基于机理与数据混合驱动的湿法磷酸生产过程代理建模与优化

基于Aspen Plus平台,结合Fortran编制的磷矿酸解反应和结晶动力学模型子程序完成了整个半水-二水湿法磷酸工艺流程的严格机理建模,并用工业数据进行了模型的校正;然后采用拟Monte Carlo随机模拟产生高质量样本数据集,并用机器学习算法建立了磷酸生产过程代理模型。结果表明,通过本方法获得的代理模型可实现磷酸生产过程关键参数的准确预测,如案例中随机森林代理模型的预测性能最好,大部分误差控制在2.5%以内,最大不超过10%。基于此代理模型,对生产过程的操作参数进行了优化计算,结果表明在成品磷酸P_(2)O_(5)浓度下限为37%,SO_(4)^(2-)浓度上限为5%的约束条件下,可获得最大磷收率98%,优化效果明显,且满足技术生产指标,可为生产的实时优化操作与设计改造提供方案和数据支持。

高温合金小孔微细螺旋铣削工艺参数研究

高温合金具有良好的耐高温性、抗氧化性和耐腐蚀性,广泛应用于航空航天、能源工业等领域。由于高温合金抗拉强度高、导热系数低、在切削加工中发生塑性变形的抗力大以及切削热集聚和加工硬化严重,是典型的难加工材料,故采用切削方式在高温合金零件上制作小孔具有挑战性。采用螺旋铣孔的方式对钴基高温合金GH605进行小孔加工,设计并进行微细螺旋铣孔正交试验,探究关键铣削参数(主轴转速n、进给速度v f和螺距s)对切削力F、切削温度T和孔壁表面粗糙度Ra的影响规律。基于试验数据极差分析的结果,并进行螺旋铣削关键参数优化,成功实现高质量直小孔和斜小孔的微细螺旋铣削加工。

高速切削GH2132涂层刀具表面及次表面性能演变研究

高速切削过程中,涂层刀具表面性能及次表面残余应力的变化会直接影响刀具的切削性能。采用PVD-TiAlN硬质合金涂层刀具进行高速车削GH2132高温合金试验,研究刀具表面性能在切削过程中的变化规律,并用拉曼光谱法测量了刀具不同磨损阶段的涂层次表面残余应力分布。结果表明,刀具在完整寿命期间内,表面残余压应力和表面显微硬度均呈先增大后减小的趋势。刀具从未磨损到稳定磨损阶段中期,涂层截面残余应力均为残余压应力占主体且沿深度方向逐渐增大,但切削至稳定磨损阶段后期时,涂层在靠近基体位置出现残余压应力减小的现象。在稳定磨损阶段前期,刀具有最佳的表面性能及最大的次表面压应力,此时刀具切削性能最佳,刀具磨损缓慢。

Inconel 718镍基高温合金高速切削仿真与刀具磨损机理研究

Inconel 718高温合金因强度高和导热系数低导致其切削加工性较差,采用陶瓷刀具高速切削Inconel 718时存在磨损快、寿命短等问题。通过仿真和试验对比分析,研究切削用量对切削力、切削温度和刀具磨损的影响规律,并获取高速切削过程中刀具前、后刀面温度场和应力场的动态分布规律,为镍基高温合金的高速切削及刀具设计制备提供指导依据。结果表明,切削速度对切削力和切削温度的影响程度小于背吃刀量和进给量;在选择切削参数时,优先选取较高的切削速度;沟槽磨损是抑制陶瓷刀具耐用度的关键因素,主要失效机理是黏结磨损。

低扭矩环锭纺对羊毛纱性能的影响

为了实现羊毛纱低捻高强目标,提高织物质量,探究低扭矩环锭纺纱工艺对不同捻系数羊毛纱性能和织物纬斜情况的影响,采用低扭矩环锭纺纱工艺纺制不同捻系数的25 tex羊毛纱,并与25 tex常规环锭纺羊毛纱的断裂强度、断裂伸长率、毛羽指数和条干均匀度进行对比。结果表明:羊毛纱线密度为25 tex时,相同捻系数下,低扭矩环锭纺纱工艺羊毛纱的断裂强度较常规环锭纺平均提高约10%;断裂伸长率较常规环锭纺平均提高15%左右;长毛羽(3~9 mm)指数下降趋势明显,降低了织物的起毛起球;短毛羽(1~2 mm)指数上升趋势明显,使织物触感更加丰满和柔软;条干均匀度较常规环锭纺显著降低;低扭矩环锭纺羊毛纱所织针织小样较常规环锭纺纬斜率降低15%左右,为羊毛纱及针织物的开发提供了新的思路和方法。

锭帽式假捻装置在环锭纺上的应用效果研究

为降低低捻纱的断头率,提高低捻纱的成纱质量,设计了可直接安装在细纱管上的锭帽式假捻装置。采用不同直径和不同表面结构的锭帽式假捻装置分别纺制24.4 tex低捻羊毛单纱,测试其断裂强度、断裂伸长率和毛羽数,并与常规环锭纺低捻纱进行对比。结果表明:采用锭帽式假捻装置纺出纱较相同捻度常规纱的断裂强度提高10%左右,断裂伸长率提高30%左右,断裂功提高30%左右,长毛羽(4 mm~9 mm)数降低8%左右;总体而言,光滑锭帽比凸条锭帽对成纱质量的改善效果更好;锭帽假捻装置的直径对上述指标也有影响,凸条锭帽的直径为48 mm、52 mm和54 mm时,假捻效果较好;光滑锭帽的直径为44 mm、56 mm和58 mm时,假捻效果较好。认为:所设计的锭帽式假捻装置结构简单、安装方便、无能源消耗,可有效提高环锭纺羊毛低捻纱的成纱质量,具有很好的应用价值。

清洁可持续切削及工艺参数多目标优化研究进展

面对地球资源的急剧减少和环境的不断恶化,实现绿色、可持续的生产已成为制造业发展的主旋律。在金属切削过程中采用清洁加工方式和最佳切削参数已成为必要。文章主要介绍国内外常用的清洁切削方式,分析加工过程中的碳排放和加工成本,总结国内外常用的切削参数多目标优化模型和算法,并结合当今绿色生产的局限性给出了未来发展方向。该研究可为清洁可持续切削方法的选用及工艺参数多目标优化提供理论和技术指导。

涂层刀具清洁硬态钻削超高强度钢切削性能研究

为提高刀具在硬态钻削超高强度钢过程中的切削性能,降低刀具磨损,通过涂层刀具在干式、冷风、液氮三种清洁切削介质下钻削42CrMo超高强度钢,研究涂层刀具切削性能和刀具磨损机理,探究清洁硬态钻削时延长刀具寿命的可行性。研究表明:冷风与液氮冷却均可提高断屑、排屑能力,降低钻削力和钻削温度,延长刀具寿命;涂层刀具主要磨损机理为黏结磨损、磨粒磨损和氧化磨损。该研究可为高强度、高硬度材料的清洁钻削加工提供理论和技术参考。

QuEChERS结合UPLC-MS/MS测定水产品中9种除草剂残留及基质效应

建立水产品中9种除草剂(扑草津、乙草胺、丁草胺、二氯喹啉酸、苄嘧磺隆、甲磺隆、莠去津、利谷隆和灭草松)残留的QuEChERS结合超高效液相色谱-串联质谱检测方法。采用多反应监测正离子模式测定,以外标法定量,分析9种除草剂的基质效应及其影响因素。结果表明:9种除草剂在0.50~100 ng/mL(二氯喹啉酸和利谷隆为1.00~100 ng/mL)质量浓度范围内线性关系良好,相关系数(r)大于0.99,方法检出限和定量限分别为0.20~0.50μg/kg和0.50~1.50μg/kg。在对虾、鲤鱼、鲫鱼和鳙鱼空白基质中平均加标回收率为84.33%~116.37%(n=6),精密度为0.80%~13.81%(n=6),该方法适用于水产品中9种除草剂残留量的测定。该方法下基质种类、基质质量和除草剂质量浓度对基质效应有一定影响,二氯喹啉酸、甲磺隆和苄嘧磺隆在鲤鱼和对虾中均存在较强的基质增强效应,丁草胺、乙草胺、利谷隆、灭草松和莠去津在4种水产品基质中均表现为基质抑制效应。在实际检测水产品中除草剂残留时,应采用基质校准曲线减弱基质效应确保检测结果的准确性。

Al_2O_3/TiCN涂层刀具的滑动磨损性能及切削性能研究

进行了滑动摩擦磨损和高速干切削试验,研究了Al_2O_3/TiCN涂层硬质合金刀具材料的磨损机理.结果表明:摩擦系数随着滑动速度的增加而减小,在FN=10 N时,摩擦系数最大.随着载荷和滑动速度的增加,磨损率有减小的趋势.受摩擦力和摩擦热的作用,在涂层刀具材料表面形成鱼鳞状的粘结层,随着速度和载荷增加,粘结的金属材料增多.在刀具前刀面靠近刀尖处形成了耐磨氧化物,提高刀具抗磨损性能,但在后刀面易形成少量的铁氧化物,加剧刀具磨损.其中,在刀具材料磨损表面形成的次生粘结层或氧化薄膜(如TiO_2、SiO_2),起到了润滑、减摩的作用,有利于刀具材料耐磨性能的提高.本文中的研究成果可望在指导高强度钢类材料的高效、高质量加工中发挥积极地作用.

河南省卢氏县蔡家花岗伟晶岩型锂矿地质特征及矿床成因分析

为进一步研究东秦岭地区稀有金属矿产特征,指导河南省卢氏县蔡家锂矿的勘查工作,本文通过对蔡家锂矿野外地质调查、岩心及薄片观察和地球化学分析,结合区域花岗伟晶岩成矿作用规律,对蔡家锂矿的地质特征和矿床成因进行了分析。结果表明,该矿床成因类型属于花岗伟晶岩型;矿石类型为微斜长石-钠长石型、锂辉石-钠长石型、锂云母-钠长石型;矿石矿物以锂辉石、锂云母为主,其次为磷锂铝石、铌锰矿、钽锰矿、铌钽铁矿、绿柱石等。在此基础上,对该区花岗伟晶岩矿脉的母岩和花岗伟晶岩密集区的形成机理进行探讨,表明研究区花岗伟晶岩母岩为桃坪花岗岩体,具有高级分异特征,主要赋存在背斜带次级构造内。

珠江河网区鱼塘重金属赋存形态及污染评价

为调查评价珠江河网区域鱼塘沉积物中重金属的污染来源、迁移转化趋势,作者采用序贯提取法分析了沉积物中重金属的赋存形态,并采用风险评价编码法(RAC),富集系数和潜在生态风险进行评价。结果表明,沉积物中Cr未超评价值,Cu、Zn、Cd和Pb超海洋沉积物重金属Ⅰ类标准,超标率为60.86%、17.39%、91.30%和26.08%。Cr和Ni主要赋存于残渣态,占沉积物比例为68.99%和77.24%,As、Zn和Pb以铁锰氧化物为主,所占比例分别为60.88%、45.29%和46.18%,Cd以碳酸酸盐态为主,所占比例为31.92%,Cu为有机态为主,所占比例为47.36%;沉积物中Ni,Cr和Zn处于无风险到低风险级,As和Cu处于低风险到中等风险,Pb为高风险,Cd为很高风险级别,不同重金属RAC的平均值依次为Cd(61.9%)>Pb(34.35%)>Cu(12.46%)>As(10.28%)>Zn(3.58%)>Cr(3.34%)>Ni(0.76%);采用富集因子污染程度进行评价,显示As、Cr和Ni为未富集,Cu、Pb和Zn为未富集或未污染,Cd为中度污染,且上游河段相关鱼塘污染层度高于河口鱼塘。镉是造成沉积物毒性的主要金属,对该地区综合潜在生态风险指数的平均贡献率为83.7%,RAC评价结果一致,为区域养殖环境中迁移风险最大元素,需引起重视。

微小几何特征微铣削试验研究

微小型零件几何特征的加工质量直接影响微小型零件的使用性能,本文对50μm厚的微小几何特征尺寸精度及表面质量开展试验研究。正交试验结果显示:微铣削黄铜材料时,铣削参数对铣削力的影响主次为每齿进给量f_z、轴向切深a_p、径向切深a_e;铣削参数对尺寸误差的影响主次为a_p> a_e> f_z;铣削参数对表面粗糙度的影响主次为a_p> f_z> a_e。试验获得优化参数组合为a_p=15μm、a_e=30μm、f_z=0. 7μm,表明微铣削过程中轴向切深对加工质量的影响大于其他参数。因此,实际生产中应选择合适的轴向切深,较大的进给量和径向切深,以保证微型几何特征的加工质量,获得较高的加工效率。

QuEChERS-气相色谱质谱法快速测定水产品中扑草净残留

以QuEChERS作为样品前处理手段,建立测定水产品中扑草净残留的气相色谱-质谱法(GC-MS)。样品以乙腈-二氯甲烷(V∶V=8∶2)混合溶液提取,提取液经吸附剂中性氧化铝、N-丙基乙二胺(PSA)、纳米二氧化锆结合石墨化炭黑(GCB)净化后上机检测,内标法定量。结果显示,扑草净质量浓度介于5~200μg·L^(−1)线性关系良好,相关系数(R2)为0.9999。对草鱼(Ctenopharyngodon idellus)、鳜(Siniperca chuatsi)、中国对虾(Penaeus chinensis)、海参(Holothuria sp.)和文蛤(Meretrix meretrix)进行4个水平的加标回收实验(10、20、40和200μg·kg^(−1)),方法的加标回收率为85.8%~111.8%,相对标准偏差为1.2%~8.8%,满足GB/T 27404—2008《实验室质量控制规范食品理化检测》中实验室质量控制规范。扑草净的检出限(LOD,S/N≥3)和定量限(LOQ,S/N≥10)分别为5和10μg·kg^(−1)。该方法简单、快速、灵敏、净化效果好,能满足水产品中扑草净残留的检测需求。

QuECHRS结合UPLC-MS/MS法测定水产品中酰胺醇类抗生素残留及基质效应

为获得一种快速测定水产品中酰胺醇类抗生素残留的方法,本研究建立了QuECHERS结合超高效液相色谱串联质谱(UPLC-MS/MS)测定氯霉素(CAP)、氟苯尼考(FF)和甲砜霉素(TAP)残留的方法,并对其基质效应进行了评价。结果表明,该方法下CAP、FF在0. 1～100. 0 ng/mL以及TAP在0. 5～100. 0 ng/mL质量浓度范围内线性关系良好,相关系数大于0. 999 8。CAP和FF检测限(LOD)和定量限(LOQ)分别为0. 10和0. 50μg/kg; TAP检测限(LOD)为0. 50μg/kg,定量限(LOQ) 1. 00μg/kg。3种酰胺醇类抗生素在1. 0、5. 0和10. 0μg/kg 3个添加水平下的平均回收率在(84. 5±4. 64)%～(106. 1±8. 69)%之间,日内精密度为3. 17%～9. 74%,日间精密度为2. 26%～7. 90%。同时在该检测方法下,评价了待测物浓度和基质浓度对基质效应的影响。结果发现,除CAP在1. 00～100. 00 ng/mL质量浓度范围内的基质效应可以忽略以外,随目标物浓度的降低,其基质效应值逐渐减小;随着样品基质浓度的增加,基质效应从基质增强变为基质抑制。因此,在检测水产品中酰胺醇类抗生素残留时均要考虑基质效应对检测结果的影响,建议采用基质标准曲线进行定量校准,以确保检测结果的准确性。该方法快速、准确、重复性好、环境友好且操作简单,可用于水产品中酰胺醇类抗生素残留量的测定。

QuEChERS-气相色谱质谱法快速测定水产饲料中地西泮残留

本研究以QuEChERS作为样品前处理手段,建立了测定水产品饲料中地西泮残留的气相色谱-质谱法(GC-MS)。样品经纯水和乙腈提取后加入无水硫酸钠除水及氯化钠盐析,提取液经吸附剂中性氧化铝、PSA、纳米二氧化锆结合GCB粉净化后上机检测,内标法定量。结果显示:地西泮在5~500μg/L质量浓度范围内线性关系良好,相关系数为0.9992,对配合饲料、浓缩饲料及饲料添加剂开展3个水平加标回收实验(0.15、0.25、0.50 mg/kg),方法加标回收率为86.3%~104.5%,相对标准偏差为1.4%~7.8%,地西泮的检出限为0.05 mg/kg,定量限为0.20 mg/kg,方法检出限远低于标准“NY/T 934—2005”的方法检出限1.00 mg/kg。该法具有前处理过程简单、快速、灵敏度高的优点,适合各种水产饲料中地西泮残留的测定。

响应面优化QuEChERS结合UHPLC-MS/MS法测定乌鳢肌肉中四环素类抗生素

为了评估乌鳢中四环素类药物的残留风险,建立了乌鳢肌肉中4种四环素类药物残留的快速、简单、廉价、高效、耐用和安全的前处理方法(Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe,QuEChER)。采用Box–Behnken design(BBD)响应面优化法,优化了提取和净化条件。样品经10 mL 1%甲酸酸化乙腈和2 mL 0.1 mol/L Na2EDTA-McIlvaine缓冲溶液提取,以150 mg PSA和200 mg C18进行净化,采用超高效液相色谱-串联质谱法(Ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)检测。结果表明,该方法在0.50~100 ng/mL浓度范围内线性良好(r≥0.999),检出限(Limit of Detection,LOD)和定量限(Limit of Quantitation,LOQ)分别为0.25~0.75μg/kg和0.84~2.00μg/kg。在乌鳢肌肉中四环素、土霉素、金霉素和多西环素的平均回收率在89.5%~1187%之间,相对标准偏差(RSD)在1.11%~8.88%之间。该方法简便、灵敏、准确,可用于乌鳢中四环素含量的快速测定。

不锈钢微结构铣削仿真与试验研究

针对不锈钢微结构微铣削过程中铣削力以及加工质量,进行了微铣削参数仿真及试验研究。通过单因素有限元仿真,揭示了微铣削关键工艺参数每齿进给量、轴向切深和径向切深对铣削力影响规律。结果显示,尺寸误差以及表面粗糙度随着径向切深的增加波动变化,总体数值变化不大,径向切深对不锈钢微结构微铣削过程中的加工质量影响不大。因此,实际生产中,可以采用大径向切深小进给,提高生产率并保证加工质量。

河南省神硐沟锰银矿地质特征及找矿标志

河南省神硐沟锰银矿位处华北地台南缘,主要出露熊耳群火山岩和官道口群碳酸盐岩等。矿区单斜构造,断裂发育,近东西向断裂F1为主要含控矿构造。神硐沟-后阴锰银矿体赋存于高山河组石英砂岩与龙家园组燧石条带白云岩层间的F1断裂构造剥离带中。矿体顺层产出,倾角平缓,形态受构造控制,属岩浆后期热液作用形成。采冶遗迹、含矿构造、围岩岩性、蚀变矿物等找矿标志明显。

阳性养殖环境中鳜体内孔雀石绿及其代谢物残留消除规律

建立了QuECHERS结合UPLC-MS/MS快速测定鳜体内孔雀石绿(MG)及其代谢物残留量的方法,该方法在0.1~100.0 ng/mL质量浓度范围内线性关系良好,相关系数 r 大于0.999 8, MG和隐色孔雀石绿(LMG)在鳜肌肉中的检出限(Limit of detection, LOD)和定量限(Limit of quantitation, LOQ)分别为0.10和0.30 μg/kg。在添加水平分别为0.30、1.50和5.00 μg/kg条件下,鳜肌肉中MG和LMG平均回收率范围分别为(96.40±5.34)%^(104.00±1.75)%和(92.40 ± 2.54 )%^(107.00±8.42)%,精密度范围分别为1.68%~5.54%和2.75%~7.87%,回收率和精密度均符合残留检测要求。采用本研究建立的残留分析方法研究了阳性养殖环境中鳜体内MG和LMG残留消除规律,结果表明,阳性养殖环境中[沉积物中MG和LMG残留量为(233.48±17.07)μg/kg和(73.38±5.98)μg/kg],鳜体内MG残留以LMG为主,其残留含量均在10.0 μg/kg以下,LMG呈现先增加后降低的趋势且消除较慢,10 d时达到最高含量(9.94 μg/kg),随后呈波动式下降,直至240 d时未检出。推断若阳性养殖环境中残留MG或LMG则会造成鳜体内LMG长时间残留,易对鳜食用安全性造成隐患。为了保障鳜的食用安全性,建议对鳜养殖环境中MG和LMG残留量进行测定,确保养殖环境中无MG和LMG残留,并适当延长养殖周期。