陶瓷和金属微波烧结在线实验及微观机理分析

为研究陶瓷和金属微波烧结时的微观演化机理,从而为优化不同材料的烧结过程提供依据,本文采用同步辐射技术对陶瓷(SiC)和金属(Al)的微波烧结微结构演化过程进行实时、无损的观测,并结合有限元模拟分析两者的微结构演化特征及微观机理。通过滤波反投影等数字图像处理技术得到烧结过程中样品内部的二维、三维重建图像,清晰地观察到SiC和Al在颗粒表面和界面演化上存在差异。定量地统计了陶瓷和金属烧结颈相对尺寸与时间的双对数关系,并与陶瓷和金属双球模型的微波烧结模拟结果进行了对比。运用模拟分别对实验中的烧结颈和微观形貌演化进行分析,得出结论:陶瓷和金属微波烧结时的加热机制不同,分别为整体介质损耗加热和表面涡流损耗加热。陶瓷的整体加热将会在材料内部特别是界面产生较高的温度,而金属的表面加热使颗粒表面温度高于界面。由相应的加热机制产生的温度分布差异,将会对材料的物质扩散过程产生不同程度的影响,进而产生不同的微结构。     

一种基于小波模极大值的图像特征匹配算法

针对移动机器人视觉图像间的连续特性，提出了一种基于小波模极大值的图像特征匹配算法，该算法利用小波模极大值提取图像轮廓及模方位矩阵，并在轮廓图像中寻找极大区域，以该区域中心点作为图像特征点，且将区域小波模方位、特征点区域图像重心坐标和区域轮廓重心方向组合生成这些特征点的特征向量，利用这些特征向量实现图像间的特征点匹配．并通过相应的实验证明提出的新算法高效可靠．     

锂金属电池研究中对称电池的短路现象

锂金属是具有高能量密度的负极材料,是下一代高能量密度电池研究的重点。在锂金属负极的改性研究中,锂对称电池是最常用的测试对象,但判断其短路的依据尚未统一,因此存在部分对短路数据的解析错误。本文利用原位电池对锂沉积过程中由于枝晶生长导致的短路现象进行了描述,对锂金属对称电池在充放电过程中的短路现象进行了分类和讨论。通过区分硬短路、软短路及电池活化过程,提出了判断锂对称电池中枝晶生长及电池短路的依据,为判定锂金属负极改性方法的有效性提供参考。     

金属异质界面对微波烧结扩散影响的在线实验和相场模拟联合分析

合金材料具有优异的力学性能和广泛的应用范围,与传统方法相比,利用微波制备合金具有明显的优势。为了探索合金材料的微波烧结机制,本文采用合金领域关注度较高的Ti和Al混合金属样品,利用在线实验方式获得了样品在微波烧结时的微观结构演化结果。和单质Ti和单质Al对比发现,混合Ti-Al样品的烧结温度明显降低,烧结速率显著增加。由上述现象分析认为,Ti和Al之间形成了金属间化合物,由于该化合物和单质金属电导率不同,导致界面极化现象的产生。极化损耗导致界面处温度升高,提高了界面物质的扩散速度。同时,由于界面处物质扩散加剧,大量原子向烧结颈聚集,造成空位向晶界扩散。过饱和的空位被晶界上的位错歼灭,在该处生成牵引力,促使相邻颗粒之间产生对心刚体运动。利用理论分析的结果,在相场数值模拟中同时引入多种扩散机制和刚体运动项,修正密度场控制方程,并拟合烧结颈等微观结构参数随模拟时间的演化曲线。曲线和实验结果基本一致,进一步验证了混合金属与微波产生了特殊作用,即驱动物质扩散的热效应和促使颗粒间向心运动的作用力。上述结果可为研究合金体系在微波烧结过程中的演化机制提供支持。     

精确稀疏扩展信息滤波的地图优化研究

研究了移动机器人同时定位与地图创建（SLAM）精确稀疏扩展信息滤波（ESEIF）的地图优化算法,即利用信息熵度量变量不确定性的特性来对地图特征点进行分类,选择不同类型的特征点处理ESEIF的不同更新过程,同时优化活动地图,使SLAM更新在恒定时间内实现,且提高了机器人和地图的估计精度.仿真实验证明：在特征点多的大环境下,特征点优化后的算法实时性强,估计精确度更高.     

基于相场模型的金属微波烧结演化机制分析及同步辐射断层扫描实验验证

为了探索不同种类金属材料的微波烧结机制,本文针对钛和铝两种具有不同电磁学特性的金属材料,分析了微波与金属微粒的相互作用。依据经典的麦克斯韦方程,金属表面产生电子涡流和趋肤效应。由P.Mishra和K.I.Rybakov等提出的金属在微波中的加热效率理论,推导出钛金属表面的热效应明显高于铝。因为电子涡流在磁场中产生指向颗粒内部的洛伦兹力这一微波非热效应,阻碍了内部物质向外的扩散,且铝的感应涡流大于钛,故其向心力更大。由于微波的热效应和非热效应导致物质扩散的驱动力不同,得出"钛的微波烧结速率明显大于铝"这一区别于常规烧结的结论。将获得的分析结果引入相场数值模拟,改变相场模型中控制演化过程中的表面和体扩散变量,获得不同的模拟结果,定量分析了烧结颈等微观结构参数随模拟时间的演化曲线。结合同步辐射断层扫描(SR-CT)技术获得的金属在微波烧结过程中的实验参数,与理论分析和模拟结果相吻合,从而验证了分析和模拟的正确性和可行性。上述结果可为研究金属在微波烧结过程中的演化机制提供支持。