摘要：为解决现行高铁车轴设计标准未考虑低温环境给高铁车轴的使用带来一定安全隐患的问题,运用旋转弯曲疲劳试验方法测试不同温度下试验钢疲劳性能,采用扫描电子显微镜观察疲劳断口,借助透射电子显微镜观察不同温度断口附近位错组态。结果表明:EA4T车轴材料应力敏感性与温度成反比,高于−80℃条件下EA4T车轴材料低温服役的疲劳性能优良,不会出现疲劳延—脆转变温度,安全可靠;随着温度的降低,自由位错数量减少,位错的产生与扩展被限制在体心立方(bcc)晶格密排位向内,位错开动所需驱动力阈值升高,疲劳裂纹在表面界面处萌生与扩展,扩展机制为滑移。

摘要：研制了低温环境下MEMS动态特性测试系统。对低温环境的产生及其关键问题、低温环境下的激励方法、信号检测方法,及高速数据采集方法进行了初步研究。采用半导体冷阱产生低温环境,为防止低温下结霜对测试精度造成影响,测试在真空环境中进行。研制了基于压电陶瓷的底座激励装置,用于低温环境下对微器件激励。采用2种方法用于低温环境下微器件振动响应信号的检测,一种是采用内置敏感元件的方法,被测微器件受到激励后自身输出信号,经高速数据采集单元采集进入计算机;另一种是采用激光多普勒测振仪在低温环境外部进行检测。以LabVIEW为平台开发了测试系统控制软件,实现了微器件激励、数据采集、存储自动化。对系统的总体设计、硬件组成、系统功能、实验研究等方面作出了详细阐述。

摘要：为了减小冷却磁共振成像(MRI)低温超导磁体的资源消耗和经济成本,设计可快速冷却室温磁体至60 K以下的系统,并通过建立数学物理模型进行数值模拟,对系统进行优化设计和深入分析.系统以自主研发的大冷量单级斯特林制冷机为冷源,包括低温风机、低温调控阀和氦气罐等组成部分.研究表明,优化系统运行参数可以显著提高冷却性能,其中系统内氦气的压力和流速尤为关键,因为两者能够显著影响压降与换热,进而影响冷却时间以及磁体最终所能达到的冷却温度.此外,当前斯特林制冷机的冷端换热器性能尚有提升空间.通过参数优化,系统在氦气压力为0.3 MPa、流速为13 m/s时能够达到较快的冷却速率,可在73.5 h内将质量为2 t的室温超导磁体冷却至60 K以下,有潜力在实际应用中实现MRI低温超导磁体的低能耗高效冷却.

摘要：深入了解高能固体推进剂在低温条件下燃烧性能,获得燃烧波阵面变化规律,对评估推进剂在低温条件下的适应性能力具有重要指导意义。本文设计了燃烧波狭缝观测实验装置,采用高速摄影观测技术,对三组元HTPB固体推进剂在常温和低温条件下的燃烧过程进行了观测,获得了燃烧过程中波阵面的图像。结果表明,相比于在常温条件下,固体推进剂在低温条件下出现了燃烧波不稳定的情况。根据燃烧波图像计算出了推进剂的燃速,并与靶线法燃速测量结果进行比较。结果表明,两种方法测量的结果差异较小,推进剂在低温条件下的燃烧速度明显低于在常温条件下,常温条件的燃速在1.717~2.127mm/s,低温条件下的燃速在1.252~1.583mm/s。

摘要：21世纪以来,扫描探针显微镜(scanning probe microscope,SPM)在微纳尺度形貌表征、物性测量及微纳加工等领域发挥着越来越重要的作用.为了使扫描探针显微镜获得更稳定的运行环境、更高的能量分辨率,人们研发了具备超高真空(ultra high vacuum,UHV)和低温(low temperature,LT)环境的SPM系统(UHV-LT-SPM).目前,大多数的UHV-LT-SPM系统通过向连续流式低温恒温器或低温杜瓦中输送液态氦-4(4He),使SPM的温度达到约4.2 K.然而由于4He元素在自然界中含量低且因需求日益增长,导致液氦价格急剧飙升,严重影响到了4He相关低温设备的正常运行.为应对上述问题,干式制冷技术成为新一代低温技术的发展方向.在此背景下,将干式制冷技术与扫描探针显微镜相结合,搭建干式低温扫描探针显微镜,成为了目前扫描探针仪器领域的研究重点之一.本文主要从扫描探针显微镜系统设计、降温设计、减振方法以及其设备性能等方面,介绍目前已经报道的几种干式LT-SPM系统.最后总结了干式LT-SPM系统目前所遇见的问题和挑战,探讨了该技术未来的发展方向.

摘要：在Wise反冲机理微观模型的基础上,考虑芯块倒角的影响,给出了倒角表面平均反冲效率的计算模型;击出机理参考Olander的理论;由此建立了一个更为精细的裂变气体低温释放微观模型。使用新建模型进行计算的结果显示,倒角表面的平均反冲效率约为圆柱体芯块表面的两倍;当倒角的表面积与圆柱体芯块表面积相比不可忽略时,裂变气体反冲释放份额的计算应考虑倒角的影响。

摘要：混凝土材料在低温环境下应用广泛,但是目前对混凝土低温力学性能的研究仍不够充分。为了探讨混凝土材料的低温抗拉性能及尺寸效应规律,设计了边长为100 mm、150 mm和300 mm的立方体混凝土试块,分别在四个温度(T=20℃、-30℃、-60℃和-90℃)下进行了劈裂抗拉强度试验,得到了相应的破坏模式、荷载-位移曲线以及劈裂抗拉强度。试验结果表明:在低温劈裂拉伸荷载作用下,混凝土中的骨料颗粒破坏比常温下更为严重;随着温度降低,混凝土材料的劈裂抗拉强度较常温下显著提高;低温下混凝土的劈裂抗拉强度随其尺寸增大而下降,存在明显的尺寸效应现象,且随着温度降低,尺寸效应行为更显著;另外,经典的Type-2尺寸效应律可以较好地描述试验得到的低温条件下混凝土劈裂抗拉强度的尺寸效应规律。

摘要：为掌握低温下锂离子电池荷电状态(SOC)与超声检测特征量之间的关系,开展了圆柱卷绕型锂离子电池荷电状态超声检测与理论分析。设计了一种超声换能器固定装置来提高超声信号检测的稳定性和灵敏度。建立特征提取算法,提取超声信号幅值和超声飞行时间两个特征参量,获得低温环境下锂离子电池的最大可用容量。结果表明,在低温环境下,超声飞行时间特征量相较于超声信号幅值特征量能更准确地反映锂离子电池的荷电状态。该文还研究了低温对锂离子电池负极材料弹性模量、质量、长度的影响,建立了低温环境下锂离子电池荷电状态与超声透射飞行时间量化方程,量化方程与检测数据之间的拟合决定系数为0.966 8。该研究可为低温环境下锂离子电池SOC的准确检测提供参考。

摘要：为了实现更加科学合理地提升羊毛防寒服保温性能,采用文献资料法、分类法、实验法、数学方法等,分析了我国三北地区和内蒙古地区的冬季低温气候,归纳了上述地区的低温特点以及不同低温下服装的总保温性要求;结合目前常用羊毛防寒服面料和羊毛絮片的隔热保温值,计算并提出了不同低温条件和人体姿态下的羊毛防寒服中羊毛絮片面密度的设计方案。结果显示影响羊毛防寒服保温性能设计的主要因素是环境温度、新感觉温度及其所填充的羊毛絮片量,该研究成果对相关服装企业的羊毛絮片设计和产品细分具有较好的参考价值。

摘要：设计并制备了一种新型Ti-Al-V-Zr-Mo-Nb系近α型粉末冶金低温钛合金CT1400,并对其进行了系统的微观结构表征、室温/低温力学性能测试以及变形行为分析。结果表明,CT1400主要由片层α相、等轴α相以及少量片层β相组成,由动态再结晶形成的等轴α相体积分数随成形温度的提升而增加。得益于最为充分的动态再结晶过程,920℃制备的样品具有最佳的室温和低温综合力学性能。此外,CT1400在20 K低温条件下的变形为一种位错滑移+孪生的混合变形行为,孪生变形可以通过协调位错滑移提升材料的低温塑性,而低温下的位错强化作用导致CT1400具有较高的极限抗拉强度,使其表现出优异的低温强塑性匹配。