Ce含量对单合金RE_(2)Fe_(14)B中磁体磁性能、微观结构和耐腐蚀性能的影响

基于单合金工艺开发高性能的含Ce烧结磁体仍然是一个瓶颈问题。此外,单一Ce含量变化对单合金含Ce烧结磁体耐腐蚀性能的影响尚不清楚。采用单合金工艺制备了Ce/TRE(TRE=total rare earth)含量分别为30%,35%和40%的3种烧结磁体,其成本与相近最大磁能积(BH)_(max)的商用N档烧结钕铁硼磁体相比降低了33.7%~41.1%,并且Ce/TRE含量为30%和35%的磁体具有与N40和N38商用烧结钕铁硼磁体相当的室温磁性能。观察了3种烧结磁体的微观结构,并在多种腐蚀条件下对磁体的耐腐蚀性能进行了研究,结果发现:随着磁体中Ce含量的增加,REFe_(2)相含量随之增多。REFe_(2)相与传统富RE相相比,Fe浓度更高,化学稳定性更好,并且REFe_(2)相成团块状聚集分布,这使得晶界相连续性变差。一方面晶界相连续性变差使矫顽力(H_(cj))降低,磁性能变差;另一方面在磁体晶界相连续性变差导致腐蚀通道受阻和REFe_(2)相的综合影响下,随Ce含量增加,烧结磁体在高压加速腐蚀环境、中性盐雾环境中以及电化学腐蚀测试条件下表现出更好的耐腐蚀性能。实验结果为解释磁体Ce含量与磁体磁性能和耐腐蚀性能间的关系提供了参考。

基于DFT和机器学习的Pt单原子合金电催化剂的理性设计:应用于NO至NH_(3)的转化

电催化NO还原反应(NORR)合成氨,作为一项新兴技术,旨在减少NO污染并生产高附加值产品.因此,寻找合适的NORR电催化剂至关重要.单原子合金催化剂(SAACs)因其独特的催化性能和明确的成键环境,是研究催化剂结构-活性关系的理想对象.本文依托密度泛函理论(DFT)计算和机器学习(ML)算法,深入研究了Pt掺杂的SAACs在NORR合成氨反应中的催化机制,并提出了SAACs的理性设计原则.通过ML算法,成功识别了与催化活性密切相关的原子和电子特征,并定量分析了这些特征之间的协同作用.DFT计算和ML算法的联合运用不仅加深了对复杂NORR机理的理解,还为理性设计具有特定活性中心的高效SAACs提供了一种切实可行的策略.本文研究了13种Pt掺杂的SAACs(Pt/TM,TM=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ru,Rh和Pd)和14种纯过渡金属(包括Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ru,Rh,Pd和Pt)在NORR合成氨反应中的催化机制.首先,考察了Pt/TM的热力学稳定性和在电化学条件下的稳定性.结果表明,Pt/TMSAACs展现出了良好的热力学稳定性.在电化学条件下,当外加电压等于极限电势时,单质Zn在pH>6时稳定存在,而其他纯金属和Pt/TM SAACs则在整个pH范围内均能保持稳定.随后,探讨了这些催化剂对NO的吸附及活化能力.DFT计算发现,NO能够在所有催化剂表面稳定吸附,并且吸附后N-O键长与NO得电子数之间存在显著的线性相关性,这两者可共同作为NO活化的重要指标.接着,考察了NORR的反应机理,并筛选出7种具有较高过电势(UL>-0.25V)的催化剂,包括Cu,Zn,Rh,Pt以及Pt/Cu,Pt/Zn,Pt/RhSAACs.考虑到H2和N2副产物对氨选择性的影响,排除了Zn和Pt/Zn作为潜在的优秀催化剂.在此基础上,在排除贵金属(Rh,Pt和Pt/Rh)基底的SAACs后,筛选出Cu和Pt/Cu作为NORR合成氨反应的高效催化剂.最后,采用随机森林(RF)和基于压缩感知原理的数据驱动(SISSO)方法分析了SAACs的内在特性与NORR性能之间的关系.RF模型所预测的极限电势与DFT计算结果高度吻合,模型的决定系数(R^(2))高达0.97,均方根误差(RMSE)仅为0.12 V.此外,利用SISSO算法建立了SAACs的关键特征(如基底金属的第一电离能、NO得电子数和基底金属的d轨道电子数)与在最佳反应路径上的极限电势之间的紧密联系.这一研究不仅加深了对NORR合成氨机制的理解,还为高效催化剂的理性设计提供了有力的理论支持.综上所述,本文基于DFT计算和ML算法,系统研究了Pt/TMSAACs在电催化还原NO合成氨过程中的催化性能.通过筛选,Cu和Pt/Cu被确定为优秀的NORR合成氨催化剂.ML算法所预测的极限电势与DFT计算结果高度一致.本文的研究结果为NORR电催化合成氨单原子合金催化剂的理性设计和高效筛选提供了参考.

钢丝热浸镀纯Zn与单镀Galfan合金的对比

利用扫描电子显微镜分析比较了在实际生产线上生产的钢丝热浸镀纯锌和一种新创工艺生产的称之为单镀Galfan合金的显微组织,并对两种产品的耐腐蚀性能和镀前镀后钢丝的抗拉性能做了对比试验。结果表明:实际生产线上生产的钢丝镀纯锌和单镀Galfan合金镀层的显微组织具有明显的差异,前者是双层结构,而后者无论是二次电子图片还是背散射图片均为一层结构;Galfan合金镀层微观结构是其耐腐蚀性优良的重要原因。单镀Galfan合金的钢丝耐腐蚀性能优于镀纯锌钢丝,并且单镀Galfan合金对钢丝基体抗拉性能影响小。

Cu单元素基合金表面FeCoCrAlCu激光高熵合金化涂层的制备

采用Nd:YAG激光辐照法在Cu单元素基合金表面制备FeCoCrAlCu高熵合金化涂层。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及纳米压痕仪等研究FeCoCrAlCu激光高熵合金化层形成机制及性能。结果表明:采用优化的激光辐照工艺参数对等摩尔比的Fe、Co、Cr、Al四元合金粉末进行激光辐照合金化,可制备出含有基体主元Cu的FeCoCrAlCu高熵合金化涂层。合金化涂层由FCC+BCC简单结构固溶体组成,其显微组织主要以颗粒状组织为主,且与基体呈良好的冶金结合。Fe CoCrAlCu激光高熵合金化层的硬度是基体材料的7倍以上,其弹性模量、弹性比和同样深度承受的最大载荷远高于基体材料的,具有良好的强度和韧性。

泰姆科节点铝合金单层穹顶结构稳定性能分析

针对铝合金单层穹顶结构中常用的泰姆科节点,通过有限元精细化模拟的方式得到其节点的转动刚度.并且研究了一跨度为95,m的泰姆科节点铝合金单层球面穹顶实际工程的稳定性,对比在考虑泰姆科节点转动刚度和假定节点为刚接情况两种情况下,穹顶结构的屈曲分析特征值和考虑几何初始缺陷后的结构稳定性能.分析结果表明:泰姆科节点属于半刚性节点的范畴.在考虑节点的实际转动刚度之后,结构的屈曲特征值有所降低,节点刚度对结构的稳定性有一定程度的影响.通过系统地研究泰姆科节点铝合金单层穹顶结构稳定性,可以为工程提供一定参考.

铝合金单层网壳屋面板蒙皮效应研究

针对铝合金单层网壳结构,采用有限元分析方法研究了外荷载作用下屋面板的受力模式、应力构成以及蒙皮效应对网壳整体稳定性和经济性的影响。研究表明:屋面板在提供蒙皮效应作用时处于低应力状态且以受拉为主;考虑蒙皮效应后铝合金单层网壳的整体稳定极限承载力可提高5%~28%,提高幅度随矢跨比的增大而增大,随跨度的增加而减小;具体案例分析表明,考虑蒙皮效应后主结构构件的材料用量可减少7%~10%。

G60科创云廊单层铝合金网壳结构设计关键问题分析

介绍了G60科创云廊大跨自由曲面单层铝合金网壳结构设计中的几个关键问题,包括结构方案的确定过程、自由曲面单层网格结构的形态构建方法、网格的布置和优化、超长外露结构的温度应力,以及无覆盖网格结构风荷载的确定、盘式节点抗剪加强和刚度的考虑、网壳的整体稳定及树状柱的极限承载力分析等。结果表明,所采用的形态构建方法合理有效,能够得到受力高效且符合建筑对外形期望的理想形态;构件网格的布置符合力流走向且兼顾了透风率和构件长细比的需求;温度效应的不利影响通过取消长方向冗余构件、合理布置相对低膨胀系数的钢构件得到明显缓解;可采用实体风洞测力与数值风洞测压相结合的方式确定镂空网格结构的风荷载;增设一字或十字腹板连接板的方式可以有效加强传统盘式节点的抗剪承载力。

氮掺杂超薄碳纳米片复合铂钌单原子合金催化剂的电化学析氢性能

为了减少贵金属的用量,降低成本,提高大规模生产的可能性,构建单原子合金(SAA)是一个非常可行的解决方案.设计了一种超小PtRu单原子合金物种均匀分散在掺氮超薄碳纳米片上的电催化剂(PtRu SAA/NC),并通过基于同步辐射的X射线吸收精细结构(XAFS)光谱进行了结构确认.与纯Ru团簇和氮掺杂的碳片相比,PtRu SAA/NC具有更高的析氢反应(HER)催化活性和特殊的稳定性,在0.5 mol/L H_(2)SO_(4)溶液中进行HER时,表现出较小的Tafel斜率(43 mV/dec),且在10 mA/cm^(2)电流密度下过电位仅为54 mV.

12号合金钢组合辙叉单开道岔疲劳裂纹萌生寿命预测

基于有限元分析软件建立12号合金钢组合辙叉单开道岔静、动力学分析模型;基于列车直、侧向过岔的动力仿真结果,确定岔区钢轨疲劳敏感区域,并提取敏感区域疲劳荷载谱;采用静力分析模型研究单位荷载下各敏感区域钢轨内部应力分布情况;基于Miner线性累积法则对岔区钢轨疲劳裂纹萌生寿命进行预测;研究列车轴重、速度对钢轨裂纹萌生寿命的影响;给出不同轴重、不同速度列车通过时岔区钢轨疲劳敏感区域裂纹萌生寿命的预测公式.结果表明:道岔不同敏感区域钢轨的疲劳裂纹萌生寿命相差很大,列车轴重及侧向通过速度对钢轨的疲劳裂纹萌生寿命有很大影响,疲劳裂纹萌生寿命随列车轴重的增加而大幅降低,随列车侧向通过速度的增加也有所降低.

单原子合金催化剂热稳定性的反应力场分子动力学研究

通过反应力场(ReaxFF)模型分子动力学模拟,研究了负载模型和掺杂模型单原子催化剂(分别记为M 1/Cu(111)和M 1@Cu(111),M=Pt,Ni,Ag,Fe)的热稳定性.模拟结果显示:对于M 1@Cu(111)掺杂模型,Pt(Ni,Fe)1@Cu(111)的稳定性远高于Ag 1@Cu(111),温度大于500 K时依旧可以保持稳定.而负载模型M 1/Cu(111)除了Fe 1/Cu(111)以外,其余模型在100~500 K的温度范围中均无法保持稳定,单个金属原子会在Cu(111)表面迁移并相互聚集最终形成纳米颗粒.同时发现,随着温度的升高,Fe不同于其他金属单原子的烧结过程,会向亚表层扩散,进入合金体相.此外,还优化了Cu/Pt/H/O的力场参数,并研究了H 2气氛对单原子催化剂(SAA)催化剂模型表面稳定性的影响,发现H 2气氛的存在导致M 1@Cu(111)模型稳定性降低.理论模拟结果发现M 1/Cu(111)型SAA催化剂即使在低温下也不是一个很好的候选催化剂,而多数M 1@Cu(111)型催化剂在较高温度下依旧可以保持稳定.

Sn1Pt单原子合金催化剂在丙烷脱氢反应中的应用

丙烯是生产聚丙烯、各类丙烷氧化物、丙烯腈的重要化工原料.近年来,随着丙烯需求量日益增长,作为一种专产丙烯的生产方式,丙烷脱氢(PDH)受到了越来越多的关注.PtSn/Al_(2)O_(3)是一种典型的工业丙烷脱氢催化剂,其特征是催化活性会随反应时间的推移而下降,因此需要反复再生以保证丙烯产率.提高PtSn催化剂的稳定性,需要明确反应状态下PtSn的催化性能与其结构之间的关系.然而,Pt和Sn的价态及其相互作用,对制备方法、预还原条件、载体类型等因素非常敏感,此外,从Pt-Sn二元相图来看,二者在高温(~600℃)还原性反应气氛下可形成多种合金结构,因此,PtSn在丙烷脱氢中的活性位结构的认识颇具挑战,目前文献报道结果仍存在争议.本文选用商业化的纳米级γ-Al_(2)O_(3)作为载体,通过利用纳米载体上只能担载有限数量的金属原子和加入过量的第二金属Sn稀释活性金属Pt的方式,得到高分散的PtSn/nano-Al_(2)O_(3)催化剂.当Pt和Sn的负载量分别为0.1 wt%和1 wt%时,其初始丙烯产率可达到47.6 molC_(3)H_(6)gPt^(-1)h^(-1),高于文献已报道的PtSn双金属催化剂,该催化剂经3-10 h活性快速下降期(k_(d-3h):0.11h^(-1))后,表现出较好的稳定性(k_(d-10~40h):0.0026 h^(-1)).球差电镜(AC-HAADF-STEM)表征结果显示,该催化剂经500℃焙烧后,Pt及Sn在Al_(2)O_(3)载体上均呈单原子分散状态;经600℃氢气还原后,Pt团聚为平均直径约0.85 nm的纳米颗粒;通过对其进行能谱点扫分析,发现Pt纳米颗粒上分布有少量的Sn原子,而剩余大量的Sn原子则继续以单原子形式分布在载体上.进一步原位X射线光电子能谱和原位X射线吸收能谱结果证明,该催化剂中纳米颗粒的具体组成为Sn单原子分散在Pt纳米颗粒表面,形成S_(n1)Pt表面单原子合金结构.密度泛函理论理论计算证明了S_(n1)Pt表面单原子合金结构的稳定性及其在丙烷脱氢中的高活性.最后结合原位CO吸附的漫反射红外光谱等表征,揭示了催化剂反应初期活性下降及后期高稳定性的内在原因:催化剂经还原后形成了高活性的S_(n1)Pt表面单原子合金结构,在反应过程中,该结构演变为纯相Pt_(3)Sn金属间化合物,其与周围呈单分散的SnOx物种协同作用,抑制和转移在活性中心上的积碳,进而实现了高稳定性.这种通过单原子表面合金演变得到的Pt_(3)Sn金属间化合物,与传统Pt与Pt_(3)Sn等金属化合物混相共存的工业催化剂相比,可以避免丙烯在催化剂表面单金属Pt平台位点上的深度脱氢和积碳,进而提高了催化剂稳定性.综上,本文从原子水平上为PDH反应中PtSn/Al_(2)O_(3)催化剂的活性位结构及其演化过程提供了新的见解,并为工业催化剂的设计制备提供了理论参考.

单切口形状记忆合金肋骨爪联合胸腔镜治疗多发性肋骨骨折并血气胸

选择58例多发性肋骨骨折并血气胸患者为研究对象,将患者随机平均分为观察组和对照组各29例,对照组患者采用钢板固定手术治疗,观察组患者则在此基础上辅以单切口形状记忆合金肋骨爪联合胸腔镜技术治疗。结果观察组的29例患者不仅手术和住院时间更短,而且患者的疼痛感缓解也更快。单切口形状记忆合金肋骨爪联合胸腔镜对于治疗多发性肋骨骨折并血气胸有着非常显著的疗效。

单原子合金对烷基C-H键活化调控的理论研究

单原子合金是指活性金属原子分散在Cu、Ag或Au载体上所构成的催化剂,近年来已成为单原子催化研究中的一颗“新星”.单原子合金上孤立活性位点与载体金属的电子结构不同,具有奇异的电子结构,故通常表现出独特的催化行为。目前尚缺乏一种可靠的单原子合金催化特性描述符.本文系统地考察了甲烷、丙烷和乙苯在15种Rh、Ir、Ni、Pd和Pt掺杂Cu(111)、Ag(111)和Au(111)单原子合金上初始C-H键活化.密度泛函计算表明,烷基C-H键的活化能垒与d带中心和H原子吸附相关较差,而与反应能之间相关性较好.理论分析表明,C原子在顶位的吸附与C-H活化过渡态之间存在着轨道相互作用的相似性,不仅涉及到对d,2轨道给予,也涉及day/dy≥轨道的元反馈.据此,C原子吸附能与甲烷、丙烷和乙苯C-H键活化能也具有很强的相关性(R2>0.9).

新型模块化单层铝合金网壳节点的试验研究

为克服铝合金板式节点在节点域内腹板不连续的缺陷,进一步提高铝合金网壳节点的高空定位安装效率,提出了一种新型模块化节点。运用数控机床精加工制作了4组节点试件用于开展承载力试验,总结了该新型模块化节点的受力特征、破坏机理、刚度变化规律以及屈曲后延性特征。结果表明,所提出的新型模块化节点在承载力和延性方面均优于传统板式节点,新型模块化节点的屈服弯矩与板式节点的屈服弯矩相比提高了17.23%,其初始刚度仅为板式节点初始刚度的26.93%~64.60%,表明新型模块化节点具有较高的变形能力,可避免节点发生脆性破坏。新型模块化节点为铝合金单层网壳提供了一种结构合理、施工方便的节点形式。

氧气在碳化钨负载的铜-金合金单层上吸附与解离的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了碳化钨负载的铜-金合金单层催化剂对氧气吸附和解离性质的影响.通过比较碳化钨负载的纯金单层与铜掺杂的合金单层的电荷布局,发现掺杂铜可以创造新的活性位点,改变氧气的吸附构型,改善氧气的吸附和解离性质.进一步探究了氧气在Cu_(1)Au_(8)/WC(0001),Cu_(2)Au_(7)/WC(0001)上的解离过程,发现:氧气在Cu_(2)Au_(7)/WC(0001)上解离势垒仅为0.64 eV,远低于在纯金单层上的1.56 eV,表明铜掺杂有效促进了氧气的解离.铜掺杂后的单层结构变化预示了在单层产生了配位效应和局部应力效应.电荷布局和态密度结果表明铜掺杂促进了单层上电荷的重新分布,加强了氧气分子与基底的电荷转移和轨道杂化,从而增强了对氧气的吸附.当前的研究结果阐明了碳化钨负载合金单层对氧气分解的促进作用和机理,为设计更加高效廉价的氧还原反应催化剂奠定理论基础.

新型模块化单层铝合金网壳节点的弹塑性分析

以新型模块化单层铝合金网壳节点的受力性能的试验实测数据为基础,探究该类新型模块化单层铝合金网壳节点的中心区加强环、模块化单元的底板厚度、中心区加强环的侧板厚度对节点抗弯承载力的影响规律。运用ABAQUS软件对三种不同构造的新型模块化单层铝合金网壳节点进行了非线性有限元分析,对新型模块化单层铝合金网壳节点与传统板式节点的受力性能进行对比分析。结果表明:与传统板式节点相比,新型模块化单层铝合金网壳节点的平面外抗弯承载力增幅可达20%,中心区加强环的设置有效提高了新型模块化单层铝合金网壳节点的抗弯承载力,并使节点在屈曲后避免发生脆性破坏。

单层压型铝合金板屋面在工业厂房中的应用

单层压型铝合金板屋面材料相比其他屋面材料具有独特的材料优势。在当今工业厂房中,铝制品已经成为一项重要的建筑材料,并被广泛地应用,为差异性的工程需求量身定制。本文将通过比较单层压型铝合金板与钢质材料在结构性能方面的差异,结合中铝瑞闽股份有限公司汽车轻量化用铝合金板带材生产线项目,探究单层压型铝合金板屋面在工业厂房中的应用。

某马鞍形双曲面铝合金板式节点网壳结构深化设计

异形铝合金网壳中的杆件空间方位复杂,节点板常为曲面节点板,杆件存在较大扭转,设计建造难度较大。以某马鞍形双曲面铝合金板式节点网壳设计、深化和建造过程为例,介绍了该网壳在建设过程中的关键技术。首先介绍该项目结构形式及节点构造,然后介绍该项目中应用的网格优化技术、深化设计技术等,最后介绍网壳拼装时的误差消除方式。

热处理对SCR成形Al-1.5Mg-0.3Sc合金线材性能的影响

采用单辊搅拌冷却技术(Shearing-Cooling-Rolling,简称SCR)和在线固溶处理方法制备了Al-1．5Mg- 0．3Sc(wt％)合金线材,研究了不同在线固溶温度条件下时效处理对合金线材的微观组织和拉伸性能的影响．结果表明:SCR技术对合金线材具有剪切细化功能,在铝基体内产生大量位错,时效析出大量Al3Sc强化相粒子,与位错交互作用．随着在线固溶温度下降,合金线材时效析出沉淀相Al3Sc的弥散度增加,合金线材的抗拉强度和延伸率提高;随着过时效时间的延长,合金线材的抗拉强度下降,线材的延伸率提高,时效8 h,延伸率达峰值．

铝合金蜂窝板-杆组合网格结构的等效刚度研究

铝合金蜂窝板作为典型的轻质高强材料已被广泛应用于航空航天领域。由于大跨空间结构对自重特别敏感,为此将蜂窝板与单层铝合金网壳可靠连接,形成一种新型组合网壳,前期研究结果表明,该结构显著提高了单层铝合金网壳的整体刚度及稳定性。为探究蜂窝板与铝合金杆之间共同工作的性能,以及该类组合结构的简化计算方法,设计制作了3组铝合金蜂窝板-杆组合网格结构试件开展承载力试验,并建立精细化有限元模型,进行了弹塑性分析,最后在理论分析的基础上提出了等效抗弯刚度及等效薄膜刚度的计算公式。