LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极活性材料的衰减机理及改性措施

高功率、高容量的LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2(NCA)正极锂离子电池在电动汽车和定置储能电池等行业中具有非常广阔的应用前景。为使其更具商业竞争力,NCA锂电池的使用寿命至少需要延长至15年,这对现行技术而言是一个很大的挑战。因此,明确NCA锂电池在循环和储存过程中性能衰减机理是延长NCA动力电池使用寿命的关键。大量研究表明正极表面膜的形成、表面盐岩结构类NiO相的出现、显微裂纹的产生、表面导电碳基体的恶化等因素是NCA动力电池衰减的主要原因。通过常规原子掺杂、表面包覆等方法在一定程度上能有效抑制正极材料的恶化,延长锂离子电池的使用寿命。     

基于分布位错法研究多条微裂纹对偏折主裂纹的影响

目的 采用理论方法求解多条微裂纹对偏折主裂纹的影响,重点分析偏折主裂纹尖端的力学行为及微裂纹对主裂纹扩展角度和闭合区域的影响等问题,为实际的工程应用提供理论依据。方法 运用叠加原理将主问题分解成2个子问题,通过材料力学方法求解子问题一;基于分布位错方法求解子问题二。进一步建立关于位错密度的奇异积分方程,利用Gauss-Chebyshev数值求积分法解决位错密度方程的奇异性问题,并通过计算机编写程序,最终得到相关力学参量的数值解。结果 得到了偏折主裂纹附近的应力场以及微裂纹长度、微裂纹个数对偏折主裂纹尖端应力强度因子的影响等相关力学参量。分析了主裂纹不同偏折角度时的闭合区域,以及微裂纹的方位角、微裂纹个数等对偏折主裂纹扩展角度的影响。结论 裂纹面对拉应力有屏蔽作用,导致拉应力在裂纹面附近应力松弛,而裂纹尖端对拉应力有放大作用,随着应力增加将导致裂纹的扩展。一条微裂纹位于主裂纹尖端约–30°<θ<50°时,将使主裂纹尖端应力强度因子增加,促进主裂纹的扩展,而微裂纹位于50°<θ<90°或–90°<θ<–30°时,将使主裂纹尖端应力强度因子减小,抑制主裂纹的扩展。主裂纹尖端应力强度因子随微裂纹长度的增加而变大,随微裂纹与主裂纹间距离的增加而减小。     

利用岩芯变形测定原始地应力

探讨了利用测量岩芯的直径变形来测定地应力的一种新方法--岩芯变形法，通过预备实验和实际测定确认了岩芯变形法的适用性.预备实验的测定结果表明，平面内的主应力方向和主应力差之值均与所施加的载荷相一致，水压致裂采取到的岩芯的测定结果也表明两种方法的结果相吻合.探讨了岩石的微观裂隙、超声波速度与岩芯变形之间的关系.岩芯变形法不需要对岩芯进行整形，并且在非破坏状态下测定，对各种岩石均适用，为原始地应力测定提供了一种新的方法和途径.     

高镍正极材料微裂纹诱导容量衰减的应对策略研究进展

随着锂离子电池在电动汽车、储能等领域的广泛应用,其正极材料尤其是钴酸锂、镍钴锰酸锂及镍钴铝酸锂三元正极材料的需求量也随之剧增。然而由于钴资源稀缺,“高镍低钴化”成为近年来锂离子电池行业的重要关注点和发展方向。高镍正极材料（Ni的摩尔分数大于60%）凭借着容量高、成本低廉等优势获得了广泛的关注和研发,其产业化步伐逐渐加快。然而其仍然面临着诸多限制其大规模应用的问题,其中微裂纹的产生诱发的快速容量衰减问题被越来越多的研究证明是常规球状高镍正极材料容量衰减的首要因素。本文综述了近年来针对这一问题的几种典型应对策略的研究进展,包括填隙包覆处理、径向有序设计以及采用高镍单晶正极材料。本文对以上典型应对策略的技术手段、工艺参数和电化学性能进行了总结和归纳。最后对于进一步的研究方向进行了展望。     

P110级石油套管表面微裂纹原因分析

针对采用27MnCr6生产P110级石油套管过程中出现的钢管表面微裂纹缺陷,采用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪、光谱仪等设备对该裂纹的宏观特征、形成原因进行了系统的分析研究,详细阐述了该种缺陷在不同加工过程中的宏观特征和微观形态。分析结果表明,该种缺陷的形成是由于铸坯表面产生的星形裂纹所致。通过采取一些有效的工艺技术措施,铸坯表面的星形裂纹可基本消除,进而消除了钢管表面的微裂纹,为提高产品质量、减少废品数量、降低生产成本起到了重要的指导作用。     

一种新型的实验地震学光学模拟系统

介绍了一种新型的实验地震学光学模拟系统。它将实时全息技术与声发射源测定技术相结合应用于实验地震学研究 ,前者检测和记录试件内应力场及其变化 ,后者检测和记录微破裂所激发的超声波 ,借以确定试件内微破裂发生的时间、位置和强度。综合两种方法所获数据 ,从微破裂丛集成核过程与应力场之间的关系来寻求破裂形成、扩展的某些规律性。试验观察到一些极有研究价值的现象 ,特别是系统能将破裂的形成和扩展 ,从微破裂丛集成核直至整个试件碎裂的过程 ,以较高的分辨率记录下来 ,初步获得微破裂成核过程与应力场关系的某些规律性。     

Electro-Mechanical Impedance (EMI)-Based Incipient Crack Monitoring and Critical Crack Identification of Beam Structures

Fatigue-induced damage is often progressive and gradual in nature. Fatigue is often deteriorated by corrosion in ageing structures, creating maintenance problems, and even causing catastrophic failure. This ushers the development of structural health monitoring (SHM) and nondestructive evaluation (NDE) systems. Recent advent of smart materials applicable in SHM alleviates the shortcomings of the conventional techniques. Autonomous, real-time, remote monitoring becomes possible with the use of smart piezoelectric transducers. For instance, the electro-mechanical impedance (EMI) technique, employing piezoelectric transducers as collocated actuators and sensors, is known for its ability in damage detection and characterization. This article presents a series of lab-scale experimental tests and analysis to investigate the feasibility of fatigue crack detection and characterization employing the EMI technique. This study extends the work by Lim and Soh [1 Y. Y. Lim and C. K. Soh . Smart Materials and Structures 20 : 125001 ( 2011 ).[Crossref], [Web of Science ®] , [Google Scholar]] to incorporate the phases involving crack initiation and critical crack. It is suggested that the EMI technique is effective in characterizing fatigue induced cracking, even in its incipient stage. Micro-crack invisible to the naked eyes can be detected by the technique especially when employing the higher frequency range of 100–200 kHz. A quick and handy qualitative-based critical crack identification method is also suggested by visually inspecting the admittance frequency spectrum.     

Q390D钢板超声波检测不合原因分析及改进

利用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析对Q390D钢板超声波检测不合部位取样进行检测分析,结果表明,试样内部存在偏析、夹杂物以及裂纹等缺陷,是钢板产生缺陷回波的主要原因。通过优化转炉出钢工艺,控制钢中有害元素及气体含量,采用合理的加热制度等措施,Q390D钢板的超声检测合格率由98.25%提高到99.54%。     

基于损伤多重分形特征的岩石强度 Weibull 参数研究

利用多重分形计算并绘制出表征岩石三维损伤微裂纹分布复杂性的多重分形谱,引入一个表征岩石材料不均匀性、各向异性的相对分形维数,结合多重分形谱的奇异性值,对岩石实际受损状态的量化表达方法进行了探讨,并基于岩石微元强度的 Mohr-Coulomb 准则表示方法及其服从 Weibull 随机分布的特点,在本构模型中引入初始损伤分形参数,结合岩石单轴应力应变试验曲线,对不同多重分形参数下岩石强度 Weibull 参数取值规律进行了研究。结果表明：同一种岩石在不同损伤状态下,表征其强度特征的 Weibull 参数值以一定规律发生变化,且微裂纹的分布对受损岩石峰后强度造成不同程度地影响,进一步完善了岩石损伤统计本构模型。