汽车构造课程教学与实践创新

汽车构造是以一门以汽车结构与功能、工作原理与技术性能、整车匹配与品牌车型等为核心内容的专业基础课程。文章以培养“懂行业、重技术、乐创新”专业人才为汽车构造课程教学目标,遵循“两性一度”一流课程要求所展开教学实践探索:深化新能源汽车技术及智能化方向内容,编著教材及时完成知识重构;展开系列专题探索和研讨,引导学生认知当代汽车技术发展的推动力、发展战略和途径;发挥课程-思政互动效应,运用哲学原理剖析汽车复杂构成的内在关联和演化特征,激发学生的学习热情和开拓创新精神;基于虚拟仿真技术强化实践教学,以经典车型为范例,诠释“好车”的技术内涵及其价值。

汽车构造课程教学-思政的融合机理与互动效应

为培养车辆工程高素质和创新型的专业人才,文章回顾了近年来汽车构造教学紧密结合我国汽车产业发展的实践探索。不断积累和凝练自主品牌汽车弯道超车的成功案例,借鉴汽车产业换道超车将能源与汽车有机融合,形成新能源汽车的成功模式,探索课程-思政互动效应促进课程思政的有机融合途径。确立以提升学生技术创新能力和弘扬创新精神为着力点,着力培养懂车爱车、敬岗爱业的高素质专业人才为目标,使得课程思政在教学过程充满活力和凝聚力,逐步形成课程-思政互动(外循环)助推“知识-能力-价值”融合强化(内循环)的汽车构造课程思政理念和高素质人才培养模式。

电化学沉积法制备质子交换膜燃料电池催化剂

作为将燃料化学能直接转化为电能的能量转换装置,质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)因其高效、环保等优势受到了广泛关注。催化剂直接决定了PEMFC的性能水平,是PEMFC中最核心的部分之一。电化学沉积法因具有成核受控、低成本、易操作、可放大等优点,被视为一种具有潜力的燃料电池催化剂制备方法。本文介绍了电化学沉积过程中的常见工艺,综述了近年来国内外电化学沉积法制备PEMFC催化剂的代表性成果。文章指出,通过精确控制电压、电流及电沉积液组分,电化学沉积法在制备合金催化剂、非贵金属催化剂以及核-壳结构、纳米线结构、纳米阵列结构等特殊形貌催化剂方面具有突出优势,有望从众多PEMFC催化剂的制备方法中脱颖而出,实现产业化应用。最后,文章展望了电化学沉积法制备PEMFC催化剂未来的研究重点与方向,并提出应将电沉积过程调控机理与催化机理的研究相结合,指导催化剂制备工艺的改进与升级;同时,还需进一步探索电化学沉积法在低铂或非铂催化剂中的应用途径,助力PEMFC催化剂的技术突破。

燃料电池汽车动力系统及能量管理策略研究进展

动力系统是燃料电池汽车(FCV)的核心,可分为单一式系统与混合动力系统两大类,其中,将燃料电池与辅助电源相结合组成“电-电”混合动力系统,已成为业界主流。本文根据辅助电源类型的不同,提出3类FCV混动系统的构建方案,分别为燃料电池+动力电池方案、燃料电池+超级电容方案、燃料电池+动力电池+超级电容方案,并对各方案的优势和劣势进行比较。同时,本文综述了近年来国内外学者提出的面向FCV的代表性能量管理策略,从理论基础与求解方法的差异出发,将现有燃料电池汽车的能量管理策略分为3类:基于规则定义的策略、基于最优化方法的策略以及基于机器学习的策略,并总结了各类策略在最优性与实时性等方面的优势和劣势。其中,基于规则定义的策略最易实现,在工程应用中最为普遍,但无法实现性能最优;基于最优化方法的策略能够接近甚至达到理论最优,但存在计算量过大、计算耗时过长、实时性差等问题;以强化学习为代表的基于机器学习的策略有望在最优性与实时性之间实现理想的平衡,但目前还存在模型训练耗时长、试错代价高等困难,在实车应用层面还存在一定挑战。基于文献研究与分析,本文提出以下观点:1)以大功率燃料电池为核心的功率混合型系统是FCV混动系统的未来发展方向;2)必须进一步提升智能化程度,根据实际使用场景开发具有个性化的能量管理策略;3)亟需建立关于燃料电池汽车能量管理策略的综合评价体系。

新能源汽车产业发展现状和问题

发展新能源汽车是我国汽车产业实现换道超车的核心战略。对当前国内外新能源汽车发展现状,以及我国不同级别的新能源汽车渗透模式进行分析。结果表明:新能源汽车已进入高速渗透期,产销量呈指数增长,2022年我国新能源汽车占全球59%份额,且占比持续提升;我国新能源汽车的车市发展趋于多样化,A00级渗透率达100%,并逐步向高级别车型渗透;我国车企在新能源汽车领域强势崛起、百花齐放,车企间的竞争日趋激烈,期待开创协同发展、合作共赢的新格局。

气雾化制粉技术发展历程及展望

气雾化制粉具有环境污染小、粉末球形度高、氧含量低以及冷却速率大等优点。经过多年的不断创新和完善,气雾化制粉技术已发展为生产高性能金属及合金粉末的主要方法,成为支撑和推动新材料研究及新技术开发的先导因素。然而,气雾化制粉工艺本身是一个多相流相互耦合作用的复杂过程,人们对气雾化机理至今仍未能透彻认识;在大批量低成本制备均匀、微细粉末方面仍面临严峻的挑战。期待技术的改进,甚至雾化原理的突破。就此,本文简要回顾了气雾化制粉技术的发展历程,着重介绍了近年来的研究进展和技术创新成果,并对其发展前景进行了探讨和展望。

粉体混合技术的研究进展

总结了影响粉体混合过程和混合效果的几个主要因素 ,讨论了粉体混合的相容性和混合机制 ,并对近年来粉体 (颗粒 )混合过程的数值模拟研究和实验研究进展情况作了简要介绍。

粉末冶金TiAl合金排气门的研制

利用元素粉末冶金方法制备了TiAl合金排气阀。为提高排气门杆部的致密度、均匀度 ,设计了特有的径向热压工艺 ,并从理论上分析了与该工艺相关的压坯密度、致密化和应力变化规律。制备出高径比为 10 .7,密度为 3.79g/cm3

粉体混合过程的实验和数值模拟研究

讨论和总结了粉体混合过程的基本特征和混合机制。对近年来粉体(颗粒)混合过程的数值模拟研究和实验研究进展作了简要介绍。

TiAl基合金排气阀的研制和应用前景

优良的综合性能使TiAl合金成为制造未来高性能汽车发动机排气阀的首选材料。开发低成本高质量大批量生产TiAl合金排气阀的技术成为当前的研究热点。回顾和总结了近年来国内外研发TiAl合金排气阀的进展。

圆筒型混合器中颗粒混合运动的研究

采用2种不同颜色的硅胶颗粒,研究混合器的填充率、转速等对颗粒混合过程的影响,探明颗粒在圆筒型混合器中的运动形态和混合机理。研究结果表明:混合过程中颗粒运动的流线不断被拉伸和弯曲,是形成颗粒扩散运动的重要机制;填充率和转速对颗粒的混合运动有明显影响:在填充率不变时,混合效果随混合器转速的提高(接近离心状态之前)而提高;当转速不变时,混合效果随填充率的提高(不超过70%)而提高;随填充率和转速的提高,颗粒的运动模式由Rolling模式逐步向Cascading模式发展。

紧耦合气雾化制备Al基合金非晶粉末的研究

研究了紧耦合气雾化制粉过程中AlNiY合金熔滴的冷却行为以及非晶颗粒的形成机制。结果表明:(1)AlNiY合金非晶化的临界冷却速率大致为103K/s;(2)熔滴的冷却速率与直径成反比,当直径小于25μm时,熔滴达到临界冷却速率实现非晶化。当直径大于25μm时,熔滴无法获得非晶化临界冷却速率,只能发生形核结晶;(3)熔滴的非晶化还与雾化过程相关,由于熔滴破碎时的位置和温度不同,获得的冷却速率将不同,出现了相同直径(小于25μm)的颗粒存在非晶和结晶两种状态。

开涡状况下紧耦合气雾化的成膜机理

为了探明紧耦合气雾化制粉过程中金属熔液在气流作用下的雾化机理,采用降低金属过热度,使部分金属液流在雾化过程中提前凝固的方法,研究了开涡状况下(气体压力为2.1 MPa)金属液流的成膜机制.结果表明:雾化过程中液膜不是连续生成的,而是以离散方式形成的;开涡状况下的'实心锥'雾化存在将液滴挤压成液膜的成膜过程.这个成膜过程可表述为:金属液流进入回流区,经'初次雾化'破碎成离散的液滴,并在湍流层中进一步破碎细化,从滞留点前端穿过马赫盘,被挤压成厚度约为10～30μm、面积大约为10～50 mm2的液膜.

紧耦合气雾化制粉中熔体过热度对雾化模式和粉末粒度的影响

采用紧耦合气雾化制粉设备,研究了熔体过热度对紧耦合气雾化模式和粉末粒度的影响。实验中,保持其他气雾化工艺参数不变,熔体(金属铜)过热度分别设定为150,200,250和300 K,得到相应的粉末平均粒度分别为34.88,32.33,30.87和19.74μm。对雾化过程的理论分析结果表明:当熔体过热度从250 K提高到300 K时,液滴的破碎模式发生了改变,即由袋式转变为延展式,粉末粒度显著下降。但是,过热度的变化对雾化粉末粒度的正态分布规律没有明显影响;通过优化工艺参数,有潜力获取粒度更细、分布更均匀的粉末。

利用“球化效应”激光扫描制备球形Ti粉的研究

利用'球化效应',在SLS设备上探索将异形Ti粉转化为高性能球形粉末的可行途径。通过系统地改变激光功率、扫描速度,以及选取合适的激光扫描间距,探明了形成'球化效应'的工艺条件,并在激光功率为600W,扫描速度为30mm/s时,获得了较为理想的球形Ti粉。通过对球化过程进行理论分析,得出了选取激光扫描制备球形Ti粉工艺参数的准则。

激光扫描金属粉末的“球化效应”及其应用

为了利用激光束扫描金属粉末时的"球化效应"将异形金属粉末球化,通过采用正交实验法,系统探明了获得球化效果的激光工艺参量,得到相应的球形粉末。结果表明,金属粉末的球化能力决定于金属粉末的粒径、导热性、熔点和激光吸收率等因素,可用球化因子K表征;当激光扫描速度与激光功率(高于临界功率后)的比值大致等于K时,可获得球形粉末。

3种二组元粉体的混合特征

为了探明粉末物性差异对混合过程效果的影响,将形状不规则的Ti粉、近球形的Al2O3粉和Al粉分别与Fe粉按相同比例构成3种二元粉末体系,并通过实验测定了这3种粉末体系在圆筒型混合器中混合过程均匀度的变化,并对混合过程进行了理论分析。结果表明:粉末物性的差别对混合过程产生明显的影响,在相同填充率和转速下,经过50s的混合,流动性较好的Al2O3粉、Al粉与Fe粉的混合均匀度分别达到0.048和0.025,扩散系数分别为0.293和0.375;而流动性较差的Ti粉与Fe粉却未得到有效的混合,混合均匀度只达到0.275,扩散系数为0.064。

粉末冶金TiAl基合金排气门的研制

与常用的钢质排气门相比,ＴｉＡｌ基合金排气门的耐高温、抗磨损、抗氧化和导热性等性能更好,而且质量减轻一半。本文采用元素Ｔｉ、Ａｌ粉末混合、冷等静压和径向热压相结合的工艺,制备出高径比为１０．７,密度为３．７９ｇ/ｃｍ３的粉末冶金ＴｉＡｌ基合金汽车发动机排气门,为制备合格的ＴｉＡｌ基合金排气门探索了一条新的途径。同时指出,要大范围应用ＴｉＡｌ基排气门必须降低其成本。

颗粒物质的堵塞行为与非晶相变

近年来研究发现,颗粒物质堵塞(Jamming)和非晶相变(Glass-transition)这两个看似毫不相干的体系之间有着密切关联:颗粒物质的堵塞与非晶相变、颗粒堆积与非晶结构之间有着惊人的相似性,对颗粒物质堵塞过程的研究被认为是微观非晶转变的宏观化研究。本文概述了颗粒物质堵塞行为的基本特征和颗粒堆积结构等问题的重要研究进展,阐述了颗粒物质堵塞临界行为与非晶相变的内在联系和相互借鉴的科学意义。

TiAl基合金发动机排气门的制备和台架试验

采用真空离心铸造 +机加工工艺制备的TiAl基合金排气门在 483Q柴油发动机台架上进行了 48h耐久性试验。结果表明 :TiAl基合金排气门质量轻 ,约为 2 1 4材料排气门质量的 50 % ;TiAl基合金排气门与原气门座组成的摩擦副具有更好的磨合性和耐磨性 ,并且实际接触面积由原来的 30 %提高到 70 % ,相对下沉量由 8.0×1 0 - 3 m降低至 1 .0× 1 0 - 3 m ,说明TiAl基合金排气门可满足高性能发动机的服役要求。