1 太原工业学院机械工程系，山西 太原 030008
2 中北大学材料科学与工程学院，山西 太原 030051
3 金属凝固控制与精确成形山西省重点实验室，山西 太原 030051
激光选区熔化技术相比传统材料加工技术具有成形速度快且能够成形复杂零件的优势。采用球磨法制备了GNPs/AlSi10Mg复合粉末，采用激光选区熔化技术成形了石墨烯纳米片（GNPs）含量不同的GNPs/AlSi10Mg复合材料，GNPs的质量分数分别为0、0.1%、0.3%、0.5%。研究了不同GNPs含量对复合材料微观组织和力学性能的影响，揭示了GNPs强化AlSi10Mg的机理。结果表明：激光选区熔化成形的AlSi10Mg合金的择优取向为〈100〉；GNPs的添加不会改变GNPs/AlSi10Mg复合材料的择优取向，但会降低复合材料中大角度晶界的比例。不同含量的GNPs/AlSi10Mg复合材料的相组成均为α-Al相和共晶硅相；随着GNPs含量增加，复合材料的硬度呈增大趋势，最大为168 HV；随着GNPs含量增加，缺陷增加，复合材料的极限抗拉强度、屈服强度和延伸率由0.1%GNPs/AlSi10Mg的（417±4）MPa、（254±5）MPa和（8.4±0.14）%降低到0.5%GNPs/AlSi10Mg的（224±6）MPa、（150±3）MPa和（4.0±0.45）%；激光选区熔化成形0.1%GNPs/AlSi10Mg复合材料的强化主要是由热错配强化和载荷转移强化协同作用控制的。
激光技术 激光选区熔化 石墨烯纳米片 力学性能 强化机理 中国激光
2023, 50(16): 1602307
1 海军研究院北京 100071
2 西安交通大学 能源与动力工程学院西安 710049
在压水堆冷却剂丧失事故（Loss-of Coolant Accident，LOCA）中，处于高温条件下的燃料棒由于棒内压力过高，可能导致包壳发生鼓胀。包壳形变会造成堆芯局部流道堵塞，进而影响失水事故再淹没阶段的堆芯换热。然而，大多数系统分析程序都是基于假设的流道堵塞率来模拟事故进程，导致模拟结果与实际情况不符合。本文将已开发的燃料棒热-力行为分析模块（Fuel Rod Thermal-Mechanical Behavior，FRTMB）集成在自主开发的严重事故分析程序ISAA（Integrated Severe Accident Analysis Code）中，通过改进已有的流道堵塞模型，使其能够模拟由于燃料棒形变导致的冷却剂流量变化。最后，使用ISAA-FRTMB模拟QUENCH-LOCA-0实验，通过对比包壳峰值温度，验证改进的流道堵塞模型的正确性和有效性，并在此基础上研究包壳形变对堆芯换热以及后续事故进程的影响。
流道堵塞 热-力行为 包壳峰值温度 QUENCH-LOCA-0 Flow blockage Thermal-mechanical behavior Peak cladding temperature QUENCH-LOCA-0
Author Affiliations
Abstract
1 School of Instrumentation Science and Opto-Electronics Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
2 Research Institute of Beihang University in Shenzhen, Shenzhen 518057, China
3 Shenzhen Institute for Quantum Science and Engineering, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, China
Regarding the dependence of the treatment of removing polymethyl methacrylate (PMMA) from graphene upon the prestress in the film, two typical PMMA removal methods including acetone-vaporing and high-temperature annealing were investigated based on the opto-mechanical behaviors of the developed optical fiber Fabry-Perot (F-P) resonant sensor with a 125-μm diameter and ~10-layer-thickness graphene diaphragm. The measured resonant responses showed that the F-P sensor via annealing process exhibited the resonant frequency of 481 kHz and quality factor of 1 034 at ~2 Pa and room temperature, which are respectively 2.5 times and 33 times larger than the acetone-treated sensor. Moreover, the former achieved a high sensitivity of 110.4 kHz/kPa in the tested range of 2 Pa–2.5 kPa, apparently superior to the sensitivity of 16.2 kHz/kPa obtained in the latter. However, the time drift of resonant frequency also mostly tended to occur in the annealed sensor, thereby shedding light on the opto-mechanical characteristics of graphene-based F-P resonant sensors, along with an optimized optical excitation and detection scheme.
Graphene diaphragm PMMA removal opto-mechanical behavior F-P resonator Photonic Sensors
2022, 12(2): 140
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所 冲击波物理与爆轰物理实验室,四川 绵阳 621900
2 宁波大学 工学院力学与材料科学研究中心,浙江 宁波315211
3 Laboratoire de Combustion et de Détonique,1 Av.Clément Ader,Chasseneuil Cedex 86961,France
4 Advanced Materials Laboratory,National Institute of Materials Science,Tsukuba 305-0044,Japan
采用速度干涉(VISAR)测试技术,对强激光辐照下纯铝的动态力学响应和层裂特性进行了实验测量和分析.样品厚度分别为200 μm 和485 μm,激光脉冲的半高宽约为10 ns,功率密度变化范围为1010～1011 W·cm-2.实测了样品自由面速度波形,反映了强激光加载作用下材料损伤演化过程以及损伤对材料动态响应的影响.计算得到了冲击波强度(2.0～13.4 GPa) 和不同拉伸应变率下铝的层裂强度(1.6～2.3 GPa).在所采用的实验条件和1维近似下,激光辐照产生的冲击波强度与激光功率密度之间成线性关系.最后讨论了层裂强度与拉伸应变率之间的关系,显示层裂强度随着拉伸应变率的增加而增大.
激光加载 损伤 层裂 动力学响应 Laser shock loading Damage Spallation Mechanical behavior
