为解决传统纯锌镀层耐蚀性不足的问题,以直径为30 mm的Q195焊管为基体,通过向锌液中微量添加Al、Ni、Re等合金元素,制备了一系列热镀锌合金镀层。通过四因素三水平正交试验初步确定影响指标的主要因素,针对主要因素进一步细化实验水平,开展单因素试验,从而获得最优参数组合。采用高低温湿热实验、中性盐雾实验、金相分析、SEM等方法研究分析了镀层的组织特征和耐腐蚀性能。 结果表明,合金元素的引入抑制了ζ层生长,使得镀层组织细小致密,提高了镀层的耐蚀性。制备的镀层可实现盐雾实验72 h、湿热实验120 h表面无锈蚀。该镀层的制备工艺与现有纯锌镀层生产工艺基本相同,具有良好的可推广性,对镀锌产品性能提升具有重要意义。
通过对面料悬垂系数的精确预测,实现面料悬垂性虚拟化的初步研究。回归分析等方法虽实现了部分悬垂指标的预测,但其存在预测准确性不高,部分指标无法计算的问题。为此,提出了一种基于遗传算法优化BP神经网络(GA-BP神经网络)的新方法,从面料数据库中选取100块纯棉机织面料样本,其中训练样本80块,测试与验证集各10块,通过遗传算法优化神经网络的参数,采用相关性分析优化样本输入参数,以此提高模型的预测能力。10块测试样的悬垂系数预测结果表明,与传统BP神经网络相比,GA-BP神经网络平均绝对百分比误差从12.74%降到了7.03%,同时,利用经验公式判断误差循环获取了最佳的隐含层节点数为9。研究表明,GA-BP神经网络能够有效提升面料悬垂性预测的准确度,对于面料悬垂性的虚拟化表现具有重要的应用价值。
为研究适合于金属双极板的焊接方式,采用激光焊、真空扩散焊、钎焊、超声波焊4种常见双极板焊接方式对0.1 mm 316L不锈钢进行了焊接。通过使用CHI-604E型电化学工作站测量了4种焊接接头的动电位极化曲线,比较了4种接头的电化学腐蚀性能,结合微观组织、化学成分分析了电化学腐蚀行为。研究发现真空扩散焊接头以及激光焊接头的抗腐蚀能力较强,超声波焊接头与钎焊接头抗腐蚀能力较弱。使用激光光谱共聚焦显微镜测量了4种焊接试样的焊后变形量,在夹具作用下,激光焊试样变形量相较于其他试样变形量较小。将4种焊接方式在焊接过程中所使用的焊接时间、焊接工艺进行了比较。经过综合对比分析,最终确定激光焊接为这4种常见金属双极板焊接方式的最佳选择。
六氟化硫(SF6)因其优异的绝缘特性,在高压绝缘设备中广泛应用。高压绝缘设备在长期运行中会面临绝缘老化的问题,这会降低能源电力设备的稳定性和安全性。当局部放电发生时,SF6在高压和高温环境下会分解产生多种组分,如二氧化硫(SO2)、硫酰氟(SO2F2)、氟化氢(HF)、硫化氢(H2S)等。基于第一性原理,提出了一种新型二维半导体本征二氧化锗(GeO2)单分子层材料,对SF6的分解气体具有较强的吸附能力。结果表明,单层本征GeO2分子层在吸附过程中具备理想的电荷转移量和功函数。通过新型二维GeO2半导体气敏材料检测SF6气体中的分解组分,可以及时了解高压绝缘设备的运行状态和绝缘老化程度,对于维护电力系统的可靠性和稳定性至关重要。
邻苯二甲腈树脂是一类新型的耐高温热固性树脂体系,因其具有优异的热氧稳定性、阻燃性、力学性能、低膨胀系数、低介电常数和低介电损耗而受到广泛关注。为了改善其工艺性并满足严苛的环境性能需求,国内外针对邻苯二甲腈树脂体系开展了大量改性研究工作。从分子结构设计、固化方式、固化机理及其在电子领域和粘接领域的应用等方面,介绍了邻苯二甲腈体系的研究进展,并对邻苯二甲腈作为新型特种功能树脂材料所面临的机遇与挑战做了展望,以期对相关领域的研究提供参考。
淡水资源短缺的问题是全世界面临的巨大挑战。太阳能驱动的海水淡化技术利用了自然界中极为丰富的太阳能和海水资源作为动力和处理源,是解决淡水短缺问题的可持续方案,而且能够最大程度地降低化石能源的消耗和碳足迹的产生,但高效、低成本的太阳能界面蒸发器仍然十分短缺。通过对聚丙烯腈纤维亲水化改性并沉积聚吡咯,得到了具有良好光热升温效果与高效水传递功能的光热纤维。利用其灵活的加工性能,将纤维在低成本绝热材料——发泡聚苯乙烯上缠绕包覆制备出了经济、高效的界面蒸发器。构建不同数量水传输通道的界面蒸发器研究其热质传输规律,为太阳能界面蒸发器的发展提供了新的思路和理论基础。
现有的沥青混合料疲劳寿命预估大多基于传统的疲劳方程拟合得到,但由于路面结构的多向性和材料的复杂性,其预测精度往往不尽人意。为了提高预测精度,在遗传算法的基础上对神经网络架构进行优化,通过室内间接拉伸试验建立了沥青混合料强度及疲劳寿命预估模型,并对预估模型的精度进行了验证。试验结果表明,采用遗传算法优化的神经网络用于预测沥青混合料疲劳力学特性精度误差在4%以内,远优于传统的疲劳预测方程,可以作为获取沥青混合料疲劳特性研究数据的一种有效方法。
辐射降温锦纶是以高红外发射型无机粒子SiO2和红外透过材料聚酰胺6(PA6)为原料,采用熔融纺丝制备的具备被动辐射降温功能的长丝。对3种不同加工工艺的辐射降温锦纶长丝和普通锦纶长丝进行对比研究,测试其表面形貌、聚集态结构、化学组分、力学性能、热学性能和表面摩擦性能。进一步对上述4种长丝织成的针织物的导热性能、瞬间接触凉感和室内降温性能进行测试比较。结果表明,以添加了SiO2的辐射降温PA6为皮层材料、聚乙烯(PE)为芯层材料纺出的辐射降温PA6/PE皮芯复合丝,和辐射降温圆形截面锦纶长丝间隔递纱织造的针织物具有最好的导热性能和凉感性能,其红外热成像温度比普通锦纶针织物高约1.8 ℃,表明该针织物具有更好的红外透过性能,降温效果更好。综合认为,该研究所得辐射降温锦纶针织物具有优异的辐射降温性能,可用于辐射降温纺织品的开发。
钛合金具有密度低、比强度高和耐腐蚀性强等优异性能,因而被广泛应用于航空航天中,钛合金使用占比成为衡量航空航天设备是否先进的标准之一。由于该合金硬度低、耐磨性差,因此微动磨损成为钛合金零件失效的重要原因之一。为了提高钛合金的抗微动磨损性能,采用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备涂层。实验结果表明,激光熔覆Ti-Al粉末能改善TC4钛合金硬度和耐磨性能。
将二乙基次磷酸铝(ADP)和次磷酸铝(ALHP)两种阻燃剂引入到天然橡胶(NR)/顺丁橡胶(BR)中制备复合材料,比较两种阻燃剂对复合材料加工特性、物理性能、阻燃性、力学性能及耐磨性的影响。结果表明,两种阻燃剂均可延迟复合材料的硫化,提高门尼黏度,其中添加ADP的复合材料提升更为明显。两种阻燃剂均可降低复合材料的回弹性、拉伸强度、拉断伸长率及撕裂强度,但会提高复合材料的硬度。当ADP和ALHP添加量为45份时,复合材料的极限氧指数(LOI)分别从22.1%提升到28.7%和24.5%。两种阻燃剂均对耐磨性产生不利影响,ADP和ALHP用量为45份时,复合材料的磨耗量分别增加100%和85%。石墨烯(GE)作为成炭剂用于含ADP的复合材料时,可提升阻燃性,同时不影响耐磨性。综上,ADP和ALHP不同程度地影响着NR/BR复合材料的性能,由于ADP碳含量高以及受热挥发,极大程度提升NR/BR复合材料阻燃性,但拉伸强度和耐磨性低于含ALHP的复合材料。
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