现代交通与冶金材料

战略与技术前沿

  • 石膏水合相对冶金固废基低碳胶凝材料收缩性能的影响机制

    金彦吉;周扬;洪锦祥;缪昌文;

    超硫酸盐水泥(SSC)因能耗与碳排显著下降而兼具循环经济与工程适配性等诸多优点,尤适用于路面灌浆、结构空洞回填以及桥面与轨道板等快速修复场景。为厘清脱硫石膏不同水合相对超硫酸盐水泥(SSC)的影响,本文在其他配比一致的条件下,构建半水脱硫石膏(SDG)与二水脱硫石膏(TDG)两类体系,对初凝时间、体积稳定性(自收缩与干燥收缩)与抗压强度进行对比,并结合水化产物与微观形貌开展表征分析。结果表明:SDG体系初凝时间显著降低至15 min左右,而TDG初凝时间均大于6 h。SDG体系自收缩表现为早期收缩随后膨胀,干燥收缩早期也出现膨胀行为;TDG体系则表现为持续收缩,且其自收缩和干缩均显著大于SDG体系。相同配合比下,SDG体系试件各龄期抗压强度均高于TDG体系(10SDG的28 d强度达36.7 MPa)。水化产物和微观形貌表征分析表明:SDG体系有着更多的水化产物AFt形成与更加致密的微观网络。综合来看,半水相更契合“快速凝结+收缩控制”场景;二水相更适于需要更长施工时间的工况。

    2026年01期 v.6;No.28 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1364K]

专题:高性能铜及铜合金精密制备与智能成形技术突破研究

  • 专题介绍

    宋鸿武;

    <正>作为电子信息、新能源汽车、智能空调及AI算力热管理等战略领域的核心基础材料,铜及铜合金的导电/导热性能提升与加工质量保障已成为制约高端装备发展的关键瓶颈。在全球铜加工产业面临产能过剩与高端产品供给不足的双重压力下,突破高强高导铜合金稳定制备、热管理构件组织性能精准调控及成形缺陷定量控制等核心技术,已成为材料冶金与先进制造领域亟待攻克的战略课题。本专题聚焦铜基功能材料的全链条技术创新,收录的3篇研究论文从多物理场、多方法结合的角度系统揭示了铜合金材料设计与成形优化的技术路径,为新一代高性能铜材的国产化替代与产业升级提供理论支撑与实践范式。

    2026年01期 v.6;No.28 8页 [查看摘要][在线阅读][下载 801K]
  • 脉冲磁场及稀土La元素对Cu-Ni-Si合金铸态组织的影响

    陈帅峰;刘天宇;李应焕;王松伟;罗天骄;宋鸿武;

    Cu-Ni-Si合金因兼具高强度与高导电性,是集成电路引线框架的关键候选材料,其显微组织直接决定材料性能。通过光学金相,扫描电子显微镜等手段研究了脉冲磁场对Cu-Ni-Si及Cu-Ni-Si-La合金铸态宏微观组织的影响。结果表明:Cu-Ni-Si合金在常规凝固下晶粒多为柱状晶且晶粒粗大,而施加脉冲磁场后,出现柱状晶向等轴晶转变,柱状晶比例降低了28.7%,晶粒得到显著细化;当La与脉冲磁场协同作用时,柱状晶比例增大,达到67.7%,但中心处等轴晶尺寸较为均匀,且与常规凝固下相比得到细化,并出现了圆形镂空状的Ni、Si、La相。

    2026年01期 v.6;No.28 9-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1665K]
  • 基于多源测量的三辊行星旋轧铜管壁厚均匀性研究

    孙英杰;梁海成;刘劲松;孙尧;蔡玲;陈大勇;柳红扣;

    三辊行星旋轧铜管的壁厚均匀性是制约其质量的关键。为探究其分布规律,本研究结合有限元模拟仿真、超声检测设备与高密度手动测量等方法,对TP2铜管壁厚进行了多方法对比分析。结果表明,通过有限元模拟发现在轧制过程中铜管存在应力不均以及金属流动不均匀的现象,并且壁厚沿轴向以及螺纹方向存在显著的周期性波动,通过傅里叶变换与频谱分析,发现在线超声检测、离线超声检测、手动沿轴向测量和手动沿螺纹方向测量均识别出的主导波动波长分别为113.4、113.6、125.4、113.6 mm。该波长远大于由轧辊公转周期计算的理论轧制节距,表明壁厚不均的主要根源并非行星旋轧工艺本身,而更可能与送进系统的中低频机械振动等设备动态特性相关。本研究通过多源数据相互验证,精准揭示了影响壁厚均匀性的主导周期特征,为从设备稳定性控制角度提升产品质量提供了明确的理论依据。

    2026年01期 v.6;No.28 15-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1269K]
  • TP2内螺纹铜管内壁斜纹缺陷成因分析

    梁海成;孙尧;刘劲松;孙英杰;陈大勇;刘昆;蒋鲤平;

    针对TP2内螺纹管内壁斜纹缺陷问题,分别采用体式显微镜、金相显微镜和扫描电镜对铜管内壁斜纹和对应螺纹芯头的形貌及成分进行分析。此外,还借助受力分析的方法,分析研究了内壁斜纹缺陷的形成机理,并提出了防控此类缺陷产生的措施。结果表明,内螺纹铜管的内壁斜纹实际上是许多沟槽和凹坑。这是由于螺纹芯头齿顶存在凹坑,增加了滚压成形过程中铜材流入芯头模具底部凹槽的阻力,使得近内螺纹齿根附近铜材缺失,宏观上表现为内壁斜纹。提高螺纹芯头的耐磨性、硬度,提升润滑效果可以防控内螺纹管的内壁斜纹。

    2026年01期 v.6;No.28 22-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1192K]

智能交通与数字化

  • 基于有限元分析的PCA-LSTM模型预测PC梁桥长期性能

    武东超;葛飞;方圆;闫鑫;任雪枫;仝腾;

    为准确且高效预测大跨(Prestressed Concrete, PC)桥梁的长期行为,提出一种结合长短期记忆(Long Short-Term Memory, LSTM)神经网络与主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)的代理模型。在桥梁有限元(Finite Element Analysis, FEA)模型中引入非线性徐变和混凝土开裂本构,准确模拟实桥持续下挠及开裂的长期行为。通过拉丁超立方抽样(Latin Hypercube Sampling, LHS)对5个研究变量(徐变系数,收缩系数,混凝土强度,预应力水平,环境湿度)进行抽样。从有限元分析结果中提取跨中挠度、预应力损失、开裂并构建数据库,并利用PCA技术将数据进行降维处理。引入LSTM神经网络,并使用定制的损失函数,有效预测不同变量下桥梁的长期行为。通过实桥分析,验证了所提PCA-LSTM代理模型在预测PC桥梁长期行为的准确性及鲁棒性。

    2026年01期 v.6;No.28 28-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 2290K]
  • 基于深度强化学习的高速公路合流区可变限速控制

    黄德栋;侯亚利;史鸿儒;于欣海;陈凌志;丁恒;

    高速公路多条车道之间交通流存在显著的差异性,尤其在合流区域。为了提升高速公路合流区交通效率,基于深度强化学习理论,本文提出一种软行动者-评论家(Soft Actor-Critc, SAC)与差分可变限速(Differential Variable Speed Limit,DVSL)联合控制方法。该方法使用深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL)模型用于DVSL,将SAC算法与VSL结合,实现高速公路车道间施加动态且不同的限速措施。所提出的SAC-DVSL模型使用考虑安全和效率的混合奖励函数来训练DVSL智能体,并对训练过程进行了分析。通过SUMO仿真平台的实验测试表明,该控制策略能够提高高速公路合流区的安全性和通行效率。

    2026年01期 v.6;No.28 42-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1495K]
  • 基于LEAP模型的城市轨道交通TOD影响区域碳排放预测

    苏慧敏;李欢;

    随着城市化进程的不断加快,交通拥堵、环境污染、城市低质蔓延等问题日趋凸显,推行城市轨道交通与土地利用高度融合的TOD模式是优化城市交通结构、实现碳达峰与碳中和的关键举措。为量化分析TOD模式对降低城市交通碳排放的促进作用,对既有城市交通碳排放测算算法进行改进,构建了考虑城市用地性质的轨道交通TOD影响区域交通碳排放测算公式;阐述了基于LEAP模型(低排放分析平台)进行碳排放预测的研究方案,运用情景分析法设定了三种政策情景——历史基准情景、政策约束情景、TOD优化情景;以西安地铁上林路站为例,基于理论测算方法,利用低排放分析平台中的能源需求和环境影响模块搭建模型,测算该站TOD影响区域内各情景2024年的日均交通碳排放量,结果表明TOD优化情景的日均碳排放量最低、低碳贡献率最大,并以2024年为基准年,模拟预测研究区域内不同情景未来10年的碳排放变化趋势,结果显示TOD优化情景能够有效抑制交通碳排放,碳排放量于2029年达到峰值后呈显著下降趋势,证明了TOD模式对降低城市交通碳排放的显著优势。最后提出面向TOD模式的城市用地格局及交通结构优化的宏观策略。

    2026年01期 v.6;No.28 50-55+83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1204K]
  • 基于RSM的地铁车辆司机室结构轻量化降噪设计方法

    李帅;曹阳;何兴旺;胡基贵;张弛;

    为提升地铁车辆司机室结构隔声性能并满足车体轻量化设计需求,提出一种基于响应面(Response Surface Model,RSM)的地铁车辆司机室结构多目标优化设计方法。确定司机室结构顶层设计指标及结构形式,并明确整体参数构成;开展司机室结构质量试验设计,依据试验结果搭建司机室结构RSM并验证其精度,在此基础上,明确司机室结构降噪形式及基本原理,构建司机室结构降噪数学模型,从而取结构降噪数学模型及质量RSM模型为目标函数,构建司机室结构多目标优化模型,并利用优化算法获取司机室结构参数Pareto解集,进而利用归一化均值成本法筛选得分最高的Pareto最优解。以某型地铁列车司机室结构为例开展多目标优化设计,并将优化结果与传统结构进行对比。对比结果表明:优化后司机室结构质量降低23.14%,面罩各区域隔声量分别提升5.99%~11.81%。

    2026年01期 v.6;No.28 56-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1434K]

工程建造与维护

  • 高速公路机电设备运行状态评价体系研究

    张帅;姚雪健;苏开春;张健;张宏斌;

    机电设备作为高速公路的重要配套硬件设施,其运行的可靠性和稳定性在一定程度上影响着高速公路的运行与管理。为了定量评价当前高速公路机电设备的运行状态,提出了一种基于层次分析法和模糊评价法的综合评价方法。应用层次分析法对影响机电设备运行状态的关键因素进行重要性排序,并获取各因素对其影响的权重。结合模糊综合评价法,将反应设备运行状态的定性数据进行处理,进而得到设备运行状态评价结果。基于成南高速的相关运行状态数据,通过实例分析验证该评价体系的有效性,结果表明该方法为高速公路机电设备的持续稳定运行提供了科学依据。

    2026年01期 v.6;No.28 63-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 995K]
  • 基于元胞自动机的大件运输场景混合交通流桥梁荷载效应计算方法

    刁鹏程;杨水旺;杨乾;刘镇;李永义;

    为保障桥梁结构的安全性,基于概率分布拟合检验原理、元胞自动机模拟交通流理论,构建出大件运输(HHT)场景下的混合交通流荷载模型。以动态称重数据为研究对象,通过对相应分布特征参数的多次自适应和统计分析,确定各参数的最优拟合分布形式,结合蒙特卡洛法构建高速混合交通流发车模型;根据高速随机车辆发车模型,采用元胞自动机模拟HHT场景下的混合交通流,同时融合车辆通行桥梁荷载效应计算方法,构建HHT场景下的混合交通流荷载模型,实现荷载效应极值的快速求解。研究结果表明:高速混合交通流发车模型,经与实测数据对比,模拟结果各指标误差均控制在4%以下,其中车速和车头时距的误差均在1%以内;基于CA混合交通流荷载模型计算得到的61天荷载效应极值,相比实测值中位数误差在2.8%以内,最大值误差在3.6%以内,有47天的荷载效应极值大于HHT车辆单独通行计算结果。

    2026年01期 v.6;No.28 69-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 2412K]

材料装备技术与应用

  • 基于冷轧与热处理的UNS N06625镍基合金无缝管成套制备工艺

    刘瑜;刘安国;姜欣欣;王锋;邵新中;杨苏冰;杨程;罗锐;庄建新;程晓农;

    针对UNS N06625镍基合金无缝钢管制造中存在的热加工塑性差、冷轧变形抗力大及组织调控等问题,提出了一种涵冷轧、中间热处理及最终热处理的成套高效制备工艺。通过利用该合金的再结晶长大对时间的不敏感特性,优化了冷轧及短时中间热处理(1150℃/2.5 min)工艺,冷轧硬度与晶粒度可控,残余应力显著降低;最终热处理采用1150~1180℃的保温工艺,晶间腐蚀速率降低至0.5 mm/y以下,并同时保持了优异的综合力学性能(平均屈服强度达到350 MPa、抗拉强度820 MPa、延伸率69%)。经成品管检验,无缝钢管表面及内部质量、尺寸精度、及各项综合性能优异,该成套工艺稳定可靠,实现了UNS N06625镍基合金无缝管材的高效高质量生产制造。

    2026年01期 v.6;No.28 84-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1274K]
  • 钛合金板翅式热交换器钎焊工艺研究

    张玉克;杨未未;吴李鹏;芦笙;

    通过对钛合金板翅式热交换器的产品要求进行分析,确定了热交换器钎焊关键控制要素(焊前清洗、钎料涂覆、升温曲线控制、零件尺寸控制、钎焊夹具压紧控制),并经过试验分析确定了热交换器钎焊过程中关键要素的控制方法。通过采用柠檬酸焊前酸洗工艺、丝网印刷涂覆钎料工艺、优化钎焊升温曲线等措施,并结合热交换器零件之间的高度差及夹具压紧力的控制,钎焊后的热交换器满足了产品承压要求。

    2026年01期 v.6;No.28 91-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 1181K]
  • U75V重轨钢定向凝固组织模拟及实验研究

    尹杰;丁国;张建飞;李岩;定巍;曹亚强;

    通过Procast数值模拟与实验,研究U75V重轨钢定向凝固过程中浇注温度和抽拉速率对凝固组织的影响。结果表明:浇注温度从1490℃升至1535℃时,糊状区宽度减少28.1%;抽拉速率由35μm/s增至100μm/s时,糊状区宽度缩减9.9%。模拟与实验分析表明,浇注温度升高和抽拉速率提升使二次枝晶间距减小10%~30%。当浇注温度为1490℃且抽拉速率在50~65μm/s范围内时,柱状晶呈现较优的定向生长趋势。

    2026年01期 v.6;No.28 98-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1675K]
  • 机器学习在钢铁材料研发过程中的应用现状

    张浩;代永娟;陈佳佳;李皓宸;胡志姗;

    在技术迭代浪潮下,传统钢铁材料研发与机器学习融合已成一种可行的方法。机器学习凭借其数据处理与分析能力,在钢铁材料研发中展现了一定优势,推动依赖大量实验积累的传统研发模式,向多样化、灵活化的新范式转型。本文系统梳理机器学习与钢铁材料实验数据融合在微观组织调控、成分优化设计、力学性能预测、缺陷智能检测等方向的发展现状。研究证实,机器学习为钢铁材料研发提供了可行的技术路径,尤其在数据驱动的材料设计与性能优化领域,在一定程度上与传统研发模式相比,研发效率得到一定提升,机器学习不仅提高了各方向问题分析的准确性,还揭示了材料特性的潜在关联规律,为解决钢铁材料研发关键问题提供一定方案。此外,本文总结机器学习的优势与应用局限,针对数据质量不足、模型泛化性欠佳等问题提出应对策略,并展望其未来发展方向,为相关研究与实践提供参考。

    2026年01期 v.6;No.28 107-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 1924K]

  • 前沿需求瞭望

    <正>【技术突破】1.超大型一体化压铸模具用钢DHA-GIGA成功开发日本大同特殊钢公司开发的“DHA-GIGA”是模具钢,极大地提升了超大型压铸模具所需的淬透性。与传统压铸模具钢相比,DHAGIGA韧性更高,能够抑制铸造过程中的裂纹产生,因此有助于在“一体化压铸时代”延长模具寿命、降低总成本。通过优化化学成分,显著抑制了粗大贝氏体组织(会降低韧性的针状组织)的产生,与一般的热作模具钢JIS SKD61相比,淬透性提高了约4倍。淬透性的提升使得从表层到中心部位能够获得细密良好的金属组织,从而确保了高韧性。即使在超大型模具中心部位预期的缓慢冷却区域(0.5-3.0℃/min),DHA-GIGA钢也能获得较高韧性。

    2026年01期 v.6;No.28 122页 [查看摘要][在线阅读][下载 594K]
  • 征稿启事

    <正>《现代交通与冶金材料》是由江苏省科学技术协会主管,江苏省综合交通运输学会、江苏省金属学会主办,东南大学、中南大学、江苏省产业技术研究院协办的学术期刊,旨在建设现代综合交通运输与冶金材料领域科技创新的窗口阵地和学术思想交流的重要平台,开展跨学科上下游产业链技术研讨活动,实现供需信息互通,推动“需求、研发、应用、反馈、再研发、提升”良性循环,推动产业集群创新发展,打造具有国际视野和业内影响力的核心期刊。

    2026年01期 v.6;No.28 123页 [查看摘要][在线阅读][下载 1149K]
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