冶金工程

• X100管线钢在不同NaCl质量分数海水中的腐蚀特性

  齐斌;李继东;谭金鑫;王一雍;

  X100管线钢是一种高强度低合金钢，广泛用于油气管道输送领域。本文采用失重法、SEM腐蚀形貌观察、动电位极化曲线和交流阻抗谱等方法，实验研究X100管线钢在不同NaCl浓度海水中的腐蚀特性。实验结果表明，在模拟海水中，NaCl质量分数小于3.5%时，X100管线钢的腐蚀速率随NaCl浓度增加而增大，且在3.5%时达到最大值；当NaCl质量分数介于3.5%～5.0%之间时，腐蚀速率呈下降趋势。NaCl质量分数为2.0%和3.5%时，X100管线钢表面的腐蚀产物膜均出现破裂，且在3.5%质量分数时，裂缝数量明显更多。极化曲线的阳极区出现明显的拐点，尤其NaCl质量分数为3.5%时，在-0.5～-0.7V电位区间形成钝化区。随着NaCl质量分数的增加，X100管线钢的自腐蚀电位先负向移动后正向移动。自腐蚀电流密度先增大后减小，极化电阻先降低后升高。以上变化特征表明，在模拟海水溶液中，NaCl质量分数为3.5%时，X100管线钢的腐蚀速率最大，腐蚀最严重，耐蚀性最差。

  2025年03期 v.48;No.230 161-168页 [查看摘要][在线阅读][下载 1381K]
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材料科学与工程

• 镍基碳化钨复合涂层传热的MPFEM模拟

  付钰峰;张国新;李俊男;韩鹏;刘坤;

  为了预测除磷辊表面镍基碳化钨（Ni-WC）涂层的传热性能，为涂层制备提供理论依据，本文从颗粒尺度出发，采用多粒子有限元法（MPFEM）模拟除磷辊服役过程中表面Ni-WC涂层的传热过程。涂层喷涂过程采用离散元法（DEM）动态建模，生成随机初始充填结构，再将随机堆积结构导入有限元模型（FEM）中，实现粉体颗粒的随机堆积，系统分析涂层中碳化钨（WC）颗粒粒径比对Ni-WC复合涂层温度演变规律的影响。模拟结果表明，采用WC颗粒非等径排列的方案可以有效降低传热效率，减小最大透热深度，其中粒径比为2∶1的最大透热深度为五组方案中最小。当传热时间分别为1、5、10 ms时，粒径比为2∶1的最大透热深度较等径排列分别减少6.67%、1.16%、3.16%。WC颗粒粒径比越大，Ni-WC复合涂层的平均温度越低；当粒径比大于2∶1后，涂层内部温度分布相较等径排列有显著变化；此外，8 ms时涂层内部温度分布较为稳定，其中8～100 ms的轴向与径向温度变化率较1～8 ms分别降低73.65%和98.

  2025年03期 v.48;No.230 169-176页 [查看摘要][在线阅读][下载 1751K]
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化学工程与技术

• 液相法制备TiO₂薄膜光阳极及其光电化学阴极保护性能

  姚权桐;胡素影;王志有;程俊霞;王翠苹;冯云会;

  为了研究不同相态TiO_2薄膜的光电化学阴极保护性能，本文通过在不同温度下焙烧TiO_2前驱体液态薄膜，获得锐钛矿和金红石两种相态TiO_2薄膜，并系统对比两种相态薄膜的光电化学阴极保护性能。实验结果表明，锐钛矿相TiO_2薄膜在紫外光谱区和可见光谱区的吸收能力均优于金红石相TiO_2薄膜，且具有更低的载流子复合率。在白光辐照下，锐钛矿相TiO_2薄膜可使304不锈钢开路电位负移至-0.95 V，金红石相TiO_2薄膜可使开路电位负移至-0.75 V，为锐钛矿相TiO_2薄膜的76%。锐钛矿相TiO_2薄膜产生的光电流密度约为0.13 mA/cm~2，金红石相TiO_2薄膜产生的光电流密度约为0.10 mA/cm~2，为锐钛矿相TiO_2薄膜的76.9%。

  2025年03期 v.48;No.230 177-184+203页 [查看摘要][在线阅读][下载 1638K]
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• 指状抗污膜的可控构筑

  王海平;张文娜;马修竹;薛丹;

  本文采用非溶剂诱导相转化法系统研究指状结构聚醚砜（PES）分离膜的可控构筑，通过调控PES、聚乙二醇（PEG）的用量及凝固浴温度等因素，优化分离膜形貌和分离性能。实验结果表明，当PES和PEG的质量分数分别为17%和3%，凝固浴温度为30℃时，制备的指状PES分离膜的渗透通量为36.4 L/（m~2·h），对牛血清白蛋白（BSA）的截留率达到97.2%，表现出最优的综合性能。与海绵状PES膜相比，指状膜表面的致密皮层和垂直孔道结构显著提升了PES膜的分离性能，同时其优异的亲水性也赋予分离膜更强的抗污能力。

  2025年03期 v.48;No.230 185-195页 [查看摘要][在线阅读][下载 1780K]
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• 外电场对4-氯苯酚的分子结构及解离特性的影响

  张剑;杨永秀;卜永阳;尉舒婷;何玥颖;岳莉;赖仕全;朱亚明;

  4-氯苯酚是一种有毒且难自然降解的有机污染物，为了研究其在外电场下的分子稳定构型和解离性质，本文运用密度泛函理论（DFT）及其含时形式（TDDFT），选用B3LYP/6-311++G(d,p)基组，系统研究外电场对4-氯苯酚分子的几何结构、微观性质及光谱特征等的影响。结果表明，外电场（0～0.025 a.u.）作用下，4-氯苯酚的分子结构发生显著变形，C—Cl键和O—H键被拉长，C—O键被缩短。分子偶极矩、极化率的增大和总能量、HOMO-LUMO能隙的减小，表明外电场导致4-氯苯酚分子的活性增强。同时，电致结构变化引起4-氯苯酚分子的IR及UV-Vis光谱的吸收峰发生红移。当外电场强度达0.034 a.u.时，分子的C—Cl键彻底解离。

  2025年03期 v.48;No.230 196-203页 [查看摘要][在线阅读][下载 1340K]
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控制科学与工程

• 基于BLF的多无人船系统自适应包含控制

  习修琦;张鹏龙;高闯;汪淼;

  针对多无人船系统的不确定性和强耦合性等问题，提出了一种基于障碍李雅普诺夫函数（Barrier Lyapunov function,BLF）的自适应包含控制方法。通过建立多无人船系统的运动学模型和动力学模型，引入BLF方法结合反步法提升跟踪误差收敛的暂态性能，对系统进行控制设计和稳定性分析，并设计自适应器和过渡虚拟控制率。仿真结果表明，此控制方法解决了多无人船系统的不确定性和强耦合性，能够有效完成多无人船系统的包含控制。

  2025年03期 v.48;No.230 204-211+218页 [查看摘要][在线阅读][下载 1428K]
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机械工程

• 基于粒子群优化算法的类Delta机器人误差分析与补偿

  李睿哲;徐东涛;

  类Delta机器人在现代智能制造领域占据关键地位，但其误差问题严重制约了机器人的性能提升与应用拓展。本文旨在实施误差补偿策略，提升类Delta机器人的运动精度，运用机器人闭环矢量法求解机器人运动学正逆解。根据微小摄动理论构建误差源与输出误差的映射关系，分析影响机器人运动精度的30项几何误差；采用粒子群优化算法优化驱动位移参数，实现机器人动平台位姿误差补偿。通过Matlab软件进行仿真实验，获取补偿前后动平台运动误差效果图。结果表明，所建的类Delta机器人误差映射模型，借助粒子群优化算法能有效补偿误差，显著改善机器人运动精度，成功补偿动平台几何误差，x轴误差均值下降67.2%,y轴误差均值下降94.6%,z轴误差均值下降31.6%。研究为提升类Delta机器人运动精度提供有效途径，为类Delta机器人误差补偿技术从理论迈向实际应用奠定基础。

  2025年03期 v.48;No.230 212-218页 [查看摘要][在线阅读][下载 1415K]
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土木工程

• 细观模拟脱硫石膏泡沫混凝土的轴压性能

  魏寅午;田雨泽;杨扬;代佳淇;王坤;

  为优化脱硫石膏泡沫混凝土的力学性能，通过正交实验与细观数值模拟相结合的方法研究脱硫石膏、粉煤灰及聚丙烯纤维掺量对28d抗压强度的影响规律，并揭示受压破坏机理。实验结果表明，粉煤灰掺量对强度影响最显著，最优配合比为脱硫石膏质量分数60%、粉煤灰质量分数10%、聚丙烯纤维体积分数0.3%，抗压强度达到3.89 MPa。构建含随机孔隙与纤维分布的泡沫混凝土细观模型，采用正交各向异性弹性本构与塑性损伤模型，模拟结果显示的破坏模式与实验裂纹扩展路径高度吻合，抗压强度误差小于3%；纤维通过桥接效应与孔隙协同作用延缓裂纹扩展；混凝土破坏过程分为微结构调整、弹性承载、弹塑性损伤及塑性失稳四个阶段。本研究为脱硫石膏泡沫混凝土的配比设计与性能优化提供理论依据。

  2025年03期 v.48;No.230 219-224页 [查看摘要][在线阅读][下载 1267K]
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• 蒸压养护对硫氧镁水泥力学性能的影响

  康鹏岳;陈豪杰;张天皓;柳志皓;孙美硕;关岩;胡智淇;李渤;

  本文旨在探究蒸压养护工艺及物料配比对硫氧镁水泥力学性能与微观结构的调控机制，以解决硫氧镁水泥早期强度低、孔隙率高的技术瓶颈。实验研究了蒸压养护条件下（200℃，2 h）物料配比对硫氧镁（MOS）水泥试样1 d、3 d和7 d抗压强度、微观形貌及孔隙率的影响。结果表明，蒸压养护显著提升了MOS试样的早期强度，当MgO与MgSO_4·7H_2O的物质的量比和H_2O与MgSO_4的物质的量比均为13时，试样的1 d抗压强度达到76.2 MPa,7 d抗压强度为86.5 MPa，相较于相同配比未蒸压试样分别提升了647.0%和317.8%;MOS水泥经蒸压养护后的主要矿物为5Mg(OH)_2·MgSO_4·2H_2O相（512相）和Mg(OH)_2相，通过定量分析试样内部512相与Mg(OH)_2相质量分数分别为12.05%和28.75%;512相以密集针棒状填充到水泥基体的气孔与裂缝中，提高了材料的致密度，从而提高了力学性能。试样总孔隙率从15.18%降至4.06%，大于100 nm的危害孔的孔隙率由12.23%降至2.27%，更有利于强度的提升。

  2025年03期 v.48;No.230 225-232页 [查看摘要][在线阅读][下载 2084K]
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动力工程

• 复合相变材料在蓄热箱体中的熔化性能

  张昊博;牛利利;刘轶泽;邢桂菊;

  石蜡作为储能材料具有相变潜热大但热导率低的特点。采用数值模拟的方法，对石蜡和石蜡中添加质量分数为2%、4%、6%膨胀石墨的复合相变材料，在裸管与直翅片管蓄热箱体中的熔化过程进行研究。采用自制的实验装置验证数值模拟的准确性。研究结果表明，随着膨胀石墨质量分数的增加，复合材料的熔化时间显著缩短；当膨胀石墨质量分数超过4%时，熔化时间变化较小。对于添加4%膨胀石墨的复合材料，采用裸管换热时，熔化时间比石蜡节省78.9%；采用直翅片管换热时，熔化时间比石蜡在裸管的熔化时间节省82.7%，蓄热量比石蜡在裸管结构下降7.24%，蓄热功率提高437.14%；对于热导率最小的石蜡，使用直翅片管比裸管的熔化时间节省20.9%。

  2025年03期 v.48;No.230 233-240页 [查看摘要][在线阅读][下载 1772K]
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• 矩形光斑激光淬火多场耦合数值模拟

  李昌 ;赵江涛 ;韩兴 ;王聪;

  激光淬火光斑形状对淬火效果有显著影响，量化矩形光斑淬火过程是提升淬火质量的关键。为了对激光淬火温度、相变和应力分布进行求解计算，建立了ASTM 1045钢淬火过程多场耦合模型。计算表明，矩形光斑淬火温度分布更均匀，产生马氏体相变区较宽且均匀。矩形光斑下激光热源直射区形成了低应力区，沿着带状淬火区两侧形成了平行应力带分布。

  2025年03期 v.48;No.230 168页 [查看摘要][在线阅读][下载 862K]
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• 冲击荷载下含裂隙复合岩体动态力学特征

  马成龙 ;夏治国 ;耿万利 ;李照宇;

  为研究冲击荷载作用下不同倾角双裂隙复合岩体的力学特性，使用分离式霍普金森压杆试验装置对七种倾角的裂隙复合岩体试样进行冲击实验。结果表明，岩体的复合结构对其力学特性产生显著影响，表现出与单一岩体的冲击强度和弹性模量的差异性。当冲击波首先作用于强度较高的灰砂岩试样时，其弹性模量高于冲击波首先作用于强度较低的黄砂岩试样，应力-应变曲线在塑性阶段更为平缓，在一定应力水平下保持较为稳定的塑性变形，延缓了破坏的发生。随着裂隙倾角的增加，两组试样的峰值强度均先增大后减小，且在裂隙倾角为75°时达到最大值。随着应变率的增加，两组试样应力也随之增大，且高应变率对YG组试样应力影响更显著。

  2025年03期 v.48;No.230 176页 [查看摘要][在线阅读][下载 862K]
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• 基于5D-LH和DNA编码的BP神经网络图像加密算法

  陶冶 ;崔文华 ;韩宜霖;

  针对DNA编码和神经网络加密相对简单的问题，本文利用神经网络的层次性优势，在混沌图像快速加密算法的基础上，提出一种基于5D-LH(Logistic and Henon)和DNA编码的BP神经网络图像加密算法。该算法融合了Logistic和Henon混沌映射，将BP神经网络与DNA编码技术相结合进行图像扩散，充分利用神经网络各层次的相关性。通过引入2轮索引置乱和前后方向扩散，并在加密过程中应用明文关联机制，提升明文敏感性，在一定程度上提高加密速度，抵御常见攻击，解决图像加密安全性差和加密时间长等问题。本算法密钥空间达到2~(448)个数，信息熵达到7.997 3，像素变化率达到99.607 8%，归一化平均变化强度达到33.467 7%，适用于对加密安全性要求较高的场景。

  2025年03期 v.48;No.230 240页 [查看摘要][在线阅读][下载 863K]
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