激光能量密度对65Mn钢表面Ni60A/WC复合涂层摩擦磨损性能的影响规律

目的改善旋耕刀65Mn钢的摩擦磨损性能,提高农机触土零部件的使用寿命。方法采用激光熔覆技术在65Mn钢基体表面制备Ni60A/WC复合涂层。通过改变激光功率调节激光能量密度,在不同能量密度下制备Ni60A/WC复合涂层,观察并测试不同参数下复合涂层试样的宏观形貌、微观结构、物相组成、元素分布、显微硬度及摩擦磨损特性,研究激光能量密度对Ni60A/WC复合涂层组织演变及摩擦磨损性能的影响规律和机理。结果Ni60A/WC复合熔覆层顶部主要有胞状晶和树枝晶,分布较紧密,熔覆层中部主要有树枝状晶,熔覆层底部主要为胞状晶和垂直交界面生长的枝晶,且分布均匀致密。随着激光能量密度的升高,熔覆层的熔高和熔深增加显著,WC硬质相颗粒发生分解,硬质相的数量明显减少,涂层的平均显微硬度降低。在激光能量密度为120 J/mm^(2)时,熔覆层的平均显微硬度为587.1HV1.0,相较于基体,提升了约1.8倍。此时熔覆层的平均摩擦因数最小,为0.312,相较于基体,得到显著提升,摩擦磨损机制为轻微的磨粒磨损。经田间试验测试发现,在激光能量密度为120 J/mm^(2)时制备的带有熔覆层的旋耕刀相较于无熔覆层的旋耕刀,其磨损质量降低了63%。结论通过控制激光能量密度,可以有效调控Ni60A/WC熔覆层的硬度和耐磨性,可为农机触土易磨损件的减摩耐磨表面强化改性提供理论指导。

激光线能量密度对75W-FeCoNiCr合金微观组织及力学性能的影响

利用FeCoNiCr高熵合金为黏结相,并采用激光定向能量沉积(L-DED)方法制备新型75W-FeCoNiCr合金,研究激光线能量密度对合金相组成、相对密度、微观组织及力学性能的影响。研究结果表明,在线能量密度为157.14~325.00 J/mm时,不同线能量密度下的合金相组成没有明显变化,均由BCC-W相、TCP金属间化合物析出相Co_(7)W_(6)相和FCC-FeCoNiCr黏结相组成。随着线能量密度的增大,成分过冷度增加,析出相长大速率加快,其形态由板状/胞状向树枝晶状转变,并且粒径从1μm增加到8μm左右。随着线能量密度的升高,合金的致密度、显微硬度和压缩强度均呈现先升高后降低的趋势。当线能量密度为166.67 J/mm时,析出相主要为均匀胞状结构,此时,合金的致密度、显微硬度和压缩强度均达最高值,分别为98.4%、656 MPa和2261 MPa。

基于Noradamantane的高能量密度富氮笼型含能分子设计与性能预估

研究提出一种通过化学键键能差进行能量密度快速估算的方法,和一种利用拉普拉斯键级和分子片段键离解能相结合快速判断笼型结构稳定性的方法。通过穷举法构建了基于Noradamantane的所有富氮骨架及其435种硝基衍生物,应用上述计算方法筛选兼具高能量密度和稳定性的分子结构,并采用量子化学能量计算和过渡态反应势垒计算验证筛选结果的可靠性。计算发现了两种兼顾高能量密度和结构稳定性的硝基化合物,其爆热、爆速、爆压和金属加速能力的理论计算最大值分别达到7.77 k J·g^(-1)、10.1 km·s^(-1)、47 GPa和1.14倍HMX的金属加速能力,且结构分解反应势垒≥96 k J·mol^(-1)。本研究所建立的含能分子能量密度和稳定性快速筛选方法,可为高能稳定的含能分子设计提供参考。

重度阻塞性睡眠呼吸暂停患者脑电能量密度分布及变化规律分析

目的阻塞性睡眠呼吸暂停(obstructive sleep apnea,OSA)是一种在临床有较高病发率的睡眠障碍,其病发机制为上气道在睡眠期间反复阻塞,会引发低氧血症、频繁低通气、睡眠唤醒、呼吸暂停等病理生理改变。多导睡眠监测(polysomography,PSG)是临床上诊断OSA的金标准,可以监测患者睡眠期间的脑电波变化。本文通过分析重度OSA男性患者睡眠规律和脑电(electroencephalogram,EEG)能量密度分布及变化规律,探究重度OSA患者的睡眠脑电变化。方法选取30名男性重度OSA患者和30名男性正常对照组,对60名受试者进行整夜(8 h左右)的多导睡眠监测,对得到的睡眠特征和脑电参数进行整理,提取睡眠与脑电特征。对比睡眠监测得到的睡眠特征和其前额区的脑电能量密度。结果在睡眠特征方面,重度OSA患者睡眠期时间为370.20 min,睡眠效率平均为86.90%,非快速眼动1期平均占比19.90%,非快速眼动2期平均占比42.55%,对比正常人睡眠时间、睡眠效率以及非快速眼动1期、2期占比明显降低。在脑电特征方面,重度OSA患者整夜睡眠θ波的绝对能量密度、总能量密度、相对能量密度delta波、K复合波的相对能量密度高于对照组,β波相对功率低于对照组。OSA患者脑电低频活动增加明显。结论随着OSA患者严重程度的加重,患者的脑电能量与低频活动增加明显,为OSA患者疾病的发展趋势和评估疗效提供了重要的参考依据。

基于Berkovich压痕应变能量密度的钢材断裂韧性评价方法

为改善压痕法测试断裂韧性过程中测量标准不同和精度不足的问题,基于临界压痕能量(Critical indentation energy, CIE)法,提出了基于Berkovich压痕应变能量密度(Strain energy density, SED)评估钢材断裂韧性的方法。同时考虑弹性和塑性能量并修正临界总压深,评价了9种钢材的韧性。结果表明,发现仅考虑塑性能量所测量韧性的相对误差在5%~20%,而本文同时考虑弹性和塑性能量所测量韧性的相对误差在5%以内。同时,确定临界总压深的拟合范围需要避开材料近表面弹性模量上升的区域,改善了基于CIE法使用Berkovich压头评估钢材断裂韧性的精确度。

低能量密度下多孔钛的选区激光熔化制备及性能评价

背景:目前传统粉末烧结法在制备多孔钛的过程中易引入杂质,多孔钛制造仍面临杂质污染和材料成形过程难以调控两大难题。目的:制备具有一定孔隙率的纯净多孔钛,并分析成形的多孔钛微观形貌演变及性能。方法:借助选区激光熔化技术在低能量密度下制备多孔钛,通过对成形的试件孔隙率测定得出能成形较大孔隙率多孔钛的参数区间,并分析该区间下试件微观形貌演变及力学性能。结果与结论:①随着能量密度的增加,多孔钛试件的孔隙率逐渐降低,在能量密度10.61-27.78 J/mm3之间时,能成形孔隙率11.23%-33.67%的多孔钛;在能量密度27.78-37.88 J/mm3之间时,成形件较为致密;②成形的多孔钛物相主要为α钛,随着能量密度的增加,试件的孔隙率降低,孔隙形貌由不规则连通孔向封闭近球形孔转变,粉末颗粒间由轻微烧结颈变为连续熔道;CT扫描结果显示,在能量密度10.61 J/mm3下,成形试件内部存在大量连通孔隙且孔隙半径大致分布在2-6μm之间,具有较大的比表面积;同时,在能量密度10.61-27.78 J/mm3区间下能得到抗压强度值188-1000 MPa的多孔钛,满足生物医疗领域应用需求;③结果表明,借助选区激光熔化技术克服了传统制备工艺带来的杂质污染、成形过程难以调控等问题,为制备力学性能优异的多孔钛提供了有效解决措施。

高能量密度氮的研究进展

氮在常压下是非常稳定的元素,以氮气分子形式存在。研究发现,氮在高温高压下能够形成聚合结构,这种结构具有极高的能量密度,而且分解产物为无污染的氮气,从应用角度上看,它能够作为新型环保高能量密度材料。随后,人们对其进行了大量的研究,得到了氮在高压条件下的相图,并且合成出立方偏转氮、层状聚合氮等结构。然而,纯氮聚合结构的合成条件比较严苛,在常压下很难保存。人们又转向分子结构氮和惰性气体氮化物等,希望能够得到常压下稳定的高能量密度氮结构。为此,针对目前高能量密度氮的理论和实验进展进行了简要的介绍,并对未来高能量密度氮的发展方向进行了探讨。

高能量密度液流电池关键材料与先进表征

氧化还原液流电池具有安全性能高、可深度充放电、设计灵活等优势,在大规模储能领域得到了广泛关注,是实现“双碳”目标的一种重要储能技术。然而,较低的能量密度限制了液流电池的应用前景,因此亟需开发高能量密度的液流电池体系。液流电池的能量密度取决于电池关键材料的性能,尤其是正、负极电解液中活性物质的溶解性和电解液的电化学活性。因此,液流电池关键材料的开发和性能表征是液流电池领域中的重要研究方向。本文综述了高能量密度液流电池的主要构建策略,着重讨论了多电子转移体系、提高活性物质溶解度、半固态流体电池和氧化还原靶向反应液流电池四种提升电池能量密度的方法,并介绍了当前液流电池领域中的先进原位表征技术,包括原位拉曼光谱、原位紫外-可见吸收光谱、原位红外光谱和原位核磁共振技术。本文总结了高能量密度液流电池关键材料的研究进展,明确了原位表征技术在揭示复杂电化学反应机理中的重要作用,并对高能量密度液流电池的应用场景进行了展望。

等激光能量密度下选区激光熔化TC4钛合金的表面形貌和硬度

以TC4钛合金粉末为原料,通过选区激光熔化工艺(selective laser melting,SLM)成形实验并结合数值模拟,探讨了相等激光能量密度下,工艺参数对成形件性能的影响。结果表明:在等激光能量密度下,激光功率和扫描速度对熔池尺寸有着显著的影响;铺粉层厚是影响试样表面粗糙度的最主要因素,最佳铺粉层厚为0.03 mm;虽然激光能量密度相同,但是不同工艺参数组合依然会影响试样的表面形貌和微观组织;等激光能量密度下不同的工艺参数组合对SLM沉积态的表面硬度没有显著影响。

激光能量密度对CoCrFeNiMo高熵合金组织与耐磨性能的影响

通过激光熔覆制备不同激光能量密度下的CoCrFeNiMo高熵合金涂层,研究了不同激光能量密度对涂层微观组织、显微硬度和摩擦学性能的影响.研究结果表明,所有CoCrFeNiMo高熵合金涂层的相都由FCC和σ相组成,具为典型枝晶组织,枝晶区和枝晶间区组成分别是FCC相和σ相.随着激光能量密度的升高,涂层显微硬度先升高后下降,和耐磨性成正相关.当激光能量密度为66.7 J·mm^(-2)时,涂层显微硬度达到419.8 HV的最高值,耐磨性最好,其原因是较高硬度提高了涂层抗变形能力,有效抵抗了摩擦副对涂层的磨损.由此可见,高熵合金涂层磨损机制由磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损共同作用形成.

电池包能量密度提升的技术路径探讨

通过对电芯基础材料的发展、不同电芯集成技术对比以及电池包壳体轻量化方案的研究,深入探讨了提升电池包能量密度的技术路径。结果表明,单体电芯能量密度的提升依赖于基础材料科学的重大突破。预计在后锂离子时代,电芯密度有望达到1200 W·h/kg,而短期内,360 W·h/kg电芯密度的半固态电池技术有望率先实现量产,为电动汽车提供更长续驶里程和更高能量效率。此外,提高电芯的集成效率是另一个关键技术。无模组技术(CTP)、电池底盘一体化技术(CTC)和电池车身一体化技术(CTB)等方案,有望将电芯集成率提升至90%,空间利用率提升至70%,从而打破传统设计局限,实现电池包能量密度的显著提升。电池包壳体的轻量化设计同样至关重要,铝合金挤压型材、铝合金一体式压铸、超高强钢辊压和碳纤维复合材料模压等壳体轻量化设计方案,可以在确保电池包性能的前提下有效降低整包质量,从而提高电池包的能量密度。

基于局部能量密度的中介轴承故障特征提取与诊断方法

针对航空发动机中介轴承振动信号在复杂传递路径和强背景噪声条件下的故障特征提取难题,本文提出了一种基于局部能量密度(LED)的中介轴承故障特征提取与诊断方法。首先,采用奇异谱分析对故障信号进行初步的降噪处理,并通过基于余弦值的方法确定最优的重构阶次,以保留信号中的关键故障信息。接着,引入新指标LED,用于量化故障特征频率及其谐波在局部频率范围内的能量比例。该指标不仅能有效提取微弱的故障特征,而且对于实际故障频率与理论故障频率之间可能存在的偏差表现出较强的鲁棒性。以LED作为适应度函数,通过人工蜂鸟算法优化的最大相关峭度解卷积(MCKD)增强奇异谱分析降噪后信号中的故障特征。最后,通过包络谱分析完成故障诊断。本文通过中介轴承故障模拟实验和加噪实验验证了所提方法的有效性,实验结果表明,与现有的故障诊断技术相比,本文所提出的方法的故障特征系数(FFC)和LED分别增加20.7%~218%和22.9%~134%。在0 dB,-4 dB和-10 dB噪声条件下,该方法仍准确地识别到外圈故障的特征频率及倍频,表明所提出的SSA_MCKD能有效降低信号噪声并提取滚动轴承的故障特征。

高能量密度化合物CL-20、DNTF和ADN在高能发射药中的应用

为将高能量密度化合物在高能高燃速发射药中得到更好地应用，通过密闭爆发器、真空安定性试验，研究了3种高能量密度化合物CL-20、DNTF和ADN对高能硝胺发射药RGD7A相容性、能量、燃烧行为的影响。结果表明，CL-20和DNTF与硝胺发射药的相容性良好，能使硝胺发射药能量和密度提高；40～240MPa下，含CL-20、DNTF硝胺发射药的燃速加快，燃速压力指数增大。

高能量密度低功耗一体化机器人动力轮模组技术研究

针对传统自动引导车(AGV)和自主移动机器人(AMR)传动链存在的低能量密度、高能耗、大尺寸等问题,提出了一种集成电机、减速机、抱闸和编码器的一体化机器人动力轮模组设计。该设计采用大中空电机内嵌减速机的一体化设计技术,显著减少了传动链占用的空间,从而提升了AGV/AMR的底盘空间利用率和整车性能。与传统设计方案相比,该动力轮模组实现了12%的能量密度提升和23%的效率增加,有效降低了功耗损失,为AGV/AMR的传动链设计提供了一种高效、紧凑的解决方案。

提高介电电容器能量密度的优化策略

围绕介电电容器低能量密度这一问题,本文从介电常数、剩余极化强度和击穿强度等方面,对材料、组分掺杂、电容器结构相关的复合优化策略进行了综述。选取无铅高介电常数材料,通过掺杂或形成固溶物来提高介电常数和击穿强度,降低剩余极化;采用多层陶瓷电容器结构,制备数量更多更薄的介电层,优化内电极的结构以及改善介电层与内电极间的界面,提高介电电容器能量密度。

各向异性电介质静电场拉普拉斯方程和能量密度泛函

由各向异性电介质静电场的能量密度写出以电势为函数的能量密度泛函。拉普拉斯方程即为奥氏方程,是能量密度泛函取得极值的必要条件。拉普拉斯方程是算子方程,应用对称正定算子方程的变分原理构造与之相对应的泛函,从而由泛函的核函数引申出能量密度的概念。应用变分原理,将各向异性电介质静电场拉普拉斯方程的定解问题转换为与之相对应的变分问题。

高能量密度配方奶粉联合营养包对生长发育迟缓婴幼儿追赶生长的作用观察

目的:探讨高能量密度配方奶粉联合营养包对生长发育迟缓婴幼儿追赶生长的作用。方法:选取2020年1月—2022年12月经我院确诊的生长发育迟缓婴幼儿97例作为观察对象,采取随机数字表法分为两组,对照组48例予以足月儿常规配方奶粉喂养,观察组49例另予以高能量密度配方奶粉+营养包喂养。干预前、干预3个月、干预6个月测量身高、体重;干预前、干预6个月评估骨密度、智能发育情况;另随访6个月记录婴幼儿生长发育迟缓情况及并发症情况。结果:随访6个月期间,观察组中3例出现喂养困难情况,最终纳入随访统计46例;对照组中2例出现喂养困难情况,最终纳入随访统计46例。干预3个月、干预6个月,观察组各月龄段婴幼儿身高及体重均高于对照组(P<0.05)。干预6个月,两组骨密度均有所改善,且观察组骨密度明显高于对照组(P<0.05)。干预6个月,观察组PDI评分、MDI评分均比对照组高(P<0.05)。随访6个月,观察组生长发育迟缓率及并发症总发生率均较对照组低(P<0.05)。结论:高能量密度配方奶粉联合营养包治疗能够提高骨密度,促进生长发育迟缓婴幼儿生长发育及智能发育,改善生长发育迟缓情况同时还能降低贫血、营养不良等并发症发生率。

新材料提升全固态锂硫电池能量密度

据报道,中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员武建飞带领的先进储能材料与技术研究组,研发出用于全固态锂硫电池的新型硫化锂正极材料,能量密度超600 Wh/kg。与目前已商业化的锂离子电池相比,其能量密度高出1倍有余,且成本更低,为开发高能量密度的全固态电池提供了新方法和思路。相关论文发表于国际期刊《Small》。硫化物全固态电池具有高能量密度、快速充放电、低温性能优异、高安全性和长寿命等优点。然而,硫化物全固态电池正极材料的研究长期以来存在挑战,例如:硫化锂正极导电性差,这直接影响电池充放电速度和能量输出。研究团队利用铜离子、碘离子共掺杂策略,有效提高硫化锂正极的导电性及反应活性。测试结果表明,同常规硫化锂正极相比,共掺杂硫化锂正极的锂离子扩散系数提高5个数量级,电子电导率提高2个数量级,从本征上解决了硫化锂正极导电性差的问题。

一种用于水下高能量密度燃料电池充电站设计

为了提高水下燃料电池充电站的能量密度,本文基于20英尺集装箱的物理结构,开展了氢氧燃料电池与锂电池的水下充电站系统能源配置分析,并对充电站系统总重量产生较大影响的设备和部件进行了分析,总结出提高充电站系统能量密度的设计原则。通过技术设计、材料选择、结构工艺等维度,最大化配置氢氧储气容器,实现了核心部件的紧凑化和轻量化设计,经过计算可实现能源系统能量密度276 Wh/kg。设计与计算结果表明,本充电站能量密度高、工程实现简单,能够满足水下闭式环境运行。

高能量密度锂离子电芯的研发与应用前景

本研究旨在探讨高能量密度锂离子电池的研发及其在电动汽车、可再生能源存储系统和便携式电子产品中的应用前 景。通过采用创新的电极材料、电解质和隔膜技术,以及优化电池结构设计和电池管理系统,本研究系统地分析了提高锂离子电 池能量密度、循环寿命和安全性能的方法。结果表明,通过硅负极表面改性技术和开发人工固体电解质界面(SEI)膜,显著提高 了电池的循环稳定性和安全性。同时,采用高分子材料优化了电池性能,进一步提升了电池的快充能力和能量效率。结论指出,持 续的材料创新和技术优化是提高锂离子电池性能的关键,而高能量密度锂离子电池的发展将为实现低碳经济和促进可持续发展 目标提供重要支持。