处理垃圾焚烧飞灰微波水热法超声波水热法沸石资源化利用

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    基于BP神经网络薄板P-PAW搭接的间隙自适应工艺参数优化

    陈振款何建萍李芳华学明...
    18-24页
    查看更多>>摘要：对大型LNG燃料薄膜舱中1.2 mm厚SUS304L不锈钢板薄板的搭接焊,存在的搭接间隙会带来焊缝成形不良等严重影响船舱安全性的问题.本文通过激光传感器检测搭接间隙变化,设计了不同的峰值电流和焊接速度在不同间隙下的工艺实验,研究了间隙对焊缝成形质量的影响机制;基于BP神经网络建立不同间隙下的脉冲等离子弧焊(P-PAW)的工艺参数和间隙及焊缝成形尺寸之间的拓扑关系模型,通过工艺实验获取模型的训练样本,实现了基于BP神经网络的间隙自适应工艺参数优化系统.结果表明,该系统实现了不同搭接间隙下进行实时工艺参数优化的功能,并对搭接间隙在0～0.6mm变化时所带来的空洞等缺陷起到了有效的抑制作用,实现了良好的焊接成形一致性控制,提高了在LNG薄膜舱中不锈钢板焊接的自适应能力.

    等离子弧焊激光传感焊接间隙自适应焊接BP神经网络

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    爆炸喷涂AlCuFeSc准晶涂层的摩擦学性能研究

    张恕爱邢勤李彰王仲勋...
    25-33页
    查看更多>>摘要：采用爆炸喷涂制备了 AlCuFeSc准晶涂层,借助扫描电镜、X射线衍射对准晶涂层的微观及物相结构进行了表征,通过显微硬度计测试了准晶涂层的表面硬度,结果表明涂层与基体间结合良好,其中涂层主要由准晶相和β-AlFe组成,室温下涂层的表面硬度为569.4HV0.3,经退火处理后涂层硬度最高可达到658.33HV0.3.同时开展了在室温和700℃高温环境中,5、15、25 N不同载荷下AlCuFeSc准晶涂层的摩擦磨损性能研究,利用白光干涉仪对磨痕进行三维形貌观测并计算磨损的磨痕宽度、磨痕深度、体积损失,得出磨损率;采用SEM分析了不同实验条件下磨痕形貌的特征.结果表明,AlCuFeSc准晶涂层在不同温度及不同载荷下的耐磨系数在0.500～0.656之间(均低于基体),室温环境下准晶涂层的磨损机制随载荷增加从磨粒磨损为主转变为粘着磨损为主;高温环境下磨损机制则都以粘着磨损为主,准晶涂层对2A12基体具有良好的减摩耐磨功能.

    爆炸喷涂准晶涂层摩擦磨损高温摩擦磨损机制

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    纳米晶合金粉芯的超重力渗流制备及磁性能

    王佳敏甘章华朱昭峰吴传栋...
    34-41页
    查看更多>>摘要：为了探索粉芯的新制备工艺,以Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶合金铁芯为原料,使用机械破碎法制粉,并采用超重力渗流工艺制备了 7种不同粒度配比的纳米晶合金粉芯,借助SEM、XRD、VSM分别对纳米晶粉末的形貌、结构和磁性能进行了表征,研究了粉末粒度配比对纳米晶合金粉芯的形貌、密度、有效磁导率、损耗及品质因数的影响.结果表明,机械破碎法制得的粉末虽带尖角,但矫顽力低,利用超重力渗流工艺制备的粉芯其粉末表面基本被树脂完全包覆.同时,通过适当的粉末粒度匹配,发现性能最佳粉芯的粉末粒度配比为:100～200目占60％,200～400目占20％,400～1 000目占20％.该种粉芯的密度为4.46 g/cm3,在100～3 000 kHz频率范围内有效磁导率比较稳定,且在3 000 kHz时为28.2.当设定磁感应强度为20 mT,频率为500 kHz时,其损耗为99.1 W/kg.另外,根据实验结果可知,该工艺能够制备出频率在MHz以上具有较低损耗的粉芯.

    Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶合金粉芯超重力渗流粒度配比有效磁导率粉芯损耗

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    双金属AunCu0/-(n=1～9)团簇结构、稳定性、电子及光学性能研究

    韩思蕊张慧源郭雅雯丁雅妮...
    42-53页
    查看更多>>摘要：为了探究铜掺杂金团簇的结构及特性,依据密度泛函理论对AunCu0/-(n=1～9)团簇的结构、稳定性、电子及光学性能进行了系统分析.基于卡利普索结构预测程序,在B3LYP/Lanl2dz水平下优化得到了不同尺寸的基态结构.研究表明,除Au7Cu和Au8Cu-呈现三维结构外,其它尺寸下的基态均呈现二维平面结构.而且,AunCu0/-的基态可通过在Aun-1Cu0/-基态基础上添加一个Au原子得到.稳定性分析确定了 Au5Cu和Au2Cu-团簇在各自体系中拥有相对强的稳定性.磁性分析发现,闭壳层电子结构体系的总自旋磁矩为零;开壳层电子结构体系分别具有1 µB的总磁矩.分析极化率表明,Au9Cu和Au9Cu-团簇对外场的各向异性响应最强,AuCu和Au3Cu-团簇对外场的各向异性响应最弱.AdNDP分析发现,众多σ键连通了整个分子骨架,促进了整个团簇的稳定.基于Multiwfn程序,拟合的光电子能谱、红外谱、拉曼谱和紫外可见光谱可为实验上鉴别AunCu0/-团簇的结构提供帮助.

    密度泛函理论卡利普索双金属电子特性光学特性

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    新型聚多巴胺纳米颗粒光热蒸发性能评价

    邹广新王弋高芳贺斌...
    54-61页
    查看更多>>摘要：聚多巴胺具有与黑色素相似的吸光性能,是一种被广泛关注的高分子近红外吸收材料,在光热转化方面有良好前景.但由于其本身聚合机理多样,内部结构复杂,目前对聚多巴胺功能性设计的研究较少.本文通过设计Fe3+和硅烷偶联剂与多巴胺反应,提高了聚多巴胺的吸光特性和亲水性;通过X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征证明,成功合成了高吸光度亲水聚多巴胺纳米颗粒,吸光度达到90％.同时将合成的纳米颗粒真空抽滤,堆叠构建亲水输运通道.实验表明:在太阳光蒸发环境,一个太阳光强下,使用本文设计的光热膜进行纯水蒸发实验,纯水蒸发速率可以达到1.1 kg/(m2·h),光热转化效率为80％,比普通聚多巴胺提高15％,证明该材料有很好的光热转化性能,在海水淡化领域有着良好的应用前景.

    光热蒸发聚多巴胺硅烷偶联剂光热纳米颗粒光热膜

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    不同秸秆增强环氧树脂复合材料的力学性能研究

    李文超姜亚明齐业雄赵颖...
    62-70页
    查看更多>>摘要：秸秆具有生物降解、绿色环保等特性,且来源丰富,在绿色纺织复合材料领域受到广泛关注.本文采用真空辅助法制备了长芦苇秆、麦秆、高粱秆、稻草秆增强环氧树脂复合材料,研究了芦苇秸秆在整体和劈裂状态下复合材料的力学性能,并比较了在劈裂状态下芦苇秸秆和其他3种秸秆增强复合材料的力学性能及形态特征,分析了 4种秸秆的红外光谱、表面润湿性、表面元素及微观结构.结果表明:4种秸秆均有相似的振动吸收峰位置,且它们表面微观结构差异较大,但其相同之处是表面均有硅元素、氧元素以及碳元素.同时4种秸秆都具有疏水性,芦苇秆、高粱秆、麦秆和稻草秆与水的接触角依次降低.在力学性能上,由于纤维素纤维在秸秆内合理有效分布使其出现结构物效应,秸秆增强复合材料的弯曲性能较拉伸性能具有明显的优势,同时芦苇秆劈材增强环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度比芦苇秆复合材料高165.07％、55.72％.在4种秸秆劈材复合材料中,芦苇秆劈材复合材料的拉伸、弯曲性能最好,其次是稻草杆、高粱杆、麦秆复合材料.秸秆增强复合材料的开发有利于提高秸秆资源利用率,为复合材料的开发利用提供了新路径.

    秸秆芦苇复合材料微观结构力学性能

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    烧结制度对煤矸石基支撑体的性能影响

    陈维星王理明同帜李苗雨...
    71-79页
    查看更多>>摘要：为了实现固体废弃物高值化利用和解决陶瓷膜成本过高等问题,以固体废弃物煤矸石为骨料,Na2CO3为烧结助剂,羟丙基甲基纤维素(HPMC)为粘结剂以及碳粉为造孔剂,利用挤压成型法和固态粒子烧结法制备低成本管式煤矸石基陶瓷膜支撑体,研究了烧结温度和保温时间对支撑体物化性能的影响.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、压汞法等方法对煤矸石基支撑体的表面微观形貌、晶相组成、理化性能等进行系统表征.结果表明:支撑体的晶相组成主要为石英、钠长石、白云母;在Na2CO3、HPMC以及碳粉的添加量(质量分数)分别为4％、3％、15％的基础上,以及烧结温度900℃、保温2 h的条件下,制备出的支撑体综合性能最佳,此时支撑体的纯水通量为2 468 L/(m2·h·MPa),抗折强度为24.96 MPa,孔隙率为43.38％,耐酸碱腐蚀率分别为4.45％、0.62％.本文的研究结果表明煤矸石基支撑体可实现固体废弃物高值化利用并获取经济效益的目的.

    烧结制度煤矸石无机陶瓷膜支撑体性能分析

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    基于厚度和应变映射方法的成形和抗凹性能联合仿真

    王连轩杨婷牛月鹏贾彩霞...
    80-87页
    查看更多>>摘要：为提升汽车板抗凹性能仿真精度,开展了成形和抗凹性能仿真研究.首先,利用模具将HC180BD+Z板料冲压成两种应变量的试样,然后利用半球形钢制压头以10 mm/min速度对试样进行加载,获得试样初始刚度和失稳凹陷载荷;其次,利用Ls-dyna进行成形和抗凹性能仿真,不考虑成形因素的影响下,初始刚度和失稳凹陷载荷仿真误差＜10％,通过采用厚度和应变映射方法后,初始刚度和失稳凹陷载荷仿真误差＜5％;最后,对比分析了厚度和应变映射对初始刚度和失稳凹陷载荷仿真结果的影响.研究表明:初始刚度与材料厚度相关,而失稳凹陷载荷与材料厚度和屈服强度相关;通过采用厚度和应变映射方法,能有效提升抗凹性能仿真分析精度;各向同性硬化模型高估了失稳凹陷载荷,采用各向同性和随动混合硬化模型能获得更好的仿真结果.

    成形性能抗凹性能数值模拟厚度和应变映射应变硬化

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