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分子模拟在材料科学中的研究进展

汤伟 , 朱定一 , 关翔锋 , 陈丽娟

材料导报

从分子水平研究材料的开发和设计是21世纪材料科学与工程的一个重要方向.综述了分子模拟中的Monte Carlo分子模拟和分子动力学模拟2种方法及其在材料科学中的应用,概述了目前国内外分子模拟的研究进展,评述了当前使用的数学模型的特点及局限性,展望了分子模拟技术的发展方向.

关键词: 分子模拟 分子动力学法(MD) 蒙特卡罗法(MC) 材料科学

基于分子动力学结合神经网络的Au表面能计算方法

汤伟 , 朱定一 , 陈丽娟 , 关翔锋

中国有色金属学报

利用嵌入原子模型,采用分子动力学方法计算了贵金属Au低指数晶面及部分简单高指数晶面的表面能.同时,采用Levenberg-Marquardt算法,建立了Au表面能的BP神经网络模型;结合分子动力学模型的计算数据,通过大量数据的自学习训练,完成神经网络模型对Au高指数晶面表面能的预测.计算结果表明:该方法具有较高的预测精度,能正确预言低指数晶面表面能的排序,Au各晶面的表面能随其晶面与(111)密排面夹角的增大呈现先增大后减小的特点.

关键词: 表面能 , 嵌入原子势 , 人工神经网络 , Levenberg-Marquardt算法

Sn-Sb包晶合金的快速凝固

关翔锋 , 朱定一 , 陈丽娟 , 汤伟

中国有色金属学报

设计了一种用于Sn-Sb等滑动轴承合金的无容器接触深过冷快速凝固装置.并以热流分析为基础,利用传热模型和物理模型计算了Sn-16%Sb(质量分数)过包晶合金在本装置中的冷却速度.结果表明:在粒子直径为4mm时,粒子的冷却速度为3.1×102K/s;当粒子直径为0.1mm时,冷却速度达到了105K/s.Sn-Sb包晶合金组织显著细化,初生相SnSb化合物高度弥散化.

关键词: Sn-Sb包晶合金 , 无容器凝固装置 , 快速凝固 , 晶粒细化

新型Ni3Al/石墨高温固体自润滑材料的制备及其性能

朱定一 , 关翔锋 , 陈丽娟 , 汤伟

中国有色金属学报

采用熔炼法, 制备出新型Ni3Al/石墨抗高温、耐腐蚀固体自润滑材料.结果表明: Al不仅是强化合金基体的元素, 而且是一种使片状石墨转变为球状石墨的球化剂; 铝与氧结合成渣降低了氧在石墨表面的吸附.建立了界面能和过冷度对石墨生长形态影响的动力学模型; 分析表明, 石墨在洁净的液态金属中结晶, 由于(1010)棱面与(0001)基面的温度回升速率的差异, 促使石墨球状生长.石墨经球化处理后, 材料的冲击韧性得到提高; 将该材料与GCr15轴承钢及45﹟退火钢进行干摩擦磨损时, 摩擦因数分别为0.36和0.40.

关键词: Ni3Al/石墨合金 , 自润滑 , 熔炼法 , 球化

过冷对石墨生长形态的影响

朱定一 , 关翔锋 , 陈丽娟 , 汤伟

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2005.02.007

采用熔炼方法, 研究了Ni-石墨合金在不同冷却条件下石墨的生长形貌.结果表明: 随着过冷度增大, 石墨逐渐由片状形态向球状形态转变.提出石墨在生长过程中由结晶潜热引起棱面与基面的温差是影响其生长形态的重要因素.建立了石墨表面温度变化速率与过冷度及界面能之间的数学关系.计算结果表明, 在没有杂质元素的影响下, 过冷度越大, 越利于石墨(0001)基面的生长, 随着S, O等元素的增加, 石墨棱面的界面能逐渐降低, 有利于片状石墨的生长.球化剂Ce, Mg等元素与S, O反应后, 重新使石墨棱面的界面能提高, 有利于球状石墨的成长.

关键词: 石墨形貌 , 结晶潜热 , 过冷度 , 界面能 , 稀土球化剂

镍-铁-石墨-硅自润滑材料及其性能

陈丽娟 , 朱定一 , 汤伟 , 关翔锋

中国有色金属学报

采用熔炼法制备出镍-铁-石墨-硅自润滑材料,并研究了铁含量对镍-铁-石墨-硅自润滑材料的力学性能、干摩擦磨损性能及油润滑摩擦磨损性能的影响.结果表明:随着铁含量的增加,合金中石墨量逐渐增多,自润滑性能逐渐提高,材料的冲击韧性和抗拉强度逐渐降低,硬度值先减小后增大;材料的干摩擦因数和油润滑摩擦因数均随着铁含量的增加而逐渐降低,磨损率随着硬度值的增大逐渐减小,其中Ni-60Fe-3.5C-1Si合金(质量分数,%)的摩擦因数最小,干摩擦因数和油润滑摩擦因数分别保持在0.18和0.05.

关键词: 镍-铁-石墨-硅合金 , 自润滑 , 熔炼法 , 摩擦磨损

基于LabVIEW的日用陶瓷釉料配方虚拟实验和优化系统

闫业富 , 周强 , 王莹 , 汤伟

硅酸盐通报

日用陶瓷釉料配方的研制和优化是一个周期长、投入大、结果难以预料的实验过程.本文采用LabVIEW虚拟平台实现配方虚拟实验和优化系统,通过B样条神经网络的非线性逼近能力对陶瓷釉料配方的实验进行精确的逼近,并利用粒子群优化算法对该神经网络的釉料的最优配方进行搜索和优化.仿真结果表明,把B样条神经网络、粒子群优化算法与LabVIEW虚拟平台相结合的方法大大降低了配方实验成本,缩短了实验周期.

关键词: 日用陶瓷釉料配方 , LabVIEW , 虚拟实验和优化系统 , B样条神经网络 , 粒子群优化算法

基于FPGA的工业数字摄像机系统的设计

汤伟 , 刘慧忠 , 连钰洋 , 王震 , 裴之勇

液晶与显示 doi:10.3788/YJYXS20153001.0103

针对传统工业数字摄像机的灵活性差、实时性差等缺点,设计了一种基于FPGA的工业数字摄像机系统.将工业数字摄像机与FPGA结合起来,利用FPGA通过I2C总线接口控制器控制图像传感器采集图像数据,然后将Bayer格式图像转化为RGB格式图像,通过调用Altera IP核DDRII SDRAM controller with ALTMEMPHY和FIFO存储器设计了DDR2 SDRAM的接口,将图像数据缓存到DDR2存储器中,最后通过SPI总线接口在液晶屏上显示图像,可达到53帧/s图像的速度.系统代码共需约5 000个逻辑单元,3 704个寄存器,117个引脚.将设计代码下载到系统芯片中后,系统可以清晰显示所拍到的画面.设计结果表明,基于FPGA的工业数字摄像机设计灵活,易于移植,可实现高速图像采集和传输.

关键词: FPGA , 图像传感器 , 液晶屏 , DDR2 SDRAM , 控制器

转炉采用石灰石替代部分石灰冶炼的应用分析

田志国 , 汤伟 , 潘锡泉

中国冶金

湘钢炼钢厂成功地开发了转炉采用石灰石替代部分石灰的冶炼新工艺.介绍了石灰石替代部分石灰的应用方案.应用该工艺后,转炉热平衡、前期成渣、造渣效果等能够满足转炉炼钢生产的需求.应用该工艺后,可降低生产成本,降低能耗,取得了良好的经济和社会效益.

关键词: 氧气转炉 , 石灰石 , 分析

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