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关键词： 锂离子电池   聚合物陶瓷复合隔膜   锂-蒙脱土   电泳沉积   锂枝晶  

摘要： 目前,锂离子电池在移动电子设备、电动汽车以及国网储能等大规模储能系统中应用广泛,电池应用产品的更新促使锂电行业迅速发展,同时在安全性、容量、寿命等方面也对锂离子电池有了更高的要求。然而,商业隔膜中常见的聚烯烃材料本身稳定性差,受热易卷曲熔化,且受锂枝晶刺穿易损坏,这些缺点都对电池造成极大的安全问题。聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）材料在新型隔膜材料中最具潜力,是当前锂电隔膜研究的热点。本文首次采用电泳沉积法制备出高性能的Li-MMT/PVDF-HFP复合隔膜,有效解决了锂离子电池内部隔膜与阳极界面的锂枝晶问题。同时对比了四种商业隔膜以及不同分子量的PVDF-HFP材料所制备的隔膜的机械强度,热稳定性能和倍率性能,对比发现PVDF-HFP隔膜表现出比聚烯烃隔膜更优的热稳定性能以及电化学性能。通过工业上广泛应用的离子交换法制备锂化蒙脱土陶瓷材料,再使用电泳沉积法制备具有嵌锂通道的复合隔膜。通过调节Li-MMT颗粒的加入比例,得到了四种不同含量的隔膜,并与纯PVDF-HFP隔膜进行倍率性能比较。将最优添加量为10%的Li-MMT/PVDF-HFP聚合物隔膜与纯PVDF-HFP隔膜和商业隔膜通过微观结构,机械强度,吸液率以及电池的电化学性能等进行对比测试,发现电泳沉积所制备出的Li-MMT/PVDF-HFP复合隔膜具有优异的安全性及电化学性能。本实验制备的Li-MMT/PVDF-HFP复合隔膜中存在的层间距（1.31 nm）为Li+提供了更多的活性位点,使锂离子在电化学反应中快速转移。同时平行的中间层平衡了Li+的流动方向,使Li+均匀地沉积在阳极上,有效地消除了Li+脱/嵌过程中的锂枝晶问题。采用Li-MMT/PVDF-HFP复合隔膜组装的电池,在0.5 C倍率下循环300次后,其可逆容量为152 mAh·g-1,容量保持率高达98.5%,得益于高离子导电性(>5.66×10-44 S·cm-1)的快速离子转移路径和聚合物与层状硅酸盐粘土之间增强的相互作用。本文在PVDF-HFP聚合物中引入陶瓷材料制备的复合隔膜可以使电池获得更好的安全性能和电化学性能,为锂电池隔膜的应用研究提供了有用参考。

关键词： 土木工程  

ISBN: (纸本)9787111656470

摘要： 本书内容涉及土木工程常用材料的基本组成、性能、质量要求及材料检验等基本理论和试验方法，主要包括土木工程材料的基本性质、无机气硬性胶凝材料、水泥、混凝土、建筑砂浆、金属材料、木材、天然石材、墙体材料与屋面材料、有机高分子材料、沥青及沥青混合料、防水材料、绝热材料与吸声隔声材料、装饰材料和土木工程材料试验等。

关键词： 放射性核素   核废物固化体   放电等离子体烧结   活化能   材料界面腐蚀   原位离子辐照  

摘要： 长寿命放射性核素135Cs、36Cl和129I的有效管理对于乏燃料的后处理以及废物固化体的地质存储寿命至关重要。在研发具有高Cs、Cl和I限制能力的先进核废物固化体和最小化Cs、Cl和I损失的制造技术方面,存在重大挑战。同时浸出问题是固化长寿命135Cs、36Cl和129I放射性核素材料的重要考量指标,但是关于SPS高压烧结制备的致密固化体的化学反应性/耐久性的相关结果缺乏,因此,采用浸出实验测量固化体中关键元素的释放量以确定其对放射性核素的固定能力及化学耐久性。采用高能离子辐照模拟服役过程中α衰变引起的辐照效应,进行辐照温度和SPS烧结对固化体辐照稳定性影响的研究与分析。在深层地质储存研究中,关于不锈钢罐和陶瓷废物固化体的腐蚀研究大都是分开进行的,很少关注它们之间的潜在交互作用。当不同材料组合成存储系统进行同时腐蚀时,两个紧密接触材料之间的界面可能会影响腐蚀过程,但这在目前核废物安全处理和性能评估模型中没有被考虑。综合上述现状,本文围绕核废物固化体陶瓷材料的制备、浸出测试、界面相互作用对废物固化体腐蚀的影响,以及辐照稳定性展开深入系统研究。在1300℃和40MPa烧结条件下,通过放电等离子体烧结制备出了固定铯的Ba1.23Al2.46Ti5.54O16、Ba1.15Cr2.3Ti5.7O16 和 Ba1.15Ti2.3Ti5.7O16 三种碱硬锰矿块体。Ba1.23Al2.46Ti5.54O16的平均晶粒尺寸为2.4±0.8μm,致密度为95.3%,硬度值为1.46GPa;Ba1.15Cr2.3Ti5.7O16致密度为97.7%,平均晶粒尺寸为2.7±0.6μm,硬度值为2.71GPa;Ba1.15Ti2.3Ti5.7O16的平均晶粒尺寸为4.7±1.1μm,致密度为96.4%,硬度值为1.67GPa。三种烧结块体具有良好的热稳定性和高温抗氧化性,是固定135Cs的优异核废物固化体。在400℃、60 MPa条件下烧结20分钟,Pb9.85(VO4)6I1.7烧结块体的致密度为97.7%,平均晶粒尺寸为220±121.5 nm,硬度值为5.98GPa,制备过程几乎未有碘挥发损失。在450℃下SPS烧结3分钟的Pb5(VO4)3Cl陶瓷样品具有最优异的性能,致密度为99.4%,硬度值为4.62GPa,平均晶粒尺寸为185±38 nm,可以作为有潜力的固定36Cl的核废物固化体。Ba1.15Cr2.3Ti5.7O16对Ba 的固定能力和化学耐久性优于 Ba1.23Al2.46Ti5.54O16和Ba1.15Ti2.3Ti5.7O16,高压烧结的Ba1.15Cr2.3Ti5.7O16更适合作为废物固化体来有效固定Cs。半动态浸出过程中,三种碱硬锰矿烧结块体的元素浸出速率随时间的增加而降低,最终趋于恒定,归因于初始的快速溶出和表面效应主导机制向长期的扩散主导机制转变。pH值(H-浓度)是元素累积释放量的一个控制因素,pH值越小,元素释放速率越大。Ba1.15Cr2.3Ti5.7O16在pH=2的HCl溶液中静态浸出14天后,某些特定晶体取向(如(400)和(312)取向)的晶粒表面出现腐蚀坑,受腐蚀度大于其他晶粒表面。随时间推移,浸出液中Ti元素达到饱和,开始在某些特定晶体取向(如(400)和(312))的晶粒表面腐蚀坑边沿处形核、生长成TiO2析出相,表明不同晶体取向的晶粒耐腐蚀性能不同,高指数晶体取向的晶粒更容易被腐蚀。浸出温度越高,Pb9.85(VO4)6I1.7和Pb5(VO4)3Cl样品中的元素浸出速率越高,元素释放量越大;浸出过程中,I、Pb、V和Cl不是按照化学计量比进行释放。前1～7天,I、Pb、V和Cl的浸出方式主要是溶解释放。Pb9.85(VO4)6I1.7中的I、Pb和V浸出活化能IEa=12.55kJ/mol,PbEa=29.506kJ/mol,VEa=17.61 kJ/mol;而 Pb5(VO4)3Cl 中 Cl、Pb 和 V浸出活化能 ClEa=14.97kJ/mol,PbEa=43.593kJ/mol,VEa=17.644kJ/mol。I和Cl在各自样品中的浸出活化能最小,更容易释放到溶液中。7～28天,元素均是以扩散为主导机制,Pb9.85(VO4)6I1.7中的I、Pb和V浸出活化能IEa=12.07kJ/mol,PbEa=30.367kJ/mol,VEa=15.363kJ/mol;而 Pb5(VO4)3Cl 种的 Cl、Pb 和 V 浸出活化能 ClEa=21.24kJ/mol,PbEa=36.917kJ/mol,VEa=20.509kJ/mol。与 Pb9.85(VO4)6I1.7 相比,浸出过程中Pb5(VO4)3Cl烧结块体的Cl浸出活化能都大于I的活化能,Cl比I更难浸出到溶液中;相同条件下

关键词： 工程材料及成型基础   雨课堂   混合式智慧教学  

摘要： 工程材料及成型基础课程是机械类专业重要的专业必修基础课,对提高当代工科大学生的学科(专业)知识背景以及培养学生的现代工程意识具有非常重要的意义。针对传统课程教学过程中存在轻视学生"学"的重要性的问题,本文探索建立了一种基于雨课堂的混合式智慧教学模式,将其实践于机械工程专业课程教学的课前—课中—课后—考核等各个环节,并分析研究了实施效果。研究发现,混合式教学模式提高了教学效果,提高了学生对课程内容的掌握程度和课程教学目标的达成度。

关键词： 外星基地   原位资源利用   增材制造   太阳光打印   传热分析  

摘要： 探索浩瀚宇宙是人类不懈追求的航天梦,其关乎人类命运共同体的走向。外星资源原位利用为人类可持续宇宙探索提供了重要契机,其可大幅降低宇宙探索活动对地球发射载荷的依赖。月球表面丰富的月壤资源和充沛的太阳能,为具有战略支撑作用的月球基地建设用工程材料的生产提供了天然先决条件。本文立足“就地取材,原位利用”的理念,采用理论分析、数值模拟与试验验证相结合研究方法,探索月壤直接太阳光增材制造方法,为新时代航天强国外星基地建设增砖添瓦。首先,搭建了直接太阳光粉床熔覆月壤增材制造试验系统。研制了可追光3D打印平台,并结合菲涅尔透镜聚光器、粉床作动平台、辅助加热装置,设计集成了直接太阳光粉床熔覆增材制造系统。进而,分析了系统机械性能和工作窗口、菲涅尔透镜聚光器能量输入特性、辅助加热装置辅助加热效果等工作性能。结果表明,系统适用太阳高度角30°～69.1°,聚光器输入能量密度3.36×10 W/m～3.87×10 W/m,辅助加热装置作用下粉床表面平均温度177℃。其次,建立了直接太阳光粉床熔覆增材制造瞬态非线性热分析方法。应用模拟月壤非线性热物性模型,通过显热容法计算熔融过程相变潜热,考虑熔池上表面对流辐射联合边界条件,对模拟月壤直接太阳光增材制造过程中熔池动态演化和传热机制进行了分析。数值与试验对比表明,所建立的热分析方法能够准确预测粉床温度场状态;预烧结往复扫描路径具有更稳定的熔池演化状态;辅助加热装置可以改善粉床温度场分布状态,提高模拟月壤整体温度,显著减小熔池温度梯度;高真空环境对熔池峰值温度无显著影响,但降低了模拟月壤凝固过程温度梯度,减小了熔结区内残余应力。最后,开展了直接太阳光模拟月壤粉床熔覆3D打印试验。在控制层高、间距、速率等关键参数下,对制品进行了形貌尺寸、微区特征、热性质分析。结果表明,模拟月壤理想的关键打印参数为:预烧结往复扫描路径,层高3.5mm,轨道间距2.5 mm,光斑移动速度0.5 mm/s;模拟月壤熔池降温速率远高于关键冷却速率;预烧结往复和往复扫描具有良好的温度历程;熔结区内部存在大量闭合气泡,微裂缝沿大气泡所在方向延伸;制品具有良好的热稳定性,非晶化程度与扫描路径有关。

关键词： 机器学习   机械工程材料   热导率   弹性模量   特征工程  

摘要： 在机械工程中,工程材料的热导率和弹性模量对产品设计与质量起着重要的作用。但是,由于材料加工过程中会引起材料特性的变化,通过大量实验观察数据,凭直觉提出假设、验证假设,基于理论研究、实验分析以及计算仿真的传统方法已无法满足现代制造业的智能化发展需求。当前,利用机器学习框架搭建材料研究设计平台对材料大数据资源进行分析与预测已成为开发新材料的重要手段。因此,探寻新的研究方法来辅助加快机械工程材料热导率和弹性模量的研发具有重要意义。针对上述问题,本文提出了一种基于机器学习对机械工程材料热导率和弹性模量的预测研究方式,重点是对以实验为主的传统材料学科进行补充和挖掘,通过计算所得数据从微观和宏观尺度对材料性能进行多层次的研究与分析,以帮助研究人员快速筛选出理想的机械工程材料。本文的研究内容主要体现在以下两个方面:(1)本文借助Pymatgen从Materials Project数据库最终获取了一组232条材料数据组成的热导率数据集和一组1108条材料数据组成的弹性模量数据集作为本实验的原始数据,通过特征工程选取Magpie、Atom2Vec和One-hot编码这三种基于分子式的材料表征方法构建的特征向量作为描述符输入,结合常用的机器学习算法模型(KRR、SVR、RF)对材料热导率和弹性模量进行模型训练集评估。(2)为了缩小预测误差,提高模型预测能力,选用Magpie生成的132维特征向量作为特征输入,选取激活函数来建立FCNN预测模型。绘制散点图,实现数据可视化,将FCNN模型的预测结果与KRR、SVR、RF进行对比,验证该方法的有效性。

关键词： 高职院校   工程材料及热成型基础   课程改革   策略探究  

摘要： 高职院校是我国新课改教育的重点改革单位,也是重实践、重技能为社会和国家输送综合型职业技术人才的育人基地.所以,在国家全面深化改革教育的形势下,高职院校也应该顺应时代发展,积极推进教育改革行动.尤其是《工程材料及热成型基础》这种具备较高实用价值的课程,必须进行改革以提升教学效果,使得人才的综合素质得到进一步提升.本文将结合个人实践对高职院校《工程材料及热成型基础》课程教学改革进行探究,以期能对其他高职教师有一些帮助.

摘要： 2017和2018年合订本订购价为400元,2016年为300元,2013、2014和2015年为260元。另本编辑部还珍藏有1984～1999年(每本150元)、2003～2007年(每本150元)、2008～2011年(每本200元)合订本,2012年合订本订购价为240元,数量有限,汇款前请与本编辑部联系。汇款后将汇款底单及联系人姓名、电话和详细通信地址发过来,以便准确投递。联系地址:100083北京市海淀区学清路18号《金属热处理》编辑部韩永珍,电话及传真:010-62935465-805。

关键词： 质量检测   重要性   检测要点  

摘要： 在道路桥梁工程的施工过程中,工程材料的质量直接关系工程整体的施工质量,通过质量检测工作,可以保证道路桥梁施工原材料的质量与性能,为工程施工进度、质量与安全提供保障.对道路桥梁工程材料质量检测的重要性及检测要点进行分析,以供参考.

关键词： 物资编码   采购编码   跳转链表   路由  

摘要： 材料管理是大型工程项目建设中一个非常重要的环节,材料编码是材料管理的基础。目前越来越多的企业开始重视材料编码等基础性工作,引进先进的材料管理软件,建立材料编码管理体系。在这一过程中,企业迫切地需要材料编码理论的指导。为了阐明材料编码的设计思路,我们分析了材料编码的数据结构、物资编码和采购编码之间的关系,建立了材料编码的数据模型,详细阐述了以跳转链表的方式实现材料编码规则制订功能的方法,为开发材料编码信息系统提供了理论基础。