Thermal Fatigue Behaviour of Co-Based Alloy Coating Obtained by Laser Surface Melt-Casting on High Temperature Alloy

A thermal fatigue behaviour of Co-based alloy coating obtained by laser surface meltcasting on the high temperature alloy GH33 was studied.The results show that after each time of thermal cycling,the final residual stress was formed in the melt-casting layer which is attributed to the thermal stress and structural stress.Through the first 50 times of thermal cycling,the morphology of coating still inherits the laser casting one,but the dendrites get bigger;After the second 50 times of thermal cycling,corrosion pits emerge from coating,and mostly in the places where coating and substrate meet.The fatigue damage type of coating belongs to stress corrosion.

SYNTHESIS AND THERMAL STABILITY OF NANOCOMPOSITE nc-TiN/a-TiB_2 THIN FILMS

Several nc-TiN/a-TiB2 thin films comprised of nanocrystalline (nc-) TiN and amor phous (a-) TiB2 phases were deposited on Si(100) at room temperature by reactive unbalanced dc magnetron sputtering, followed by vacuum annealed at 400, 600, 80 0 and 1000℃ for 1h, respectively. Effects of B content on microstructure, mecha nical behaviors and thermal microstructure stability have been investigated by X -ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and nanoindentation measurements. The results indicated that B addition greatly affected both microstructure and mechanical behavior of nc-Ti N/a-TiB2 thin films. With increasing B content the grain size decreased. A maxim um hardness value of about 33GPa was obtained at B content of about 19at.%. The improved mechanical properties of nc-TiN/a-TiB2 films with the addition of B int o TiN were attributed to their densified microstructure with development of fine grain size. Only addition of sufficient B could restrain grain growth during an nealing. High B content resulted in high microstructure stability. The crystalli zation of amorphous matrix occurred at about 800℃, forming TiB or TiB2 crystall ite, depending on B content. Before that no change in bonding configuration was found.

Nanoscale mass sensing based on vibration of single-layered graphene sheet in thermal environments

Based on vibration analysis, single-layered graphene sheet （SLGS） with multiple attached nanoparticles is developed as nanoscale mass sensor in thermal environments. Graphene sensors are assumed to be in simplysupported configuration. Based on the nonlocal plate the- ory which incorporates size effects into the classical theory, closed-form expressions lot the frequencies and relative fre- quency shills of SLGS-based mass sensor are derived using the Galerkin method. The suggested model is justified by a good agreement between the results given by the present model and available data in literature. The effects of tem- perature difference, nonlocal parameter, the location of the nanoparticle and the number of nanoparticles on the relative frequency shift of the mass sensor are also elucidated. The obtained results show that the sensitivity of the SLGS- based mass sensor increases with increasing temperature difference.

Theoretical Analysis of Simulating the Locked-In Stress in Rock Pore by Thermal Expansion of Hard Rubber

Rocks are composed of mineral particles and micropores between mineral which has a great influence on the mechanical properties of rocks. In this paper, based on the theory of locked-in stress developed by academician Chen Zongji, the locked-in stress problem in underground rock is simulated by the thermal expansion of hard rubber particles. The pore inclusion in rock is assumed to be uniformly distributed spherical cavities. Using the thermal stress theory, the stress of rock with a spherical pore inclusion is equivalent to the thermal stress generated by the spherical hard rubber inclusion. The elastic theory formula of the temperature increment and the equivalent pore pressure of the spherical hard rubber inclusion is derived. The numerical simulation of the rock mass model with a spherical hard rubber inclusion is carried out and compared to the theoretical calculation results; the results show that they are consistent. The method proposed by this paper for simulating stress distribution in rock by thermal stress is reasonable and feasible; it has a positive meaning for further study of mechanic phenomenon of rock with micropore inclusion.

BMS电路板多模块协同热-力耦合建模及仿真分析

针对现有电动汽车电池管理系统(BMS)电路板研究仅仅考虑单一功能模块的温度场及其散热效果,缺乏考虑BMS多个功能模块在温度场和力场下的相互影响及协同效应的研究的情况,以某商用BMS电路板为研究对象,采用ANSYS构建了表征BMS多模块协同作用下的热-力耦合数值仿真分析模型并验证了其有效性.在此基础上,针对BMS电路板各功能模块温度场及热变形行为开展了数值仿真研究.结果表明:BMS电路板温度分布不均,最大温差达20.5℃.均衡模块存在积热,温度高达54.4℃.高温导致电路板组件发生热膨胀变形,同时电路板约束诱发均衡模块及供电模块边缘的贴片电阻出现热应力集中,两者共同作用致使BMS均衡模块、供电模块产生凸起翘曲变形,且Z轴热变形量随着温度升高而增大,最大变形量达9.5μm,应针对BMS电路板上积热模块开展散热优化设计.

基于变量敏感度筛选的回归型支持向量机的数控机床热误差预测

随着机械制造行业的迅猛发展,对于数控机床的定位精度要求越来越高。为了提高机床定位精度,建立了基于变量敏感度筛选与回归型支持向量机(SVR)混合模型,并将其用于数控机床热误差预测方法。该方法基于对变量敏感度分析,筛选掉敏感度低的干扰自变量。本方法与基本SVR模型对数控机床热误差预测值进行对比,结果表明基本SVR受到敏感度低的干扰自变量影响,预测结果与实测热误差结果偏差较大;经过变量敏感度筛选之后的SVR混合模型预测值具有更高的准确度,验证了此模型的可行性。

基于共轭梯度法的晶闸管电热耦合模型快速求解方法研究

为解决传统求解技术在处理效率和计算成本上的局限问题,针对晶闸管电热应力耦合交互模型,提出一种基于共轭梯度法的高效解析方法。通过优化迭代过程和收敛条件来显著提升求解效率和精度。新的参数选择策略被引入以自动调整算法迭代步长,加快收敛速度,减少计算资源消耗。相比传统求解方法,所提优化方法在求解时间上平均减少10%,求解精度提高8%。这一进展证明自适应共轭梯度法在电热应力耦合模型快速求解中的有效性,可为电力电子设备热管理提供高效、可靠的计算工具。所提方法在多种测试条件下均表现出显著的提升效率和良好的精确度,为晶闸管电热耦合模型的高效求解提供了创新方案,同时对电力电子领域的相关研究具有重要的实践意义。

稀土Gd对Ni-Cr-Mo合金热变形行为的影响

含Gd镍铬钼合金作为乏燃料贮运用中子屏蔽材料具有广阔的应用前景,却在热加工时极易发生开裂,为了优化合金热变形工艺参数,本文以Ni-Cr-Mo合金为研究对象,研究了Gd加入后引起的组织变化。在变形温度为1 000~1 200℃、应变速率为0.01~5 s^(-1)条件下进行等温热压缩实验,计算合金相关材料常数及热变形激活能,构建热加工图并确定热加工窗口,结合微观组织进行分析,研究Gd对合金热变形行为的影响。结果表明,Ni-Cr-Mo合金中加入了1.2%的Gd,合金的变形激活能从472.15 kJ/mol降至422.9 kJ/mol,在热变形时合金的能量消耗效率更高,组织演变更充分,塑性失稳区域由高温向低温逐渐转移,并且增大了合金在1 000~1 060℃,0.01~0.32 s^(-1)低温低应变速率下安全区的面积。合金最佳热加工区间为:0.5真应变量,温度(T)为1 113~1 164℃,应变速率(ε)为0.01~0.2 s^(-1)。Gd在晶界或枝晶间以金属间化合物GdNi_(5)析出,GdNi_(5)相作为硬脆相,在热变形过程中其周围产生较大应变,导致组织中畸变能更高,从而促进周围变形晶粒发生再结晶,降低组织中的残余应变。

不同因素影响下锂离子电池热失控演变特征及危害性综述

随着新能源产业的快速发展,锂离子电池作为重要的储能介质得到广泛应用,然而其造成的火灾安全问题也愈发严重。电池灾害本质上由内部放热副反应所致,产生的高温及可燃气体会进一步造成火灾、爆炸事故。然而,热失控演变特征受诸多因素影响,主要包括电池内部状态、结构和外部环境,在不同条件下演变特征的差异性较为显著。本文梳理了近几年不同内、外部因素影响下电池热失控演变特性的相关研究,总结了电池热失控特性关键演变特征,并给出研究建议及展望。

基于刀片型限制结构的相变存储器阵列的热串扰效应研究

大数据时代的到来,对高密度存储和计算的速度、功耗提出了更高的要求.相变存储器由于具有较短的读取延迟和良好的可扩展性,在存储和计算领域中具有广阔的应用前景.将相变存储器扩展为高密度存储阵列时所产生的热串扰现象是目前阵列集成所面临的重要挑战,而热串扰所产生的干扰热量会进一步传递到相邻单元并使其发生误操作,导致存储器阵列的可靠性、准确性和稳定性受到影响.因此,本文针对一种新型刀片型结构的3×3相变存储器阵列在激活状态下的热串扰现象进行了系统研究,通过仿真计算软件Comsol Multiphysics系统研究了新型刀片型结构的相变存储器阵列对热串扰的敏感性,并探讨了器件单元间距、器件结构尺寸、编程脉冲以及阵列的缩放效应对存储器阵列在工作时所产生的热串扰效应及其功耗的影响.研究结果显示:基于新型刀片型结构的相变存储器阵列,即使将其缩放到20 nm的技术节点,在5 nm的器件单元间距下仍可保持较低的最大热串扰温度.此外本文对阵列单元外部的绝缘层材料进行了改进,通过使用较高热导系数的AlN薄膜来代替SiO_(2)薄膜,在存储器阵列功耗几乎保持不变的情况下进一步有效抑制了热串扰效应,使其最大热串扰温度下降了12.3%.该研究成果对未来基于相变存储器的高密度存储和计算阵列的集成具有非常重要的指导意义.

基于电—热—力耦合的螺旋弹簧触指稳态温升分布仿真研究

气体绝缘金属封闭开关(GIS)中的母线触头弹簧触指热故障频发,甚至引起弹簧触指烧断并诱发击穿事故。文中构建了弹簧触指的三维电热机多物理场耦合仿真模型,首先基于经典Cooper-Mikic-Yovanovich(CMY)理论计算接触电导与接触热导,研究了考虑导杆重力作用下的弹簧触指温升分布,其次通过真型试验进行模型验证,最后基于仿真计算分析了不同损伤状态下的弹簧触指温升分布,分析了损伤程度与损伤范围的影响,仿真结果与母线弹簧触指热故障的普遍特征吻合。文中对母线触头弹簧触指热故障排查分析,及其结构优化设计具有重要指导意义。

非能动安全壳热量导出系统换热器部分失效对安全壳内热工参数的影响

为探究非能动安全壳热量导出系统换热器部分失效对安全壳内热工参数的影响,本文利用PANGU试验装置研究了在发生LBLOCA事故且部分非能动安全壳热量导出系统换热器失效的工况下,换热器部分失效对非能动安全壳热量导出系统的工作状态的影响以及壳内温度分布的影响。结果表明:发生LBLOCA事故时,在部分非能动安全壳热量导出系统被隔离的情况下,剩余的非能动安全壳热量导出系统排热功率显著增加,壳内峰值压力和长期稳定压力分别上升了约8.3%和13%,仍远低于壳内压力限值。在事故进程中,温度分布不均匀性主要出现在前期以及中期阶段,后其温度分布逐渐趋于均匀。

深度调峰锅炉水冷壁应力场数值模拟

碳达峰背景下,火电机组锅炉面临频繁且大范围负荷变化的深度调峰运行,导致炉膛水冷壁温度和应力产生交替波动,严重时发生爆管事故。采用基于流-热-固耦合的数值模拟方法,获得了垂直管屏膜式水冷壁在深度调峰运行条件下的应力场分布,发现应力最大位置为水冷壁管与扁钢焊接处,为预防水冷壁发生应力拉裂破坏事故的改进设计提供指导。

关于3D堆叠MRAM热学分析方法的研究

本文针对3D堆叠磁随机存储器(Magnetic Random Access Memory,MRAM)的热学分析问题,在有限元法和热阻网络法的基础上,提出了一种局部等效法,可高精度并且快速地分析3D堆叠MRAM的热学分布.与有限元法相比,该方法使用直观方便,克服了有限元法建模与求解复杂耗时的问题;与热阻网络法相比,局部等效法具有保持较高精度的特点,解决了热阻网络法针对带夹层和硅通孔(Through Silicon Via,TSV)的复杂封装问题时存在较大误差的问题.对比结果表明,使用本文提出的方法得出的各叠层的上表面温度误差均小于0.05℃,精度与有限元法一致,并且更便捷高效.同时对应的建模结构简单,避免了热阻网络法将含铜柱的夹层和含铜柱的硅层分开考虑的不准确性.本文的研究可为未来多层3D堆叠MRAM热学特性相关的设计与分析提供指导.

PV/PCM系统热控特性机理及实验研究

以光伏/相变材料(PV/PCM)热控系统结构为研究对象,开展光电热转换、传输、存储及温度控制机理研究,建立PV/PCM二维有限元热控分析模型。开展了相变材料热导率、熔点、厚度、太阳辐照度等对PV/PCM内部温度分布及太阳电池温度控制特性影响研究。设计了PCM的峰值熔点分别为42.9℃、46.7℃和58.1℃三种PV/PCM实验样机,在模拟光源条件下,开展实验测试,三种样机太阳电池温度控制在50℃内的时间分别为1.6 h、1.45 h和1.18 h,输出功率与无PCM热控太阳电池平均输出功率相比分别增加8.76%、6.95%和3.9%。

贝叶斯证据框架下的LS-SVM多工况数控机床热误差建模

最小二乘支持向量机(LS-SVM)模型是表征数控机床热误差特性的有效工具,但该模型中的参数设置直接影响建模的精度。传统的基于交叉验证法或网格法的参数获取方法存在计算量大、精度低的缺点,且同一组模型常数往往不能准确表征机床多种工况条件下所产生的热误差。为解决这一问题,提出了一种基于贝叶斯证据框架理论的LS-SVM多工况参数优化方法。通过测量不同工况下数控机床温度值与主轴热变形量,采用贝叶斯证据框架的3个推断对LS-SVM模型进行训练并对参数进行辨识和优化,推导出了不同工况所对应的最优模型和参数。热误差建模实验验证了该参数优化方法的有效性,结果显示,经优化的模型具有泛化能力强、预测精度高、计算速度快的特点,能够较准确地描述多种典型工况条件下的实际热误差特性。

电沉积HA/TiO_2复合涂层的结合强度和热稳定性研究

HA/TiO 2 composite coating were fabricated via adding TiO 2 powder in the electrolyte by electrodeposition.The influence of current dens ity and deposition time on the content of TiO 2 in the coating,the influence of the content of TiO 2 in the coating on the bonding strength of coating and the influence of sinte ring temperature on the structure and the bonding strength of coating were inves tigated.The experiment results show that the content of TiO 2 in the coating increase with reducing the current density and prolonging the deposition time,the bonding strength improve with increasing the content of TiO 2 in the coating,which can obtain18.7MPa when the weight percent TiO 2 in the coating attain72.2%.The addition of TiO 2 in the coating reduces the thermal expansion co - efficient of the coating,improves the bonding strength of coating and change s the fracture mechanism of the coat - ing from adhesion failure to cohesive failure.HA in the composite coatings i s decomposed by the catalysis reac - tion of TiO 2 at the temperature of sinter850 ℃ .Differential scanning calorimetry and X - ray diffractometry analy - ses showed that the chemical reaction between HA and TiO 2 lead to the product are α- TCP and CaTiO 3 at the temperature of sinter1200 ℃ .In order to prevent the coating from decomposing and attain hign bonding st rength,the sintering temperature should be less than820 ℃ .

用于高温气冷堆的核石墨（英文）

自1942年首次在CP-1反应堆中使用以来,核石墨因其优异的综合性能,在核反应堆特别高温气冷堆中被广泛使用。作为第四代候选堆型之一,高温气冷堆主要包括球床堆和柱状堆两种堆型。在两种堆型中,石墨主要用作慢化剂、燃料元件基体材料及堆内结构材料。在反应堆运行中,中子辐照使得石墨的相关性能下降甚至可能失效。原材料及成型方式对于石墨的结构、性能及其在辐照中的表现起到决定性的作用。辐照中石墨微观结构及尺寸的变化是其宏观热力学性能变化的内在原因,辐照温度及剂量对于石墨的结构及性能变化起决定性作用。本文介绍了高温气冷堆中核石墨的性能要求及核石墨的生产流程,阐述了不同温度及辐照条件下石墨热力学性能及微观结构的变化规律,并对当前国内外核石墨的研究现状及未来核石墨的长期发展如焦炭的稳定供应和石墨的回收进行讨论。本文可为有志于研发用于未来我国商业化的高温气冷堆中的核石墨的生产厂家提供参考。

板坯连铸结晶器的热弹塑性力学分析

建立了板坯连铸结晶器三维有限元热-弹塑性力学模型,模拟了生产过程中铜板结晶器的变形和热应力分布,考察了铜板厚度、水槽深度、镍层对板坯连铸结晶器铜板变形和热应力的影响规律．结果表明,宽面和窄面中心的最大变形量分别为0．245和1．01 mm,减少铜板厚度、增大水槽深度有利于降低铜板热面最大变形量与热应力值,而镍层厚度对铜板变形和热应力分布的影响不显著．

基于RELAP5 MOD3.2的钠冷快堆热工水力系统分析程序开发及验证

对大型核反应堆热工水力分析程序RELAP5 MOD3.2进行了改造,使之适用于钠冷快堆系统安全分析。在不影响原程序功能的基础上添加了气液两相钠物性和液态金属对流换热模型,并改造了相应的初始化模块和计算模块。改造后的程序可正确模拟钠的流体力学特性和热物性,搭建钠冷快堆热工水力流体网络进行分析计算。对EBR-Ⅱ试验堆基准题进行了稳态模拟和失流事故分析,其中稳态计算主要参数与实验值相对偏差小于1%,瞬态计算相对偏差小于10%,各参数变化趋势与实验值相符良好,初步验证了改造程序的可靠性。