用于高功率微波器件的传导冷高温磁体研制

为了利于高功率微波系统的紧凑化和小型化,降低系统能耗,对产生引导磁场的超导磁体系统进行了研究设计。超导磁体使用稀土钡铜氧化物线饼组成。低温系统采用4台小型风冷式斯特林制冷机对超导磁体冷却。为了适用于车载环境并降低漏热,采用了一种非金属材料的新型锥体结构作为磁体的承载结构,并通过仿真分析了一般的车载环境下的磁体结构承载情况。整个高温超导磁体工作温区为40~50 K,达到目标场时的通电电流为77.49 A,均匀区场强达到4 T。整个系统能耗较传统技术降低80%。通过实验测试出高温超导磁体的温度运行上限为48.9 K。

一种轴径双向分离式电磁线圈驱动装置的结构响应特性

为了避免传统一体化驱动结构在运行过程中容易出现骨架断裂失效等不稳定现象.本文根据典型一体化驱动结构在运行过程中的应力应变,结合加速实验后出现内壁裂痕的一体化驱动结构的耐压放电测试,分析确定一体化驱动结构存在的不稳定因素,初步设计了一种轴径双向分离式模块化的新型驱动结构,对新结构在运行过程中的电磁及结构响应等展开有限元仿真分析.在相同激励条件下,新型驱动结构内壁上的应力应变远小于一体化结构,同时一体化驱动结构的内壁上的最大形变约为10-2m量级,而新型驱动结构在运行过程中内壁上的最大形变降低至10^(-5)—10^(-6)m量级.结果表明新结构能够在保证推进性能的前提下,降低内壁和相间隔板的应力应变及变形程度,提高了结构的可靠性,能够为电磁线圈驱动结构的设计优化提供一定参考和借鉴.

脉冲大电流直线驱动装置电-磁-热-结构多场耦合的局域建模方法

脉冲大电流直线驱动装置运行过程中产生的极端工况导致多种损伤形式.为了研究多场耦合过程并分析多物理参量作用机理,建立了动态下的电磁场、温度场、结构场数学物理模型.利用轨道反向运动及接触远端物理量渐进平移不变的特性进行局域求解.模型还考虑了材料属性温度依赖性,热应力,接触面摩擦热等实际因素.各个物理场采用同一套网格体系,电磁场以及温度场的有限元离散格式采用欧拉向后差分形式求解,结构场则采用Newmark法进行求解,完成多场耦合下的数值模拟.通过与数值工具EMAP3D、Comsolol在相同模型和输入条件下的计算结果以及相关实验比较,验证了该模型的可靠性.本文采用一种C型电枢进行案例计算,得到了多参量的典型演化过程,并对速度趋肤效应下的场分布进行了讨论.

3T动物磁共振成像传导冷却超导磁体研究

磁共振成像(MRI)是目前最先进的医学影像技术之一。动物磁共振成像以动物为研究对象,广泛用于生命科学研究、医学研究及药物机理研究。为了发展小型化、低成本的动物磁共振成像系统,该文采用传导冷却技术研制了一台3 T动物磁共振成像超导磁体。采用线性规划和非线性规划相结合的方法设计了一种主动屏蔽型磁体结构,其包含同轴排列的6个主线圈和2个屏蔽线圈。研究一种包含了分段和失超传播加速策略的被动失超保护方法保护超导磁体免于意外失超造成的损害。低温系统使用一台双极G-M制冷机直接将超导磁体从室温冷却到工作温度,无需液氦。超导磁体在直径φ180 mm的球形区域(DSV)产生高均匀度磁场用于成像。实验结果显示,超导磁体经历5次失超后被励磁到3.001 3 T,经测量φ180 mm的DSV磁场峰-峰值不均匀度(H_(p2p))约为1.33×10^(-2)%。该文详细介绍了超导磁体的电磁设计、应力分析、失超保护设计,低温设计、建造及测试结果。

同轴线圈电磁推进出口速度控制方案的仿真研究

为应对电枢出口速度需要进行灵活以及精确调节的场景,提出了一种使用异步式线圈推进器作为主加速装置,同步式线圈推进器在尾部作为调速器进行速度控制的联合调速方案.在ANSYS中建立了将调速器放置于单段异步式线圈推进器出口的二维仿真模型,针对调速器的实体设计,分别对异步式推进器最后一匝线圈与同步调速器线圈间距离和调速器线圈长度进行了仿真分析;使用该模型验证了改变脉冲电源初始电压能够控制调速器调速范围,以及改变开关触发时间能够控制调速器实现需求的电枢速度补偿,进一步给出控制回路的设计方案,为电磁线圈推进尾部电枢速度控制应用奠定了理论基础.

电磁同步线圈推进过程中动态力学状态分析

电磁同步线圈推进器中强电磁力作用会对线圈造成较大力学冲击并使电枢发生形变,为避免出现因电磁力过大而导致的推进器寿命缩短、电枢形变和安全性等问题,开展了推进器推进过程中初级线圈和电枢受力状态研究,并针对电枢的形变进行了结构优化与仿真验证。通过构建电磁同步线圈推进器数学模型,结合COMSOL有限元仿真分析和试验验证等手段对电枢应力分布和形变等物理量进行了比较分析。仿真结果表明:在驱动线圈峰值电流时刻,相较于电枢其他部位,电枢尾部所受电磁力最大且形变量达到0.184 mm,在搭建的试验平台上所开展的电枢形变试验结果与仿真结果基本一致;与增加加强筋厚度相比较,增加加强筋长度更有利于减小电枢尾部应力,可使电枢形变显著降约低约57%。

低温超导体Nb_3Sn扩散热处理中显微组织的表征与分析

利用青铜法制备了低温超导体Nb3Sn材料。采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)对Nb3Sn化合物的元素扩散热处理过程进行了研究。结果显示,通过热处理96h后,Nb3Sn相形成。同时由于边界处Nb原子的缺乏,Nb2Sn和Nb6Sn5非超导相也在边界处形成。升高温度明显能够提高元素的扩散激活能,从而利于Nb3Sn相的形成,但是高温也会促进晶粒的粗化,破坏超导特性。因此精确控制温度对于材料超导性能非常重要。采用670℃热处理96h得到了均匀细小的晶粒组织。

低温球磨制备高热稳定性纳米晶Al-Zn-Mg-Cu合金块体材料

利用液氮球磨和真空热压技术制备纳米晶Al-10Zn-3Mg-1.8Cu(质量分数,%)合金块体材料。采用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对材料在制备过程中的固态相变、晶粒尺寸和热稳定性进行分析。结果表明,材料经过液氮球磨15 h后晶粒尺寸为37 nm,真空热压后材料晶粒保持在100 nm,热挤压后晶粒尺寸约为300 nm,热处理后晶粒尺寸保持不变。材料的高热稳定性原因在于大量合金元素和杂质元素超饱和固溶于Al基体中阻止了晶粒的长大,以及细小析出MgZn2相和Al2O3颗粒对于晶界的钉扎作用。

低温球磨和真空热压技术制备的纳米晶纯铝块体的强化机理

利用液氮球磨和真空热压技术制备了纳米晶纯铝块体材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对材料的晶粒尺寸和微观组织进行研究,分析了影响热稳定性的因素和强化机理。研究表明,液氮球磨以后材料晶粒尺寸为37nm,经过真空热压和热挤压后晶粒有所长大,晶粒大小约300nm,纳米晶结构基本得到保持。分析晶粒热稳定性的原因在于球磨过程中生成的AlN等粒子的晶界钉扎以及引入的杂质溶质的拖拽作用。纳米晶纯铝块体的拉伸强度极限σb为173MPa,伸长率fε为17.5%。

低温球磨制备纳米晶Al-Zn-Mg-Cu合金粉末的热稳定性研究

利用液氮球磨技术制备了纳米晶A l-10Zn-3Mg-1.8Cu(wt%)合金粉体材料。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和差热分析仪(DSC)对材料在制备过程中的固态相变、晶粒尺寸和热稳定性进行了分析。结果表明,液氮球磨10 h后A l-10Zn-3Mg-1.8Cu粉末晶粒达到45 nm,微观应变随着球磨的进行逐渐增大。球磨过程中MgZn2和CuA l2相逐渐消失,合金元素超饱和固溶于-αA l之中。球磨粉末热处理过程中发生了回复和再结晶。球磨产生的大量微观应变和热处理时第二相的脱溶都降低了回复激活能,使回复温度下降。包括晶粒的长大、聚集位错的减少、孪晶、点缺陷和非平衡晶界等因素导致回复放热量增加。粉末晶粒的细化、细小A l2O3粒子的生成和第二相的脱溶析出则抑制了再结晶过程,使再结晶温度升高。纳米晶粒在436℃(0.77Tm)发生异常长大,合金粉末经过球磨后具备了较高的热稳定性。

低温球磨制备纳米晶Al-Zn-Mg-Cu合金

利用低温液氮球磨技术制备了Al-Zn-Mg-Cu合金纳米晶粉末,并采用X射线衍射(XRD)对材料在球磨过程中的晶粒尺寸和微观应变进行了研究,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和差热分析(DSC)等测试方法研究了材料的固态相变以及热稳定性.研究表明,粉末晶粒尺寸随着球磨的进行逐渐减小,球磨10h后晶粒尺寸达到45nm;微观应变随着球磨的进行逐渐增大.粉末球磨过程中,MgZn2相逐渐减少,合金元素过饱和固溶于α-Al晶格之中.球磨10h后仅有少量的MgZn2相存在.制备的Al-Zn-Mg-Cu纳米晶粉末在低于709K下加热,粉末晶粒长大速度较慢,表明Al-Zn-Mg-Cu纳米晶粉末具有较高的热稳定性.

块体金属纳米材料成形技术研究进展

介绍了通过纳米粉体制备块体纳米金属材料方面的进展情况,重点评价了制备纳米块体和纳米涂层的主要技术特点,指出了目前制备技术中存在的主要问题。介绍了一种新的块体纳米材料制备技术——低温球磨+中低温强加工技术。对块体金属纳米材料成形技术的发展趋势进行了展望。

液氮球磨制备Al-Zn-Mg-Cu纳米晶粉末及组织分析

利用液氮球磨技术制备了Al-Zn-Mg-Cu纳米合金粉末.采用X射线衍射对材料在球磨过程中的固态相变、晶粒尺寸和微观应变进行了研究,利用金相显微镜和透射电镜观察了微观组织.研究表明,随着球磨的进行,雾化粉末中的MgZn2第二相逐步减少,并最终完全超饱和固溶于α-Al之中.低速(200r·min-1)球磨10h后仍有少部分粗晶存在于粉末心部;高速(400r·min-1)球磨能够使粉末纳米晶粒更加均匀.材料经过低速液氮球磨6h以后平均晶粒大小稳定在45nm,并保持到10h不再变化;增加主轴转速到400r·min-1继续球磨5h后,粉末平均晶粒大小降到34nm.微观应变随着球磨进行呈现先增大后降低的趋势.

液氮球磨Al-Zn-Mg-Cu合金纳米晶粉末的室温稳定性研究

用液氮球磨技术制备了纳米晶Al-10.0%Zn-3.0%Mg-1.8%Cu(质量分数)合金粉末。用X射线衍射、透射电子显微镜,以及差示扫描量热分析等方法对液氮球磨后粉末在室温条件下纳米晶粒组织的稳定性进行了研究。结果表明,Al-Zn-Mg-Cu合金球磨粉末平均晶粒尺寸34 nm。但是晶粒组织并非都是完全均匀细化的大角度纳米晶粒,主要是由较大的亚微米大角度晶粒和十几纳米的亚晶组成。该球磨粉末在室温下放置2年后,原来存在的细小亚晶消失,而亚微米级的大角度晶粒得到了保持。材料中亚晶的不稳定和大角度晶粒相对稳定的原因,是材料在球磨过程中引入的大量微观应变与氮、氧化物粒子在晶界的Zener钉扎的综合作用的结果。

高场超导磁体研究进展及其应用

高磁场对科学技术的发展具有极其重要的作用,它孕育着许多重大的科学发现和新技术的产生。超高磁场的产生和应用研究对极端条件科学设施、生物医学工程、国防特种装备、高精度的科学仪器以及农业应用都具有重要的意义。目前世界上许多研究机构和实验室开展了基于高温超导带材绕制高场直流超导磁体的项目。本文以高场超导磁体领域几个主要的研究机构为对象,主要介绍其在全超导高场磁体方面进行的研究工作,包括设计方案、技术特点和最新的研究进展,并对高场超导磁体的主要应用进行简要介绍。

泽漆乙酸乙酯提取物对SGC7901/DDP多药耐药性的逆转及机制

目的探索泽漆乙酸乙酯提取物(EAE)对人胃癌耐药细胞SGC7901/DDP是否具有逆转作用,并探索其机制。方法实验共分4组,胃癌细胞SGC7901作为阴性对照组;胃癌耐药细胞SGC7901/DDP为空白对照组;耐药细胞SGC-7901/DDP加入终质量浓度为10μg/mL的EAE为EAE低剂量组,耐药细胞SGC-7901/DDP加入终质量浓度为20μg/mL的EAE为EAE高剂量组。MTT法分别检测4组细胞对化疗药物5-氟尿嘧啶(5-FU)、顺铂的敏感性;PCR和Western blot分别检测4组细胞耐药相关基因MDR1和LRP基因与对应蛋白P-gp和LRP蛋白的表达情况。结果 SGC-7901/DDP对5-FU和顺铂(DDP)表现出耐药性,其中对顺铂(DDP)耐药更为明显;阴性对照组中检测到耐药基因MDR1和LRP及对应蛋白P-gp和LRP蛋白的极低表达量,空白对照组表达量最高,与空白对照组相比较,EAE低剂、高剂量组细胞中的MDR1和LRP的基因与对应蛋白P-gp和LRP蛋白的表达均下降,且EAE高剂量组下降更为明显。结论 EAE可以逆转人胃癌耐药细胞SGC7901/DDP多药耐药,其机制可能与MDR1和LRP基因的下调有关。

机械合金化制备纳米晶铁合金

用机械合金化方法制备了纳米晶铁合金。用X射线衍射仪,透射电子显微镜及穆斯堡尔谱仪分析了球磨时间对晶粒尺寸、微观应变及固态相变趋势的影响。结果表明,机械合金化加速了晶粒细化:球磨0.5h后,晶粒尺寸减小到65.27nm;球磨20h后,达4.14nm。随球磨时间延长,微观应变率先增大后减小,球磨10h后,达最大值0.422,然后减小。球磨20h后,有以(Fe,Cr)3C为主的新相生成。

过饱和Al-Zn-Mg-Cu-Mn合金热分解的XRD研究

利用雾化及高能低温球磨的方法制备了过饱和的Al-Zn-Mg-Cu-Mn合金粉,并利用XRD方法,研究了所得过饱和铝合金粉的热分解过程.研究结果表明,在350℃以下热分解时,过饱和固溶体析出的平衡相为η(MgZn2),XRD未检测出含锰相的存在.含锰铝合金粉在高于350℃分解时,除η(MgZn2)相外,析出相中还有Al6Mn,但未发现其他任何类型的亚稳含锰相,说明Al6Mn直接从过饱和的α-Al中析出,而非是先析出含锰的亚稳过渡相,由中间相转变为平衡相.

纳米晶Al-Cu-Mg合金的微观组织与力学性能研究

以工程实际中应用较广的Al-Cu-Mg铝合金作为研究对象,用Al-Cu-Mg铝合金气体雾化粉末作为原材料,通过低温液氮球磨获得纳米晶后,再经真空热压和热挤压制备了致密的大块体纳米材料。通过力学性能测试,挤压态的纳米晶Al-Cu-Mg块体材料抗拉强度达470 MPa,经过T4处理后,抗拉强度达到590 MPa,远远超过常规方法制备的Al-Cu-Mg铝合金抗拉强度。对纳米晶Al-Cu-Mg块体材料进行微观组织观察,分析了材料强度提高的原因。

放电等离子烧结制备Al-Zn-Mg-Cu纳米晶合金的组织

利用低温液氮球磨和放电等离子烧结工艺制备了块体纳米晶Al—Zn—Mg—Cu合金．采用X射线衍射（XRD）技术分析了材料的晶粒尺寸和微观应变，利用透射电镜（TEM）研究了合金微观组织的演变．结果表明：采用放电等离子烧结法制备的7000系纳米铝合金具有两种不同的纳米晶结构，以晶粒尺寸50-100nm的等轴晶为主，少量200-400nm的大晶粒为辅；烧结过程中发生再结晶及第二相析出，析出的第二相以η（MgZn2）为主，θ（Al2Cu）以及S（Al2CuMg）为辅．