升温速率对Micro-FAST制备锰锌铁氧体磁芯显微组织及性能的影响

采用多物理场耦合烧结技术(Micro-FAST)烧结制备了MnZn铁氧体U型磁芯零件,研究了升温速率对MnZn铁氧体磁芯的微观组织和性能的影响。结果表明:在升温速率30℃/s、压力75 kg、烧结温度900℃、保温时间360 s的条件下,烧结制备磁芯的密度4.87 g/cm^(3)、饱和磁化强度55.78 emu/g、剩磁1.59 emu/g、矫顽力14.83 Oe、电阻率3.88Ω·m。适当提高升温速率,可增大磁芯的密度、减少孔隙、促进尖晶石相晶粒的形核与生长以及微观组织均匀完整,从而有利于提高MnZn铁氧体磁芯的磁性能。

烧结温度对Micro-FAST制备TC4钛合金的影响

采用多物理场活化烧结微成形技术(Micro-FAST)快速制备TC4微型圆柱,研究烧结温度对TC4微型圆柱的致密化过程及力学性能的影响。研究发现,Micro-FAST技术可在5 min内实现TC4的快速成形,在900～1200℃的烧结温度区间均可获得相对密度大于97%的微型圆柱件,其显微组织由条状α相和β相组成,组织分布均匀、晶粒细小。当烧结温度为1000℃时,硬度达到最大值380.3HV0.5,较传统方法制备的TC4零件硬度提高10%。随着烧结温度的提高,烧结体中出现魏氏组织,合金的韧性逐渐降低。

Y2O3对Micro-FAST制备铜基复合材料组织与性能的影响

采用多物理场活化烧结微成形技术(Micro-FAST)制备了Y2O3/Cu复合材料。对复合材料的相对密度、硬度、电导率进行了测试并对其显微组织进行了观察,研究了增强相Y2O3的添加量对复合材料组织及性能的影响。结果表明,随着Y2O3含量的增加,复合材料的相对密度、硬度及电导率均表现出先增加后降低的趋势,且各性能均在添加的Y2O3质量分数为1.0%时达到峰值。其中,相对密度高达99.91%,显微硬度及电导率分别达到75.8 HV和50.26 MS/m,复合材料的综合性能达到最优。Y2O3/Cu复合材料的各项性能均明显优于纯铜烧结试样,Y2O3增强相的作用明显。

Micro-FAST制备氧化铝微型零件

采用多物理场活化烧结微成形技术(简称Micro-FAST)制备了氧化铝微型圆柱,研究了烧结温度对Micro-FAST制备氧化铝微型圆柱致密化过程的影响。结果表明,Micro-FAST的烧结致密化过程可分为4个阶段:预热阶段、升温阶段、保温阶段和冷却阶段,试样的线收缩主要发生在升温阶段;烧结温度是影响原子扩散系数的重要因素,随着烧结温度的升高,试样的线收缩率和相对密度均是增加的;Micro-FAST制备氧化铝陶瓷的平均烧结活化能比传统真空烧结要低得多,说明Micro-FAST是一种活化烧结技术。

升温速率对Micro-FAST制备WC-TiC-Co硬质合金组织和性能的影响

多物理场耦合活化烧结技术(Micro-FAST)作为一种电场辅助烧结的快速成型技术,是一种有效的微型零件制造方法。采用多物理场耦合活化烧结技术,将WC-8Co-xTi-nC(x=4,n=2 or x=6,n=0)粉末分别在25、50、75、100℃/s的升温速率下烧结,制备出尺寸为准φ4 mm×4 mm的WC-TiC-Co微型圆柱硬质合金;并对WC-TiC-Co硬质合金的相对密度、硬度和显微组织进行研究。结果表明:当温度为1200℃、加热速率为50℃/s、压力为75 MPa、保温时间为12 min时,制备得到的WC-8Co-6Ti试样的力学性能好。

Micro-FAST中升温速率和烧结温度对零件致密化的影响

采用Gleeble-1500D热模拟机对316L不锈钢粉末进行烧结,制备出尺寸为Φ1.0 mm×1.0 mm的微型零件,并研究了升温速率和烧结温度对微型零件微观组织及性能的影响。结果表明:随着升温速率和烧结温度的提高,烧结试样体系的孔隙数量减少,试样的相对密度增加;在升温速率为50℃/s、烧结温度为900℃时,得到了近全致密的试样,且烧结温度低于传统烧结方法的烧结温度;试样最大轴向尺寸变化出现在快速升温阶段,说明在多物理场活化烧结微成形中升温速率对致密化的贡献比烧结温度更大。

Micro-FAST制备WC-TiC-Co硬质合金的性能和组织研究

将多物理场耦合活化烧结技术(Micro-FAST)和燃烧合成技术相结合,在WC-8Co原始粉末中加入一定量的Ti粉和C粉,通过原位合成了TiC,制备了尺寸为φ4 mm×4 mm的WC-TiC-Co微型圆柱硬质合金。研究了工艺参数对硬质合金性能和组织的影响。结果表明,WC-8Co-4Ti-2C和WC-8Co-6Ti的样品在成分检测中均检测出TiC相,同时还伴随着(W,Ti)C相的生成。WC-8Co-4Ti-2C和WC-8Co-6Ti的样品致密度随着烧结温度的增加而增加,最高可达到96.82%;同时,试样的微观孔隙减少。显微硬度及断裂韧性均随烧结温度的增加而减小,显微硬度最高可达1936.7 HV30,断裂韧性最高可达8.0270 MPa·m^(1/2),整体上WC-8Co-6Ti样品的力学性能要优于WC-8Co-4Ti-2C样品的。

烧结温度对Micro-FAST制备钛微型齿轮致密化的影响

将新颖的多物理场活化烧结微成形技术(Micro-FAST)引入到钛微型齿轮的制备中,研究了烧结温度对Micro-FAST制备钛微型齿轮致密化的影响。结果表明,在1200℃烧结保温4 min,体系的相对密度即可达到90.5%。Micro-FAST的烧结致密化过程大致可分为4个阶段:预热阶段、低温保温阶段、快速升温阶段和烧结保温阶段,钛粉末的致密化过程主要发生在快速升温阶段。对烧结体系的收缩动力学曲线研究发现,在电场、力场和温度场的耦合作用下,粉末体系在450℃发生了塑性变形,在1032℃生成了局部液相。研究表明,与传统烧结法相比,多物理场活化烧结法是一种新型和高效的制备钛微型零件的良好方法。

烧结温度对Micro-FAST制备TiAl合金组织和性能的影响

为解决TiAl合金成形困难的问题,以Ti、Al元素粉末为原料,采用Micro-FAST制备Ti-47Al合金,研究不同温度(7001050℃)对TiAl合金组织和性能的影响,并且探究了烧结过程中颗粒的迁移机制。结果表明,700℃烧结时不能形成典型组织,主要相为TiAl3;800℃及以上烧结时为岛状组织,主要相为大量的TiAl和少量的Ti3Al;在1050℃烧结时具有最佳的综合力学性能。烧结过程由多种扩散机制共同控制,随着烧结的进行,依次为蒸发-凝聚、体积扩散、晶界扩散和表面扩散。

Micro-FAST成形过程中电流大小对颗粒变形的影响

创新性地采用多物理场活化烧结微成形技术(Micro-FAST)制备了316L不锈钢和纯Cu微型齿轮。探讨了电流大小对316L不锈钢和纯Cu粉末体系在烧结过程中颗粒变形的影响。结果表明,在电场、力场和温度场的耦合作用下,升温过程是粉末体系实现致密化的主要过程。由于电塑性效应的影响,粉末体系在致密化过程中表现出的显著特征之一是颗粒的塑性变形。电流越大,颗粒的变形量越大,粉末体系的轴向尺寸减小量越多,最终微型烧结体的相对密度也越大。

工艺参数对Micro-FAST制备多孔NiTi合金的影响

采用Micro-FAST技术成功制备出多孔NiTi合金,烧结时间短,成本低,节能环保。研究结果表明,随着烧结温度的升高,试样的孔隙度先减小后增加,再略微减小,有害相NiTi_2和Ni_3Ti减少,趋于形成NiTi单相。当烧结温度为1100℃时,试样孔隙分布均匀,随着烧结保温时间的延长,烧结试样孔隙度高达32.2%,孔径范围在100μm左右,符合人体骨组织植入物的要求。

升温速率对Micro-FAST制备NiTi合金的影响

采用多物理场活化烧结微成形技术（Micro-FAST）,低温（850℃）、短时间内（约8 min）成功制备了Φ4 mm×4 mm的Ni Ti微型圆柱,并研究了升温速率对制备Ni Ti合金致密度的影响。结果表明,试样在快速升温阶段发生最大的收缩量,直接影响了试样的烧结质量。在升温速率为25~125℃/s的范围内,随着升温速率的提高,Ni Ti合金的相对密度降低。升温速率越大（电流越大）,大电流促进原子扩散,形成富Ni区,利于Ni Ti_2和Ni_3Ti相的形成,并加剧Kirkendall效应,生成更多孔隙;试样在电流作用下产生局部高温,促使局部液相生成,融化周围粉末生成孔隙。

平板式“快集快响”微小卫星布局优化设计方法

针对平板式“快集快响”微小卫星转动惯量大的问题,提出一种基于级联遗传算法的“快集快响”微小卫星布局优化设计方法。该方法采用“迁移+交换+调整”3种操作规划部组件在卫星上的布局与安装位置,以降低卫星的转动惯量。其中,“迁移”操作用于完成部组件与功能板块的最优匹配,实现功能板块间的质量均衡;“交换”操作用于完成同一功能板块内部组件的最优布局;“调整”操作通过在小范围内微调部组件的位置,进一步扩大最优解的搜索范围,使卫星获得最优的转动惯量与布局方案。通过在仿真算例中与其他2种优化方法进行对比,所提方法的性能优势得到验证;并通过工程实例展示了所提优化方法的有效性。

微纳陶瓷基铂铑10-铂热电偶技术研究

针对燃气轮机温度检测高温热电偶存在的热容大、响应时间慢、无法表贴安装等诸多技术问题,利用陶瓷微纳加工技术制造出50μm厚度的柔性芯片基底,经薄膜工艺形成冗余结构的铂铑10-铂热电偶电极,通过“三明治”封装形成全陶瓷密封型热电偶,开展微纳陶瓷基高温热电偶性能与功能试验。试验表明,所设计的微纳陶瓷基高温热电偶具有快响应特点,能实现在圆滑表面进行柔性表贴安装,在0~1 000℃温度范围内,热电偶输出灵敏度与二级标准铂铑10-铂热电偶比对,偏差在±0.3%,90%响应时间优于0.1 s,热电偶具有良好的高温稳定性。

一种提高核磁共振快弛豫信号测量精度的方法

核磁共振技术能够直接探测样品中水、烃等含氢流体信号并对其含量及所处环境进行定量表征,广泛应用在油气勘探领域.在对页岩油气、致密油气等含有大量超快弛豫组分样品进行测量时,由于CPMG脉冲序列观测到的前端信号数据量过少导致测量信号不稳定,快弛豫组分结果可靠性较低.提出了多次微变回波间隔测量(MCTEM)的方法,在测量阶段加密了对核磁共振前端信号数据的采集,反演阶段采用了多次测量回波数据的联合反演,可以得到更加精确的快弛豫T2谱.通过数值模拟和岩心物理实验对MCTEM方法进行了验证,结果显示MCTEM方法能够改善由回波间隔TE偏高引起的T2谱快弛豫组分峰消失的问题,可以有效提高快弛豫信号的测量精度.

铅冷微堆SMILE典型无保护瞬态热工安全分析

核能系统小型化是核能未来发展的重要方向,其中小型铅冷快堆是技术路线之一。在小型铅冷快堆研发过程中,瞬态工况下热工水力安全特性是重要的研究内容之一,这不仅是对反应堆安全特性的重要验证,也对反应堆系统的后续设计完善具有重要参考价值。兆瓦级铅冷快堆SMILE是国家电投集团科学技术研究院有限公司提出的高安全、紧凑型铅冷快堆方案。为研究SMILE的安全特性,使用系统分析程序ATHLET对其进行典型无保护瞬态热工水力性能分析。结果表明,SMILE在应对典型无保护瞬态事故时具备良好的固有安全特性。

基于硅基微环传感器的电缆接头测温系统

传统电缆接头测温装置体积大,且不容易贴近接头,难以满足对电缆接头的测温需求,文中设计了一款基于硅基微环传感器的电缆接头测温系统,主要技术手段为:在微环的加热电极上施加余弦函数平方根形式的扰动电压,监测出光频率与扰动电压的同频分量,获取频偏信号与温度的关系。文中进行了理论推导,并使用Python程序对理论进行仿真验证。在此基础上,搭建了实验验证平台,拟合了0~40℃下温度与频偏分量的关系,并进行了阶梯性升降温变化验证。实验结果表明:系统测温精度达到0.01℃,具有较高稳定性;且系统所需的设备简单,测温速度快,体积小,具有高的实用价值。

巴彦油田深层欠压实地层定向井优快钻井技术

巴彦油田地层沉降快速、欠压实,且岩性复杂,储层埋深超4000 m,平均井深超5000 m,钻井施工过程中易发生井壁失稳、定向井机械钻速慢、轨迹不易控制等问题,建井周期长达54.96 d。为此,开展了井眼轨道优化、个性化钻头优化设计、降摩减阻提速工具应用、钻井参数和钻井液性能优化。研究结果表明:1.2(°)/30 m降斜率利于研究区钻井施工;五刀翼PDC钻头浅内锥、异型齿和后排减震齿设计,可提升抗冲击能力,提高机械钻速;“水力振荡器+钻柱扭转控制系统”及“旋转导向+低速大扭矩螺杆”可以提高定向段机械钻速50%以上;“低钻压、高转速、大排量”的工程参数可使上部乌兰图克组地层提速9%以上,“高钻压、高转速、低排量”的工程参数使深部五原组、临河组地层提速14%以上;聚合物钻井液体系配合微纳米封堵剂,解决了井壁失稳复杂情况。现场应用11个平台90口井,平均机械钻速提高了8.89%,建井周期缩短23.94%。优快钻井技术推动了巴彦油田兴华1区块钻井大幅度提速,为同类油气藏快速建井、加快产能建设提供了借鉴。

微通道散热器快速热模型构建及试验验证

随着电子设备不断朝着集成化、微型化方向发展,电子设备的热流密度不断提高,微通道散热器得到越来越广泛的应用。文中针对微通道散热器仿真速度慢且难收敛等瓶颈问题,提出了一种基于神经网络的快速热模型构建方法。首先,通过对散热系统传热过程的理论推导分析,建立可准确表征传热过程的热网络模型;然后,基于神经网络算法建立快速热模型,并将模型定制化封装;最后,搭建热模型测试系统,设计验证样件,对所建立的快速热模型进行试验验证并予以校正。经对比验证,快速热模型的仿真与试验测试结果吻合度高,最大误差为7.82%,在工程设计可接受误差范围内;基于快速热模型进行仿真仅用时30s,仿真速度得到显著提高。

基于加速度传感器的电梯多参数检测仪设计

轿厢运动参数、振动舒适度、制动性能参数、异常振动频率、倾斜角等多个参数的现场检测对确保电梯安全稳定运行具有重要意义。传统模拟量输出型加速度传感器由于体积大、集成度低,较难实现电梯的多功能、多参数检测需求。基于微机电系统三轴加速度传感器和高性能单片机,开发了电梯多参数检测仪。该检测仪包括三轴加速度无线测量模块和智能终端应用程序。现场应用表明,该检测仪可实现电梯速度及加速度测量、轿厢振动舒适度测量、自动扶梯梯级和扶手带振动舒适度测量、电梯制动参数测量、异常振动源追溯等功能,可广泛应用于电梯安装、维保、检验、抽查、事故调查等测试场合。基于微机电系统加速度传感器的仪器设计思路可为类似机电类设备的安全检测提供有效参考。