青稞特征营养成分含量快速检测模型的建立及优化

本文以76份青稞为研究对象,利用近红外光谱仪采集青稞4000~10000 cm-1波段光谱,并联合其水分、β-葡聚糖、直链淀粉、蛋白质实测含量数值,构建了基于近红外光谱技术的青稞特征营养成分含量快速检测模型。结果显示,SG卷积平滑(Savitzky Golay,SG)是水分、直链淀粉、β-葡聚糖含量的偏最小二乘法(Partial Least Squares,PLS)预测模型的最优光谱预处理方法,而SG卷积平滑+多元散射校正(Multiplicative Scatter Correction,MSC)是蛋白质含量的偏最小二乘法(PLS)预测模型的最优光谱预处理方法。为进一步提高青稞各成分含量预测模型的准确性,考察了竞争性自适应重加权法(Competitive Adaptive Reweighted Sampling,CARS)、连续投影算法(Successive Projections Algorithm,SPA)和变量组合集群分析混合迭代保留信息变量法(Variables Combination Population Analysis and Iterative Retained Information Variable,VCPA-IRIV)特征波长选择算法对模型预测结果的影响。结果表明,VCPA-IRIV处理可有效提高水分、直链淀粉、蛋白质含量预测模型的预测决定系数,降低预测均方根误差;CARS对β-葡聚糖含量预测模型优化效果显著。基于上述最优方法建立的青稞水分、β-葡聚糖、直链淀粉、蛋白质实测含量预测模型,其预测相关系数分别为0.9868、0.9808、0.9701、0.9879;预测均方根误差分别为0.2042、0.1846、0.8135、0.2095。综上,本研究建立的基于近红外光谱的青稞特征营养成分含量快速检测模型具有较高的准确性,对加工企业快速了解原料品质及高效筛选合格原料有一定指导意义。

近零膨胀SiC基复合材料的制备与性能

为了减小SiC基复合材料的热膨胀系数,本文将正热膨胀材料SiC与负热膨胀材料β-锂霞石进行复合,制备出一种近零膨胀的SiC基复合材料,并系统研究β-锂霞石含量对材料孔隙率、微观结构、热性能和力学性能的影响。结果表明:随β-锂霞石含量增加,材料孔隙率降低,闭孔率增加,孔隙由不规则形状逐渐转变为球形。在孔隙率和β-锂霞石相的双重作用下,材料热膨胀系数减小。当β-锂霞石的质量分数从20%增加至50%时,材料在30~1 200℃的平均热膨胀系数从2.30×10^(-6)K^(-1)减小至-0.80×10^(-6)K^(-1),孔隙率从36.9%降低至12.9%,导热系数从6.31 W/(m·K)增大至8.85 W/(m·K),抗压强度从176.3 MPa提高至375.6MPa。

基于随机蛙跳筛选的初烤烟叶中β-胡萝卜素和叶黄素含量近红外模型的建立

为提高近红外光谱法测定初烤烟叶中β-胡萝卜素和叶黄素含量的准确性和稳定性,采用随机蛙跳(Random Frog,RF)筛选特征波长建立上述指标的偏最小二乘(Partial Least Squares,PLS)近红外模型,结合模型内部交互验证结果确定最优建模波长数和主成分数,并对最优模型的准确性和稳定性进行内外部评价。结果表明:相较于全波长(1298个波长)建模,利用RF筛选出的181个和216个特征波长建模,模型的决定系数(R2)由0.7718和0.8677分别提高至0.9511和0.9587,校正均方根误差(RMSEC)由3.362μg/g和4.930μg/g分别降低至1.556μg/g和2.756μg/g,交互验证均方根误差(RMSECV)由3.304μg/g和4.836μg/g分别降低至1.529μg/g和2.703μg/g;模型外部预测集(样品数=50)的预测平均相对误差分别由11.80%和9.62%降低至5.48%和5.49%。采用RF筛选特征波长能有效提升初烤烟叶β-胡萝卜素和叶黄素含量近红外模型的准确性和稳定性,可为初烤烟叶质量评价提供理论参考。

硅膜厚度对Si/β-FeSi_(2)/Si在宽光谱范围的传输特性影响

分析了β-FeSi_(2)和Si在可见光和近红外(NIR)范围内的复折射率,并设计了由Si和β-FeSi_(2)组成的简单的三层薄膜结构Si/β-FeSi_(2)/Si。顶层硅的厚度是可变的,但中间层β-FeSi_(2)的厚度和底层硅的厚度都是固定的。在可见光和近红外范围内,利用菲涅耳理论和有限元数值分析方法分析了该结构在光垂直入射情况下的光学传输特性,并解释了其物理机制。材料Si在波长0.30~0.37μm范围有巨大的反常色散dn/dλ=30.5μm^(-1),而材料β-FeSi_(2)在波长0.30~1.10μm范围有较大的反常色散dn/dλ=5μm^(-1)。结果表明,这种设计简单的膜层结构可以应用于许多光电器件中,并且反射率和透射率等性能可以通过顶层硅厚度的变化进行灵活调整。当波长在可见光范围和近红外范围内时,该结构的透射率和反射率均有显著差异。

喷气燃料近红外光谱分析的整体不确定度评定

针对喷气燃料近红外光谱分析是仪器本身与分析模型两部分共同作用的一种间接校正分析,提出对喷气燃料近红外光谱分析方法误差应采用测量不确定度来评定。以喷气燃料20℃运动粘度近红外光谱分析为例,从整体测量不确定度的角度,充分考虑近红外光谱分析方法中各种不确定度来源,将近红外光谱仪、标准数据测定和NIR定量分析模型3个方面的不确定度确定为NIR测量结果整体不确定度的3个分量,并分别计算各分量的相对不确定度,其中对NIR定量分析模型引入的不确定度分量采用基于验证数据的β-CTI不确定度评定方法进行评定。得到的近红外光谱仪、标准数据测定和NIR定量分析模型引入的不确定度分量分别为0.11%、0.36%和0.683%,各自在整体不确定度中所占权重分别为10%、31%和59%。最后得到喷气燃料近红外光谱分析的整体相对合成不确定度为1.56%。从不确定度分量的大小可以看出,NIR定量分析方法的准确性在很大程度上依赖于所建分析模型。喷气燃料的近红外光谱分析整体不确定度的评定可有效评价该类分析方法的准确性和可靠性,并可为其他物质近红外光谱分析测定的不确定度评估提供借鉴。

Ti-Nb合金中β/α″相界面的研究

本文用高分辨透射电子显微镜研究了β型Ti-Nb基合金中变形带内部的β/α″相界面,还用马氏体相变拓扑模型(TM)估算了α″相惯习面附近的弹性应力场。结果表明,α″相惯习面附近的弹性应力太小,以至于不会引起应力诱发β→ω相变。此外,{332}<113>_(β)孪晶是在应力诱发的α″相内部产生的,并且孪晶和{110}_(β)/{00-1}_(α")相界面有关。

TB10钛合金的动态力学性能及绝热剪切分析

利用分离式的Hopkinson压杆,得到了不同组织状态的近β型TB10钛合金在高应变率下的动态压缩应力-应变曲线,结果表明:TB10钛合金的三种组织状态都表现出应变率敏感性。通过光学显微镜分析其显微组织的变化规律,结果表明:两相区固溶+时效、两相区固溶+双重时效的试样中均可观察到明显的绝热剪切带,且沿剪切带出现裂纹;单一固溶态试样金相观察表明晶粒的变形是均匀的,没有观察到绝热剪切带。在单一固溶态试样中出现了应力诱发马氏体相。

新型近β型医用钛合金TLM的加工、组织与性能

介绍了一种新型近β型医用钛合金TLM（Ti-（1．5—4．5）Zr-（0．5～5．5）Sn-（1．5～4．4）Mo-（23．5～26．5）Nb）的加工特性、显微组织和典型力学性能，探讨了板、棒、管典型材料的加工成形性及影响因素、不同热处理工艺与相应显微组织的变化规律，以及合金拉伸应力应变行为、高温拉伸性能、疲劳性能、耐磨性能等典型力学性能。结果表明。TLM合金是一种优良的生物医用材料，特别适合充当外科植入和矫形器械使用（人工关节、牙齿等）。

TC6钛合金环形锻件组织与性能的研究

为确定变形参数对TC6钛合金组织、性能的影响,分别用稍高于和低于β相变点的温度对TC6合金进行了环形件的成形,对这两种制度成形锻件的组织、性能的研究表明:TC6合金在稍高于β相变点的单相区变形,显微组织为网篮状组织;而在α+β两相区成形,得到的组织为等轴组织。TC6合金近β锻造和α+β两相区锻造的常规室温、高温力学性能没有明显差异。采用近β锻造可在不影响力学性能的情况下提高TC6合金的可锻性。

冷轧及退火工艺对近β钛合金管材组织与力学性能的影响

研究了外径为φ10mm左右的近β钛合金管材冷轧及退火工艺。通过改变冷轧过程中的工艺参数,研究了加工变形量、减壁/减径比(Q值)对近β钛合金管材拉伸力学性能的影响。对冷轧加工管材进行680℃,1h,715℃,1h,750℃,1h,820℃,1h固溶处理后分别水淬(WQ)、空冷(AC)、炉冷(FC),研究了固溶温度、冷却速度对管材显微组织和拉伸力学性能的影响。结果表明:在小变形量下冷扎,管材塑性对形变硬化非常敏感,变形量大于35%后,马氏体转变使得合金塑性有所恢复,管材不适宜在Q值小于2的条件下加工。相变点以上固溶处理后管材屈强比不到0.6,固溶后空冷处理管材具有良好的强度和塑性匹配。

近β生物钛合金表面TiO_2纳米管结构膜制备及其对成骨细胞生长的影响

通过恒电位阳极氧化新型近β钛合金Ti-5Zr-3Sn-5Mo-25Nb(TLM)制备具有不规则取向的TiO2纳米管阵列膜。TiO2膜在SBF中可诱导磷灰石的沉积并形成HA,表明对成骨细胞早期附着无抑制作用,具有良好的细胞相容性。比较可见,在模拟体液浸泡3d后,具有不规则取向的TiO2纳米管阵列膜的TLM上成骨细胞附着率明显高于具有TiO2纳米管阵列的Ti片,并形成良好的细胞形态。说明阳极氧化进一步改善了TLM钛合金的生物相容性和生物活性,为植入体的早期愈合提供了条件。

钛合金大型复杂构件等温局部加载近β锻造组织控制研究进展

高性能钛合金大型复杂构件精确塑性成形是航空航天高端装备实现大运力、低能耗、长寿命的必然选择,然而,面临如何提高成形制造能力和如何实现成形成性一体化控制的挑战。等温局部加载近β锻造为该类构件的成形提供了一种先进的工艺途径。由于成形过程的特殊性、构件结构的复杂性以及钛合金组织对成形方式与条件的敏感性,使得如何实现微观组织控制并获得性能优异的三态组织成为该成形技术研究发展与应用迫切需要解决的关键问题和基础性难题。从钛合金等温局部加载多道次成形组织演化机制、不同加载区和过渡区组织均匀性控制和三态组织形成及等温局部加载参数优化进行分析并给出了最新的研究进展。

一种生物医用近β钛合金的力学性能和腐蚀性能研究

针对目前临床介入治疗中对血管内支架用材的要求,采用自主研制的新型近β医用钛合金TLE ,研究了该合金的力学性能和腐蚀性能。测试了合金的室温和高温拉伸力学性能,利用光学显微镜观察金相组织、扫描电子显微镜观察断口形貌。结果表明,与临床上使用的3 16L不锈钢、钛镍合金相比较,新型近β钛合金TLE具有与3 16L不锈钢相当的强度和良好的冷热成形能力。分析合金在Ringer′s生理盐液中的电化学腐蚀极化曲线发现:各种状态的TLE合金均具有比3 16L不锈钢、钛镍合金更好的耐腐蚀性能。

固溶时效处理对高强高韧钛合金显微组织与力学性能的影响

对固溶时效处理后的高强高韧钛合金初生α相的体积分数、尺寸,次生α相的体积分数和αs/β相界面密度等显微组织特征进行了定量表征和统计分析,探讨了随着固溶温度的变化,高强高韧钛合金显微组织与其力学性能间的相关性.结果表明:在α+β两相区固溶时效处理,随着固溶温度的升高,合金初生α相的体积分数降低,相尺寸先降低后略有升高,次生α相的体积分数升高,αs/β相界面密度先升高后降低.初生α相的体积分数与伸长率、静力韧度和裂纹形成功正相关,αs/β相界面密度与合金屈服强度成正相关.

Ti-5Al-10Cr与Ti-5Al-15Mo合金β晶粒长大动力学研究

利用Burke提出的动力学模型研究了Ti-5Al-10Cr与Ti-5Al-15Mo合金在单相区不同温度、不同保温时间下β晶粒的长大行为。结果表明:在单相区,这两种新型近β钛合金中的β晶粒均随温度的升高和保温时间的延长而长大,且近似符合指数关系。同时,计算出两种合金在不同热处理条件下的长大指数与长大激活能。

基于改进BP神经网络的TA15钛合金近β锻造组织预测模型

文章以训练结果的误差均方差与误差和降低为目标,通过循环和判断语句改进了MATLAB人工神经网络(ANN)工具箱的BP算法,实现BP网络多结构、多次循环训练,建立了TA15钛合金近β锻造变形参数(变形温度、应变速率和变形量)和变形水冷(WQ)及后续热处理(再结晶退火或高低温强韧化处理)后的组织特征参数(等轴α相的含量、平均晶粒直径和轴比,条状α相的含量和厚度)之间关系的BP人工神经网络模型。结果表明,针对近β锻造组织预报输入参数多,输入-输出参数高度非线性,该模型可以有效避免传统BP模型容易陷入局部极小值点的缺点,可较准确的得到各工艺参数组合下的组织特征参数;模型预测结果可以用于近β锻造不同工艺参数组合下组织特征参数的预报,及其演化规律的分析。

加工及热处理对Ti5Zr6Mo15Nb钛合金组织和性能的影响

以新型近β型医用钛合金Ti-5Zr-6Mo-15Nb(TLE)铸锭为实验原料,通过开坯、锻造、轧制、热处理等多道工序制成板材和棒材。分析了不同加工工艺及热处理制度对合金组织与性能的影响。结果表明:TLE合金具有较高的强度、较低的弹性模量、优良的塑韧性与疲劳性能,冷热加工性能好;合金经过适当的固溶与时效处理后可获得良好的综合力学性能匹配,特别适合充当外科植入物材料使用。

近β钛合金TLM表面双层辉光等离子渗氮及其腐蚀性能研究

为改善生物医用钛合金的表面性能及植入人体后的耐腐蚀性能,利用双层辉光等离子技术在近β钛合金TLM表面进行渗氮处理。通过金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度仪、电子显微镜及电化学工作站研究渗氮后TLM钛合金的截面金相、相结构、显微硬度及表面改性前后TLM钛合金在人工模拟体液(hank's溶液)中的电化学腐蚀性能。结果表明:近β型钛合金TLM表面渗氮处理后,可得到一层致密、均匀的改性层,厚度约4~5μm。其主要成分为Ti_2N和Ti-cubic,显微硬度由(238±10)提升至(874±10)HV;电化学腐蚀实验中渗氮改性层的E_(corr)从-0.5923上升至-0.4904 V,I_(corr)由3.653×10^(-7)降低至8.742×10^(-8)/cm^2,交流阻抗值显著增大,表明TLM钛合金表面渗氮改性处理可以提升其在人工模拟体液中的耐腐蚀性能。

近β钛合金TLM表面处理后表面特性分析及对成骨细胞粘附的影响

采用微弧氧化(MAO)方法对近β钛合金Ti-5Zr-3Sn-5Mo-15Nb(TLM)表面进行处理,分析其表面特性变化,并观察成骨细胞在其表面的早期粘附。结果显示微弧氧化处理可以在TLM表面形成一层多孔生物活性氧化层,增大其表面粗糙度并提高其表面湿润性和表面能,该效应与微弧氧化电压有关。此外,电解液中的Ca和P可以被整合到表面氧化层中且其含量随微弧氧化电压升高而增加。体外细胞培养实验发现成骨细胞在微弧氧化表面的早期粘附明显高于抛光表面。

退火处理对Ti-55531钛合金组织与性能的影响

对退火处理后的Ti-55531钛合金α片层宽度、β晶粒尺寸、晶界仅相不连续度和针状α相比例等特征进行了定量表征和统计分析,探讨了随着退火温度的升高,Ti-55531钛合金显微组织及其力学性能的相关性。结果表明,在β相区退火处理,退火温度的升高将引起晶内α片粗化长大,平均β晶粒尺寸从86μm增大到210μm,晶界不连续度降低,针状仪相的相比例先降低后升高。β晶粒尺寸与延伸率、静韧度、裂纹形成功负相关,与裂纹扩展功正相关;晶界不连续度与静韧度正相关;针状α相比例与屈服强度正相关。