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期刊信息/Journal information
安徽工业大学学报（自然科学版）
安徽工业大学学报（自然科学版）

葛芦生

季刊

1671-7872

xbgzp@ahut.edu.cn

0555-2311613 2311020

243002

安徽省马鞍山市湖东路59号安徽工业大学

安徽工业大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Anhui University of Technology(Natural Science)CSTPCD
查看更多>>本刊系综合性学术期刊，主要报道钢铁冶金、材料科学、化学化工、环境工程与环境保护、机械工程、机电一体化、自动化工程、信息工程、计算机科学与应用等相关专业、学科的基础理论研究和应用技术研究方面的学术论文。国内外发行。读者对象为冶金行业各企、事业单位的工程技术人员、管理工作者，各高等院教师生及研究院所的科技工作者。本刊为全国和安徽省高校自然科学学报系统的优秀学报，安徽省优秀科技期刊。
正式出版
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    轻合金表面技术在武器装备轻量化领域的研究现状与展望

    张世宏门尚武吴旺朋杨阳...
    237-249页
    查看更多>>摘要：随着现代战争形势的变化,对部队提出了快速响应与部署的目标,促使武器装备逐渐向着轻量化的方向发展.轻合金是武器装备轻量化领域的重要一环,但武器装备的严苛服役环境对轻合金长期稳定服役构成严重威胁,表面技术是提高轻合金性能的便捷高效手段.综述目前常见的钛合金、铝合金和镁合金等轻合金基体材料在武器装备领域轻量化的应用,总结轻合金在不同服役环境下的失效机制,介绍表面技术在轻合金防护的研究成果,指出目前表面技术在武器装备应用中值得关注的问题为多功能涂层材料体系种类不足、单一表面技术存在技术壁垒.最后,对未来轻量化武器装备表面技术的发展趋势进行展望,即开展新型/复合表面技术的研发、采用机器学习方法加速涂层成分设计.

    武器装备表面技术轻合金

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    生物质在钢铁冶金中的应用现状及前景

    孟康政魏汝飞徐春保
    250-260页
    查看更多>>摘要：随着全球变暖和环境污染等问题的加剧,传统冶金工业开始向绿色低碳的方向发展,生物质凭借可再生、碳中性等优势越来越多地被用于冶金工业中.回顾古代、近代、现代生物质在钢铁冶金中应用的发展历程以及不同时期的重点发展方向,并从生物质基材料合成及其用于高炉喷吹、铁矿球团和电炉渣发泡剂制备等方面综述生物质在钢铁冶金中的应用现状,最后从冶金余能利用与碳汇林业协同减碳、土壤植物修复与金属提取等方面展望生物质在冶金工业中应用的未来发展方向.

    生物质冶金低碳冶金全球变暖碳中和

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    液态纯Mg黏度与自扩散系数的分子动力学模拟研究

    肖钧江赵旭吴永全
    261-268页
    查看更多>>摘要：Mg作为工业应用中最常见的金属之一,因高温活性的特点难以对其高温液态的黏度及扩散系数等性质参数进行实验检测.为此,通过均方位移(mean square displacement,MSD)和速度自相关函数(velocity auto-correlation function,VACF)2种方法,基于分子动力学(molecular dynamics,MD)模拟实验,计算液态Mg在不同温度下的自扩散系数;同时,通过压力自相关函数(stress auto-correlation function,SACF)计算其不同温度下的黏度.充分利用MD模拟的特征,将温度范围从熔点以上一直延伸至最大过冷度,即延伸至整个亚稳液态的温度区间.结果发现:MSD和VACF计算的对象分别是位置和速度,均为单粒子性能,计算时既能对时间做平均又能对空间做平均,2种方法的收敛性较SACF好;自扩散系数和温度之间符合阿伦尼乌斯公式,相应的活化能分别为30.05,29.87 kJ/mol;黏度(η)和温度(T)之间符合经验公式log η=-1.1+1 090/T.

    液态Mg分子动力学黏度自扩散系数

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    跨行业工业危废用于炼钢精炼的绿色工艺实践

    沈昶郭俊波陆强
    269-274页
    查看更多>>摘要：利用铝业危废品铝灰粉和光伏业危废品多晶硅切割硅微粉中微米颗粒极高的表面能特性、及[Al]与[Si]具备还原氧化物的成分特性,在国内钢铁行业首次开发基于铝灰粉助熔的KR无氟铁水预脱硫工艺,用于替代传统KR脱硫工艺中萤石助熔剂的铁水预脱硫工艺,避免萤石对环境的污染;首次开发基于多晶硅切割粉压球的LF炉快速还原顶渣工艺,用于替代传统电石还原顶渣工艺,避免电石危化品的安全隐患.工业试验结果表明:基于铝灰粉助熔剂的KR无氟脱硫剂平均加入量为2 310 kg/炉,和传统萤石助熔剂的KR脱硫剂用量相当,脱硫前后铁水中硫的平均质量分数分别为 0.023 0%,0.003 1%,平均脱硫率为 86.52%;基于多晶硅切割粉压球的LF炉快速还原顶渣工艺,白渣成渣速度快,钢包渣中(TFe+MnO)质量分数稳定小于1.0%,精炼过程升温速度与传统工艺相当.工艺实践表明:铝灰粉、多晶硅切割粉料等危废品在炼钢精炼的跨行业应用,既解决了铝灰粉、多晶硅切割粉料的回收利用问题,又推动了绿色炼钢的工业化发展.

    铝灰粉多晶硅工业危废绿色炼钢

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    碳材料在水系锌离子电池负极中的应用研究进展

    汪建华刘馨陈立锋
    275-287页
    查看更多>>摘要：在目前已开发的电化学储能器件体系中,水系锌离子电池由于运行安全、环境友好以及高理论比容量而受到广泛关注.但是,水系锌离子电池负极存在的析氢副反应、枝晶生长以及金属腐蚀等不足,阻碍了其在储能领域的进一步发展.近年,各种类型的碳材料(如碳量子点、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯以及MOF衍生碳)被广泛用于水系锌离子电池,为稳定锌负极提供了诸多策略.碳材料作为电解液添加剂,能够优先吸附在锌金属表面,诱导Zn2+沉积;作为负极界面层,碳材料涂层不仅能够避免锌金属负极与电解液直接接触,还可均匀离子流,从而阻止金属腐蚀,实现锌金属无枝晶生长;作为负极基底,碳材料框架能够均匀电流密度,诱导Zn2+成核,从而调节锌的沉积行为.本文归纳总结水系锌离子电池的基本构造、工作机理、锌金属负极存在的问题以及目前碳材料在稳定锌金属负极方面的重要研究进展,并对碳材料在水系锌离子电池领域中的应用进行展望,提出优化方案:制备柔韧性好的碳纳米材料作为锌金属界面层;通过化学调控制备梯度亲锌碳纳米材料作为负极基底;在锌负极表面构建碳复合材料界面层;丰富碳材料对锌负极的改性策略;制备杂原子掺杂碳材料作为锌负极基底.

    水系锌离子电池锌负极碳材料研究进展

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    人工膜肺氧合器技术进展

    张海彬张良震黄斯珉何奎...
    288-296页
    查看更多>>摘要：人工膜肺氧合器,又称人工膜肺组件或人工膜肺,是体外膜肺(ECMO)系统中 2个最重要的核心部件之一,用于实现对静脉血液的供氧和二氧化碳的清除,支持病人建立体外心肺循环.人工膜肺氧合器是膜组件的一种,在ECMO系统中属于耗材,寿命一般较短且成本较高,目前第三代人工膜肺技术依然存在较多问题,需进一步开发基于新原理和新材料的人工膜肺组件.为此,基于人工膜肺发展历程,从膜材料的制备、膜材料的生物相容性、组件的设计、微流控人工膜肺等方面综述人工膜肺的发展现状,重点综述基于微流控原理的人工膜肺的研究进展.最后,对人工膜肺氧合器技术未来的发展方向进行展望,即在传统中空纤维式膜肺氧合器方面,需进一步开发新的高透气材料并优化组件内流路;在新型微流控膜肺方面,需在芯片并行放大、生物相容性改性及加工制备方法上进一步突破.

    人工膜肺膜组件氧合器气体交换

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    改性矿渣作为填料对聚丙烯力学性能的影响

    韩威闫鑫高纪徐曼曼...
    297-301页
    查看更多>>摘要：采用改性剂Si-69对矿渣(SP)进行表面处理得到改性矿渣(MSP),以聚丙烯(PP)为基体、MSP代替传统无机填料通过熔融共混的方式制备PP/MSP复合材料,分析改性矿渣对PP/MSP复合材料力学性能的影响,探讨改性矿渣在PP基体中的分布状况及其与PP结合的紧密程度.结果表明:MSP质量分数在 0～40%范围内,随MSP含量的增加,PP/MSP复合材料的拉伸强度呈先升后降的变化趋势、但均高于PP纯样,弹性模量呈上升趋势,冲击强度呈先升后降的变化趋势;MSP质量分数为20%时,PP/MSP复合材料的综合力学性能最好,弹性模量达508.9 MPa,相比于PP纯样提升了39.6%,冲击强度也由1.83 kJ/m2提高至 1.96 kJ/m2;改性剂Si-69一侧为长链烷基、另一侧为水解产生的Si—OH,Si—OH与SP表面的—OH结合,长链烷基与PP基体亲和性较强,致使MSP与PP基体结合紧密,极大减少MSP在PP基体中的团聚,大幅提升PP/MSP复合材料的力学性能.

    矿渣聚丙烯熔融共混力学性能

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    基于PI-DMC的发电机组主蒸汽温度串级前馈预测控制策略

    安硕冯旭刚王正兵杨旭...
    302-312页
    查看更多>>摘要：针对发电机组主蒸汽温度控制系统惯性大、时滞长、扰动大的特点,结合比例积分微分(PI)控制和动态矩阵控制(DMC)的优点,提出一种基于PI-DMC的发电机组主蒸汽温度串级前馈预测控制策略.以控制量为燃料量、被控量为主蒸汽温度,利用遗忘因子递推最小二乘法对主蒸汽温度控制系统模型参数进行辨识;通过对模型施加单位阶跃信号得到预测模型,并通过反馈校正在线修正预测值;对目标函数实时滚动优化得到当前时刻控制量,并设定控制权重对PI和DMC进行优化组合.仿真结果表明:与串级PID和DMC控制相比,提出的控制策略在模型适配且施加干扰时,调节时间约 20 s、超调量仅6.47%;在模型失配且施加干扰时,调节时间约 30 s、超调量为 6.03%.工程应用结果表明:相较于工业现场原控制策略,提出的控制策略控制精度提高了66.91%,同时汽包液位的控制精度提高了47.23%,符合现场设计要求.

    发电机组主蒸汽温度动态矩阵控制PID控制稳定性鲁棒性

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    基于序列二次规划算法的插电式混合动力汽车模型预测控制策略

    张代庆俞聪牛礼民汪恒...
    313-323页
    查看更多>>摘要：为提升插电式混合动力汽车(PHEV)的车速预测精度和燃油经济性,提出基于序列二次规划(SQP)算法的模型预测控制能量管理策略.以卷积神经网络(CNN)构建的车速预测模型为基础,选取三类典型历史工况数据作为CNN车速预测模型的训练集,使用鲸鱼优化算法(WOA)优化CNN参数,通过优化的WOA-CNN模型预测未来时域内的车速;采用SQP算法对模型预测控制策略进行求解,且与基于规则的电量消耗和电量保持(CD-CS)策略和基于全局优化的动态规划(DP)策略的控制结果进行对比分析,验证所提策略的有效性.结果表明:通过WOA-CNN模型可提高车速预测精度,为 4.88%～8.39%;与DP控制策略相比,本文提出策略的燃油消耗量高出 1.98%,但计算时间减少了 74.32%,能量管理的实时性得到大幅提升;与CD-CS控制策略相比,提出策略的节油率为 20.37%.综合考虑,本文提出策略的整车能量消耗和计算成本较优,可合理实现对PHEV转矩分配的智能控制.

    能量管理策略模型预测控制卷积神经网络鲸鱼优化算法序列二次规划混合动力汽车

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    毫米波道路监控雷达多径模型及鬼影抑制

    陈伯孝陈宇付芸磊杨福...
    324-332页
    查看更多>>摘要：毫米波道路监控雷达具有全天时、全天候、监控距离远等优点,在交通安全、交通流量、道路监控等方面发挥重要作用,但多径鬼影目标一直影响这种雷达的性能.在分析高速场景下多径传播路径的基础上建立回波信号模型,对恒虚警检测得到目标与多径检测点的特征进行提取,分析多径鬼影与道路护栏的距离和角度、检测点云连续性等特征,据此提出一种基于神经网络的鬼影抑制方法;通过实测数据分析,验证毫米波道路监控雷达目标检测和跟踪的准确性.结果表明:综合利用所提的8种特征可有效抑制多径鬼影目标,多径鬼影识别率达95.74%,总体识别率达90.70%,可实现对车辆的有效监测与定位.

    毫米波道路监控雷达交通监控神经网络鬼影抑制多径消除

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