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World File Search System热梯度
定向能量沉积制备 Ti6Al4V 凝固微观结构形成的确定性模型
金属增材制造（MAM）技术在制造与再制造行业中得到广泛应用，微观组织模拟逐渐凸显其重要性。传统的凝固微观组织模拟方法在MAM应用中都有其优缺点。本文建立了一种确定性凝固微观组织模型，即“侵入模型”，以避免传统方法的本质缺陷。该模型不模拟各个柱状晶粒的生长动力学或推导变量的场形式，而是关注相邻双晶之间的相互作用。在双晶系统中，晶界从热梯度方向的倾斜被理解为一个晶粒向另一个晶粒的瞬时侵入行为，而MAM形成过程中的竞争性晶粒生长行为则是双晶系统中所有侵入行为的总结。为了填补快速凝固理论的空白，利用人工神经网络（ANN）建立了快速定向凝固条件下各向异性生长效应的数据库。以采用线材送料定向能量沉积 (DED) 制备的具有完整树枝状柱状晶粒 (原始 β 晶粒) 的 Ti6Al4V 薄壁样品为基准，测试了新模拟模型的有效性。沿堆积方向重构的原始 β 晶粒的晶粒几何结构与模拟结果具有很好的一致性。在满足应用范围的情况下，该模型还可以应用于 MAM 的其他情况或与各种模型结合，以实现实时凝固晶体学特征预测。关键词：增材制造；微观结构；建模；凝固
NREL 海洋能源淡化研究与开发组合：预印本
美国国家可再生能源实验室 (NREL) 与美国能源部 (DOE) 水力技术办公室 (WPTO) 合作，开发了一种独特的研发方法，以推进海洋能源海水淡化。海水淡化是 WPTO 推动蓝色经济 TM 投资组合 [1] 的一项基础投资，也是该投资组合的首笔投资。NREL 的海洋能源海水淡化涵盖技术经济可行性研究、数值建模和组件和子系统级别的实验室测试，以及液压和电动反渗透波浪能转换器 (HERO WEC) 的开发。这种多层次的方法实现了创新的反馈循环，其中从实验室和现场实验中获得的数据和经验教训可用于改进建模工具和分析技术，确定未来年度活动的优先级，并改进 NREL 和整个 WPTO 投资组合内的战略方向。 NREL 主导的研究的主要目标是确定与波浪能海水淡化商业化相关的关键障碍，并开发海洋能源行业可以采用的解决方案。值得注意的是，虽然 WPTO 的海洋能源组合包括波浪能、潮汐能、洋流能、热梯度能和压力梯度能，但大部分海洋能源海水淡化工作都集中在波浪能海水淡化上。同时，这些研发活动可以帮助为行业和学术技术提供技术援助和支持。这两个轨道有助于建立一个共同的解决方案社区方法，同时也确定了发展强劲行业所必需的海洋部门以外的关键利益相关者、政府机构和其他组织。
多种技术对减少增材制造中残余应力的影响
摘要 增材制造 (AM) 正迅速成为汽车、航空航天、医疗等许多行业制造零部件的主导技术。具有更高沉积速率的电弧增材制造 (WAAM) 技术正在成为 AM 中的突出技术。基于线材的增材制造需要高热量输入来熔化线材进行沉积。当组件建立在多层上时，它涉及各种加热和冷却循环，从而导致不均匀的热负荷。由于重复的循环，残余应力会滞留在零件内部并导致各种缺陷，如裂纹、变形、翘曲、部件的生命周期缩短等。需要降低残余应力以最大限度地减少缺陷。本文讨论了预热和锤击压缩载荷等多种技术对最大限度地减少残余应力的影响。预热基材（沉积发生在其上）将降低热梯度，从而降低残余应力。由于残余拉应力是在基于线材的熔覆过程中产生的，而该应力可通过施加压缩载荷来消除，因此，我们内部开发了一种用于施加压缩残余应力的气动装置，以尽量减少残余拉应力。在这项工作中，我们准备了四种不同的样品；1) 沉积状态（未进行预热和锤击），2) 沉积后进行锤击，3) 预热后沉积，4) 预热后沉积后进行锤击，以通过 X 射线衍射法测量残余应力。研究发现，预热和锤击单独可尽量减少残余应力，而综合效果则表明残余拉应力大大降低。
基于非接触式涡流传感器
微切口经常用于空间机制，以提供遥测或提供正面指示所需位置或功能的正面指示，例如开放，近距离，锁上，闩锁，闩锁，锁定，旅行末端，参考位置，参考位置以及不同的机制应用。依赖电力技术的当前开关不是很可靠，并且对安装方向，对热梯度敏感，并且对操作周期数量有限，这对于长寿命应用，发射振动和冲击负荷是一个问题。依赖接触以及继电器芦苇的微切口仍然提供了其他电阻扭矩，这些扭矩必须由机理执行器克服，对汽车缘有负面影响。在本文中，Cedrat Technologies介绍了基于涡流传感器（ECS）技术的非接触式微型开关设备的设计和测试结果，并具有嵌入式空间分级的调理电子设备。在ESA R＆D太空计划下实现了这一开发，以开发微型开关设备不影响机制的可靠性，不增加额外的质量或任何电阻扭矩，并且主要目的是为具有大量量的空间应用实现很高的成本效益，例如新的空间星座。已经实现了两种传感配置的设计，一种用于轴向运动，第二个用于切向运动。提出了一批工程资格模型的测试结果，用于感应精度，空间环境温度条件，发射振动和冲击测试，航天器电磁兼容性（EMC）测试以及辐射环境测试高达300Krad。
利用氢气生成技术释放海洋能源潜力
执行摘要 海洋能，包括海浪、洋流、海洋热梯度、潮汐和河流，是一种巨大且尚未开发的资源，可以利用它来帮助实现向可再生能源的过渡。海洋能是一种极具吸引力的可再生资源，因为它具有能量密度、可预测性和持久性。此外，海洋能有可能为公用事业规模的应用、远程和分布式应用以及水产养殖和航运等快速扩张的海洋产业提供能源。然而，海洋能技术正处于发展的初期，大量资源远离人口中心和输电基础设施。因此，要充分发挥海洋能的潜力，需要有效的方法来储存和运输捕获的海洋能，以便在需要的时间和地点使用能源。解决这些能源储存和运输挑战的一个有希望的解决方案是将海洋能和制氢技术结合起来。在此，我们对结合海洋能和氢能技术的独特价值主张和技术挑战进行了高层次的分析。首先，我们回顾了海洋能技术、电解技术和储氢方法。接下来，我们考虑将这两种技术结合起来的具体应用和机会。最后，我们确定了成功结合海洋能源和氢气生成技术必须克服的关键研发挑战。作为我们在这一领域进行事实调查工作的一部分，我们举办了一个研讨会，来自行业、学术界、国家实验室和政府机构的海洋能源和氢气技术专家参加了研讨会，探讨海洋能源和氢气生成系统相结合的技术挑战和机遇。我们的目的是，本文件和研讨会报告可以结合使用，以帮助确定和指导实现海洋能源-氢气系统潜力所需的研究和开发。
使用紧凑型模型基于快速机器学习的预测
热模拟在集成电路（IC）设计中至关重要，尤其是在向3D体系结构的转移时。随着晶体管密度的增加，散热成为一个重大挑战，导致热点和热梯度可以降低芯片性能，可靠性和寿命。因此，芯片设计期间的热分析是必不可少的任务[1]。传统的热分析方法，例如有限元方法（FEM），具有很高的精度。但是，这些计算方法需要3D体系结构的大量记忆，时间，设计和细粒度模拟。紧凑的热模型（CTM）提供了更有效的替代方案。虽然CTMS显着降低了计算要求，但它们依赖于数值求解器。这使CTMS计算对于具有动态工作负载或经常更改设计的应用程序上的计算昂贵。机器学习的最新进展（ML）具有热模拟的替代方法。mL模型可以直接预测温度分布，与数值求解器相比，提供了很大的加速。但是，现有的ML方法受到关键限制。这些模型需要大型数据集进行培训，依靠复杂的体系结构，例如卷积神经网络（CNN）或图形神经网络（GNN），并且常常缺乏对新平面图或不重新训练的电源分布的适应性[2]。这项工作通过设计与CTMS集成的轻量级ML框架来解决这些限制。我们的方法利用热传导方程的线性性质，使用线性回归开发一个简单的，物理知情的模型。通过将问题的物理学直接嵌入ML框架中，我们最大程度地减少了对大型
用于嵌入传感器界面的实时热监测系统
摘要：本文提出了一种使用嵌入式集成传感器界面的实时热监测方法，该界面专用于工业集成系统应用。工业传感器接口是涉及模拟和混合信号的复杂系统，其中几个参数可以影响其性能。这些包括在敏感的综合电路附近存在热源，需要考虑各种传热现象。这需要实时热监测和管理。的确，瞬态温度梯度或温度差异变化的控制以及先进集成电路和系统早期设计阶段可能引起的热冲击和应力的预测至关重要。本文解决了微电子应用在几个领域的增长需求，这些领域的高功率密度和热梯度差异的差异是由于在同一芯片上实施不同系统（例如新生成5G电路）引起的。为了减轻不良热效应，使用应用于Freescale嵌入式传感器板的McUxPresso工具提出了实时预测算法，并通过将嵌入式传感器编程到FRDM-KL26Z板上，以实时监控和预测其温度预测。基于离散温度测量值，嵌入式系统用于预测嵌入式集成电路（IC）中的过热情况。在本文中，还提供了FPGA实施和比较测量值。这些结果证实了所提出算法的峰检测能力，该算法可令人满意地预测FRDM-KL26Z板中的热峰，并使用有限元元素热分析工具（用于系统分析的数值集成元件（NISA）工具），以评估可能是当地热力学压力的水平。这项工作为热应力和局部系统过热提供了解决方案，这是集成传感器界面设计人员在设计各种高性能技术或恶劣环境中的集成电路时的主要关注点。
第二周期，30学分电子束粉末床熔合过程中工艺参数对铁素体柱状到等轴转变（CET）的影响
摘要 电子束粉末床熔合制造部件是一种复杂的增材制造工艺，在航空航天和许多工业过程中具有广泛的优势。它降低了成本，并且对粉末粒度有更大的要求。与激光粉末床熔合工艺相比，这具有更高的质量沉积速率，从而缩短了生产时间。粉末床制造工艺通常会导致沿构建方向形成柱状晶粒结构，从而产生具有各向异性的物理和机械性能的组件。这是限制该技术应用的主要问题。为了促进等轴晶粒的形成，以及细化柱状形态和消除各向异性，需要考虑工艺条件和孕育剂或异质成核位点的存在的作用。在本研究中，通过添加氮化钛孕育剂，利用熔化策略和可变工艺参数促进铁素体不锈钢中柱状晶粒向等轴晶粒的转变。我们发现，热梯度 (G) 与凝固速率 (R) 之比 (G/R 比) 控制着晶粒形态和纹理：低 G/R 比已被证明可以促进等轴晶粒的形成。研究了这种转变的工艺条件。在 Freemelt One 机器中打印单线轨迹后对样品进行分析，然后借助光学显微镜进行研究，以确定导致柱状晶粒成功转变为等轴晶粒的机器参数组合。研究得出结论，在低热梯度、高扫描速度和低面积能量的条件下，等轴晶粒的比例有所增加。最终，需要进一步研究以确定促进铁素体不锈钢从柱状晶粒转变为等轴晶粒的确切工艺参数。未来的研究人员可以使用这项研究的结果来创建这种钢种的凝固图，并帮助行业定制铁素体不锈钢中的特定纹理，以实现所需的微观结构和机械性能。关键词：增材制造、E-PBM、孕育、工艺参数、TiN、CET
海洋生物多样性热点 - 挑战和弹性
生物多样性热点是由保护专家创造的一个术语，其特征是以高物种丰富或特有的特征或面临严重威胁（Jefferson＆Costello，2020年）的特征，需要优先考虑以保存。在现代时代，生物多样性的巨大丧失与气候变化和其他人类活动有关，科学家敦促立即采取行动。将区域描述为生物多样性热点，将其标记为保护优先事项，并迫使管理当局采取行动。海洋热点开始比陆地晚期定义，目前存在43个这样的区域，从热带珊瑚礁到极地地区（Costello等，2022）。本研究主题的论文集中于各种栖息地的物种丰富性，从人工礁到面临自然和人为威胁的海草草地，其保护是主要的关注。该主题旨在将海洋生物多样性热点置于聚光灯下，并有助于保护这些脆弱的系统。第六次IPCC报告指出，海洋热点受到气候变化的直接和间接影响的威胁（Costello等，2022）；气候变化的影响是物种分布范围的地理改变。Monteiro等。对伊比利亚半岛西北海岸的34种温水，冷水和中性大型大藻类物种的分布限制进行了尺寸评估，该物种被认为是生物多样性热点区域，并且具有较强的纬度热梯度。使用历史数据和非本地大宏观物种分布相比，使用历史数据来识别种群和范围转移。结果表明，伊比利亚西北部的宏观阿尔加尔群落的潜在均质化，这是由于观察到的一些冷水物种的减少，并同时增加了温水物种的同时增加，而非土著物种则变得占主导地位，受到海洋加暖条件的青睐。这种改变可能表明可能影响研究区域生态系统功能的重大生态障碍。
![arXiv:2301.03268v1 [cond-mat.mes-hall] 2023 年 1 月 9 日](/simg/5\5441eb61fdb00c278b905ece909eacbfb2a37594.webp)
arXiv:2301.03268v1 [cond-mat.mes-hall] 2023 年 1 月 9 日
自从在 Cr 2 Ge 2 Te 6 [1] 和 CrI 3 [2] 的单层和双层中发现长程磁序以来，许多单层或几层厚度的（反）铁磁范德华材料已被发现。由于层间和层内交换以及磁各向异性的相互作用导致自旋纹理丰富，它们是自旋电子学的理想平台。许多反铁磁范德华材料在低温下是电绝缘的，这意味着不存在自由载流子引起的磁化衰减。因此，它们对于研究磁序的集体激发，即自旋波及其量子，磁振子 [3, 4] 具有吸引力。传统磁体中的磁振子输运已得到广泛研究，例如，通过自旋泵浦 [5]、自旋塞贝克效应 (SSE) [6] 和电磁振子自旋注入/检测 [7]。反铁磁体赤铁矿 [8]、氧化镍 [9] 和 YFeO 3 [10] 中的长距离磁振子传输已被证实。低阻尼亚铁磁钇铁石榴石 (YIG) 超薄膜是高效磁振子传输的首选材料，它以强烈增强的磁振子电导率形式显示出二维 (2D) 相对于三维 (3D) 传输的有益效应 [11]。温度梯度驱动的磁振子自旋输运 (SSE) [12] 已被报道存在于铁磁和反铁磁范德华材料中 [13, 14]。然而，局部和非局部 SSE 仅提供有关磁振子传输特性的复杂信息。热磁振子电流是由整个样品中的热梯度产生的，因此很难区分磁振子弛豫长度和磁振子自旋电导率 [7, 11]。CrCl 3 [15] 的反铁磁共振揭示了声学和光学磁振子模式的存在，但并未解决它们在自旋输运中的作用。因此，为了评估范德华磁体在自旋电子学应用中的潜力，我们必须研究由微波或我们将在此处展示的电注入局部产生的磁振子的传播。