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为提高 316L不锈钢在海洋环境中的耐磨与耐腐蚀性能,采用激光熔覆技术在其表面原位制备了不同Ti/V摩尔比(3∶1、1∶1、1∶3)的Ni基(Ti,V)C复合涂层.综合利用XRD、SEM、EDS、显微硬度计、摩擦磨损试验机及电化学工作站,系统研究了涂层的物相组成、微观结构、力学及服役性能.结果表明:Ti/V摩尔比是控制增强相形态的关键,1∶1与 1∶3时成功合成(Ti,V)C固溶体,而 3∶1 时则主要生成 TiC.涂层的组织呈现典型的凝固梯度特征,且 Ti/V摩尔比影响了晶粒形貌.性能上,Ti/V摩尔比 3∶1 时涂层显微硬度最高(603.2 HV);而Ti/V摩尔比 1∶1时,涂层综合性能最优,表现出最低的磨损率(磨损体积 0.018 2 mm3)与最优的耐腐蚀性(腐蚀电流密度 36.0 μA·cm−2,电荷转移电阻 281.4 Ω·cm2).本研究揭示了 Ti-V双金属协同原位合成对涂层多性能的调控机制,为设计高性能复合碳化物涂层提供了理论指导.
激光熔覆原位合成显微组织耐磨性耐腐蚀性
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为探究花键冷滚压工艺在中碳优质碳素结构钢加工领域中应用的可行性,通过创建滚压模具和轴坯的坐标变化关系,利用 Abaqus 有限元软件建立了花键冷滚压的前处理简化模型,并对 40 钢轴坯的冷滚压过程进行了仿真处理,研究探索了 40钢轴坯滚压过程中的金属变形行为.通过分析仿真结果中的应力变化规律、滚压力、40 钢轴坯的材料流动情况以及 40 钢轴坯的滚压试验,验证了40 钢轴坯花键冷滚压工艺的可行性.结果显示:40 钢轴坯在滚压过程中具有均匀稳定的滚压力,轴坯变形程度均匀,花键齿的成形度好.
40 钢轴坯花键冷滚压滚压力滚压变形材料流动
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基质金属蛋白酶家族(MMPs)是一类锌依赖性内肽酶超家族.在急性心肌梗死、心力衰竭(HF)、高血压性心脏病等心血管疾病进程中,MMPs 除降解细胞外基质(ECM)外,还可通过其差异化的时空表达模式与功能异质性,对心血管损伤进行损伤与修复的双向调控.分泌型 MMP-2、MMP-3、MMP-9 是经典致病亚型,其通过降解 ECM、破坏心肌收缩结构、激活促炎及促纤维化信号,驱动心室重构.膜型基质金属蛋白酶(MT-MMP)如MMP-14、MMP-16 定位于细胞膜表面,既直接介导基质重塑,又激活下游可溶性 MMPs,构成放大病理损伤的级联节点.保护性亚型 MMP-12、MMP-28 则促进炎症消退、维持组织稳态;特定亚型变异如 MMP-21 基因变异与先天性心脏病直接相关,这种功能分化推动 MMPs 靶向治疗由广谱抑制转向亚型选择性干预.当前,亚型特异性小分子抑制剂、基因编辑及中和抗体等策略已在临床前或临床试验中展现潜力,但临床转化仍面临三大瓶颈,包括亚型间代偿网络复杂、体内活性检测缺乏标准化、不同病理阶段的治疗窗口难以界定.本文系统梳理MMPs 核心亚型特征、时空作用机制、治疗进展与现存挑战,为心血管疾病精准诊疗提供理论依据.
基质金属蛋白酶家族心血管疾病病理机制亚型特异性靶向治疗
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针对大口径平面光学元件连续抛光加工过程中Φ1 200 mm口径金属抛光盘表面修整的热变形问题,提出了一种利用流体压力实现金属抛光盘表面修整热误差的补偿方法.设计Φ1 200 mm口径金属抛光盘表面的流体压力调控系统结构,针对抛光盘表面热变形、抛光盘表面流体压力调控规律以及流体压力调控的抛光盘表面热误差补偿开展实验研究.试验结果表明,通过调节流体压力可以实现抛光盘表面热位移误差补偿,当进液口压力为 0.10 MPa时,Φ1 200 mm直径抛光盘表面热误差补偿效果最好,峰谷值从原始的24 μm降低到14 μm,热误差降低了42%.
超精密加工热误差补偿平面光学元件流体压力调控平面抛光
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[目的]碗形金属橡胶是一种具有高弹性和大阻尼的金属多孔材料,广泛应用于减振与降噪领域.由于其结构特征复杂,疲劳损伤演化难以通过传统试验及经验公式准确表征,因此,构建基于时序卷积网络的剩余寿命预测模型.[方法]首先,提取20种时域与频域统计特征信息,利用单调性、鲁棒性和时间相关性3项指标进行特征的综合评价与筛选,获得最能表征碗形金属橡胶疲劳损伤的9个关键特征;然后,用深度学习方法建立特征变量与碗形金属橡胶剩余寿命之间的映射关系;最后,利用测试集数据对剩余寿命预测结果进行验证.[结果]结果表明,该模型能够有效捕捉疲劳数据的时序关联性,实现对碗形金属橡胶剩余寿命的高精度预测;当输入特征维度为8时,预测效果较好.所提模型为金属橡胶类减振材料寿命的智能预测评估提供了一种新的思路.
金属橡胶疲劳损伤剩余寿命预测深度学习特征提取
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作为磷同素异形体中最稳定的层状材料,紫磷烯(Violet Phosphorene,VP)凭借其独特的交错交叉原子结构和优异的力学性能,在摩擦学领域展现出巨大潜力.然而,目前对其摩擦行为的研究多局限于微观尺度,宏观层面的摩擦学性能研究尚不充分,极大限制了其作为高性能固体润滑剂在工程实践中的应用.为此,本研究中系统评价了VP在宏观接触条件下的摩擦学性能.通过将不同含量的VP分散于46号白油中,制备了质量分数为0.01%~0.10%的油基润滑液.采用丁达尔效应与动态光散射技术分析了VP在油中的分散稳定性与粒径分布;借助球-盘摩擦磨损试验机评估了不同浓度VP的摩擦学行为,并与常见纳米材料进行对比.利用原子力显微镜、扫描电子显微镜、非接触轮廓仪、Raman光谱和X-射 线光电子能谱等多种表征手段系统研究了VP的颗粒特性及其摩擦后磨斑的形貌与化学结构.结果显示VP在46号白油中具有良好分散性,静置6 d仍保持稳定.摩擦学性能方面,VP在较高浓度(质量分数不小于0.05%)下才表现出显著改善效果:当质量分数为0.05%时,平均摩擦因数和磨损体积分别较基础油下降38.1%和78.9%;继续提高质量分数至0.10%,性能提升幅度趋缓,表明存在最佳添加阈值.对0.10%VP油溶液润滑后的摩擦膜进行透射电子显微镜表征,结果表明VP与金属表面发生摩擦化学反应,生成了由氧化铁、碳化物和磷化物构成的厚度为112~160 nm的完整摩擦膜,该膜层有效阻止了摩擦副的直接接触,降低了磨损.润滑机制分析表明VP的减摩抗磨作用主要源于两方面:一是其在摩擦副表面吸附形成保护层,借助弱层间作用力实现滑移,起到表面抛光与修复作用;二是高浓度VP促进摩擦化学反应,生成含铁氧化物、磷氧化物和碳化物的摩擦膜.二者的协同作用共同实现了摩擦与磨损的有效抑制.
紫磷烯润滑添加剂摩擦膜减摩抗磨润滑机理
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[目的]为了实现膜基结构裂纹式应变传感器传感性能的定量设计与优化,构建其电阻响应曲线预测理论模型.[方法]首先,通过建立金属薄膜材料的力学损伤演化模型以及损伤裂纹形态与其电导率的定量关系,构建材料力-电学损伤模型;其次,推导膜基结构应变传感器的传感特性预测理论模型;然后,利用试验方法标定模型参数,以验证理论模型的有效性;最后,分析传感器的材料和结构参数对其性能的影响规律.[结果]随着双层结构应变传感器的膜基厚度比和膜基电导率比的增加,传感器的灵敏度明显提升.对传感器基底厚度和电导率进行优化后,制备的双层结构应变传感器在0~2%应变范围内的灵敏度高达1 603 875,在大于2%的应变范围内灵敏度为164 988,成功实现了高灵敏度与宽量程的兼顾.
应变传感器膜基结构力-电学损伤模型高灵敏度宽量程
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中心支撑框架是一种常用且高效的钢结构抗震体系.其中节点板作为连接梁柱与支撑的关键构件,其损伤会影响支撑的工作性能及结构整体的抗震能力.热处理技术能够通过加热和冷却改变金属和合金的微观结构及力学性能.为研究节点板采用热处理及高强钢材对中心支撑框架抗震性能的影响,本文完成了三组中心支撑框架拟静力试验,考察了节点板采用热处理及高强钢材对中心支撑框架整体滞回曲线、支撑滞回曲线、支撑面外变形、节点板热处理屈服区域应变分布和节点板靠近梁柱边缘应变分布等抗震性能指标的影响.结果表明,采用热处理技术有效提升了中心支撑框架的延性.与未经热处理的试件相比,热处理试件支撑断裂延后一个加载级发生,最大面外变形增大5.6%,整体变形能力有所提高.热处理可降低节点板局部屈服强度,使塑性变形集中于预设热处理区域,从而减小了连接界面的塑性变形,有效防止了节点板与梁柱连接界面的焊缝破坏.将高强钢节点板与热处理技术结合,在保障中心支撑框架抗震性能的前提下,可减少节点板21.5%的钢材用量,支撑的累积变形增大32.5%,能够充分发挥支撑的延性.
中心支撑框架节点板热处理高强钢拟静力试验累积变形
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[目的]针对应用前景广阔的金属橡胶材料,研究其泊松比特性,以拓展其应用.[方法]首先,推导依据变形描述材料泊松比的计算方法;其次,根据金属橡胶表面结构特征,提出基于机械测量手段的五通道电子千分表测量法;最后,试验并计算得到准静态力学环境下的金属橡胶材料泊松比,分析并得出成型方向与非成型方向的泊松比与金属橡胶丝材、丝径、相对密度、成型面尺寸等设计参数的变化关系.[结果]结果表明,金属橡胶的泊松比并非常数;不论是成型方向还是非成型方向,金属橡胶在应变小于2%的条件下,其泊松比均接近于0,甚至为负值.
金属橡胶泊松比各向异性材料Hencky应变大变形
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[目的]探明贵州山地煤矿复垦区不同桑树品种对复合重金属(Cr、Cd、Pb)的累积差异及营养元素调控机制,准确评估桑叶的潜在生态风险,为山地矿区重金属污染土壤的植物生态修复与资源化安全利用提供理论依据.[方法]以沙二×109、桂桑优 6号、桂桑优 12号、贵桐 1号共 4个桑树品种为试验材料,以矿区附近复垦地土壤为种植基质,开展 120 d的种植盆栽试验;测定土壤及桑树不同器官中重金属(Cr、Cd、Pb)与必需矿质营养元素(Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn)的累积量;引入极值归一化方法改良传统Hakanson潜在生态风险模型,评估桑叶生态风险;并结合 Mantel检验与结构方程模型(SEM),系统解析必需营养元素对重金属转运的因果调控机制.[结果]种植 120 d后,沙二×109展现出独特的根际原位钝化能力,使土壤中的 Cr残留量显著降至 0.23 mg/kg;沙二×109对 Pb的茎部转运系数大于 1,具备显著的地上部转运特性.改良风险模型表明,桑叶潜在生态风险呈较强的品种分化,沙二×109桑叶综合累积指数达 1.29,面临显著潜在风险;桂桑优 12号叶片综合累积指数为 0.37,风险指数趋近于 0,实现了核心器官的低毒化.因果路径分析证实,重金属蓄积变异的解释率(R2)均在 0.95以上;桂桑优 12号的强耐性主要因元素间的跨膜竞争,其体内高效流转的 Mn对 Cd产生强烈的竞争性抑制(路径系数为−0.39),在离子通道层面成功阻断了有毒元素的系统转运.[结论]沙二×109适用于贵州山地矿区早期的土壤改良与原位稳定,桂桑优 12号适用于中后期的桑叶安全利用.
矿区桑树重金属阻控营养元素
