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2026年第47卷第2期
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先进液态成型技术与相场法专栏 AI导读
- 摘要：Ni-Mn-Ga定向凝固合金中马氏体相微观组织的深入理解， 对于优化通过磁场诱导马氏体再取向所获得的磁感生应变具有重要意义。尽管已有研究对强取向七层调制（7M）马氏体的典型微观组态及取向关联进行了系统表征， 但对其微观组织特征形成的晶体学依据认识仍不充分。本文以定向凝固Ni₅₀Mn₃₀Ga₂₀合金为研究对象， 采用扫描电子显微镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）技术， 对7M马氏体的微观组织形貌及取向关联特征进行了系统表征； 在此基础上， 基于奥氏体-马氏体相变取向关系解析了典型微观组织的形成依据， 并利用马氏体相变唯象理论（PTMC）对变体间孪晶关系进行了理论预测与归类。单个奥氏体晶粒共有6种变体团及内部24种变体的本质原因在于立方奥氏体六组｛101｝A取向关系晶面在Pitsch取向关系约束下对应的多条相变路径， 不同变体团内板条间界面的空间排布可表现为水平、 竖直或倾斜三种类型， 源于｛101｝A取向关系面在<001>A晶向视角下相对于定向凝固方向的几何位置差异。进一步地， PTMC分析表明7M马氏体变体间理论上存在14种可能的孪晶关系， 其中实验中观察到的Ⅰ型、 Ⅱ型和复合型孪晶均可归属于传统孪晶类型。本文提出的基于马氏体相变取向关系的分析方法， 在解释Ni-Mn基合金中马氏体微观组织形貌及变体分布特征方面具有良好的适用性。然而， 马氏体相变的唯象理论主要用于预测马氏体变体之间理论上可能存在的所有孪晶类型， 难以直接确定实验中观测到的具体孪晶关系。关键词：马氏体相变;择优取向;马氏体微观组织;孪晶关系325|12|0更新时间：2026-05-19
- 摘要：针对商用430不锈钢耐点蚀性能存在显著差异而其根本原因尚未系统揭示的问题， 本文选取了4家不同钢厂（A、 B、 C、 D）生产的430不锈钢冷轧板， 通过点蚀浸泡实验、 临界点蚀温度（Critical Pitting Temperature， CPT）和点蚀电位测试， 结合化学成分与微观组织分析， 系统对比了其耐点蚀性能。研究不仅评估了点蚀当量（Pitting Resistance Equivalent Number， PREN）的理论预测效果， 更着重揭示了实际微观组织结构对性能的决定性作用。结果表明： A-430SS的耐点蚀性能最优， 其在3.5%NaCl溶液中的平均点蚀电位最高（40.7 mV）， 在Cl⁻质量分数为50×10-6的溶液中的CPT最高（57.3 ℃）； B-430SS次之； C-430SS与D-430SS最差。B-430SS虽因Cr（16.78%）和N（0.052%）的质量分数较高而具有最高的PREN值（17.61）， 但其实际性能并非最佳。微观组织分析揭示了关键原因： A-430SS凭借最优的纯净度（D类夹杂物仅5个， 远低于C-430SS的23个和D-430SS的20个）和完全再结晶的均匀无条带组织， 最大限度抑制了点蚀形核。相反， B-430SS中大量的夹杂物和不完全再结晶导致的条带组织， 使其高PREN的成分优势无法充分发挥。本研究明晰了微观组织缺陷可主导商用430不锈钢的耐点蚀性能， 使基于成分的PREN预测失效， 为高性能铁素体不锈钢的工艺优化与选材提供了重要依据。关键词：430不锈钢;点蚀;微观结构;临界点蚀温度;点蚀当量;点蚀电位243|5|0更新时间：2026-05-19
- 摘要：为系统探讨回火工艺对Cr-Ni-Mo系铸钢耐磨性的影响， 对比了不同回火工艺下试样钢耐磨性能的差异， 以期获得更高性能的热处理工艺方案。通过JMatPro软件设计了淬火温度930 ℃及回火温度（520， 550和580 ℃）的热处理方案。通过扫描电子显微镜（SEM）对试样钢的显微组织进行了表征以及磨痕分析， 采用维氏硬度计测试了试样钢的硬度。采用摩擦磨损试验机测试了试样钢室温下的耐磨性能。结果表明： 随着回火温度的升高， 硬度和强度先升高后降低， 在550 ℃回火时达到最高值分别为37.5 HRC、 1 207 MPa、 1 054 MPa， 延伸率先降低后升高， 在580 ℃回火时达到最高值13.7%， 整体相差较小。磨损量随回火温度的升高而降低， 在回火温度为580 ℃时， 磨损量最少， 耐磨性最好。摩擦系数曲线符合标准的干滑动摩擦磨损曲线， 先快速上升然后有一定程度下降， 最后趋于平稳。综合性能在回火温度为580 ℃下最优。利用JMatPro软件设计的热处理方案可以为实验开展提供理论依据和工艺指导， 也可以得到最优的回火工艺。关键词：JMatPro;热处理;碳化物;硬度;耐磨性230|4|0更新时间：2026-05-19
- 摘要：基于半固态注射成型技术制备了不同石墨烯纳米片（GNPs）含量的镁基复合材料， 系统研究了GNPs含量对复合材料微观组织、 界面结构及力学性能的影响规律。以AZ91D镁合金为基体， 分别制备了GNPs质量分数为0.3%、 0.6%和0.9%的复合材料。采用光学显微镜观察晶粒形貌， 利用扫描电子显微镜表征GNPs的分散状态及失效方式， 采用透射电子显微镜分析GNPs与基体的界面结构。结果表明， 适量GNPs可显著细化晶粒。GNPs质量分数从0.3%增加到0.6%时， 平均晶粒尺寸由5.5 μm减小至3.5 μm。GNPs质量分数由0.6%增加至0.9%时， 复合材料的平均晶粒尺寸Sg由3.5 μm增加至4.2 μm。0.6%复合材料中GNPs呈薄片状均匀分布在晶界及晶内， TEM分析显示其与镁基体形成良好的界面结合。GNPs的失效形式在断裂时分为脱粘和断裂两种。半固态注射成型过程中， 螺杆剪切作用可有效实现GNPs的均匀分散， 避免了团聚； 同时， 均匀分散的GNPs显著提升了复合材料力学性能， 抗拉强度提升了21.7%。本研究揭示了镁基复合材料中GNPs的分散行为与界面结合特征， 为高性能镁基复合材料的设计与制备提供了实验依据。关键词：半固态注射成型;镁基复合材料;界面结构;石墨烯纳米片211|1|0更新时间：2026-05-19
- 摘要：为了拓展α+β双相TC4钛合金的工程应用范围， 需要精准调控其显微组织和力学性能。本文以锻态TC4钛合金为研究对象， 以优化其强塑匹配为研究目标， 通过金相显微镜、 扫描电子显微镜观察组织演变， 结合室温拉伸实验测试力学性能， 系统研究了920 ℃（40 min）固溶处理后水冷、 空冷、 炉冷三种冷却方式， 以及水冷固溶后500 ℃（3 h）、550 ℃（3 h）、 600 ℃（3 h）不同温度时效处理对合金显微组织及力学性能的影响规律。结果表明： 固溶冷却方式对合金组织影响显著， 空冷后形成等轴初生α相+片层α相的双态组织， 综合力学性能最优； 水冷固溶后随时效温度的升高， 次生α相和片层α相逐渐粗化、 片层间距增大， 550 ℃为最优时效温度。经920 ℃（40 min）水冷和550 ℃（3 h）时效处理后， 合金实现了强度与塑性的最佳匹配， 抗拉强度达到1 022 MPa， 延伸率达到13%。本研究明确了TC4钛合金固溶时效的最优工艺制度， 为该合金的组织性能调控及热处理工艺制定提供了具体的技术参考和实践指导。关键词：TC4钛合金;固溶处理;时效处理;显微组织;力学性能229|7|0更新时间：2026-05-19
- 摘要：界面作为材料中重要的微观结构组织， 对合金的性能有着至关重要的影响。从微观上深入理解合金基体与析出相组成界面的稳定性， 对于分析界面析出相的强化机制具有重大的意义。为了改善Mg-Sn合金的稳定性， 本文将4d族过渡元素掺杂到由Mg基体与其析出相Mg2Sn构建的Mg2Sn（022）/Mg（0001） 界面模型中， 采用第一性原理的方法寻找改善界面结合强度的元素， 并根据界面处原子间电子转移的情况和键长变化及原子的电荷分布分析了掺杂4d族过渡元素对界面稳定性的影响机理。结果表明： 掺杂4d族过渡元素后， Mg2Sn（022）/Mg（0001）界面的黏附能均高于未掺杂界面。可见， 掺杂4d族过渡元素均可改善Mg2Sn（022）/Mg（0001）界面的稳定性， 且Ru元素掺杂的界面稳定性最高。此外， 界面处原子之间的键长越小， 原子间转移的电荷越多， 界面越稳定。通过差分电荷密度可知， Ru元素掺杂的界面中， Ru原子周围的电荷分布呈明显的方向性， 这是由于界面处Mg原子的一部分电子转移到Ru原子附近， 一部分转移到Sn原子周围， 在界面处形成电荷共享区域， 原子间的结合强度增加。关键词：第一性原理;过渡元素;界面;电子结构156|1|0更新时间：2026-05-19
先进液态成型技术与相场法专栏
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存储式高速大容量水下冲击波测试系统研究 AI导读
摘要：在爆炸毁伤环境下， 存储式冲击波测试设备具有可靠性高的优势， 近年来在地面试验中得到了广泛应用。由于水下测试存在诸多困难， 目前尚无专门针对水下冲击波的存储式冲击波测试专用设备。本文基于存储测试原理， 开展了适于水下冲击波测量的高速大容量存储测试系统的研究。该系统采用FPGA作为主控制器， 选用了高速AD和大容量FLASH存储器， 重点解决现有存储式冲击波测试设备采样频率提升至10 MHz时带来的快速数据缓存问题， 以满足水下测试的指标要求。该系统增加了工作参数编程、 工作状态监测、 定时启动等功能， 提高了水下适用性。试验表明， 存储式冲击波测试系统能完整地记录水下爆炸所产生的冲击波超压变化的全过程， 满足水下超压测试的相关要求。关键词：水下冲击波测试;高速采样;大容量存储;FPGA;存储测试;FLASH13|0|0更新时间：2026-05-19 -
基于电爆炸冲击波的测试系统动态特性研究 AI导读
摘要：针对爆炸场景下对测试系统动态响应能力快速确认的需求， 提出一种基于金属丝电爆炸的测试系统动态特性评估方法。该方法以电爆炸冲击波为激励， 通过标准系统和被测系统同步采集压力信号， 并提取超压峰值、 上升时间、 持续时间、 冲量等4个关键特征参量进行了对比分析。同时， 基于该方法研制了一套便携式电爆炸冲击波测试系统。电爆炸冲击波重复性实验结果表明， 6次实验所得冲击波超压峰值在20 kPa附近， 持续时间在1.2ms附近， 电爆炸冲击波重复性误差<5%， 满足现场动态测试需求； 对比测试发现被测系统峰值衰减约10%， 表明其前端调理或传感器灵敏度较低； 上升时间延迟约10.6%， 说明动态响应速度和带宽不足； 持续时间与冲量略高， 在10%误差范围内， 与标准系统呈现一致性。该方法为爆炸环境中测试系统的动态特性的快速评估与可用性确认提供了一种有效补充手段， 拓展了测试系统动态评估方法的适用范围。但是， 由于管道传播存在整形效应， 评估结果偏重相对性能判定， 以及激励能量尺度受限， 其更适用于现场快速动态性能筛查， 而非替代高精度实验室标定方法。关键词：电爆炸冲击波;动态特性评估;现场诊断;冲击波测试系统;同步采集22|1|0更新时间：2026-05-19 -
高过载强磁环境下的电子封装一体化防护方法 AI导读
摘要：针对电磁轨道炮高过载强磁冲击环境下弹载电子封装设备极易损坏失效的问题， 对高过载强磁冲击传播规律进行分析， 提出了针对高过载强磁环境的电子封装设备一体化防护方法。采用波传播理论推导了多层异质中应力波和电磁屏蔽机理， 构建了应力波和电磁波屏蔽效能与材料厚度的约束模型； 运用NSGA-II（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II， 非支配排序遗传算法II）算法得到了Pareto前沿， 通过最优参考点距离法完成了对防护结构参数的优化， 并且通过低温压接及螺纹紧固的方式完成了一体化防护系统的设计及加工。ANSYS仿真结果显示， 优化的防护结构的综合屏蔽性能提升了71.4%， 基于屏蔽模型建立的优化算法所指导的防护结构综合屏蔽性能提升了4.1%。关键词：电磁轨道炮;应力波屏蔽;电磁波屏蔽;NSGA-II算法;结构仿真18|1|0更新时间：2026-05-19
兵器科学与技术
- 摘要：针对网络入侵检测系统中联邦学习应用场景下模型结构异构与数据类别分布不均衡并存的问题， 传统参数聚合或简单知识蒸馏方法难以兼顾全局模型性能与本地模型适应性， 开展了异构联邦学习条件下的高效知识融合方法研究， 提出一种面向网络入侵检测的联邦类别权重双向知识蒸馏方法FedCKD。在服务器端全局聚合阶段， 引入类别级可学习权重矩阵， 对不同客户端在各攻击类别上的预测结果进行加权蒸馏， 实现异构模型输出的精细化融合； 在客户端本地更新阶段， 基于各类别F1分数构建注意力蒸馏机制， 在全局模型指导下强化少数类与难分类别的特征学习能力， 从而缓解了类别不均衡对模型性能的影响。该方法在CICIDS2017和CIDDS-001两个公开网络入侵检测数据集上的实验结果表明， 与FedAvg、 FedMD、 FedHe和HFedCKD等方法相比， FedCKD在全局模型层面的宏平均F1分数分别提升约0.012~0.045， 在客户端本地模型层面对少数类攻击的F1分数提升约0.030~0.086， 同时保持了稳定的收敛特性与可接受的计算开销。研究结果表明， FedCKD方法能够在无需统一模型结构的条件下， 实现异构联邦学习场景中对多类别攻击的有效建模， 适用于存在模型异构和类别不均衡特征的网络入侵检测任务。关键词：网络入侵检测系统;联邦学习;模型异构;知识蒸馏19|1|0更新时间：2026-05-19
- 摘要：针对现有基于流量图像化的网络入侵检测方法存在时序关联表达不足、 特征表征能力有限以及轻量化模型检测精度受限等问题， 提出一种融合格拉姆角差场（Gramian Angular Difference Field， GADF）与残差多粒度聚焦模块（Residual Multi-grain Focus， RMF）的轻量化网络入侵检测模型MobileViT-RMF。该方法首先将网络流量的一维特征序列映射为具有时空关联性的二维GADF图像， 以增强流量演化信息和类别差异特征的表达能力； 随后在MobileViT轻量化骨干网络中嵌入RMF模块， 通过多粒度特征聚焦机制强化局部关键信息提取与全局上下文建模， 从而提升模型对复杂流量图像的判别能力。围绕CICIDS2017和UNSW-NB15两个公开数据集开展了实验验证。实验结果显示， 所提模型在CICIDS2017数据集上的检测准确率达到99.75%， 较基线模型MobileViT_V3_xxs提高2.74百分点； 在UNSW-NB15数据集上的峰值准确率达到99.89%， 体现出较好的跨数据集检测性能。研究结果表明， 将GADF流量图像表示与RMF特征增强机制相结合， 能够在保持模型轻量化特征的同时， 提高网络流量图像的表征质量和分类性能， 可为轻量化网络入侵检测模型的设计提供参考。关键词：入侵检测;轻量化网络;图像分类;MobileViT16|1|0更新时间：2026-05-19
网络安全检测
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基于凸优化的自动泊车轨迹规划方法 AI导读
摘要：针对泊车常见的平行、 垂向及斜向停车场景中Hybrid A*算法得到的泊车路径不严格符合车辆运动学约束的问题， 提出了通用的最优泊车轨迹规划方法。该方法基于数值求解， 通过拉格朗日对偶将车位约束转化为凸优化问题， 进而在满足车辆运动学约束的条件下找到全局最优的泊车路径。对于非线性规划数值求解效率低的弊端， 采用热启动的方法， 首先利用FTHA完备Hybrid A*算法确定路径位置初值， 依据轨迹曲率计算得到参考速度的初始值，由约束条件计算得到 凸优化问题的对偶变量初值， 然后将这些值代入转换后的非线性方程求得原问题的最优解。在3种典型泊车场景中， 通过仿真验证了所提出方法的通用性和结果的最优性。关键词：自动泊车;轨迹规划;凸优化;热启动17|1|0更新时间：2026-05-19 - 摘要：卷积神经网络加速器的推理速度受访存带宽和片上存储资源的限制， 在RAM资源较少的FPGA平台上很难充分发挥并行计算的优势。针对这一问题， 本文提出了一种采用“错峰”计算和总线动态分配的访存优化策略的加速器结构。首先， 采用分层计算和乒乓缓存的方式来减少“高峰”时的访存事务。通过设计灵活的DMA模块实现特征和权重访存总线的动态分配以提高“高峰”时的总线带宽。其次， 采用固定乘法阵更改数据流的方式复用乘法阵列来最大化DSP的利用率。然后， 采用软硬件协同和高度流水化的设计方式， 使加速器从底层到顶层的数据流在时间线上形成全流水结构。模块除锁相环和大型RAM外均采用HDL和源语设计， 在XCZU3EG平台资源使用率超过80%的情况下可实现300 MHz的高速运行。实验结果表明： MobilenetV2-1.0-256在所提加速结构上实现了125 GOPs的吞吐率， 接近访存总线的带宽上限； 推理速度为移动端ARM CPU的7.50倍， 为高性能CPU的1.21倍； 能效比为桌面级GPU的3.5倍； 与其他FPGA上的同类型加速器相比， 在性能密度和能效比上均有优势。关键词：FPGA;硬件加速器;卷积神经网络;访存优化;软硬件协同10|1|0更新时间：2026-05-19
自动化与计算机
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一类含药物阻断的HIV传染病模型分析 AI导读
摘要：基于艾滋病的传播特点， 本文将易感人群细分为有高危行为的易感者和普通的易感者， 考虑药物阻断对艾滋病传播的影响， 建立了一类含药物阻断的 - 摘要：本文建立了自适应网络中带有医疗资源的SIS传染病模型， 研究了适应性行为与医疗资源对疾病传播的影响。采用泊松分布下的三元组逼近公式封闭系统。由无病平衡点的稳定性得到了基本再生数
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生物数学
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