2022年, 第9卷, 第3期　刊出日期：2022-06-25

  

• 全选
  |

专题:新材料
• Select
  固溶时效热处理对Ti-3Al-4.5V-5Mo（TC16）钛合金丝材微观组织与力学性能的影响

  同晓乐, 张明玉, 岳旭, 杨斌, 王玉佳, 阿热达克·阿力玛斯

  工业技术创新. 2022, 9(3): 1-6. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2022.06.001

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  对Ti-3Al-4.5V-5Mo（TC16）钛合金丝材试样进行金相组织观察,开展试验考察固溶时效热处理对TC16钛合金丝材微观组织与力学性能（拉伸性能、冲击性能）的影响。研究发现：1）丝材经固溶热处理后,组织中存在大量初生α相、亚稳态β相、α″相,随着固溶温度升高,初生α相含量降低,直至完全消失,并形成更多α″相;经时效热处理后,丝材中出现β相转变组织,初生α相形貌与尺寸变化较小。2）在固溶条件下,丝材抗拉强度随着温度升高而降低,而塑性随着温度升高变化较小;经时效热处理后,丝材强度增大,塑性值减小,其中抗拉强度最大值为1 280 MPa,屈服强度最大值为1 182 MPa,断后延伸率最大值为25%,断面收缩率最大值为58%。3）在固溶条件下,丝材冲击韧性与冲击吸收功均随着温度升高而增大;经时效热处理后,冲击韧性与冲击吸收功均减小,其中最大冲击韧性为89 J/cm²,最大冲击吸收功为36 J。
• Select
  以水稻秆为生物模板制备仿生TiO₂及其催化性能

  谢君铨, 郑雅婷

  工业技术创新. 2022, 9(3): 7-13. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2022.06.002

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  以水稻秆为生物模板,结合溶胶—凝胶法制备仿生TiO₂,以亚甲基蓝的催化降解为目标,考察仿生TiO₂制备工艺优化策略及光催化活性。研究发现：当水稻秆粉末掺杂量为1.75 g,煅烧温度为500℃,煅烧时间为5 h,在太阳光下照射30 min时,亚甲基蓝的降解率高达93%以上。通过场发射扫描电镜带能谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和紫外—可见分光光度计对仿生TiO₂样品进行表征,结果显示：1）仿生TiO₂复制了水稻秆多层片状立体结构,增大了比表面积,实现了N、P等元素的掺杂;2）仿生TiO₂形成了新的杂质能级,禁带宽度窄化了0.04 eV,光吸收边带发生红移,光催化性能进一步提升。
• Select
  金刚石颗粒的液相氧化改性工艺

  邱涛, 刘美华, 胡丁

  工业技术创新. 2022, 9(3): 14-22. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2022.06.003

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  创新提出引入强氧化剂KMnO₄协同强氧化性无机酸对金刚石颗粒进行表面改性处理的液相氧化改性工艺。利用X射线光电子能谱（XPS）分析、傅里叶红外光谱（FT-IR）分析、X射线衍射（XRD）分析、扫描电子显微镜（SEM）分析,以及采用带荧光分子的琥珀酰亚胺酯对金刚石表面官能团的定量测定等手段,探讨氧化时间对金刚石颗粒氧化效果的影响,考察最优工艺参数下金刚石结构的变化。研究发现：1）经过液相氧化处理后的金刚石,基体结构以及表面形貌并没有显著变化,但是含氧量却有较为显著的提升,氧元素含量可由9.42%提高至11.87%,提升幅度可达25%左右;2）增多的氧元素极可能以羰基的形式存在于金刚石表面,新增羰基的量可达3.4×10¹³个·cm^-2。
• Select
  基于温度曲线优化的复合材料固化温度和固化度协同控制

  唐良军, 朱永国, 龚晓, 滕冶之

  工业技术创新. 2022, 9(3): 23-31. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2022.06.004

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  为降低复合材料固化过程中的最大温度梯度和最大固化度梯度,提高复合材料结构件的成型质量,提出基于温度曲线优化的复合材料固化温度和固化度协同控制方法。构建复合材料固化过程分析模型,以AS4/3501-6复合材料平板结构为算例,验证模型精度;选取试验样本点,建立试验样本,对广义回归神经网络进行训练和测试,建立复合材料固化过程近似模型;采用灰色关联分析,结合响应曲面法,对近似模型进行优化,求取优化后的设计变量及最大温度梯度和最大固化度梯度响应。对优化结果进行分析表明：与原设计相比,优化后的最大温度梯度下降了54.93%,最大固化度梯度下降了13.27%,提出的协同控制方法在复合材料固化过程的多目标、非均匀优化中具有显著效果。
• Select
  氧化铝纤维制备中的热处理过程研究

  魏士龙, 井良霄

  工业技术创新. 2022, 9(3): 32-37. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2022.06.005

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  探讨利用溶胶凝胶法制备氧化铝纤维在热处理过程中的参数变化规律,通过热重分析、晶型分析、微观形貌分析,考察不同热处理温度、速率下纤维体积、重量、晶型的变化。研究发现：1）在550℃以下,纤维的质量及体积急剧收缩,收缩率高于85%;2）氧化铝纤维在800℃出现了弱γ-Al₂O₃晶相,随着温度的升高,γ相越来越强,在1 275℃时转变为莫来石（Mullite）相,在1 300℃时Mullite相变得更强;3）纤维的热处理速率对纤维的性能有较大的影响,在热处理过程中应选用较低的升温速率。
专题:装备研制
• Select
  锂电池极片卷料与涂布机的高精度对接技术

  郭宝喜

  工业技术创新. 2022, 9(3): 38-44. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2022.06.006

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  锂电池极片原材料（铜箔、铝箔卷料）的安全转运及其与涂布机的对接,是锂电池生产制造的一大难点。提出将自动导引车（AGV）应用于铜箔、铝箔卷料与涂布机高精度对接的技术方案。方案采用先对接、再调整的思路：首先,提出上卷料与下卷料对接流程;然后,设计与对接流程相对应的AGV七轴调整机构,形成整体平移Y轴、X轴（对称2处）、Z轴（对称2处）、两侧平移Y轴（对称2处）的最佳受力方案;最后,优选AGV全方位轮系结构布局,安装光通信模块,与机台设备上的光通信模块进行对射通信,进一步保障对接位置的准确、到位。该技术解决了AGV自身导航精度不够的问题,不用引入第三方定位设备,对接成功率可达100%,对接精度控制在2 mm以内。
• Select
  机械臂防护压力检测实验系统设计及应用

  邵海燕, 范伟栋, 李安洋, 张金凯, 马玉真

  工业技术创新. 2022, 9(3): 45-50. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2022.06.007

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  在机械臂上安装防护装置,避免操作人员接触机械臂时造成人身伤害,在工业安全生产中成为关注焦点。设计一种由BMP180气压传感器、STC89C52单片机控制系统、NRF24L01无线收发模块和LCD1602显示器组成的机械臂防护压力检测实验系统。BMP180气压传感器测量气密性模块内部气压变化;数据通过NRF24L01无线收发模块传送到上位机;上位机接收数据,经STC89C52单片机处理后回传给NRF24L01无线收发模块,进入保护状态后发出警报,并在LCD1602显示器上予以显示,实现人机交互,创建安全的作业环境。重复开展了5次模拟密封环境实验,系统均在设定的压力限值以外实现了报警,验证了系统设计的可行性,为将实验系统移植到真实的机械臂提供了实验方案和数据支持。
• Select
  真空预载小孔节流静压气浮轴承静态特性分析

  陈作炳, 洪俊辉, 梅文辉, 吴志豪, 童程光

  工业技术创新. 2022, 9(3): 51-57. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2022.06.008

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  气浮轴承是光刻机等高精度设备的关键部件,其静态特性直接决定设备精度。以真空预载小孔节流静压气浮轴承为研究对象,探究供气压力、真空度、真空腔面积比以及节流孔直径等因素对轴承静态特性的影响。研究发现气膜厚度与轴承的静态特性呈现4个方面相关性：1）当气膜厚度一定时,供气压力越大,轴承承载能力和刚度越大,最大刚度对应的气膜厚度为7~9 μm;2）真空度越大,轴承承载能力越小,但真空度对轴承刚度影响较小;3）真空腔的加入使轴承承载能力下降,但为轴承提供了双向刚度,气膜厚度和真空腔面积比与轴承刚度呈负相关;4）节流孔直径越大,轴承承载能力越大,气膜厚度较小时,节流孔直径与轴承刚度呈负相关,最大刚度对应的气膜厚度为6~12 μm。当气膜厚度超过20 μm时,轴承刚度在上述分析情况下均趋于零。
专题:绿色工业
• Select
  ESG表现对A股上市公司市值的影响分析及“双碳”启示

  赵卫东, 黄晓丹

  工业技术创新. 2022, 9(3): 58-72. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2022.06.009

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  选取我国2018—2021年3 000余家A股上市公司数据以及Wind、华证、社会价值投资联盟与商道融绿四家机构的环境、社会责任与公司治理（ESG）评级数据,采用固定效应模型,考察企业ESG表现对其当期与下期市值的影响,识别不同机构ESG评级的异同,进而评价ESG评级的行业异质性,以期为我国实现“双碳”目标提供启示。研究发现：我国ESG表现更好的企业容易获得更多的投资,但不同机构的ESG评级及其对当期或下期市值的影响皆存在差异。Wind ESG评级、华证ESG评级、社会价值投资联盟ESG评级与企业当期市值具有显著的正相关性,社会价值投资联盟ESG评级、商道融绿ESG评级与企业下期市值具有相对显著的正相关性。分行业看,当前ESG评级对材料、可选消费、信息技术、房地产行业上市公司当期市值具有显著的正向作用,对能源、工业等行业上市公司市值作用程度有限。结果表明：现阶段投资者应综合考虑多方机构的ESG评级,以客观全面决策;上市公司应强化信息披露并提升ESG表现,以吸引绿色投资;评级机构应形成统一的ESG评级标准以提升评级公信力;监管部门则应推动形成统一的评级制度以规范市场。
• Select
  垃圾制氢技术研发与产业化进展

  李坤, 李欢

  工业技术创新. 2022, 9(3): 73-82. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2022.06.010

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  研发大规模、低成本、低碳排放量的制氢技术是氢能实现产业化的前提条件,是氢能产业发展亟待解决的问题。垃圾中含有大量有机组分,经处理可分解出氢气,有望成为制氢技术创新的重要突破口。从热化学技术和生物化学技术两方面,梳理总结了国内外垃圾制氢技术研发进展和产业化现状,分析了当前垃圾制氢技术研发和产业化面临的主要问题,并提出了针对性的对策建议。研究发现：基于热化学过程的垃圾气化制氢技术是垃圾制氢产业化的主流方向;全球多个国家正在探索垃圾制氢产业化之路,但当前整体处于研究示范阶段,面临减碳仍需进一步深化、能源利用效率仍需提高等问题;从我国垃圾原料性质、制氢技术进展等看,还应从垃圾分类、制氢技术装备研发、碳捕集封存利用技术创新、项目试点示范等方面推进我国垃圾制氢研发与产业化进程。
专题:绿色工业
• Select
  由聚苯硫醚废料制备硫掺杂多孔碳处理含重金属废水

  苏文韬, 蔡铭, 车美红, 刘亚纯

  工业技术创新. 2022, 9(3): 83-90. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2022.06.011

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  重金属导致的水体污染严重威胁人类健康。以废旧聚苯硫醚（PPS）为原料、氢氧化钾（KOH）为活化剂,探究理想活化温度,制备硫掺杂多孔碳材料,并考察其对Cd²⁺等重金属离子的吸附性能。通过Boehm滴定分析、元素分析测定吸附剂的酸性基团数量和含硫量,得到最佳活化温度为450℃;通过吸附测试分析,得到优化吸附条件为Cd²⁺初始浓度250 mg/L、吸附温度35℃、吸附时间90 min,镉离子去除率为98.74%。进一步研究发现：1）吸附效能与吸附剂表面酸性基团数量表现出较强相关性;2）吸附热力学方面,Freundlich模型较Langmuir模型表现出更佳的拟合程度;3）吸附动力学方面,吸附剂对Cd²⁺的吸附更加符合Lagergren准二级吸附动力学模型,平衡吸附量为30.72 mg/g;4）经过5次N₂吸附—脱附循环实验,吸附率下降至稳定值。
• Select
  核设施中放射性含硼废液的固化技术

  王亚光, 张劲松, 陈云明, 李兵, 曹骐

  工业技术创新. 2022, 9(3): 91-97. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2022.06.012

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  放射性废物处理与处置是核能发电技术中的一项重要课题。针对常规水泥固化技术硼酸包容率较低、不利于环境保护的问题,为核设施研发出一种更为经济高效的放射性含硼废液固化技术。采用7因素28水平均匀设计法,对高浓度聚合硼酸盐等7种基础材料的配比进行设计和优化,得到最佳配方。对通过最佳配方制备的固化体进行性能测试,得到性能指标：硼酸包容率49.5%,流动度375 mm,抗压强度22 MPa,初凝时间2 h,终凝时间5 h,抗冻融性试验后抗压强度损失22.7%,耐辐照性试验后抗压强度损失4.5%,Sr、Cs、Co元素抗浸出性均符合国家标准要求。
智能算法
• Select
  基于压缩感知理论和密度聚类算法的全回转推进器滚动轴承故障诊断

  崔忞慜, 许汪歆, 田忠殿

  工业技术创新. 2022, 9(3): 98-103. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2022.06.013

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  滚动轴承振动信号具有非线性、非平稳性等特性,且往往存在噪声干扰,信号特征难以提取,传统故障工况诊断方法受到应用限制。以全回转推进器为研究对象,提出一种基于压缩感知理论和密度聚类算法的滚动轴承故障诊断算法。首先,将振动信号分解,进行稀疏变换,得到稀疏域下的振动信号;其次,采用压缩感知理论进行信号重构,建立绝对值、偏斜度、方差以及裕度等特征指标;最后,采用密度聚类算法DBSCAN,将不同特征指标之间两两组合进行分析,成功区分了故障工况。为滚动轴承故障的无损化、智能化诊断提供了理论依据。
• Select
  一种基于图像处理的熔体润湿角计算方法

  王月海, 赵子晟, 邢娜, 王子心

  工业技术创新. 2022, 9(3): 104-111. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2022.06.014

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  考察熔体与界面之间的润湿性,对表征界面相互作用及分析材料工艺特性等具有重要意义。针对现有润湿角计算方法自动化程度不足、计算较大润湿角不够精确等局限,基于Sobel算子、矩形定位、Harris角点检测等图像处理算法和手段,提出一种熔体润湿角的全自动计算方法。Sobel算子实现了基座自动定位;应用矩形定位,采用外接矩形法、内接矩形法相结合自动定位样品,消除了主观操作所引入的误差;应用Harris角点检测方法,对非样品轮廓点进行了处理,得到了完整的样品轮廓。为了进一步提高准确性,将轮廓拆分为左右半边,并基于迭代重加权最小二乘法分别用椭圆拟合计算接触角。基于座滴法测量系统对铜和玻璃样品的润湿角进行测量,对轮廓拟合及润湿角计算误差进行统计分析,得出干扰对轮廓拟合的影响,开展精度计算,表明该方法能够在较大的温度区间内准确计算润湿角,并且在多次重复实验中标准偏差不高于0.7°,提高了轮廓拟合的精度;计算方法具有良好的可复现性。
• Select
  基于FPGA的实时图像边缘提取系统

  高宏玲, 白昊明, 余山, 翟腾, 郭青帅

  工业技术创新. 2022, 9(3): 112-119. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2022.06.015

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）的并行处理能力能够极大提升数字图像处理效率。通过FPGA编程,在硬件层面提出一种实时图像边缘提取系统。对摄像头采集的视频图像实施灰度转化、高斯滤波、二值化等预处理操作,再利用Sobel算子进行边缘检测,提取图像边缘信息,最终经过VGA显示器实时输出。创新性地提出通过线性移位寄存器级联的方式实现矩阵边界填充,解决了部分边界值的不可用性;利用双RAM乒乓操作输出图像数据,解决了模块间速率不匹配问题;设计人为可调节阈值,过滤不同光照强度带来的噪声影响,边缘相关系数由0.63提高至0.91。系统实时性好,资源占用率仅为可用资源的0.67%~23.70%,在与大型FPGA图像处理工程对接中具有应用潜力。
工业科学
• Select
  考虑充电行为的电动汽车充电负荷时空分布预测

  周珊珊, 林永君

  工业技术创新. 2022, 9(3): 120-126. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2022.06.016

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  当前,针对电动汽车充电负荷变化规律的研究大多基于正态分布假定,缺乏对充电行为、时空分布等因素随机性的考虑。以重庆市充电桩监测数据集为研究基础,采用基于时刻充电概率的蒙特卡罗模拟方法,建立充电负荷预测模型,考察不同典型日（工作日、休息日）、车辆类型、充电区域下的充电负荷时空分布规律。研究发现：1）不同类型车辆的充电负荷分布差异较大,私家车和出租车充电负荷占比较高,调节潜力较大,电网在进行调度时,可以设计多种情境下的指导性充电策略;2）相比综合分析,分区域充电负荷预测能够更有效地提升电网负荷预测精确度,使得车辆调度具有更大的时空调节潜力。
• Select
  基于ArcEngine二次开发的坐标数据成图设计与实现

  高文静, 胡刘鹏, 张曼

  工业技术创新. 2022, 9(3): 127-134. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2022.06.017

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  将测量得到的坐标数据连接为具有属性信息的数据要素,是地籍数据入库和分析的重要组成部分。为有序、高效实现坐标数据读取和成图,在Visual Studio 2008 C#开发环境下,采用ArcEngine二次开发的思想,对.txt数据、.shp数据、坐标添加数据等原始数据进行处理,实现数据质量检核、数据自动成图、数据库自动更新以及属性数据处理等功能;设计数据完善与检查功能,将外业测量与内业处理紧密结合。经测试,三种数据入库模块处理速度相对较快,成图精度较高,能够较好满足城镇地籍数据入库需求。
• Select
  基于HSCH-9162检波二极管的检波电路设计与测试

  卿君, 何卫国, 陈明川, 熊金旺, 吕超杰

  工业技术创新. 2022, 9(3): 135-141. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2022.06.018

  摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏

  针对当前连续检波对数视频放大器（SDLVA）难以在30 GHz以上频段进行连续检波的局限,提出基于HSCH-9162检波二极管的检波电路设计方案：为解决检波二极管在低温下导通电压增大导致灵敏度降低的问题,对偏置电路的设计进行改进;为解决检波二极管动态范围过小的问题,采用双平衡Lange桥提高检波功率上限。产品设计和测试表明,该检波电路可在-55~+75℃宽温度范围内实现-76 dBm的切线灵敏度和35 dB的大动态检波输出。方案简单易行、成本低廉,在毫米波检波中具有应用优势。