Al5052中PLC效应的应力降统计与多重分形分析_袁战伟
深海油气管道数据清洗方法设计
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深海油气管道数据清洗方法设计
采集的数据%其中 4 个日常监测变量属性为 &=% 1%&4 %为了消除 管 道 日 常 监 测 属 性 量 纲 对 分 析 问题的影响%对日常监测数据进行标准化处理'
入数据清洗研究领域的%他们定义数据清洗的含义 和基本原理%并给出数据清洗的评估方法%对后来 进入数据清洗领域的研究人员提供了一个较好的标 准'曹建军等从数据质量的方向强调数据清洗的重 要性%并设想一个扩展性强&松耦合&交互性好的 数据清洗框架'叶焕悼等把研究重点放在相似重复 记录的清洗上%对相似重复记录的检测&相似重复 记录的清除进行深入研究%且考虑到知识层面和语 义的重要%并把其引入数据清洗框架中'周傲英等 的研究重心放在数据的不确定性%也是数据的多义 性%提出运行排序&剪枝等技术开发新的数据清洗算 法%并能够对数据的后期处理%如数据预处理及融 合&数据存储&数据查询等操作提供帮助'
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进行预处理'在进行数据插补前将含有缺失值的记
录和完整的记录进行识别处理'
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钴、氮共掺杂碳纳米复合材料的制备及其在锂硫电池中的应用
第３４卷第５期２０２０年１０月 江苏科技大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） Ｖｏｌ ３４Ｎｏ ５Ｏｃｔ．２０２０ ＤＯＩ：１０．１１９１７／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－４８０７．２０２０．０５．０１５钴、氮共掺杂碳纳米复合材料的制备及其在锂硫电池中的应用陈 磊，张春洋，宋锦波，袁爱华（江苏科技大学环境与化学工程学院，镇江２１２１００）摘 要：随着能源短缺和环境污染等问题的日益严峻，寻找和开发创新型、高效、环保的电化学储能体系成为近年来的研究热点．与传统碳材料相比，钴基复合材料因具有优异的理论比容量、较好的导电性及稳定的机械特性，在储能领域得到了广泛应用．以Ｃｏ，Ｚｎ－ＺＩＦ为前驱体，将ＳｉＯ２均匀地包覆在Ｃｏ，Ｚｎ－ＺＩＦ表面，合成了具有核壳结构的Ｃｏ，Ｚｎ－ＺＩＦ＠ＳｉＯ２；在Ｎ２气氛下经高温碳化及后续刻蚀处理得到了钴、氮共掺杂碳纳米复合材料（Ｃｏ－Ｎ－Ｃ）．将其作为锂硫电池的正极材料，当载硫量为６０％时，在电流密度为０ ５Ｃ下，该电极材料充放电循环１００圈后可以达到５８３ １ｍＡ·ｈ·ｇ－１的稳定容量，循环２００圈后放电容量仍可维持在５２２ ７ｍＡ·ｈ·ｇ－１．该复合材料较为突出的电化学性质可归因于高导电性的金属钴和氮原子的掺杂以及类似蛋黄壳的中空结构．关键词：钴基复合材料；金属有机骨架化合物；锂硫电池中图分类号：ＴＢ３４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３－４８０７（２０２０）０５－０９８－０６收稿日期：２０１９－０７－１８ 修回日期：２０２０－０１－１７基金项目：国家自然科学基金青年资助项目（２１６０１０７０）作者简介：陈磊（１９８６—），男，副教授，研究方向为功能配合物的磁、电性能研究．Ｅ ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｌｅｉ＠ｊｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ 通信作者：袁爱华（１９６８—），女，教授，研究方向为纳米材料化学．Ｅ ｍａｉｌ：ａｉｈｕａ．ｙｕａｎ＠ｊｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ引文格式：陈磊，张春洋，宋锦波，等．钴、氮共掺杂碳纳米复合材料的制备及其在锂硫电池中的应用［Ｊ］．江苏科技大学学报（自然科学版），２０２０，３４（５）：９８－１０３．ＤＯＩ：１０．１１９１７／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－４８０７．２０２０．０５．０１５．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｃｏｂａｌｔａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏ ｄｏｐｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆｏｒｌｉｔｈｉｕｍ ｓｕｌｆｕｒｂａｔｔｅｒｙＣＥＨＮＬｅｉ，ＺＨＡＮＧＣｈｕｎｙａｎｇ，ＳＯＮＧＪｉｎｂｏ，ＹＵＡＮＡｉｈｕａ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２１００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｓｅｖｅｒｅｅｎｅｒｇｙｓｈｏｒｔａｇｅａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ，ｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙｆｒｉｅｎｄｌｙｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍｓｈａｓｂｅｃｏｍｅａｒｅｓｅａｒｃｈｈｏｔｓｐｏｔｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃａｒｂｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｃｏｂａｌｔ ｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｅｘｃｅｌｌｅｎｔｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｐｅｃｉｆｉｃｃａｐａｃｉｔｙ，ｇｏｏｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｓｔａｂｌｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｕｓｉｎｇＣｏ，Ｚｎ－ＺＩＦａｓｐｒｅｃｕｒｓｏｒ，ｓｉｌｉｃａｗａｓｕｎｉｆｏｒｍｌｙｃｏａｔｅｄｏｎＣｏ，Ｚｎ－ＺＩＦｓｕｒｆａｃｅｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅＣｏ，Ｚｎ－ＺＩＦ＠ＳｉＯ２ｗｉｔｈｃｏｒｅ ｓｈｅｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅｎａｆｔｅｒｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｉｎｎｉｔｒｏｇｅｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｅａｎｄｅｔｃｈｉｎｇ，ｃｏｂａｌｔａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏ ｄｏｐｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ（Ｃｏ－Ｎ－Ｃ）ｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｗｈｅｎｔｈｅｙａｒｅｕｓｅｄａｓｔｈｅｃａｔｈｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｏｆｌｉｔｈｉｕｍ ｓｕｌｆｕｒｂａｔｔｅｒｉｅｓ，ｉｆｔｈｅｓｕｌｆｕｒｌｏａｄｉｎｇｉｓ６０％，ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｉｓ０．５Ｃ，ｔｈｅｓｔａｂｌｅｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｃａｎｒｅａｃｈ５８３ １ｍＡ·ｈ·ｇ－１ａｆｔｅｒ１００ｃｙｃｌｅｓ，ａｎｄｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙｃａｎｓｔｉｌｌｂｅｍａｉｎｔａｉｎｅｄａｔ５２２ ７ｍＡ·ｈ·ｇ－１ａｆｔｅｒ２００ｃｙｃｌｅｓ．Ｔｈｅｐｒｏｍｉｎｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃａｎｂｅａｔｔｒｉｂｕｔｅｄｔｏｔｈｅｄｏｐｉｎｇｏｆｃｏｂａｌｔａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎａｔｏｍｓｗｉｔｈｈｉｇｈｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｔｈｅｈｏｌｌｏｗｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｙｏｌｋ ｓｈｅｌｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｂａｌｔ ｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌ，ＭＯＦｓ，ｌｉｔｈｉｕｍ ｓｕｌｆｕｒｂａｔｔｅｒｙ 为了满足日益增长的能源需求和大型储能设备市场的应用，人们对长寿命、高能量密度的可充电锂离子电池（ＬＩＢｓ）提出了更高的要求．在各类可充电电池系统中，锂硫电池因其高理论容量（１６７５ｍＡ·ｈ·ｇ－１）和能量密度（２６００Ｗ·ｈ·ｋｇ－１）而备受关注［１］．在锂电池材料中，硫正极材料的含量丰富、成本低廉和环保型使ＬＩＢｓ在商业上具有更大的竞争力．但是，锂硫电池具有低实际容量、快速的容量衰减和低库仑效率等缺点．另外，硫及其放电产物的绝缘性会限制了硫的电化学利用，而且生成的中间多硫化物容易扩散到电解液中，导致绝缘性差以及较低的硫的利用率，从而在充放电过程中产生穿梭效应［２］．为了解决上述问题，国内外研究者采取了各种方法来减少穿梭效应，包括开发正极材料、电解质和保护阳极的思路，以提高锂电池的整体性能．目前最有前景的方法是将硫与各种多孔碳基质高效结合，包括微／介孔碳、多孔空心碳纳米球、碳纳米纤维／纳米管和石墨烯等．具有高表面积的多孔碳可以提供大的孔体积来封装硫和作为电子传输的导电网络将多硫化物中间产物困与孔内．文献［３］使用ＺＩＦ－８衍生的微孔碳多面体作为载硫基质，其初始容量高达１５００ｍＡ·ｈ·ｇ－１．文献［４］通过在氧化石墨烯上原位生长ＺＩＦ－８和ＺＩＦ－６７，在高温处理后形成氮掺杂多孔碳／石墨烯（ＮＰＣ／Ｇ）混合物．高导电石墨烯不仅提供了一个相互连接的导电框架，以促进快速的电子传输，而且作为一个建筑单元以支撑金属有机骨架材料（ＭＯＦ）衍生的碳．由于多孔碳具有丰富的孔结构和氮掺杂特性，使其对多硫化物具有物理限制和化学吸附两种性质．将其作为锂硫电池正极材料，循环超过３００次仍能维持良好的稳定性，比容量高达１３７２ｍＡ·ｈ·ｇ－１，说明ＭＯＦ衍生碳材料和石墨烯复合结构的设计可以提高锂硫电池的电性能．最近有报道称，导电金属具有高效的聚硫介质，能够影响表面聚硫穿梭过程，从而增强氧化还原化活性．因此当导电金属被用于锂硫电池时具有较好的循环稳定性．文献［５］合成了一种含有钴和氮掺杂石墨碳的ＺＩＦ－６７衍生硫宿主，作为高效基质来截存多硫化物，在大电流下５００圈循环后仍具有良好的循环稳定性．文献［６］通过回流法制备了新型双金属Ｚｎ，Ｃｏ－ＭＯＦ－５，将其碳化转化为具有较大表面积的钴＠石墨碳多孔复合材料（Ｃｏ＠ＧＣ－ＰＣ）．Ｃｏ＠ＧＣ－ＰＣ具有较大的表面积和足够的介孔，使其能够吸附多硫化物，而电子传导则来源于分布良好的钴和石墨碳．密度泛函理论计算也进一步表明，钴单质促进了硫化物的分解．当其作为硫的载体时，在０ ２Ｃ（１Ｃ＝１６７５ｍＡ·ｈ·ｇ－１）的电流密度下，经过２２０圈循环后仍能维持高可逆容量（７９０ｍＡ·ｈ·ｇ－１）．文中利用Ｃｏ，Ｚｎ－ＺＩＦ前驱体和二氧化硅保护煅烧策略合成了钴、氮共掺杂碳纳米复合材料（Ｃｏ－Ｎ－Ｃ）．在合成的过程中（图１），先将Ｃｏ，Ｚｎ－ＺＩＦ前驱体表面包覆二氧化硅后再进行高温热解，在氮气氛围下高温（９００℃）碳化处理，单质锌将随之挥发．同时，其包覆ＭＯＦ的方法可以有效防止高温条件下产物的聚集．最后，通过氢氟酸刻蚀表面的二氧化硅和裸露在外面未被保护的钴单质，进而制备Ｃｏ－Ｎ－Ｃ并将该材料作为硫的载体．Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ的复合物在应用为锂硫电池的正极材料时，显示出优异的电化学性能．图１ 基于ＳｉＯ２保护煅烧策略的Ｃｏ－Ｎ－Ｃ合成示意Ｆｉｇ．１ ＳｙｎｔｈｅｔｉｃｐｒｏｃｅｄｕｒｅｏｆｔｈｅＣｏ－Ｎ－ＣｂｙｔｈｅＳｉＯ２－ｐｒｏｔｅｃｔｅｄｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙ１ 实验１ １ 试剂硝酸钴，硝酸锌，２－甲基咪唑，无水甲醇，十六烷基三甲基溴化铵，硅酸四乙酯（上海萨恩化学技术有限公司，分析纯）；氢氧化钠，氢氟酸，无水乙醇（国药集团有限公司，分析纯）；聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）；双三氟甲基磺酸亚酰胺锂（ＬｉＴＦＳＩ）；去离子水．１ ２ 材料制备１ ２ １ Ｃｏ，Ｚｎ－ＺＩＦ的合成将１６ｍｍｏｌ的Ｃｏ（ＮＯ３）２·６Ｈ２Ｏ和１６ｍｍｏｌ的Ｚｎ（ＮＯ３）２·６Ｈ２Ｏ溶解在２００ｍＬ的无水甲醇中，将１２８ｍｍｏｌ的２－甲基咪唑溶解于２００ｍＬ的无水甲醇中，分别搅拌３０ｍｉｎ．然后将金属盐溶液缓慢添加到２－甲基咪唑溶液中，室温搅拌４ｈ．通过离心收集产物并用无水甲醇清洗．１ ２ ２ Ｃｏ，Ｚｎ－ＺＩＦ＠ＳｉＯ２的合成将所得样品（３００ｍｇ）超声分散在１２０ｍＬ的Ｈ２Ｏ中，搅拌３０ｍｉｎ后加入７５ｍｇ的十六烷基三甲基溴化铵和３０ｍｇ的氢氧化钠．然后继续搅拌３０ｍｉｎ，将０ ６ｍＬ的硅酸四乙酯逐滴加入上述溶液中，反应１ｈ后迅速离心．产物用水和无水乙醇９９第５期 陈磊，等：钴、氮共掺杂碳纳米复合材料的制备及其在锂硫电池中的应用分别清洗３次．１ ２ ３ Ｃｏ－Ｎ－Ｃ的合成将干燥好的样品置于管式炉中，在氮气氛围下，以１℃／ｍｉｎ的加热速率缓慢升至９００℃并维持４ｈ．将所得到的黑色产物Ｃｏ－Ｎ－Ｃ＠ＳｉＯ２超声分散在氢氟酸（５％）的水溶液中刻蚀６ｈ，用来去除二氧化硅以及表面未被保护的钴单质．用大量的水和无水乙醇润洗Ｃｏ－Ｎ－Ｃ，抽滤至中性，烘干待用．１ ２ ４ Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ的合成将Ｃｏ－Ｎ－Ｃ与硫单质按质量比４∶６进行混合，在玛瑙研钵中充分研磨３０ｍｉｎ使其混合均匀，然后转移至密闭的小瓶中１５５℃加热１２ｈ，获得Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ．１ ３ 材料表征采用Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ，Ｃｕ靶（λ＝１ ５４１８），Ｕ＝４０ｋＶ，Ｉ＝３０ｍＡ）测定产物的物质结构，扫描角度为１０～８０°之间，扫率为５°／ｍｉｎ．用场发射扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和透射电子显微镜（ＴＥＭ）分别观察表面形貌和微观结构．Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）用来分析样品组成和价态结构．使用热重分析仪器（ＴＧ）分析产物的热分解行为，测试温度为室温～６００℃之间，升温速度１０℃／ｍｉｎ，在氮气氛围下进行．１ ４ 电化学性能测试将Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ样品与科琴黑和ＰＶＤＦ在８∶１∶１的质量比混合均匀，与Ｎ－甲基吡咯烷酮（ＮＭＰ）为分散剂，混合成粘度适当的浆料．随后把浆料均匀的涂在铝箔上，并在真空干燥箱中５５℃下干燥．利用打孔机将铝箔裁成圆片电极（ ＝１２ｍｍ），组装成纽扣式半电池，该半电池组装在充满氩气的手套箱中，水和氧浓度均低于１×１０－６．以金属锂作为对电极，Ｃｅｌｇａｒｄ２４００薄膜作为隔膜，电解液由１ ０ｍｏｌ／ＬＬｉＴＦＳＩ的乙二醇二甲醚（ＤＭＥ）和１，３－二氧戊环（ＤＯＬ）溶液组成（体积比为１∶１，其中含有０ ２％的添加剂ＬｉＮＯ３）．将组装完的电池静置１６ｈ后待测，在１ ７～２ ８Ｖ（相对于Ｌｉ／Ｌｉ＋）的电压范围内，通过蓝电测试系统（ＬＡＮＤＣＴ－２００１Ａ）进行恒流充放电测试．所有的容量都是根据正极材料的硫质量来计算．２ 结果与讨论２ １ Ｃｏ－Ｎ－Ｃ和Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ的物相与结构分析 图２为Ｃｏ，Ｚｎ－ＺＩＦ和Ｃｏ，Ｚｎ－ＺＩＦ＠ＳｉＯ２的ＸＲＤ图谱．Ｃｏ，Ｚｎ－ＺＩＦ的特征峰比较尖锐，表明成功合成了高结晶度的ＭＯＦ，与文献［７］报道的图谱相吻合．经过正硅酸四乙酯在碱性条件下的水解缩合，由图可以看出包覆完二氧化硅后的ＸＲＤ图仍呈现的是Ｃｏ，Ｚｎ－ＺＩＦ的衍射峰，这主要是由于二氧化硅是无定型材料．图３为单质硫、Ｃｏ－Ｎ－Ｃ以及Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ的ＸＲＤ图谱．Ｃｏ－Ｎ－Ｃ的衍射峰在２θ＝２６°和４５°处有两个明显的宽峰，对应于石墨碳的（００２）和（１００）晶面［８］．Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ和单质硫具有相同的物相，复合物中所有的衍射峰与单质硫粉的衍射峰相匹配．图２ Ｃｏ，Ｚｎ－ＺＩＦ与Ｃｏ，Ｚｎ－ＺＩＦ＠ＳｉＯ２的ＸＲＤ图谱Ｆｉｇ．２ ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＣｏ，Ｚｎ－ＺＩＦａｎｄＣｏ，Ｚｎ－ＺＩＦ＠ＳｉＯ２图３ 单质硫粉、Ｃｏ－Ｎ－Ｃ以及Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ的ＸＲＤ图谱Ｆｉｇ．３ ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｓｕｌｆｕｒ，Ｃｏ－Ｎ－ＣａｎｄＳ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ图４为所制备样品的扫描电镜和透射电镜图片以及元素分析．图４ 样品的扫描电镜和透射电镜图片以及元素分析Ｆｉｇ．４ ＳＥＭａｎｄＴＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｓａｎｄｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔａｌｍａｐｐｉｎｇｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＳ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ如图４（ａ）中，Ｃｏ，Ｚｎ－ＺＩＦ显示出均匀的菱形多面体形貌和光滑的颗粒表面．从透射图片（图４（ｂ））可以看出其平均尺寸约为１００ｎｍ．通过二氧００１江苏科技大学学报（自然科学版）２０２０年化硅的包覆之后，Ｃｏ，Ｚｎ－ＺＩＦ＠ＳｉＯ２没有发生结构的变化，仍然维持着原有的颗粒感，显示出核壳结构且表面趋于球形形貌，外壳的厚度约为１０ｎｍ（图４（ｃ）、（ｄ）和（ｆ））．随后在惰性气体下高温碳化和刻蚀后将Ｃｏ，Ｚｎ－ＺＩＦ＠ＳｉＯ２转化为Ｃｏ－Ｎ－Ｃ，由图４（ｅ）的扫描图片可以看出前驱体经过煅烧处理以及除去二氧化硅后保持着较好的分散性且大小均一．从图４（ｆ）的透射电镜图像可以看出Ｃｏ－Ｎ－Ｃ仍保持完整的Ｃｏ，Ｚｎ－ＺＩＦ骨架结构．值得注意的是该材料转化为类似蛋黄壳结构，这种中空结构更有利于较大的体积进行载硫，其平均粒径约为１００ｎｍ．图４（ｇ）是Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ的元素分布图，从图中可以看出该样品均匀分布着Ｃ、Ｃｏ、Ｎ、Ｓ４种元素，进一步证实成功制备了该复合材料．利用Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）分析了Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ的表面化学组成．从全谱图中（图５（ａ））表明主要元素为钴、氧、氮、碳、硫．钴的特征峰并不是很清晰，这是由于大部分钴都处于碳基体的内部且含量较少．Ｃｏ２ｐ的精细谱中位于７８０ ８ｅＶ和７９５ ９ｅＶ处的两个特征峰归因于金属钴［９］，如图５（ｂ）．图５（ｃ）中Ｎ１ｓ的精细谱可分成３个组分，包括吡啶氮（３９８ ５ｅＶ）、吡咯氮（４００ ０ｅＶ）、石墨化氮（４００ ７ｅＶ），其中吡咯型氮和吡啶型氮主要的作用来束缚多硫化锂来减小穿梭效应，进而提高锂硫电池的性能［１０］．Ｓ２ｐ通过分峰拟合可以分成３个峰（图５（ｄ）），Ｓ２ｐ３／２和Ｓ２ｐ１／２的组分与Ｓ－Ｓ物种的存在有关，它们的结合能分别为１６３ ８ｅＶ和１６５ ０ｅＶ．１６８ ６ｅＶ处出现的宽峰与硫酸盐物种有关［１１－１２］．图５ Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ的ＸＰＳ图谱Ｆｉｇ．５ ＸＰＳｓｐｅｃｔｒａｏｆｔｈｅＳ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ图６为Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ复合材料在氮气氛围下，以１０℃／ｍｉｎ的加热速率下所测试的热重曲线．从图可以看出在１５０～２８０℃之间有着明显的质量损失，这主要归因于大孔和表面硫的蒸发．在２８０～４００℃之间也有较小的质量损失平台，这主要是由于内部或者较小孔内硫分子的蒸发．数据结果进一步表明其载硫量为６０％［１３］．图６ Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ复合材料的热重曲线Ｆｉｇ．６ ＴＧＡｃｕｒｖｅｏｆＳ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ２ ２ 电化学性能分析将Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ复合材料作为锂硫电池的正极材料，平均载硫量为１ ２ｍｇ·ｃｍ－２，组装成纽扣式半电池对其进行相应的电化学性能测试，如图７．图７ Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ复合材料的电化学性能Ｆｉｇ．７ ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｏｆＳ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ１０１第５期 陈磊，等：钴、氮共掺杂碳纳米复合材料的制备及其在锂硫电池中的应用图７（ａ）为电压区间在１ ７～２ ８Ｖ，电流密度为０ ５Ｃ（１Ｃ＝１６７５ｍＡ·ｈ·ｇ－１）时，电极材料的循环性能图．结果表明，Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ展现了优异的循环稳定性，当其载硫量为６０％时，该正极材料可提供高达８０３ ９ｍＡ·ｈ＠ｇ－１的初始可逆容量，１００圈充放电循环之后仍能维持５８３ １ｍＡ·ｈ·ｇ－１的稳定容量，循环２００圈后放电比容量可以达到５２２ ７ｍＡ·ｈ·ｇ－１．该正极材料的每圈容量衰减在０ １７％左右，可逆容量不可避免的衰减主要是由于穿梭效应．为了进一步评估该电极材料的电化学性能，也对其在不同电流密度下进行了倍率性能的测试（图７（ｂ））．Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ在０ １Ｃ的电流密度下可提供高达１２６５ ７ｍＡ·ｈ·ｇ－１的放电比容量，第二圈略有下降至１０７２ ５ｍＡ·ｈ·ｇ－１．在电流密度增加至０ ２Ｃ、０ ５Ｃ、１ ０Ｃ、２ ０Ｃ时，电极材料的可逆容量分别为８０４ ２ｍＡ·ｈ·ｇ－１、６９３ ５ｍＡ·ｈ·ｇ－１、６０１ ５ｍＡ·ｈ·ｇ－１、５２５ ５ｍＡ·ｈ·ｇ－１．当电流密度降至０ ２Ｃ下，循环５０圈后，其放电比容量可恢复至７８７ ７ｍＡ·ｈ·ｇ－１．从结果可以发现该材料在不同电流密度下均表现出良好的电化学稳定性．图７（ｃ）是电压窗口为１ ７～２ ８Ｖ，大电流密度为０ ５Ｃ时，前三圈的充放电曲线图，用来分析该正极材料在充放电过程的电化学反应．首圈充放电时放电平台与后两圈的平台存在较大的差异，这是在第一次充放电过程中正极材料存在比较大的极化现象，之后的两圈充放电时极化反应减小，可以看到随后两圈的放电曲线也恢复至正常的平台．第二圈的放电曲线显示出典型的两个平台，分别处于２ ３Ｖ和２ １Ｖ［１４］．在２ ３Ｖ的电压平台与Ｓ８向可溶性长链多硫化物（Ｌｉ２Ｓｎ，４≤ｎ≤８）的转变有关，而在２ １Ｖ的电压平台则与可溶性长链Ｌｉ２Ｓｎ进一步还原为不溶性短链多硫化物（Ｌｉ２Ｓｎ，ｎ＜４）相对应［１５－１６］．另外，第二圈充电曲线平台与上述相反的形式有关，代表着多硫化物向硫转变的过程［１７］．尽管在０ ５Ｃ的大电流密度下，第二圈和第三圈的充放电曲线较好的重合且平台清晰可见，说明该材料的优异循环稳定性［１８］．锂硫电池中低的硫含量会展现出较高的放电比容量，然而极片的载硫量小于２ｍｇ／ｃｍ２会降低其实际能量密度［１９］．考虑到高面积容量对于锂硫电池实际应用的重要性，文中也探究了高载硫量电极的循环性能，如图８．将Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ材料涂覆成厚膜电极（载硫量约２ ４ｍｇ／ｃｍ２），在０ １Ｃ电流密度下循环１００圈后其放电比容量为３５０ ４ｍＡ·ｈ·ｇ－１，将电流密度增至０ ２Ｃ再循环１００圈后放电比容量仍能达到２７８ ４ｍＡ·ｈ·ｇ－１．Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ正极材料的优良电化学性能主要是由于其特殊的组分和结构．首先，嵌入的钴纳米粒子提供了吸附多硫化物的强相互作用，可大大提高多硫化物的氧化还原反应动力学．其次，类似蛋黄壳的中空结构对于硫的大装载率的包封和物理约束很有效．最后，氮掺杂碳具有高导电性，能够高效的束缚多硫化锂的溶出，减小穿梭效应，从而提高硫的利用率，进一步稳定锂硫电池的电化学循环性能和高比容量．图８ 在０ １Ｃ和０ ２Ｃ的电流密度下，载硫量为２ ４ｍｇ／ｃｍ２的循环性能Ｆｉｇ．８ Ｃｙｃｌｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆ２ ４ｍｇ／ｃｍ２ｓｕｌｆｕｒｌｏａｄｉｎｇａｔｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｉｅｓｏｆ０ １Ｃａｎｄ０ ２Ｃ３ 结论以双金属Ｃｏ，Ｚｎ－ＺＩＦ为前驱体，通过高温碳化和刻蚀工艺合成了类似蛋黄壳中空结构的Ｃｏ－Ｎ－Ｃ复合材料．将其作为高性能锂硫电池载硫体，Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ由于合理的纳米结构和组分，具有很高的可逆比容量，良好的倍率性能和超长的循环稳定性．值得注意的是，Ｓ／Ｃｏ－Ｎ－Ｃ正极材料（高面积载硫量为２ ４ｍｇ·ｃｍ－２）在２００圈后仍显示出稳定的循环性能．在该工作中，金属源和氮掺杂的碳材料有利于提高复合材料的导电性，而中空的结构则有利于存储单质硫和缓冲体积的膨胀，为获得高性能锂硫电池提供了新的思路．参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）［１］ ＬＩＺｈｅｎ，ＺＨＡＮＧＪｉｎｔａｏ，ＧＵＡＮＢｕｙｕａｎ，ｅｔａｌ．Ａｓｕｌｆｕｒｈｏｓｔｂａｓｅｄｏｎｔｉｔａｎｉｕｍｍｏｎｏｘｉｄｅ＠ｃａｒｂｏｎｈｏｌｌｏｗｓｐｈｅｒｅｓｆｏｒａｄｖａｎｃｅｄｌｉｔｈｉｕｍ ｓｕｌｆｕｒｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．Ｎａ ｔｕｒｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１６（７）：１３０６５－１３０７６．ＤＯＩ：１０．１０３８／ｎｃｏｍｍｓ１３０６５．［２］ ＢＡＯＷＺ，ＬＩＵＬ，ＷＡＮＧＣＹ，ｅｔａｌ．Ｆａｃｉｌｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｃｒｕｍｐｌｅｄｎｉｔｒｏｇｅｎ ｄｏｐｅｄｍｘｅｎｅｎａｎｏｓｈｅｅｔｓａｓａｎｅｗｓｕｌｆｕｒｈｏｓｔｆｏｒｌｉｔｈｉｕｍ ｓｕｌｆｕｒｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．Ａｄ２０１江苏科技大学学报（自然科学版）２０２０年ｖａｎｃｅｄＥｎｅｒｇｙＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１８，８（１３）：１７０２４８５．ＤＯＩ：１０．１００２／ａｅｎｍ．２０１７０２４８５．［３］ ＬＩＸＸ，ＺＨＥＮＧＳＳ，ＪＩＮＬ，ｅｔａｌ．Ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｄｅｒｉｖｅｄｃａｒｂｏｎｓｆｏｒｂａｔｔｅｒｙａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｄＥｎｅｒｇｙＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１８，８（２３）：１８００７１６．ＤＯＩ：１０．１００２／ａｅｎｍ．２０１８００７１６．［４］ ＣＨＥＮＫ，ＳＵＮＺＨ，ＦＡＮＧＲＰ，ｅｔａｌ．Ｍｅｔａｌ ＯｒｇａｎｉｃＦｒａｍｅｗｏｒｋｓ（ＭＯＦｓ） ｄｅｒｉｖｅｄｎｉｔｒｏｇｅｎ ｄｏｐｅｄｐｏｒｏｕｓｃａｒｂｏｎａｎｃｈｏｒｅｄｏｎｇｒａｐｈｅｎｅｗｉｔｈｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｅｆｆｅｃｔｓｆｏｒｌｉｔｈｉｕｍ ｓｕｌｆｕｒｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｄＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１８，２８（３８）：１７０７５９２．ＤＯＩ：１０．１００２／ａｄｆｍ．２０１７０７５９２．［５］ ＬＩＹＪ，ＦＡＮＪＭ，ＺＨＥＮＧＭＳ，ｅｔａｌ．Ａｎｏｖｅｌｓｙｎｅｒ ｇｉｓｔｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｉｔｈｍｕｌｔｉ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｅｆｆｅｃｔｓｆｏｒｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＬｉ－Ｓｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．Ｅｎｅｒｇｙ＆ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２０１６，９（６）：１９９８－２００４．ＤＯＩ：１０．１０３９／Ｃ６ＥＥ００１０４Ａ．［６］ ＬＵＹＱ，ＷＵＹＪ，ＳＨＥＮＧＴ，ｅｔａｌ．ＮｏｖｅｌｓｕｌｆｕｒｈｏｓｔｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｃｏｂａｌｔａｎｄｐｏｒｏｕｓｇｒａｐｈｉｔｉｃｃａｒｂｏｎｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍＭＯＦｓｆｏｒｔｈｅｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＬｉ－Ｓｂａｔｔｅｒｙ［Ｊ］．ＡＣＳＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，２０１８，１０（１６）：１３４９９－１３５０８．ＤＯＩ：１０．１０２１／ａｃｓａｍｉ．８ｂ００９１５．［７］ ＳＨＡＮＧＬ，ＹＵＨＪ，ＨＵＡＮＧＸ，ｅｔａｌ．Ｗｅｌｌ ｄｉｓｐｅｒｓ ｅｄＺＩＦ ｄｅｒｉｖｅｄＣｏ，Ｎ－Ｃｏ－ｄｏｐｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｆｒａｍｅｓｔｈｒｏｕｇｈｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃａ ｐｒｏｔｅｃｔｅｄｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎａｓｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｘｙｇｅｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｓｔｓ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１６，２８（８）：１６６８－１６７４．ＤＯＩ：１０．１００２／ａｄｍａ．２０１５０５０４５．［８］ ＬＩＪ，ＣＨＥＮＣ，ＱＩＮＦＲ，ｅｔａｌ．ＭｅｓｏｐｏｒｏｕｓＣｏ－Ｎ－Ｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅａｓａｓｕｌｆｕｒｈｏｓｔｆｏｒｈｉｇｈ ｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｌｏｎｇｌｉｆｅｌｉｔｈｉｕｍ ｓｕｌｆｕｒｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ，２０１８，５３（１８）：１３１４３－１３１５５．ＤＯＩ：１０．１００７／ｓ１０８５３－０１８－２５６６－ｚ．［９］ ＢＡＩＱ，ＳＨＥＮＦＣ，ＬＩＳＬ，ｅｔａｌ．Ｃｏｂａｌｔ＠Ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｄｏｐｅｄｐｏｒｏｕｓｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｓｐｕｎｆｉｂｅｒｏｆｂｉｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋｆｏｒｈｉｇｈｌｙａｃｔｉｖｅｏｘｙｇｅｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＳｍａｌｌＭｅｔｈｏｄｓ，２０１８，２（１２）：１８０００４９．ＤＯＩ：１０．１００２／ｓｍｔｄ．２０１８０００４９．［１０］ ＣＨＥＮＧＸＬ，ＬＩＤＪ，ＬＩＵＦＦ，ｅｔａｌ．Ｂｉｎｄｉｎｇｎａｎｏｓ ｉｚｅｄｃｏｂａｌｔｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅｓｉｎＢ，Ｎ ｃｏｄｏｐｅｄｇｒａｐｈｅｎｅｆｏｒｅｎｈａｎｃｅｄｓｏｄｉｕｍｓｔｏｒａｇｅ［Ｊ］．ＳｍａｌｌＭｅｔｈｏｄｓ，２０１８，３（４）：１８００１７０．ＤＯＩ：１０．１００２／ｓｍｔｄ．２０１８００１７０．［１１］ ＺＨＡＮＧＪＨ，ＨＵＡＮＧＭ，ＸＩＢＪ，ｅｔａｌ．Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｓｔｕｄｙｏｆｅｆｆｅｃｔｏｎｅｎｈａｎｃｉｎｇｓｐｅｃｉｆｉｃｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆｌｉｔｈｉｕｍ ｓｕｌｆｕｒｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｄＥｎｅｒｇｙＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１８，８（２）：１７０１３３０．ＤＯＩ：１０．１００２／ａｅｎｍ．２０１７０１３３０．［１２］ ＣＨＥＮＴ，ＣＨＥＮＧＢＲ，ＺＨＵＧＹ，ｅｔａｌ．Ｈｉｇｈｌｙｅｆｆｉ ｃｉｅｎｔｒｅｔｅｎｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｓｕｌｆｉｄｅｓｉｎ“ｓｅａｕｒｃｈｉｎ” ｌｉｋｅｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅ／ｎａｎｏｐｏｌｙｈｅｄｒａｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｓｃａｔｈｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｕｌｔｒａｌｏｎｇ ｌｉｆｅｌｉｔｈｉｕｍ ｓｕｌｆｕｒｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．ＮａｎｏＬｅｔｔｅｒｓ，２０１７，１７（１）：４３７－４４４．ＤＯＩ：１０．１０２１／ａｃｓ．ｎａｎｏｌｅｔｔ．６ｂ０４４３３．［１３］ ＹＥＣ，ＺＨＡＮＧＬ，ＧＵＯＣＸ，ｅｔａｌ．Ａ３Ｄｈｙｂｒｉｄｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｌｙｃｏｕｐｌｅｄｎｉｃｋｅｌｓｕｌｆｉｄｅａｎｄｈｏｌｌｏｗｃａｒｂｏｎｓｐｈｅｒｅｓｆｏｒｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｌｉｔｈｉｕｍ ｓｕｌｆｕｒｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｄＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１７，２７（３３）：１７０２５２４．ＤＯＩ：１０．１００２／ａｄｆｍ．２０１７０２５２４．［１４］ ＪＩＡＮＧＨＱ，ＬＩＵＸＣ，ＷＵＹＳ，ｅｔａｌ．Ｍｅｔａｌ ＯｒｇａｎｉｃＦｒａｍｅｗｏｒｋｓｆｏｒｈｉｇｈｃｈａｒｇｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｒａｔｅｓｉｎｌｉｔｈｉｕｍｓｕｌｆｕｒｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．ＡｎｇｅｗａｎｄｔｅＣｈｅｍｉｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｄｉｔｉｏｎ，２０１８，５７（１５）：３９１６－３９２１．ＤＯＩ：１０．１００２／ａｎｉｅ．２０１７１２８７２．［１５］ ＭＡＮＯＪＭ，ＪＡＳＮＡＭ，ＡＮＩＬＫＵＭＡＲＫＭ，ｅｔａｌ．Ｓｕｌｆｕｒ ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅｃｏａｔｅｄｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓｃａｒｂｏｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｉｔｈｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｉｎｔｅｒｌａｙｅｒａｓａｓｕｐｅｒｉｏｒｃａｔｈｏｄｅａｓｓｅｍｂｌｙｆｏｒｈｉｇｈｃａｐａｃｉｔｙｌｉｔｈｉｕｍｓｕｌｆｕｒｃｅｌｌｓ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＳｕｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅ，２０１８，４５８：７５１－７６１．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ａｐｓｕｓｃ．２０１８．０７．１１３．［１６］ ＱＵＹＨ，ＺＨＡＮＧＺＡ，ＷＡＮＧＸＷ，ｅｔａｌ．ＡｓｉｍｐｌｅＳＤＳ ａｓｓｉｓｔｅｄｓｅｌｆ ａｓｓｅｍｂｌｙｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｈｏｌｌｏｗｃａｒｂｏｎｎａｎｏｓｐｈｅｒｅｓｔｏｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｓｕｌｆｕｒｆｏｒａｄｖａｎｃｅｄｌｉｔｈｉｕｍ ｓｕｌｆｕｒｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＣｈｅｍｉｓｔｒｙＡ，２０１３，１（４５）：１４３０６－１４３１０．ＤＯＩ：１０．１０３９／Ｃ３ＴＡ１３３０６Ｋ．［１７］ ＺＨＡＮＧＪＴ，ＬＩＺ，ＣＨＥＮＹ，ｅｔａｌ．Ｎｉｃｋｅｌ ｉｒｏｎｌａｙ ｅｒｅｄｄｏｕｂｌｅｈｙｄｒｏｘｉｄｅｈｏｌｌｏｗｐｏｌｙｈｅｄｒｏｎｓａｓａｓｕｐｅｒｉｏｒｓｕｌｆｕｒｈｏｓｔｆｏｒｌｉｔｈｉｕｍ ｓｕｌｆｕｒｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．ＡｎｇｅｗＣｈｅｍＩｎｔＥｄＥｎｇｌ，２０１８，５７（３４）：１０９４４－１０９４８．ＤＯＩ：１０．１００２／ａｎｉｅ．２０１８０５９７２．［１８］ ＣＨＥＮＴ，ＺＨＡＮＧＺＷ，ＣＨＥＮＧＢＲ，ｅｔａｌ．Ｓｅｌｆ ｔｅｍｐｌａｔｅｄｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｌａｃｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｔｈｒｅａｄｅｄｈｏｌｌｏｗＣｏ３Ｓ４ｎａｎｏｂｏｘｅｓｆｏｒｈｉｇｈ ｒａｔｅａｎｄｈｅａｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｔｌｉｔｈｉｕｍ ｓｕｌｆｕｒｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１７，１３９（３６）：１２７１０－１２７１５．ＤＯＩ：１０．１０２１／ｊａｃｓ．７ｂ０６９７３．［１９］ ＨＥＪＲ，ＣＨＥＮＹＦ，ＭＡＮＴＨＩＲＡＭＡ．ＭＯＦ ｄｅｒｉｖｅｄｃｏｂａｌｔｓｕｌｆｉｄｅｇｒｏｗｎｏｎ３Ｄｇｒａｐｈｅｎｅｆｏａｍａｓａｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｕｌｆｕｒｈｏｓｔｆｏｒｌｏｎｇ ｌｉｆｅｌｉｔｈｉｕｍ ｓｕｌｆｕｒｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１８，４：３６－４３．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｉｓｃｉ．２０１８．０５．００５．（责任编辑：顾琳）３０１第５期 陈磊，等：钴、氮共掺杂碳纳米复合材料的制备及其在锂硫电池中的应用。
不同变形量5182-O_铝合金汽车板PLC_效应表现和吕德斯带演变
精 密 成 形 工 程第15卷 第12期50 JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING2023年12月收稿日期：2023-09-08 Received ：2023-09-08基金项目：山东省重点研发项目（2021SFGC1001）Fund ：Key Research and Development Project of Shandong Province(2021SFGC1001) 引文格式：麻慧琳, 吴万东, 徐志远, 等. 不同变形量5182-O 铝合金汽车板PLC 效应表现和吕德斯带演变[J]. 精密成形工程, 2023, 15(12): 50-57.MA Hui-lin, WU Wan-dong, XU Zhi-yuan, et al. PLC Effect and Luders Band Performance of 5182-O Aluminum Alloy Automo-tive Plate under Different Deformation[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2023, 15(12): 50-57. *通信作者（Corresponding author ） 不同变形量5182-O 铝合金汽车板PLC效应表现和吕德斯带演变麻慧琳，吴万东*，徐志远，杨立民，刘明诏，王磊（山东南山铝业股份有限公司 国家铝合金压力加工工程技术研究中心，山东 烟台 265700） 摘要：目的 系统研究变形量对5182-O 合金吕德斯效应、PLC 效应和吕德斯带演变的影响，为提高汽车用5182-O 合金冲压零件表面质量、扩大其应用范围奠定理论基础。
方法 采用透射电子显微镜（TEM ）、拓扑仪和万能拉伸试验机等手段表征变形时材料的位错演变、局部变形带形成、宏观形貌演变规律等。
结果 当材料变形量较小时，位错密度较低，呈现随机散布状态，随着变形量的增大，位错快速增殖且密度迅速增大，位错相互缠结，当材料变形发展至PLC 效应临界区时，逐渐演变形成小范围位错塞积群，当材料变形发展至PLC 效应深入发展区时，最终演变形成大范围位错塞积群和林位错墙，而与之相对应的材料表面的宏观形貌演变规律如下：由低变形量时的光滑表面演变为单条变形条带、多条变形条带和最终致密粗糙的变形条带。
219515817_带状组织对微合金钢应变局部化及应变强化行为的影响
精 密 成 形 工 程第15卷 第6期120 JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING2023年6月收稿日期：2023–02–05 Received ：2023-02-05 基金项目：天津市自然科学基金（JCQNJC03700）；国家自然科学基金（11872275）；大学生创新创业训练项目（202110069075） Fund ：The Natural Science Foundation of Tianjin(JCQNJC03700); The National Natural Science Foundation of China (11872275); Innovation and Entrepreneurship Training Program for College Students(202110069075) 作者简介：任春华（1989—），男，博士，讲师，主要研究方向为实验固体力学。
Biography ：REN Chun-hua(1989-), Male, Doctor, Lecturer, Research focus: experimental solid mechanics. 引文格式：任春华, 周治顺, 薛冬阳, 等. 带状组织对微合金钢应变局部化及应变强化行为的影响[J]. 精密成形工程, 2023, 15(6): 120-126.REN Chun-hua, ZHOU Zhi-shun, XUE Dong-yang, et al. Effect of Banded Microstructure on Strain Localization and Strain 带状组织对微合金钢应变局部化及应变强化行为的影响任春华，周治顺，薛冬阳，张晓川，计宏伟，寇金宝（天津商业大学 机械工程学院，天津 300134）摘要：目的 研究不同加载方向下带状结构对微合金钢塑性变形及应变强化行为的影响。
已发表的学术论文
(1)Ying Lungan, Zhou Tie, "Long-time Asymptotic Behavior of Lax-Friedrichs Scheme", J. PartialDiff. Eqs., Vol.6, No.1 (1993), 39-61(2)Long-an Ying, Tie Zhou, "Nonlinear Stability of Discrete Shocks", Proceedings of the Japan-ChinaSeminar on Numerical mathematics, Lecture Notes in Numerical and Applied Analysis, Vol.14 (1995), pp227-239.(3)Tie Zhou, "A Remark on the Nonlinear Stability of Discrete Shocks for Single HyperbolicConservation Laws", Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, Vol.33, No.5 (1997), pp554-560. (EI)(4)Han-song Tang, Tie Zhou, "Why nonconservative interface algorithms may be applicable: analysisfor Chimera grids", Proceedings of 7th International Symposium on CFD(1997), pp336-341. (5)Han-song Tang, Tie Zhou, "On Nonconservative Conditions at Grid Interfaces", SIAM Journal onNumerical Analysis, V ol.37, No.1 (1999), pp173-193. 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(SCI)(15)郭晓虎，杨建生，孔强，周铁，姜明，“锥束覆盖方法的并行实现及性能分析”，中国体视学与图像分析，V ol.10, No.3, 165-169, 2005.(16)Jiansheng Yang, Xiaohu Guo, Qiang Kong, Tie Zhou, Ming Jiang, "Parallel Implementation of theKatsevich's FBP Algorithm", International Journal of Biomedical Imaging, Special Issue on"Development of Computed Tomography Algorithms", 2006, Article ID 17463.(17)Ge Wang, Ming Jiang, Jie Tian,Wenxiang Cong, Yi Li, Weimin Han, Durai Kumar, Xin Qian, HaiouShen, Tie Zhou, Jiantao Cheng, Y ujie Lv, Hui Li, Jie Luo, "Recent development in bioluminescence tomography", 2006 3RD IEEE INTERNA TIONAL SYMPOSIUM ON BIOMEDICAL IMAGING: FROM MACRO TO NANO, VOLS 1-3, IEEE International Symposium on Biomedical Imaging, pages: 678-681, 2006. (SCI)(18)Ming Jiang, Tie Zhou, Jiantao Cheng, Wengxiang Cong, Durairaj Kumar, Ge Wang, "ImageReconstruction for Bioluminescence Tomography", RSNA 2005.(19)Ming Jiang, Tie Zhou, Jiantao Cheng, Wenxiang Cong, Ge Wang, "Development of bioluminescencetomography", art. no. 63180E, Developments in X-Ray Tomography V, PROCEEDINGS OF THE SOCIETY OF PHOTO-OPTICAL INSTRUMENTATION ENGINEERS (SPIE), vol. 6318, pages: E3180-E3180, 2006. (SCI)(20)Jinxiao Pan, Tie Zhou, Yan Han, Ming Jiang, “Variable Weighted Ordered Subset ImageReconstruction Algorithm”, International Journal of Biomedical Imaging, V olume 2006 (2006), doi:10.1155/IJBI/2006/10398 Article ID 10398, 7 pages(21)Seung Wook Lee, Jinxiao Pan, Chunhua Liu, Tie Zhou, Cheul-Muu Sim, Ming Jiang, A PreliminaryStudy of Iterative Reconstruction Algorithms for Neutron Tomography, The 8th World Conference on Neutron Radiography, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, 16 - 19 October, 2006. (SCI)(22)G. Wang, X. Qian, W. Cong, H. Shen, Y. Li, W. Han, D. Kumar, M. Jiang, T. Zhou, J. Cheng, J. Tian,Y. Lv, Hui Li, J. Luo, "Recent development in bioluminescence tomography", Current MedicalImaging Reviews, V olume 2, Number 4, November 2006. (SCI)(23)Tony Chan, Haomin Zhou, Tie Zhou, "Error Analysis for H^1 Based Wavelet Interpolations", ImageProcessing Based on Partial Differential Equations: Proceedings of the International Conference on PDE-Based Image Processing and Related Inverse Problems, Editors: X.-C. Tai, K.-A. Lie, T.F.Chan, and S. Osher, Series: Mathematics and Visualization, Springer Verlag, 2007.(24)Jiang, Ming; Louis, Alfred K.; Wolf, Didier; Zhao, Hongkai; Daul, Christian; Zhang, Zhaotian;Zhou, Tie, Mathematics in biomedical imaging: Editorial, International Journal of BiomedicalImaging, v 2007, Article number: 64954. 2007. (EI)(25)M. Jiang, T. Zhou, J. Cheng, W. Cong, G. Wang, "Image reconstruction for bioluminescencetomography from partial measurement", OPTICS EXPRESS, V ol. 15, No. 18, September 2007.(SCI)(26)Wenlei Ni, Ming Jiang, Shulin Zhou, Tie Zhou, “On Reconstruction Algorithms of X-ray PhaseContrast CT by Holographic Measurements” (invited), An Interdisciplinary Workshop onMathematical Methods in Biomedical Imaging and Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT), Centro di Ricerca Matematica Ennio De Giorgi, Scuola Normale Superiore di Pisa, Italy, October 15 - 20, 2007.(27)Ni Wen-lei, Zhou Tie, "Algorithm for phase contrast X-ray tomography based on nonlinear phaseretrieval", Applied Mathematics and Mechanics (English Edition), Vol.29, No.1, pp101-112, 2008.(SCI)(28)Jiantao Cheng, Tie Zhou, "A Variational EM Method for the Inverse Black Body RadiationProblem", Journal of Computational Mathematics (English Edition), V ol.26, No.6, pp876–890, 2008.(SCI)(29)Tie Zhou, Jiantao Cheng, Ming Jiang, Bioluminescence Tomography Reconstruction by Radial BasisFunction Collocation Method, Industrial and Applied mathematics in China (Series in Contemporary Applied Mathematics CAM 10), pp229-239, Higher Education Press, 2009.(30)Caifang Wang, Tie Zhou, “Local convergence of an EM-like image reconstruction method fordiffuse optical tomography”, Journal of Computational Mathematics (English Edition), Vol.29, No.1, pp.61-73, 2011. (SCI)(31)Caifang Wang, Tie Zhou, “The order of convergence for Landweber Scheme with α,β –rule”, InverseProblems and Imaging,V ol.6, No.1, pp.133-146, 2012. (SCI)(32)周宇，周铁，姜明，“X射线相位相位衬度层析成像的数学模型”，数学建模及其应用，第1卷，第2期，pp.12-18，2012.(33)Yu Zhou, Tie Zhou, Ming Jiang, “An alternative derivation for Bronnikov’s formula in x-ray phasecontrast tomography”, World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, ofInternational Federation for Medical and Biological Engineering (IFMBE) Proceedings, vol.39,pp.1038-1040, 2012.(EI)(34)Yanbin Lu, Jiansheng Yang, John W Emerson, Heng Mao, Tie Zhou,Y uanzheng Si, Ming Jiang,“Cone-beam reconstruction for the two-circles-plus-one-line trajectory”, Physics in Medicine and Biology”, Vol.57, No.9, pp.2689-2707, 2012.(SCI)(35)S. Luo, H. Zhou, T. Zhou, “An Improved Color Image Demosaicking Algorithm”, 2012 5thInternational Congress on Image and Signal Processing (CISP 2012), 2012-10. (EI)(36)Yu Zhou, Alfred K Louis, Tie Zhou, Ming Jiang, “Partial Coherence Theory for X-ray PhaseContrast Imaging Technique with Gratings”, Optics Communications，V olume 285, Issue 24, Pages 4763–4774, 2012-11. (SCI)(37)Seung Wook Lee, Yu Zhou, Tie Zhou, Ming Jiang, Jongyul Kim, Chiwon Ahn, Alfred K. Louis,Visibility studies in grating-based neutron phase contrast and dark-field imaging by partial coherence theory, Journal of Korean Physical Society, V ol. 63, NO. 11, pp. 2093 - 2097, 2013.(38)Shousheng Luo, Jiansheng Yang and Tie Zhou, “Moment-based cosh-Hilbert Inversion and ItsApplications in Single-photon Emission Computed Tomography”, CHINESE JOURNAL OFCOMPUTATIONAL PHYSICS（计算物理）, Vol. 30, No. 6, pp.799-807, Nov. 2013.（核心期刊）(39)Shousheng Luo, Tie Zhou, “Superiorization of EM Algorithm and Its Application in Single-PhotonEmission Computed Tomography(SPECT) ”, Inverse Problems and Imaging , Vol 8, Issue 1, Pages: 223 - 246, February 2014.(SCI)(40)Tangjie Lv, Tie Zhou, “V ARIATIONAL ITERA TIVE ALGORITHMS IN PHOTOACOUSTICTOMOGRAPHY W ITH V ARIABLE SOUND SPEED”, Journal of Computational Mathematics, Vol.32, No.5, pp.579-600, Aug. 2014. (SCI)(41)毛珩，李宣成，李海文，TAO Louis，周铁，“基于主动轮廓模型的运动线虫中心线定位算法”，中国科学：数学46(7)，pp.1005-1016，2016.(42)Ji Li and Tie Zhou, “On gradient descent algorithm for generalized phase retrieval problem”,Proceedings of IEEE Conference on Signal Processing (ICSP 2016).(EI)(43)Ji Li and Tie Zhou, “On Relaxed Averaged Alternating Reflections (RAAR) Algorithm for PhaseRetrieval from Structured I lluminations”, Inverse Problems, 33 (2), 025012(20pp), 2017. (SCI) (44)Ji Li and Tie Zhou, “NUMERICAL OPTIMIZATION ALGORITHMS FOR WA VEFRONT PHASERETRIEV AL FROM MULTIPLE MEASUREMENTS”, Inverse Problems and Imaging 11(4),pp.721-743, 2017.(SCI)(45)Ji Li, Tie Zhou and Chao Wang, “On global convergence of gradient descent algorithms forgeneralized phase retrieval problem”, Journal of Computational and Applied Mathematics, Volume 329, Pages 202-222, 2017.(SCI)(46)Chao Wang, Tie Zhou, “On Iterative Algorithms for Quantitative Photoacoustic Tomography in theRadia tive Transport Regime”, Inverse Problems, 33(11), 115006 (25pp) , 2017. (SCI)(47)Chao Wang, Tie Zhou, “A Hybrid Reconstruction Approach for Absorption Coefficient byFluorescence Photoacoustic Tomography”, Inverse Problems, 35 (2019) 025005, 2019. (SCI) (48)S. Luo, Y. Zhang, T. Zhou and J. Song , “XCT Image Reconstruction by a Modified SuperiorizedIteration and Theoretical Analysis”, Optimization Methods and Software, online,https:///10.1080/10556788.2018.1560442, 2019. (SCI)。
球化退火后的深冷处理对9SiCr_钢强韧性的影响
第15卷第12期精密成形工程2023年12月JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING165球化退火后的深冷处理对9SiCr钢强韧性的影响曹衡，王宇，徐军航，温秋林，高云保，赵岭，娄延春*（高端装备铸造技术全国重点实验室，沈阳 110022）摘要：目的针对9SiCr钢加热脱碳倾向大、加工性较差的问题，研究能够提高9SiCr钢的强韧度与耐磨性的热处理工艺。
方法设计一种球化退火后进行深冷处理的新热处理工艺路线来实现对9SiCr钢强度与耐磨性的改良。
对比9SiCr钢的等温球化退火与循环球化退火后的组织与性能，确定最适合的球化退火工艺；对退火后的9SiCr钢进行淬火，之后按照淬火后是否进行深冷处理、深冷处理前是否进行预回火进行分组对照试验。
结果对于热轧态9SiCr钢，800~750 ℃往复循环球化退火的强化效果优于各温度下等温球化退火的强化效果；深冷处理12 h后，9SiCr钢循环退火组织中的马氏体基体析出了大量超微细碳化物，增强了9SiCr 钢的耐磨性与刚性。
并且，进行深冷处理前在160 ℃（9SiCr钢M s点附近）下保温1 h可以增大碳化物的形核率，之后再进行深冷工艺，可以进一步促进碳化物析出，有利于改善9SiCr钢的退火组织，增强材料强度与韧性。
结论循环球化退火后预回火并进行深冷处理可以显著提高9SiCr钢的强韧性与耐磨性。
关键词：9SiCr钢；热处理；球化退火；深冷处理；预回火DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2023.12.019中图分类号：TG156 文献标识码：A 文章编号：1674-6457(2023)12-0165-08Influence of Deep Cryogenic Treatment on Strength and Toughness of9SiCr Steel after Spheroidizing AnnealingCAO Heng, WANG Yu, XU Jun-hang, WEN Qiu-lin, GAO Yun-bao, ZHAO Ling, LOU Yan-chun*(National Key Laboratory of Advanced Casting Technologies, Shenyang 110022, China)ABSTRACT: The work aim t o study the heat treatment process that can improve the strength, toughness and wear resistance of 9SiCr steel, to deal with the large tendency of decarburization during heating and the poor machinability of 9SiCr steel. A new heat treatment process route of spheroidizing annealing followed by deep cryogenic treatment was designed to improve the strength and wear resistance of 9SiCr steel. Firstly, the microstructure and properties of 9SiCr steel after isothermal spheroidizi-ng annealing and cyclic spheroidizing annealing under different parameters were compared to determine the most suitable spheroidizing annealing process. Then, the 9SiCr steel after annealing was quenched, and then divided into groups for contras-tive experiments according to whether deep cryogenic treatment was carried out after quenching and whether pre-tempering was carried out before deep cryogenic treatment. For hot-rolled 9SiCr steel, the strengthening effect of cyclic spheroidizing anneal-ing between 800 ℃ and 750 ℃was better than that of isothermal spheroidizing annealing at each temperature; deep cryogenic treatment for 12 hours made a large amount of ultra-fine carbides precipitate from martensite matrix in the cyclic annealed收稿日期：2023-09-04Received：2023-09-04基金项目：辽宁省“兴辽英才计划”（XLYC2008036）Fund：Liaoning Province “XingLiaoYingCai Plan” Project (XLYC2008036)引文格式：曹衡, 王宇, 徐军航, 等. 球化退火后的深冷处理对9SiCr钢强韧性的影响[J]. 精密成形工程, 2023, 15(12): 165-172. CAO Heng, WANG Yu, XU Jun-hang, et al. Influence of Deep Cryogenic Treatment on Strength and Toughness of 9SiCr Steel after Spheroidizing Annealing[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2023, 15(12): 165-172.*通信作者（Corresponding author）166精 密 成 形 工 程 2023年12月structure of 9SiCr steel, which increased the wear resistance and rigidity of 9SiCr steel. Moreover, preheating at 160 ℃ (near point M s of 9SiCr steel) for 1 hour before deep cryogenic treatment could increase the nucleation rate of carbides. After that, deep cryogenic treatment could further promote carbide precipitation, which was beneficial to improve the annealed structure of 9SiCr steel and increase its strength and toughness. Pre-tempering after cyclic spheroidizing annealing followed by deep cryo-genic treatment can significantly improve the strength and toughness as well as wear resistance of 9SiCr steel. KEY WORDS: 9SiCr steel; h eat t reatment; spheroidizing annealing; deep cryogenic treatment; pre-tempering深冷处理[1]是指以液氮为制冷剂，在低于−130 ℃的温度下对工件进行处理的方法。
冷轧电工钢在线铁损预测数学模型
会存样本点数量接近或小于变量个数、变量间存
在耦合关系，以及某些参数是原来另外某些参数
的线性组合等情况，从而导致变量间存在多重相
关性。
在变量之间存在多重相关性的时候，如果仍
采用最小二乘法原理建立线性回归模型，则所建
立模型的精确性、可靠性都难以保证，回归系数将
无法精确计算，回归系数的物理解释将无意义，同 时也使得回归模型的泛化能力变得很弱［２］。
２０２３年 ４月第 ２期
槡∑ ＰＲＥＳＳｈ
＝
１ ｍ
ｐ︿
（ｙ（ｉ） －ｙ（ｉ））２
ｉ＝１
（３）
— １３—
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总第 ２８２期 冶 金 设 备
２０２３年 ４月第 ２期
其中，ｙ（ｉ）是预测校验数据（ｐ个样本点）中的
︿
第 ｉ个样本点，而 ｙ（ｉ）为其预测值。
关键词 无取向电工钢 铁损 数学模型 中图法分类号 ＴＧ３３５．２２ 文献标识码 Ａ Ｄｏｉ：１０３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１－１２６９２０２３０２００３
ＯｎｌｉｎｅＩｒｏｎＬｏｓｓＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌＭｏｄｅｌｏｆ ＣｏｌｄＲｏｌｌｅｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＳｔｅｅｌ
ＨｅＬｉｈｏｎｇ ＣａｉＱｕａｎｆｕ ＷａｎｇＺｈｉｊｕｎ ＹａｏＷｅｎｄａ
ｊ＝１
（３）
其中，λｊ表示第 ｊ个主成分所对应的特征值。
当前 ｈ个主成分的累计贡献率达到 ８５％以上的
时候，一般认为包含了原数据足够多的信息。
２．５ 偏最小二乘回归（ＰＬＳ） 偏 最 小 二 乘 回 归 （ＰａｒｔｉａｌＬｅａｓｔＳｑｕａｒｅｓ
Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ，ＰＬＳ），基于对数据信息的分解和筛选，
2003年度辽宁省科学技术奖获奖项目名录
2003Z-1-01 纳米碳管的制备、结构和物 性研究 2003F-1-01 质子交换膜燃料电池技术
2003F-1-02 海参及其功能性成分的开发
2003F-1-03 热弹性红外图像安全检测系 中国科学院金属研究所、国家质量 监督检验检疫局锅炉压力容器检测 统研制
研究中心、香港彼岸科仪有限公司
2003J-1-01 瘦肉型猪品质改良及高效养 殖综合配套技术研究 2003J-1-02 虾夷扇贝引种及规模化增养 殖技术研究
2003J-1-06 高精度热压氮化硅陶瓷球轴 承 2003J-1-07 高精度管道漏磁在线检测系 统 2003J-1-08 WEN13-1/13-2 浮式生产储油 船设计与建造 2003J-1-09 辽宁省国土资源遥感综合调 查
郑三立、孙 刚、梁 旭、洪 军、胡明亮、 阴宏民、孙 明、黄其励、周仲晖、陈必英、 李 娜 吴玉厚、张 珂、富大伟、孙 红、郭 桦、 李颂华、张丽秀、刘春泽、王宗英、王 军、 赵 民 杨理践、陈 勇、高松巍、李梦雄、金大庆、 周林元、闵希华、陈晓明、孙建刚、王晓峰、 刘慧芳 顾永建、赵耕贤、马延德、于泽彬、张忠林、 张雅娣、张海全、姜福茂、李小平、孙德林、 马瑞云 仲跻权、李国运、胡远满、孙德兰、李纯武、 张玉书、于宝山、刘秀云、黄 辑、常 禹、 布仁仓
沈阳农业大学、阜新原种猪场
辽宁省海洋水产研究所
2003J-1-03 旱田除草剂精恶唑禾草灵
2003J-1-04 400MPa 超级钢的研究开发
沈阳化工研究院、安徽化星化 工股份有限公司、杭州宇龙化 工有限公司 东北大学、宝山钢铁股份有限 公司、第一汽车集团公司
-1-
2003J-1-05 数字动态实时仿真系统
中国科学院大连化学物理研 究所 中国科学院大连化学物理研 究所 大连理工大学 中国科学院沈阳自动化研究 所 东北大学、 鞍钢集团矿业实业 发展总公司、 马钢集团姑山矿 业公司 中国科学院沈阳应用生态研 究所、辽宁省森林经营研究 所、 辽宁省干旱地区造林研究 所 铁岭市农业科学院 辽宁省盐碱地利用研究所 丹东农业科学院 辽宁省果树科学研究所、 大连 市农村经济发展局、 营口市果 蚕技术指导站、 铁岭市果蚕管 理站、 阜新市果树技术指导站
一种分形结构微带天线的设计和馈点的优化
一种分形结构微带天线的设计和馈点的优化阮晓冬;吕英华【摘要】微带贴片天线是一种低材料、体积小、易于制作的天线.为了实现天线的多频带特性,在微带贴片天线中引入了sierpinski模型结构.分形结构是在一个递归的过程中产生的,它们可以在有限的空间产生很长或很宽的表面积,因此,分形结构可以使宽带天线在小型化的同时又能保持和大天线相似的辐射模式和输入阻抗特性.这种sierpinski分形结构的微带天线可以用在WLAN,BLUETOOTH和WIMAX中.本文详细研究了sierpinski分形结构的迭代设计以及馈带线的馈点位置,并分析了对于此类天线的最佳馈电点【期刊名称】《软件》【年(卷),期】2012(033)005【总页数】3页(P3-5)【关键词】分形;天线;馈点;迭代【作者】阮晓冬;吕英华【作者单位】北京邮电大学电子工程学院,北京 100876;北京邮电大学电子工程学院,北京 100876【正文语种】中文【中图分类】TN820 引言微带贴片天线是一种体积小、效率高、制作简单的天线。
随着科技的日益更新，单频带的天线已经不具有可适用性了，所以对于多频带天线的设计及需求就显得很迫切。
以前的多频带天线是通过在辐射贴片上开出数个缝隙来实现多频带，但是这样容易导致相邻频带的间隔很大，文献[1,2]。
所以为了实现更高更多的频带，在微带天线的辐射贴片上引入了分形结构。
“分形”一词来自拉丁文“fractus”，意思是分裂。
在1975年Benoit Mandelbrot第一次应用“分形”这个词。
分形是一种组成部分以某种方式与整体相似的形体。
它具有自相似性和伸缩对称性，文献[5]。
利用上述特性可以实现一种应用于多系统的天线。
另外实现天线多频带的方法还有增加天线的辐射单元、增加调谐器件例如变容二极管，文献[3]。
Sierpinski 分形的原理是取一个方形贴片，并分成九个同样大小的方形，中间一个方形被挖空。
剩下的八个可以继续被分成九个更小的方形，中间一个继续被挖空。
Al5052中PLC效应的应力降统计与多重分形分析
。以往研究主要在 PLC 的物理根源研究，
而目前则集中在材料本构和模拟以及试验直接观察等
[1, 2, 4-9]
。
[3,
近年来，由于 Ananthakrishna 等和 Lebyodkin 等
文采用应力降作为统计对象，统计结果 nδs 为应力降 区间 (s-δs/2 ， s+δs/2) 的统计值。此外，对于较大的应 变速率，引入应力降统计概率 p(s)，其表达式为：
Portevin-Le Chatelier（PLC）效应也叫做锯齿屈服 或者连续屈服， 是应变速率、 温度以及内部溶质原子与 运动位错之间共同作用的结果 。当应变速率适当高 时，可观察到 A 型 PLC 效应，其在应力-应变（或应力 -时间）曲线上表现为稀疏的锯齿波；随着应变速率的 下降，B 型和 C 型的 PLC 效应依次可观察到，它们在 所得的应力曲线上分别表现为间隙跳跃式锯齿波和连 续锯齿波 方面
-3 -1
（ Type A） 类型的应力降统计结果呈单调递减趋势 （见 图 2c ） ，对该应力降统计结果的分布进行拟合 获得 α=1.2， 表明在高应变速率 3.3×10-3 s-1 P ( s ) s ，
300 250 Stress/MPa 200
Stress/MPa 10 5 0 -5 -10 -15 -20 3000 3500 Time/s 500 400 300 200 100 0 4000
[16, 17] α
， k 为正整数，且 q 的取值范围为 -20 到 20。
( t , q ) ( t , q ) ln i ( t ) ~ ( q ) ln t i f ( t , q ) ( t , q ) ln i ( t , q ) ~ f (q ) ln t i ( t , q ) iq / j q i j
复合材料层合板应力分析的小波有限元法
复合材料层合板应力分析的小波有限元法彭惠芬;孟广伟;范森;周立明【摘要】In order to improve the accuracy and efficiency of numerical calculation of laminated composite plates, based on laminated composite plate theories, the element transformation matrixes of BSWI ( B-spline Wavelet on the Interval) for laminated composite plates are constructed. The tensor product of scaling functions of BSWI with the same scale but different orders is used as interpolation function; the matrixes have the characteristics of continuity and compatibility for node displacement, deflection and its derivatives. Based on the principle of virtual work, the BSWI element stiffness equation of laminated composite plates is derived. The relationship between deflections of nodes on diagonal OA and their distances to the center of the laminated composite plate is analyzed. The distribu-tions of stress and strain of laminated composite plates under axial loads are also analyzed. Numerical experiments show that BSWI finite element method for stress analysis of laminated composite plates can achieve higher numerical accuracy with fewer elements and freedoms.%为提高层合板数值计算精度和效率,基于复合材料层合板理论,采用同尺度不同阶数区间B样条小波(BSWI)尺度函数的张量积插值,构造满足节点位移、挠度及其导数连续性和兼容性的BSWI层合板单元转换矩阵,并从虚功原理出发,推导了层合板单元BSWI单元刚度方程,计算并分析了层合板承受轴向拉伸时对角线OA上各点挠度与板心O距离变化关系及应力、应变沿板厚分布规律.数值结果表明:BSWI有限元法在复合材料层合板应力分析方面,可用较少单元和自由度数获得较高计算精度.【期刊名称】《华南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(040)007【总页数】6页(P117-122)【关键词】区间B样条小波;复合材料层合板;转换矩阵;刚度方程【作者】彭惠芬;孟广伟;范森;周立明【作者单位】吉林大学机械科学与工程学院,吉林长春130022;东北石油大学机械科学与工程学院,黑龙江大庆163318;吉林大学机械科学与工程学院,吉林长春130022;东北石油大学石油工程学院,黑龙江大庆163318;吉林大学机械科学与工程学院,吉林长春130022【正文语种】中文【中图分类】O242;TB115近十年来，随着复合材料层合板在航空、航天、船舶、建筑等领域广泛应用，复合材料层合板有限元分析越来越受到工程界、学术界的广泛重视.由于复合材料层合板具有拉－剪、弯－扭和拉剪－弯扭耦合效应，并且在板边缘附近应力分布复杂、变化梯度大，给传统有限元网格的划分和高精度单元的建立带来很大困难［1-4］.小波有限元是近年来发展起来的一种新型数值分析方法，已广泛应用于故障诊断、振动分析、热传导、电磁场等各个工程领域.以小波函数或尺度函数替代传统多项式插值，是优于单元网格加密和阶次升高的自适应算法［5-6］.目前，小波有限元研究的热点是如何构造精度高、稳定性好的小波单元以满足各类工程需要，为此，许多学者开展了相关方面的研究，周又和等［7］利用Daubechies小波，构造了小波梁单元和板单元;向家伟等［8］构造了区间B样条小波单元;Phoon等［9］构造了一类用于求解大梯度问题的小波单元;然而，这些小波单元绝大部分适用于各向同性材料的静动力学分析.文中基于层合板理论，利用样条函数待定系数少、连续性强、逼近精度和计算效率高的优点［10］，采用同尺度不同阶数区间B样条小波(BSWI)尺度函数张量积对层合板位移和挠度插值，构造了BSWI二维C0型和C1型单元转换矩阵，将小波系数转化为节点物理空间自由度，并从虚功原理出发，推导了BSWI层合板单元的单元刚度方程.1 BSWI层合板单元转换矩阵基于经典层合板理论，在单元的交界面上需同时满足位移u、v，挠度w及其导数的兼容性和连续性.文中采用同尺度不同阶数的BSWI尺度函数张量积插值，构造层合板单元转换矩阵，单元节点及自由度排列如图1所示.单元长度分别为 lex、ley，单元节点数为n×n(n=2j+1，j为BSWI尺度函数的尺度)，单元总自由度数为3n2+4n+4，单元节点自由度具体布置如下:编号为1、n、n2－n+1、n2的4 个角节点自由度为 ui、vi、wi、∂wi/∂x、∂wi/∂y、∂2wi/∂x∂y;左、右边上内部节点自由度为:ui、vi、wi、∂wi/∂y;上、下边上内部节点自由度为:ui、vi、wi、∂wi/∂x;其他为内部节点，自由度为:ui、vi、wi.其中，ui、vi、wi 分别为第 i个节点沿坐标轴x、y、z方向位移.图1 小波单元节点布置Fig.1 Node distribution of wavelet finite element采用BSWI尺度函数二维张量积插值，在单元边界节点上对未知场函数u0(ξ，η)、v0(ξ，η)进行插值，构造二维C0型单元转换矩阵;同时对未知场函数w(ξ，η)及其导数进行插值，构造二维C1型单元转换矩阵.未知场函数可表示为式中:u0(ξ，η)，v0(ξ，η)表示层合板中面沿 x、y 方向位移;w(ξ，η)表示层合板挠度;ξ、η为单元局部坐标，表示为:ξ=(x－x1)/lex、η =(y－y1)/ley，其中x1、y1为整体坐标下单元起始坐标;Φ1、Φ2和Φ3、Φ4分别是同尺度不同阶数的一维区间B样条尺度函数，即其中，m1、m2为BSWI尺度函数的阶数.αe、βe、γe为单元上待求的小波插值系数列向量，分别表示为定义单元节点位移列阵:将式(3)代入式(1)得到由节点位移表示的未知场函数:式中，C0型单元转换矩阵为C1型单元转换矩阵表示为其中:式中，Φs，m(i)表示BSWI尺度函数Φs对m偏导数在相应点i处的取值.其中2 BSWI复合材料层合板单元构造根据层合板理论［11-16］，取其中面为参考面，忽略厚度方向的变形(εz=0)，根据小变形假设，层合板的位移－应变关系可表示为式中:u0、v0和w分别为中面沿x、y和z轴方向的位移分量;z为距中面位移;εx、εy和γxy分别为沿 x、y和z轴方向的应变分量.由于层合板各层刚度及材料主方向的不同，第k层应力－应变关系可表示为式中，其中:θ表示从 x轴转向主轴的角度;C11=E1和E2分别为材料在1、2主方向上的弹性模量，υ12和υ21为泊松比.当层合板在外力作用下处于平衡时，且产生符合约束的微小虚位移，则第k层的虚功方程为式中:虚应变列阵δε =［δεx δεy δγxy］T，应力列阵σk=［σx σy xy］T.由于层合板应力的不连续分布，对所铺层求和后，可得层合板总虚功为定义单元等效节点力列阵:式中:其中，面力px和py分别为层合板x、y方向轴向拉力，q为垂直于层合板面的压力，pj为集中载荷.外力在虚位移上所作的虚功为式中:节点虚位移将式(7)－(10)联立，并将局部坐标下单元求解域Ωs={ξ，η|ξ，η∈［0，1］}映射为整体坐标下标准求解域Ωe，由虚功原理可得层合板 BSWI刚度方程:式中，层合板刚度矩阵，拉伸刚度，弯曲－拉伸耦合刚度，弯曲刚度其中，Zk为层合板第k层距中面的距离，3 算例分析为验证文中构造的BSWI层合板单元的正确性和有效性，图2给出了16层等厚层合板结构示意图.层合板由上、下8层材料主方向与坐标轴夹角分别为－45°和45°层合板组成，简记为－45°8/45°8，单层板板厚t=0.125mm，长度a=1m，宽度b=0.5m，E1=181.00GPa，E2=10.30 GPa，v21=0.28，G12=7.17GPa，在其两侧承受轴向载荷px=5×103N/m.求:1)对角线OA上各点挠度随距离的变化;2)层合板应力、应变沿板厚的分布规律.图2 层合板结构示意图Fig.2 Structure diagram of laminated composite plates采用阶数m=2，尺度 j=3和阶数 m=4，尺度j=3的BSWI尺度函数(分别简记为BSWI23和BSWI43)的张量积对板中面位移及挠度插值，构造BSWI层合板单元，单元数量为1个，总自由度数为283个.表1中给出了层合板承受单向轴向拉伸时，分别采用BSWI小波有限元法和ANSYS数值分析法求解层合板1层、8(+45°)层和16层应力值，并将BSWI法与解析解进行误差比较.由表中结果可见:BSWI法计算精度明显高于ANSYS数值分析法，且BSWI法计算层合板最大应力的相对误差不超过5.03%，说明文中所构造的BSWI层合板单元是正确可行的，同时也说明本文所构造的BSWI层合板单元继承了样条函数逼近精度高，连续性强的优点，可用较少单元和自由度数获得较高的计算精度.表1 BSWI法求解各层应力值与解析解比较Table 1 Comparison of analytical results of stress with those obtained by BSWI method层数应力符号/MPa 1个BSWI 400个Shell99应力理论解BSWI法相对误差/%1 56 σy －1.92 －2.02 －1.86 3.09 xy 1.28 1.46 1.35 5.03 σx 4.39 4.41 4.36 0.σx 0.65 0.67 0.64 1.8 81 σy 1.91 1.93 1.85 3.29 xy 2.61 2.592.69 3.04 σx 0.65 0.65 0.64 1.16 56 σy －1.81 －1.92 －1.86 3.04 xy －1.30 －1.41 －1.35 4.02图3为对角线OA上各点挠度随距O点距离的变化.由图可见，由于具有拉剪耦合效应，在均匀轴向拉伸载荷作用下，非对称层合板发生了弯曲，挠度随板面上距O点距离非线性变化.其中，O点挠度为0，4个角点挠度最大为5.42 mm.图4为层合板各层应力、应变沿板厚的分布图，由图可见，层合板应变沿厚度连续分布，而各层应力不连续分布，这主要由于层合板各层刚度不同造成的.图3 对角线OA上点的挠度与距离的变化关系Fig.3 Relationship between deflection of nodes on diagonal OA and the distance to the center of plate 图4 层合板应变、应力沿板厚分布图Fig.4 Distributions of stress and strain of laminated composite plates in thickness direction4 结论文中基于经典层合板理论，采用同尺度不同阶数区间B样条小波尺度函数的二维张量积插值，构造二维C0型和C1型层合板单元转换矩阵，从而将无明确物理意义的小波系数转换为节点位移坐标，方便了相邻单元的连接和边界条件的处理，并利用虚位移原理得到了BSWI层合板单元的单元刚度方程.数值算例表明，文中构造的BSWI层合板单元在薄板的静态分析中，具有求解精度高、所用单元和自由度数量少的优点，为进行较复杂层合板结构分析提供了高精度单元.参考文献:［1］Lee Sang-Ho，Yoon Young-Cheol.Numerical predication of crack propagation by an enhanced element-free Galerkin method ［J］.Nuclear Engineering and Design，2004(3):257-271.［2］Metin Aydogdu.A new shear deformation theory for laminated composite plates ［J］.Composite Structures，2009(89):94-101.［3］Ferreira A J M.A formulation of the multiquadric radial basis function method for the analysis of laminated composite plates［J］.Composite Structures，2003(59):385-392.［4］王勖成.有限单元法［M］.北京:清华大学出版社，2002.［5］何正嘉，陈雪峰.小波有限元理论研究与工程应用的进展［J］.机械工程学报，2005，41(3):1-11.He Zheng-jia，Chen Xue-feng.Advanced in theory study and engineering application of wavelet finite element［J］.Chinese Journal of Mechanical Engineering，2005，41(3):1-11.［6］Kim Y Y，Jang G W.Hat interpolation wavelet-based multi-scale Galerkin method for thin-walled box beam analysis［J］.International Journal for Numerical Methods in Engineering，2002，53:1575-1592. ［7］周又和，王记增，郑晓静.小波伽辽金有限元法在梁板结构中的应用［J］.应用数学和力学，1998，19(8):697-706.Zhou You-he，Wang Ji-zeng，Zheng Xiao-jing.Applications of wavelet Galerkin FEM to beam and plate structures［J］.Applied Mathematics and Mechanics，1998，19(8):697-706. ［8］向家伟，陈雪峰，何正嘉.区间B样条小波平面弹性及Mindlin板单元构造研究［J］.计算力学学报，2007，24(6):869-875.Xiang Jia-wei，Chen Xue-feng，He Zheng-jia.A study of the construction of wavelet-based plane elastomechanics and mindlin plate elements using B-spline wavelet on the interval［J］.Chinese Journal of Computational Mechanics，2007，24(6):869-875.［9］Phoon K K，Huang S P，Quek S T.Implementation of Karhunen-Loeve expansion for simulation using a wavelet-Galerkin scheme［J］.Probabilistic Engineering 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分数阶单摆系统的终端滑模控制混沌同步
分数阶单摆系统的终端滑模控制混沌同步程春蕊;朱军辉;毛北行【摘要】针对一类具有不确定性和外部扰动的分数阶单摆系统,本文提出了一种新的分数阶滑模同步控制方法.首先,在分数阶微积分的基础上,引入了一种新的非奇异分数阶终端滑模面,并利用分数阶Lyapunov稳定性定理,证明了在滑模面上误差系统能够在有限时间内收敛到平衡点.在此基础上,针对事先未知系统中不确定性和外部扰动的界的情况,设计了适当的自适应律.基于自适应律和有限时间控制思想,提出了一种自适应滑模控制器,以保证系统在给定的时间内发生滑模运动,并证明了所提出的滑模控制方法在到达和滑模阶段都具有有限时间收敛性和稳定性.最后,通过数值算例验证了该方案的适用性和有效性.【期刊名称】《工程数学学报》【年(卷),期】2019(036)001【总页数】7页(P99-105)【关键词】分数阶系统;终端滑模;混沌同步;自适应控制;单摆系统【作者】程春蕊;朱军辉;毛北行【作者单位】郑州航空工业管理学院理学院,郑州450015;郑州航空工业管理学院理学院,郑州450015;郑州航空工业管理学院理学院,郑州450015【正文语种】中文【中图分类】O482.41 引言传统的控制理论中，通常假设系统为刚性系统，即被控对象模型和控制器模型均为整数阶次．然而，这样的整数阶系统与实际系统存在一定的差距．Mandelbrot 教授指出在自然界和科学技术中存在着大量的分数维[1,2]，文献[3]认为实际系统通常大多是分数阶次的，采用分数阶系统描述那些本身带有分数阶特性的对象时，能更好的揭示对象的行为和本质．1995 年，Oustaloup[4]提出了将分数阶控制器用于动态系统的设想，并设计了第一代分数阶控制器，研究和对比分析表明分数阶控制器有更好的鲁棒性等优点．分数阶滑模结合分数阶微积分和滑模控制的双重优点，能够在传统的滑模控制的基础上提高系统的控制性能和精确性，成为现代非线性控制的重要研究方法，在各个领域也得到了广泛应用并取得了很多成果[5-10]．文献[11]给出了两自由度的机械臂系统与双槽水槽系统的模糊分数阶滑模控制器，文献[12]设计了一类动力系统的分数阶终端滑模控制器．文献[13]研究了一类不确定混沌系统的自适应滑模终端控制问题．另一方面，单摆系统是物理学中常见的一类系统，单摆的混沌运动引起了广大学者的高度关注，例如：文献[14]研究了保守系统中单摆的混沌运动，给出了周期性外力作用下的单摆系统的动力学分析；文献[15]研究了有阻尼有驱动的单摆系统的旋转数问题；文献[16]对非线性单摆系统多参数混沌边缘进行了研究，通过计算Melnikov 函数，得到了非线性单摆系统产生混沌的必要条件．本文基于终端滑模控制研究了分数阶单摆系统的同步问题，根据Lyapunov 稳定性和分数阶微积分的相关理论给出了系统取得同步的充分性条件．2 预备知识及系统描述定义1[17] 设函数u(t)定义在区间[a,b]上，µ >0，则u(t)的阶数为µ的Riemann-Liouville 分数阶积分定义为定义2[17] 设函数u(t)定义在区间[a,b]上，µ >0,n −1≤µ <n,σ= n −µ，则u(t)的阶数为µ的Riemann-Liouville 分数阶导数定义为注1 为方便起见，文中记为注2 当µ>0 时，Dµu(t)表示导数算子，µ<0 时，Dµu(t)表示积分算子．注3 本文以下涉及的µ均满足0<µ≤1．设计如下一类分数阶单摆系统作为主系统其从系统为其中x(t)=[x1,x2]T为主系统的状态向量，y(t)=[y1,y2]T为从系统的状态向量，∆fi(y)和di(t)(i=1,2)分别表示不确定项和外部扰动，ui(t)(i=1,2)是控制输入．假设1 设不确定项∆fi(y)和外部扰动di(t)(i= 1,2)都是有界的，即存在常数mi,ni >0，使得假设2 mi,ni未知．定义误差ei=yi −xi(i=1,2)，则误差系统为引理1[18] 设p >0,0 <η <1 是两个正常数，如果存在正定连续函数V(t)满足微分不等式则对于任意给定的t0,V(t)满足如下不等式并且V(t)≡0,t≥T，其中引理2[19] 设有实数a1,a2,···,an,0<q <2，则有下列不等式成立针对误差系统(3)设计非奇异终端滑模面其中λi >0,0<r <1．3 主要结果定理1 误差系统(3)在非奇异滑模面(4)上，系统的轨迹在有限时间ts内到达平衡点，其中证明误差系统到达滑模面后，于是有选取Lyapunov 函数则由引理2 得又由引理1 易得误差轨迹会在有限时间内达到平衡点．在假设2 下设计自适应控制器，使得系统的所有状态到达并永远保持在滑模面上．设计控制器和自适应律式中分别为mi,ni的观测估计值，ki >0,i=1,2．定理2 在控制器(6)和自适应律(7)的作用下，误差系统(3)的状态轨迹可以达到滑模面．证明选择Lyapunov 函数求导得由假设1 和假设2，可得由稳定性理论知，在控制器(6)和自适应律(7)的作用下，误差系统(3)的状态轨迹能达到滑模面．注4 γ=0 时，系统(1)为无阻尼单摆系统注5 µ=1 时，系统(1)为整数阶单摆系统特别地，当γ=0 时，系统(1)为整数阶无阻尼单摆系统4 数值仿真设计如下一类无阻尼单摆系统作为主系统g=9.8,l=1.2,µ=0.86 时，系统呈现混沌状态，其从系统为定义误差e1=y1 −x1,e2=y2 −x2，则误差系统为取并取滑模面及控制器参数为系统初始值设置为则系统的误差曲线如图1 所示．图1:无阻尼系统的误差曲线5 结论利用滑模同步方法研究了分数阶单摆系统的滑模同步问题，基于Lyapunov 稳定性理论和分数阶微积分，给出了滑模面和控制器的设计，得到了主从系统取得滑模混沌同步的充分条件，研究该问题对应的有限时间滑模同步是下一步需要解决的问题．参考文献：【相关文献】[1]Mandelbrot B B,Van Ness J W.Fractional Brownian motions,fractional noises and applications[J].SIAM Review,1968,10(4):422-437[2]Mandelbrot B B.The Fractal Geometry of Nature[M].New York:Freeman and Co Ltd,1974[3]Bagley R L,Torvik P J.On the appearance of the fractional derivative in the behavior of real materials[J].Journal of Applied Mechanics,1984,51(4):294-298[4]Oustaloup Déviration Non Entiere:Théorie,Synthése etApplications[M].Paris:Hermes,1995[5]Shahiri M,Ghaderi R,Hosseinnia H S,et al.Chaotic fractional-order coulletsystem:synchronization and control approach[J].Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation,2010,15(3):665-674[6]Hamamci S E,Kolksal M.Calculation of all stabilizing fractional-order PD controllers forintegrating time delay systems[J].Computers and Mathematics withApplications,2010,59(5):1621-1629[7]Matouk A.Chaos feedback and synchronization of fractional-order modified autonomous Vanderpol-Duffling circuit[J].Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation,2011,16(2):975-986[8]Mohammad P A.Robust finite-time stabilization of fractional-order chaotic systems based on fractional Lyapunov stability theory[J].Journal of Computation and 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terminal sliding mode controller[J].Control Engineering of China,2016,23(5):715-719[14]郎和.保守单摆系统中的混沌运动[J].西北师范大学学报(自然科学版)，2002,38(4):108-110 Lang H.The chaotic behavior in the conservative pendulum system[J].Journal of Northwest Normal University (Natural Science),2002,38(4):108-110[15]蔡力峰.关于有阻尼有驱动单摆系统的旋转数[J].河南科学，2011,29(6):658-660 Cai LF.Rotation Number of the damped and driven simple pendulum system[J].Henan Science,2011,29(6):658-660[16]贺尚宏，谢进，程杰锋，等.非线性单摆动力系统多参数混沌边缘的研究[J].机械传动，2015,39(8):1-4 He S H,Xie J,Cheng J F,et al.Research of the multi parameter edge of chaos of nonlinear simple pendulum system[J].Journal of Mechanical Transmission,2015,39(8):1-4[17]Podlubny L.Fractional Differential Equations[M].San Diego:Academic Press,1999[18]Bhat S P,Bernstein D S.Geometric homogeneity with applications to finite-time stability[J].Mathematics of Control Signals and Systems,2005,17(2):101-127[19]Mohammad P A,Sohrab K,Ghassem A.Finite-time synchronization of two different chaotic systems with unknown parameters via sliding mode technique[J].Applied Mathematical Modelling,2011,35(6):3080-3091。
基于改进粒子群优化LSSVM的金属腐蚀速率预测模型
基于改进粒子群优化LSSVM的金属腐蚀速率预测模型邓德慧;邓宗玮;刘闯;卢银均【摘要】针对电力金属设施在土壤中的腐蚀预测问题,分析现有腐蚀预测方法的不足,考虑金属腐蚀影响因素,研究提出了一种采用改进粒子群优化LSSVM的金属庸蚀速率预测方法.在传统粒子群算法中引入收缩因子,以控制粒子速度,增强粒子的搜索能力,从而解决粒子群早熟问题.采用实验数据进行仿真分析,改进PSO-LSSVM预测模型的平均相对误差仅为2.24％,与其他几种方法相比,改进粒子群优化的LSSVM算法具有更高的预测精度.【期刊名称】《电力学报》【年(卷),期】2019(034)001【总页数】7页(P16-22)【关键词】金属腐蚀;改进粒子群;最小二乘支持向量机;预测;收缩因子【作者】邓德慧;邓宗玮;刘闯;卢银均【作者单位】国网湖北省电力有限公司荆门供电公司,湖北荆门448000;国网湖北省电力有限公司荆门供电公司,湖北荆门448000;国网湖北省电力有限公司荆门供电公司,湖北荆门448000;国网湖北省电力有限公司荆门供电公司,湖北荆门448000【正文语种】中文【中图分类】TM862随着电网技术的快速发展，电网安全运行显得尤为重要。
作为电力系统的重要组成部分，变电站接地网[1]、输电线路接地装置[2]和拉线棒[3]等金属设施由于长期埋在地下，土壤对其腐蚀作用会导致金属强度下降，严重时甚至发生断裂，对电力系统稳定性构成严重威胁[4]。
因此，做好腐蚀防护工作，掌握金属腐蚀规律意义重大。
20世纪80年代，加拿大学者开始对电网接地装置的腐蚀特性进行研究，对接地装置进行电磁场仿真分析，并采用腐蚀试验对仿真结果进行对比[5]。
近年来，我国学者对金属腐蚀机理和腐蚀预测也进行了大量的研究。
文献[6]采用SEM、EDS和XRD等先进设备和技术分析了某500 kV变电站接地装置的腐蚀情况，结合金属腐蚀机理提出了相应的防腐措施。
在腐蚀预测方面，文献[7]建立基于BP神经网络的金属腐蚀预测模型，对国内典型地区土壤腐蚀速率进行了计算；文献[8]通过腐蚀试验获得腐蚀数据，利用RBF神经网络模型对接地装置的腐蚀速率进行了预测。
不同Al含量δ-TRIP钢铸态组织性能分析
不同Al含量δ-TRIP钢铸态组织性能分析郭雪霏;冯运莉;王宇辰【摘要】通过OM技术,XRD技术,对2种不同Al含量的δ-TRIP钢进行了组织分析,研究结果表明,铁素体的含量随着Al含量的增加而呈上升趋势。
而奥氏体呈下降趋势,同时当Al元素的含量由4%升至6%时,组织中的铁素体种类发生了变化,由原来的α铁素体转变为了δ铁素体。
利用拉伸试验机对2种试验钢进行了组织分析,结果表明随着Al含量的增加其强度和延伸率都有所提高。
【期刊名称】《华北理工大学学报：自然科学版》【年(卷),期】2019(041)002【总页数】5页(P26-30)【关键词】不同Al含量;δ-TRIP钢;组织;性能【作者】郭雪霏;冯运莉;王宇辰【作者单位】[1]华北理工大学冶金与能源学院,河北唐山063210;[1]华北理工大学冶金与能源学院,河北唐山063210;[1]华北理工大学冶金与能源学院,河北唐山063210;【正文语种】中文【中图分类】TG142.1随着经济的飞速发展，世界各国也面临着严峻的空气污染问题，同时对汽车用高强钢提出了更高的要求，必须保证其在高强度的前提下仍然具有高成型性。
因此，第三代先进高强钢受到汽车制造业的青睐，其相对于传统汽车用钢有着明显优势[1]。
以双相钢(DP)、无间隙原子钢(IF)、马氏体钢、相变诱导塑性钢(TRIP)为代表的第一代汽车用高强钢强塑积在10～20GPa%左右，第一代高强钢的共同特点是其合金含量相对较低，组织成分为以铁素体为主相的多相显微组织[2]；以奥氏体不锈钢(AUST.SS)、轻质诱发塑性钢(L-IP)和孪晶诱发塑性钢(TWIP)等为代表的第二代汽车用高强钢，其强塑积可达50～70GPa%左右。
比第一代先进高强钢强塑积提高近5倍,但由于钢中Mn的质量分数高达20%,并添加了大量的Si、Al等合金元素,导致其冶炼成本过高，同时存在连铸工艺复杂、冶金生产困难及可涂镀性能差等缺点[3]。
基于粒子群算法的液压APC系统分数阶PID控制器设计
基于粒子群算法的液压APC系统分数阶PID控制器设计魏立新;王浩;王铁兴【摘要】为提高冷轧液压伺服位置控制系统在复杂工况下的暂态性能和稳定性,提出一种径向基函数神经网络在线自适应调节分数阶PID控制算法.为提高网络精度,减少冗余隐层节点,采用带有2次变异机制的粒子群算法离线同时优化网络结构和初始参数,同时选择BP算法在线调整网络参数,使FOPID控制系统具备良好的自适应能力.仿真结果表明,该控制系统能够快速准确跟随输入信号,且能明显抑制外在干扰和系统参数扰动,控制效果优于其他对比控制算法.%For controlling the complicated nonlinear system effectively, the fractional order PID neural network controller is proposed based on particle swarm ( PSO) algorithm in this paper. The controller, combined with fractional order PID control and BP neural network and PSO algorithm, uses the BP neural network to set the fractional order PID controller′s parameters online and utilize PSO algorithm with two variation mechanism instead of back propagation algorithm in network training, to avoid the slow convergence speed, falling into local optimum easily and computing complex faults.The result of simulation shows that the fractional order PID neural network controller based on PSO algorithm could control the nonlinear systems effectively, moreover, control effect is better than that of neural network adaptive PID controller and neural network adaptive PID controller based on PSO optimization BP PID.【期刊名称】《燕山大学学报》【年(卷),期】2017(041)003【总页数】7页(P246-252)【关键词】液压伺服控制系统;分数阶PID;粒子群算法;网络优化【作者】魏立新;王浩;王铁兴【作者单位】燕山大学电气工程学院,河北秦皇岛066004;燕山大学电气工程学院,河北秦皇岛066004;秦皇岛市自来水有限公司,河北秦皇岛066000【正文语种】中文【中图分类】TM46在冷轧板带材的生产过程中，冷轧液压伺服位置控制系统(APC)通过精确地控制液压缸压下位移，实时调整辊缝宽度，使轧辊辊缝达到设定值。
7A52铝合金焊接件应力腐蚀性能评价
7A52铝合金焊接件应力腐蚀性能评价张晓云;梅克力;熊文华;郭孟秋;高健【摘要】应用慢应变速率拉伸应力腐蚀实验方法和恒载荷拉伸应力腐蚀实验方法评价了7A52铝合金焊接试样的应力腐蚀(SCC)敏感性,并对断口微观形貌进行了分析.结果表明:使用5A56焊丝,采用金属焊条惰性气体焊接(MIG)工艺双面焊制成7A52焊接件应力腐蚀敏感性比较低,具有较好的抗应力腐蚀开裂性能;但当使用环境温度较高、施加应力大于90％σp0.2时,也有可能发生应力腐蚀开裂.断口微观分析表明焊接部位普遍存在气孔;高温或高应力下产生SCC开裂的断口存在明显的二次裂纹,并且随着应力水平的增加,二次裂纹增大.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2013(000)010【总页数】8页(P86-92,97)【关键词】应力腐蚀开裂;焊接;铝合金【作者】张晓云;梅克力;熊文华;郭孟秋;高健【作者单位】北京航空材料研究院,北京100095;重庆长安汽车责任有限公司,重庆400023;重庆长安汽车责任有限公司,重庆400023;北京航空材料研究院,北京100095;北京航空材料研究院,北京100095【正文语种】中文【中图分类】TG172.97A52铝合金是中强可焊合金结构材料，其熔铸方便、成形性好，经轧制能获得比较理想的板材，具有高的比强度、硬度、热加工性能好、塑性好、焊接性能优良、耐蚀性和韧性好等优点，是航空航天器与地面车辆和装备的主要焊接结构材料。
7A52铝合金是Al－Zn－Mg－Cu系合金，属于可热处理强化合金，通过改进固溶处理和时效工艺，可使其性能得到改善。
7A52铝合金的抗剥蚀能力较差［1，2］，通过不同的热处理或元素成分调整可提高其抗应力腐蚀性能，但是以牺牲强度和降低焊接性能为代价。
7A52常用的焊接工艺为金属焊条惰性气体（MIG）焊接，焊接中容易存在气孔和变形，影响使用性能［3］。
因此，提高其抗应力腐蚀性能，必须综合考虑强度、应力腐蚀和焊接性能之间的制约关系［4，5］。
基于激光冲击波三维无损打标的数值模拟
基于激光冲击波三维无损打标的数值模拟王伟;张永康;鲁金忠;殷苏民【摘要】为了研究激光冲击波打标后标记区域的残余应力分布与材料变形情况,基于ANSYS/LS-DYNA建立了激光冲击波打标的三维有限元模型,通过激光诱导的冲击波加载,进行了打标的数值模拟.模拟结果表明,激光冲击波作用后的标记区域网格形成了与载荷直径相仿的凹坑,其残余应力均表现为压应力,并随着形变量的逐渐增加,在标记中心残余压应力达到最大值;材料厚度方向的残余压应力随着材料厚度的增加而不断减小,在1mm～1.4mm深度范围内载荷的作用效果不明显.这一结果可用于指导激光冲击波三维无损打标残余应力场的理论分析及其实验研究.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2008(032)001【总页数】4页(P37-39,43)【关键词】激光技术;激光打标;激光冲击波;ANSYS/LS-DYNA;残余应力【作者】王伟;张永康;鲁金忠;殷苏民【作者单位】江苏大学,江苏省光子制造科学与技术重点实验室,镇江,212013;江苏大学,江苏省光子制造科学与技术重点实验室,镇江,212013;江苏大学,江苏省光子制造科学与技术重点实验室,镇江,212013;江苏大学,江苏省光子制造科学与技术重点实验室,镇江,212013【正文语种】中文【中图分类】TN249引言激光冲击波无损打标是打标领域的一项新技术。
与传统的打标技术相比，它存在材料去除，也不会改变标记区域的化学性质，同时会产生较大的残余压应力，有利于提高零件的抗疲劳寿命。
因此，激光冲击波无损打标技术不但不影响零件的使用，还可以在一定程度上提高零件的抗疲劳性能。
这一优势决定了这项技术在航空航天关键零部件打标上有广泛的应用前景。
2001年，美国利弗莫尔国家重点实验室BRENT等人申报了激光喷丸打标专利[1]，就是利用激光冲击波力效应打标。
国内江苏大学的学者首先在这方面展开了研究。
但这些只局限于理论与实验方面的研究，而运用有限元模拟激光冲击波无损打标的研究迄今为止尚未见相关文献报道。