摘要:

摘要:针对六方氮化硼（h-BN）表面含有较少的活性基团导致其应用受限的问题，利用球磨和高温加热2种方式制备小尺寸羟基化的h-BN，采用红外光谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜、热重分析仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、导热仪和接触角仪对改性的h-BN的结构、晶型、形貌、耐热性、元素含量、导热性和亲/疏水性进行表征。结果表明：球磨法不仅可以降低h-BN的尺寸和表面粗糙度，还能提高其导热性和疏水性，但是对其结构和晶型并未产生影响；随后继续采用高温加热方式，不仅能使h-BN小尺寸化和羟基化，而且还能有效降低其表面粗糙度，使h-BN的均方根表面粗糙度由1.56 nm降低到0.27 nm，但是此过程会导致羟基化的h-BN的耐热性降低，在800 ℃时，其失重率为21.14%（质量分数）；此外，高温处理不仅可以降低h-BN的导热性，而且还能实现h-BN从疏水性向亲水性材料的转变。探讨了球磨和热处理协同制备小尺寸羟基化h-BN的新方法，为拓展改性h-BN材料在其他领域的应用提供了参考。

摘要:为了探究活塞销孔型线及活塞销内径对销孔疲劳强度的影响规律，建立了活塞及组件有限元仿真模型，模拟计算了不同销孔型线及活塞销内径对活塞销孔压力、疲劳强度的影响，得到了最优的销孔型线及活塞销匹配方案，并结合发动机台架试验对优化结果进行了验证。结果表明：活塞销孔型线对销孔部位的接触压力及疲劳强度都有较大的影响；活塞销内径对销孔部位接触压力影响较小，但对销孔及活塞销的疲劳强度及活塞销的椭圆变形影响较大；活塞销内径每增大1 mm，销孔疲劳系数会降低6.2%~11.2%，活塞销椭圆变形增大10%~15%，活塞销疲劳系数降低3.2%~9.8%。通过调整销孔型线双曲面的收缩量及减小活塞销内径能有效提高销孔的疲劳强度、减小销孔开裂失效的风险，这为内燃机活塞可靠性提升提供了理论及工程应用参考。

摘要:超材料通过人工结构设计可突破传统材料的性能边界，在抗冲击、吸能及轻量化领域展现出独特优势。首先，介绍了超材料的定义及其分类；其次，结合非梯度和梯度2个设计理念，分别对二维和三维负泊松比结构及其力学性能进行了系统梳理，重点介绍了传统内凹六边形蜂窝结构所存在的缺陷及其优化设计方法、三维非梯度负泊松比结构的发展与力学性能、梯度负泊松比结构设计理念及其优异的力学性能等；再次，对负泊松比超材料的研究现状进行了总结；最后，对该材料未来可能的研究方向进行了展望：1）开展多物理场耦合条件下的负泊松比结构力学特性研究；2）探索多工况下三维负泊松比结构的抗冲击机理；3）开展三维负泊松比结构梯度优化设计；4）结合先进制造技术实现从结构到功能一体化设计制造。

摘要:为了建设世界最大的综合孔径射电望远镜，使系统具有最高的灵敏度和图像分辨率，对15 m偏置平方公里阵（square kilometre array,SKA）天线设计出一套新型的控制系统。建立了系统的数学模型，对控制环路算法进行了优化和修正，以实现方位、俯仰以及换馈系统的高精度驱动与控制；通过嵌入式软件对工作模式进行切换，完成天文目标的自动跟踪，以提高系统的指向和跟踪精度；进行了系统软硬件功能测试。结果表明，伺服性能及电磁兼容性能均满足SKA观测要求。目前该系统已在SKA射电望远镜应用，可为天文学前沿研究提供技术支撑。

摘要:为解决煤热解过程中因荒煤气冷却冷凝造成的管道堵塞和废水处理难题，提出将煤热解炉释放的高温荒煤气直接进行催化裂化，使其中的稠环化合物转化为低沸点的单环化合物，并采用U形管式气固流化床作为裂化转化反应器。为研究该反应器内的颗粒流动特性，设计并搭建了冷模实验装置，在较低床层密度条件下，测定了下行段和上行段的轴向压力分布，并考察了颗粒循环量和空塔气速对下行段轴向与径向颗粒浓度即颗粒加和总体积占反应器体积的比例）及颗粒速度分布的影响。结果表明：下行段轴向压力自上而下逐渐增大，上行段则呈相反趋势；下行段轴向颗粒浓度先升高后平缓，且整体高于相同操作条件下的独立下行流化床；轴向颗粒速度沿流向逐渐降低；径向颗粒浓度分布呈现“密环”结构，颗粒速度在边壁处呈现下降的趋势。初步揭示了U形管式流化床的颗粒流体动力学特性，对后续的实验研究和反应器工程放大具有参考价值。

摘要:针对氯碱工业能源利用率低、耗能高的问题，提出了采用水溶胶法制备钌钛阳极以提高催化效率。采用水溶胶法在不同条件下制备了钌钛阳极，利用X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）、线性扫描（linear sweep voltammetry,LSV）、循环伏安扫描（cyclic voltammetry,CV）、电化学阻抗（electrochemical impedance spectroscopy,EIS）等方法，研究了前驱体溶液盐酸浓度、钌钛物质的量比、涂覆层数对钌钛阳极析氯电催化性能的影响。结果表明，在前驱体溶液盐酸浓度为1.5 mol/L、钌钛物质的量比为3∶7、涂覆层数为10层的条件下制备的钌钛阳极的析氯电势最低（1.09 V vs.SCE），远低于石墨电极的析氯电势1.25 V vs.SCE。在一定条件下采用水溶胶法制备的钛基钌钛阳极具有良好的电催化析氯性能，为开发高性能析氯阳极提供了参考。

摘要:

摘要:为进一步改善7N01铝合金的耐腐蚀性能和力学性能，采用电脉冲固溶处理（electropulse solution treatment,EPT）和直流双级时效处理（DC two-stage aging treatment,简称DC）相结合的工艺，研究了处理过程中7N01铝合金微观组织结构、耐腐蚀性和力学性能的变化。结果表明：7N01铝合金经EPT后，试样的自腐蚀电流密度降低82.4%，耐腐蚀性能增强，塑性较好，强度降低；继续DC后，与未处理试样相比耐腐蚀性能提高了69.4%，晶粒稍有长大的同时，强化相重新析出，合金的抗拉强度强于EPT。采用EPT+DC相结合的工艺能够改善7N01铝合金微观组织和性能，为电流处理金属材料提供理论支持和技术参考。

摘要:针对M42高速钢冲头在服役中易因残余应力导致崩刃失效的问题，为优化其热处理工艺并提升性能，探究了球化退火预处理对M42高速钢冲头在完整淬回火工艺链中显微组织与残余应力分布的调控规律。设计了含与不含球化退火的2种热处理工艺路线，采用扫描电镜scanning electron microscope,SEM）和X射线衍射仪（X-ray diffractometry,XRD）对冲头在不同工序下的显微组织和表面残余应力进行表征，并结合ABAQUS有限元软件模拟了整个工艺过程中的残余应力演变。结果表明：球化退火可释放由挤压加工引入的初始残余应力的70%~90%，并显著改善最终热处理后的应力分布；在冲头根部易失效点位，应力状态由-400 MPa的压应力优化为+100 MPa的拉应力，有益于抵消服役载荷；同时，球化退火使组织中尺寸小于1.5 μm的细小碳化物占比显著提升，并呈均匀弥散分布。研究证实了增加球化退火预处理是优化M42高速钢冲头残余应力分布和细化碳化物的有效手段并揭示了其作用机制，可为高性能冲头的热处理工艺设计提供参考。

摘要:针对 Mg₉₇Zn₁Y₂ 合金表面耐腐蚀性较差这一问题，采用近年来兴起的激光表面改性方法，同时施加超声辅助，通过观察无超声辅助和施加超声辅助的 Mg-Zn-Y 合金表面微观结构、元素分布和腐蚀行为等，研究超声辅助激光表面熔凝处理laser surface melting,LSM)技术对 Mg-Zn-Y 合金表面耐腐蚀性的作用效果和机理。结果表明：虽然电化学测试结果证明，由于表面粗糙度的影响，LSM过程中施加超声辅助并不能显著改善样品的耐腐蚀性，但浸没腐蚀试验得出，当腐蚀时间大于8 h，S160-15、S160-20 和 S160-25 组实验样品的腐蚀速率明显低于 S160-0组实验样品；施加超声辅助激光熔凝处理的样品熔凝层厚度与超声振幅呈正相关，均高于无超声辅助激光熔凝处理的实验样品；对耐腐蚀性最好的S160-20组的样品进行电子背散射衍射分析发现，熔凝层产生分层现象，其中上部熔凝层厚度约为 24.5 μm，下部熔凝层厚度约为59.3 μm；S160-20组样品的上部熔凝层腐蚀行为与S160-0组样品熔凝层腐蚀行为一致，但S160-20组样品的下部熔凝层出现晶粒细化现象，这些细化后的晶粒与长周期堆垛有序（long period stacked ordered,LPSO）相形成的电偶腐蚀速率低于基体晶粒与长周期堆垛有序相形成的电偶腐蚀速率。施加超声辅助会使熔凝层厚度增加，更有利于提高Mg-Zn-Y合金长期的耐腐蚀性。

摘要:为解决热处理炉中传统旋流燃烧器氮氧化物(nitrogen oxide, NOx)排放过高的问题，提出了一种基于燃气分级技术的低氮燃烧器优化方法。首先，以普通旋流燃烧器为基本结构，在不显著增加燃料消耗的条件下，增设燃气分级结构；其次，采用ANSYS Fluent软件系统模拟一级静叶栅叶片角度和空气流速对NOx生成量的影响；最后，通过对比混合均匀性、温度分布及NOx浓度场，确定最佳参数组合。结果表明：燃气分级结构显著 提升了二级燃气与旋流空气的混合效率，热负荷分布更加均匀，热力型NOx生成量降低；当一级静叶栅叶片角度为30°、空气流速为1.15 m/s、 一级燃气占比为65%时，燃烧器性能最优，NOx排放量较传统结构明显减少。研究结果为低氮燃烧器的设计提供了优化方向，对工业燃烧设备的环保改造具有参考价值。

摘要:针对氨氢燃料在内燃机中存在的燃烧速度慢、点火困难、排放高的问题，通过提高进气氧浓度来改善氨氢混合气的燃烧速度与稳定性，从而提升内燃机的动力性能与热效率，并降低排放。通过CONVERGE软件对点火式内燃机模型进行燃烧模拟，将氨氢物质的量比保持为85%和15%，氧浓度从21%逐渐扩展至29%。结果表明：随着氧浓度的增加，内燃机的平均指标压力逐渐增加并呈现出线性趋势，缸内混合气的燃烧稳定性增强，燃烧持续期缩短；随着氧浓度增加缸内峰值温度也随之增加，导致氮氧化物（nitrogen oxides，NOx）排放随之升高；内燃机的指示热效率随着氧浓度的增加呈现出先增加后逐渐下降的趋势，氧浓度Ω=27%时内燃机热效率达到峰值40.13%。研究结果为氨内燃机的实际应用提供了参考。

摘要:为了解决电化学技术处理铜离子（Cu²⁺）废水过程中系统易受污染而导致稳定性差的问题，本文重点关注了流动电极电容去离子（flow electrode capacitive deionization, FCDI）去除Cu²+过程中系统的污染特性，探究了外加电压、进水Cu²+浓度、流动电极流速及进水水质等关键参数对系统去除Cu²+性能的影响机制。结果表明：在外加电压为0.8 V、进水Cu²+浓度为50 mg/L、流动电极流速为1.2 mL/min的条件下，Cu²+去除率达到56.22%，电荷效率为90%，除铜速率为0.03 μmol/(cm²·min)。此外，考察了流动电极在不同循环模式下系统的连续运行稳定性，并分析了离子交换膜与活性炭电极的污染特征。研究表明，流动电极在单循环（single cycle, SC）模式下对Cu²+的去除效果显著，且该模式下膜和电极表面的污染程度最低。本研究为FCDI技术在重金属去除中的应用提供了重要参考。