合金是不是混合物（精选8篇）
篇1：合金是不是混合物
金属化合物合金的结构类型
金属化合物合金的结构类型丰富多样,有0种以上,不胜枚举,有的结构可找到离子晶体或共价晶体的相关型,有的则是非凡的结构类型,如NaTl晶胞是CsCl晶胞的.8倍超构;MgCu2是所谓拉维斯相(Lavesphase)的一个例子;CaCu5是层状结构的例子;Nb3Sn结构是重要的合金超导体,同型化合物Nb3Ge实用于高辨论核磁共振仪;MoAl12是具有复杂配位结构的粒子。
篇2：合金是不是混合物
研究了Ti-47Al-2W-0.5Si合金在650～750 ℃区间的蠕变行为和变形机制.结果表明,合金650 ℃蠕变寿命与施加应力之间符合线性的.双对数关系,可用表达式lgtf＝10lgσ+30来描述.蠕变寿命与最小蠕变速率之间满足Monkman-Grant关系的修正式.合金的比蠕变强度与抗热腐蚀镍基高温合金K438G相当.在700 ℃变载荷下蠕变时具有与恒载荷下蠕变相类似的特征.800 ℃长期时效粗化合金组织,降低蠕变寿命.位错滑移和形变孪生是合金蠕变的主要变形机制.
作 者：周兰章 郭建亭 V.Lupinc M.Maldini 作者单位：周兰章(中国科学院金属研究所,高温合金研究室,辽宁,沈阳,110016，CNR-TEMPE, Via R. Cozzi 53, 20125 Milano, 意大利)郭建亭(中国科学院金属研究所,高温合金研究室,辽宁,沈阳,110016)
V.Lupinc,M.Maldini(CNR-TEMPE, Via R. Cozzi 53, 20125 Milano, 意大利)
刊 名：航空学报 ISTIC EI PKU英文刊名：ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUTICA SINICA 年，卷(期)：2002 23(4) 分类号：V252 关键词：金属间化合物 高温结构材料 TiAl 力学性能 蠕变★ 研究循环经济的论文
★ 化学激发循环流化床粉煤灰的研究
★ DNA分子在云母表面拉直技术的研究
★ LaNi5系贮氢合金的软化学合成及其电化学性能研究
★ 岩沥青的高温路用性能试验研究
★ 江苏高温费
★ 高温防暑短信
★ 浙江高温补贴
★ 战高温慰问信
篇3：硬质合金混合料中钴、钛的测定
关键词：硬质合金,草酸钴,硫酸铁铵容量法
1 硬质合金的概念
硬质合金具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温等性质, 因而成为重要的工具材料。目前, 国内外硬质合金的用量极大, 仅人造金刚石行业上使用的硬质合金顶锤, 每年就上万吨, 而且其应用日益广泛。随着硬质合金使用量的增加, 废硬质合金的回收工作也逐渐引起了人们的重视。特别是美国、日本等国把硬质合金回收作为宝贵的第二资源。我国硬质合金回收工作在60-70年代已经开始, 为了给国家创造更多的经济效益, 就必须更加充分地保护和珍惜资源, 充分地开发和利用资源, 而硬质合金混合料中钴、钛回收是利用资源、减少浪费的一个重要方面。
本文即对硬质合金混合料中钴、钛的容量法测定进行探讨。
2 硬质合金混合料中钴、钛的容量法测定的前期硬质合金处理
2.1 硬质合金处理的工艺原理
硬质合金混合料是以碳化钨和碳化钛作为硬质相, 金属钴作为粘结相, 采用粉末冶金方法制得的一种工具材料。钨钛钴合金的牌号有YT5、YT14、YT15、YT30、YW、YW2等多种。要进行容量法测定, 我们要先从硬质合金混合料中制取出我们进行容量法测定所需的成分。
首先将硬质合金混合料上的其他金属焊接件去掉, 用1:2硝酸浸泡1 5 m i n, 除去废合金表面的油污、焊铜及杂质, 再将废合金放入盐酸溶解槽中, 加入浓盐酸, 使液面高于废合金, 慢慢加热使其反应。钴溶于浓盐酸中, 生成二价的盐酸钴盐, 碳化钛中的钛与金属钛的性质相似, 能溶于热的浓盐酸中得到T i C l3, 加热可加速反应。
碳化钨与钨的性质相似, 不溶于盐酸。反应后钛和钴溶于盐酸中, 不溶的碳化钨成为骨架或自行炸裂成为碎片。反应数小时后, 观察废合金的炸裂程度, 可基本判断反应是否完全, 待合金中的钛和钴完全溶解后, 固液分离, 进一步进行钴、钛的容量法测定。
2.2 草酸钴的提取
沉淀出偏钛酸后的溶液含Co2+、Na+、Cl-、NO3-等离子, 由于Co (OH) 2沉淀生成的pH约为7.5, 而该pH值下其他离子难以沉淀, 因此调节pH>8, 使钴沉淀析出, 洗涤除杂后, 然后加入硝酸, 使其完全溶解后滤除杂质, 加入过量草酸铵, 钴生成草酸钴沉淀, 过滤得草酸钴。母液中的钴可沉淀至微量。如果母液中含铁, 铁会与草酸生成络合物, 留于母液而不会进入草酸钴中。用去离子水洗涤沉淀3～4遍, 除去杂离子。草酸钴沉淀在干燥柜内干燥称重。
2.3 三价钛的制取
废钨钛钴合金经热浓盐酸溶解后, 分离出来的酸性溶液为钛和钴的混合盐酸盐溶液, 溶液酸浓度高时, 可继续用于处理废合金, 当溶液的酸度下降至pH2-4后, 对溶液进行浓缩结晶, 得到钛和钴的混合盐酸盐。将盐酸盐与足量的碳酸钠和适量的硝石 (3%, 增加氧化能力) 混合, 在约700-800℃的温度下焙烧, 其中的三氯化钛转化为钛酸钠。烧结块经颚式破碎机破碎后, 用水浸出, 得到钛酸盐和钴 (Ⅱ) 盐的混合溶液, 然后用足量的硫酸酸化, 调节pH至1-2, 得硫酸钛和硫酸钛酰及硫酸钴的混合溶液。
烧结时部分钴氧化成三价, 由于C o (OH) 3沉淀生成的pH为0.5, 故Co3+生成钴渣。过滤分离后, 溶液加氨水和过氧化氢, Fe2+氧化成Fe3+, 调节pH为3, 生成Fe (OH) 3沉淀, 可分离出杂质铁沉淀, 调节溶液p H至5-7, 硫酸钛和硫酸钛酰水解, 析出偏钛酸的沉淀。
过滤得到偏钛酸H2T i O3沉淀, 沉淀在干燥柜内干燥称重。
3 硬质合金混合料中钴、钛的容量法测定
3.1 钴的容量法测定
3.1.1 试剂
冰醋酸, A R;红紫酸铵 (紫脲酸铵) , 上海试剂厂;0.01 mol/L EDTA标准溶液;盐酸, A R;氯化钴, A R。
3.1.2 钴的容量法操作步骤
把通过上面得到的草酸钴精确称量放在100mL容量瓶中, 加入7mL盐酸溶解, 待试样完全溶解后, 加水调至刻度线 (A液) , 取A液5mL加入250mL锥形烧瓶中, 加入100mL水及8mL 10%NH3·H2O及0.5mL冰醋酸, 加入0.5-1.0mg红紫酸铵指示剂, 摇匀, 溶液为橙红色, 滴加10%N H3·H2O至溶液变为亮黄色, 再继续加入3.0mL, 用0.01mol/L EDTA标准溶液滴定至溶液变为紫红色, 根据EDTA消耗量计算样品中钴含量。
用此容量法对硬质合金混合料中的钴进行测定采用红紫酸铵作指示剂, 并在试剂加入过程中通过指示剂等的颜色变化控制试剂加入量, 提高了操作的可控性, 而且终点颜色变化敏锐, 提高了方法的准确度及精密度, 该方法经在实际工作中应用, 取得满意效果。
3.2 钛的硫酸铁铵容量法测定
3.2.1 试剂
硫酸 (分析纯) ;盐酸 (分析纯) ;硫盐混酸1+3+9溶液 (浓硫酸、浓盐酸、蒸馏水按1∶3∶9体积比配制) ;碳酸氢钠饱和溶液;硫氰酸铵 (分析纯) 100 g/L;硫酸铁铵标准溶液0.05mol/L。
3.2.2 钛的硫酸铁铵容量法操作步骤
把通过上面得到的偏钛酸精确称量放于500ml锥形瓶中, 并在该管中加碳酸氢钠饱和溶液至体积2/3左右, 小火加热, 在流水下冷至室温, 在此过程中应随时补充饱和碳酸氢钠溶液 (不能让其吸入空气) 。冷却后除去锥形瓶上液封管, 将其中碳酸氢钠饱和溶液慢慢倒入锥形瓶中, 加入1 0 0 g/L硫氰酸铵溶液5 m l, 迅速以0.0 5 m o l/L的硫酸铁铵标准溶液滴至微橙色。同时作空白试验。根据滴定所消耗的硫酸铁铵标准溶液的体积, 计算出样品中的钛含量。
计算公式为:
式中C——硫酸铁铵标准溶液的浓度, m o l/L;
V——滴定用硫酸铁铵标准溶液的体积, m l;
V0——空白试验用硫酸铁铵标准溶液的体积, m l;
0.04788——与浓度0.05mol/L的硫酸铁铵标准溶液1ml相当的钛 (Ti) 质量, g。
为检验方法的准确性, 采用在实际样品中加入钛标准样品回收的方法, 测定回收率, 10次试验回收率在98.60%-101.82%范围内, 平均回收率为100.14%, 方法准确度高。
4 结语
钴和钛在大陆性地壳中的元素分布含量较低。不仅绝对量少, 而且其储量和产量极不平衡。近百年来的工业发展, 使自然矿产资源日趋贫化。因此, 硬质合金混合料中钴和钛回收利用愈来愈受到重视。而硬质合金混合料中钴、钛的容量法测定对硬质合金混合料中钴和钛回收有着重要的意义, 本文中的硬质合金混合料中钴、钛的容量法略有改进, 相信会产生良好的经济效益、社会效益和环境效益。
参考文献
[1]株洲市硬质合金厂.硬质合金生产[M].北京:重工业出版社.1974, 556.
[2]贺从训等.稀土硬合金中的应用研究[J].硬质合金.1994, (3) :129-135.
[3]北京师范大学等.无机化学 (下册) [M].北京:高等教育出版社.1981, 917.
篇4：不是合金胜似合金
塑料壳也能有新意,且看惠普如何“点塑成金”!
依稀记得N年前第一次看到HP这两个字母,直接就往打印机想,毕竟当年惠普铺天盖地的广告都跟打印机有关。后来才了解惠普在PC领域的实力,原来HP的笔记本无论口碑和品质都在业内处于领先地位,当年的自己真的很小白~~
惠普还有一个值得尊敬的地方——它总是众多笔记本知名品牌中,第一个推出相应低端型号,价格也很亲民。记忆中的MP2000系列,以及HP520系列等,都是最能吸引入门级用户的产品。虽然惠普推出了很多便宜的机型,但却丝毫不影响其高端品牌的形象,何解?我想这主要得益于它中高端的机型始终非常优秀吧,比如今天要介绍的这款DV5-1106TX就是品质优异的中端机型代表作。
这款笔记本采用银色机身设计,而顶盖又是黑色,银黑搭配出来的时尚气息永远不会过时。咋一看这银色机身还以为使用的是金属材料,镁铝合金?钛合金?想多了,这只是一款中端定位的笔记本,用的是塑料,但经过Imprint Finish(膜内漾印)技术以及时尚的线条勾勒,给人感觉制作工艺非常高档,完全看不出是塑料外壳,触摸感也与金属材质没区别,同样的材料,惠普总是能玩出不一样的东西。
从配置上看,可以认为这款笔记本针对的是游戏用户,因为它配备了性能强劲的9600M GT独立显卡,以及Intel core 2 P7350的CPU。2G内存大小,250G硬盘空间已经足够日常需要,PM45芯片组和5100AGN无线网卡则是迅驰二认证的硬性规定,光驱则是DVD光雕刻录机。屏幕的正上方有一颗内置的摄像头,标配摄像头似乎已经成了笔记本的趋势,不过这款机器的摄像头效果一般。按键方面还不错,有一组采用“轻触感应式”设计的快捷功能键,它们在关机状态下是看不到的(这样可以看起来更简洁),只有在开机后才会发出微弱的光芒。在触摸板的上方还设计了一个小开关,禁用触摸板变得异常简单。
作为一款15英寸笔记本,惠普dv5的侧面空间相对比较充裕,共有四个USB接口(其中一个是E-SATA),可以满足绝大多数用户的需求,左右各两个的布局也比较合理。此外,它也拥有VGA、HDMI、读卡器和Express Card这些常见接口。最值得一提的是,它提供了两个耳机输出接口,可以同时接入两副耳机,喜欢夜深人静还跟朋友对战实况足球,或者喜欢两个人看“午夜场”又不想打扰别人睡觉,肯定用得上这个设计,值得鼓励的设计。
篇5：合金是不是混合物
随着国内对汽车轻量化和轻质合金的应用及普及, 以及一系列国家政策的出台, 轻质合金, 尤其是铝合金, 其在应用面上被大大加强, 但可惜其力学强度一直无法达到代替铸铁或钢的目的。在轻质合金的应用过程中, 半固态技术逐渐随着该技术的成熟而被普及用于加强合金强度, 早在20世纪70年代就有学者开始研究半固态技术, 而这几年半固态成型技术更是出现井喷式的发展[1]。
固液混合流变制备半固态主要源自于美国麻省理工学院lemings教授[2]的机械搅拌式流变成形工艺。而在固液混合流变工艺中, 主要是将预制体棒代替石墨棒, 因为预制体棒具有融化吸热、缩短浆料制备时间、细化晶粒尺寸和改善其组织形貌等优点。
本文主要是以数值模拟的手段来分析和了解该工艺中的过程, 用于缩短实验周期和实验效率, 这也是目前人们重点研究的方式之一[3]。本文采用自编程序[4,5], 利用格子Boltzmann模型[6], 打破了传统传输模型的格局, 与传统的流体传输手段相比, 在模型和模拟过程上, 都得到了极大的简化的模拟手段[7]。本文通过模拟来考虑实验条件的设定, 希望能对实验能有一个提前性的帮助。
1 函数模型
1.1 速度模型
主要包含的是质量的扩散、液相中本身存在的初始速度和边界速度, 对于流体中的速度场方程, 为:
式 (1) 中, fa (r, t) 为a方向密度的分布函数;为速度场的无量纲松弛时间;faeq (r, t) 为a方向密度的平衡态分布函数。
网格节点上宏观的密度和速度:
1.2 温度模型
在本文中, 温度场的演变过程只受到对流扩散以及相变过程中结晶潜热的影响, 为:
对于温度场的热源项, 基于凝固潜热, 为:
式 (4) 中, △fs为网格元胞在一个时间步的固相率变化;L为潜热系数;cp为恒压比热容;△fs·L/cp为触发生长的元胞在一个时间步内的温度变化量。
最后将温度粒子分布累加即宏观温度函数为:
1.3固液转动边界
在本文中, 采用1998年较早的Filippova和等人提出的以构建虚拟平衡态分布函数, 进行线性差值的处理方式[4]。
构造一个虚拟的平衡态分布函数:
式 (6) 中, ubf为一个未知的虚拟速度;uf为f点处的宏观流体速度。
引入差值因子x, 将f6 (rf, t+δt) 利用f8 (rf, t+δt) 和f8 (*) (rb, t) 的插值来计算获得:
式 (7) 中, uw为实际固液边界的移动速度。
2 模型建立和前处理
该模拟主要过程:在一个坩埚内, 填充液相金属, 液相温度待定, 在液相熔体中间插入一个同成分的该固相金属, 该固相金属称之为预制体, 预制体在液相熔体中施加外力, 使其自转动, 最终达到预制体棒熔化、液相温度降低, 并由于转动速度的原因而伴随着细化、球化晶粒组织的结果。本文目的是为了观察和分析实验过程中, 金属液相和固相整体的演变和细节。其实验条件如图一所示, 并横向截取, 取圆形界面做数值模拟, 模拟模型如图二所示。
如图二所示, 模拟区域为封闭方腔, 高与宽均为H, 中心区域为半径为R的圆, 圆内初始为固相, 方腔内其他区域为液相, 假设液相区域初始温度为Th, 固相区域初始温度为Tc, 固相以一个恒定的角速度ω顺时针转动。
模型初始设置:采用ZL201铝合金, 网格设置为256×256, 预制体棒半径为40, 转动角速度为0.01, 将实际温度转变为无量纲量, 兑换比例为1∶100, 即预制体温度为室温20℃, 则Tc=0.2, 液相金属温度为870℃, 则Th=8.7。
模拟所采用的ZL201铝合金的固相线温度和液相线温度, 以及所对应的温度与液相率的函数曲线采用实验测试值, 测试值如图三所示。其中固相线温度为547.62℃, 液相线温度为547.2℃。
3 模拟结果及分析
3.1 预制体棒熔化结果分析
图四为液相金属温度870℃, 时间步为1800步时刻的数据结果。
图四 (a) 为1800步时刻的固相率分布图, 图中的中心圆区域为预制体棒熔化之后, 整个坩埚中的液相率非百分百的区域, 也是固相率为0~1之间的过渡层区域, 外围则为固相率为0的纯液相区域。图四 (b) 为1800步时刻的温度分布图, 图中的圆形亮区域为此时刻的整个坩埚中温度最低的区域, 也是因为预制体熔化过程中遗留的低温区。
图四 (c) 至 (e) 为图 (a、b) 中经过计算域 (也就是方形界面) 的中心点的水平线上的数据分布。图四 (c) 为该水平线上的温度分布, 对于温度分布曲线, 最中心区域和最边沿的液相区域的温度梯度明显比固液相中间的过渡区域要小。图四 (d) 为该水平线上的液相率分布, 该液相率分布明显是由于温度-液相率曲线的原因而导致与温度分布的非线性关系, 并且在该液相率分布曲线上, 具备很明显的高液相率和低液相率分布占比大, 而在液相率为0.5左右的区域则为一个很窄的占比, 这也是半固态技术对材料选取的严苛性和高难度性的原因之一。图四 (e) 为该水平线上的速度分布, 对于该速度分布, 存在一些很典型的特征, 由于固定的是转动角速度, 所以越远离中心点, 速度的绝对值就越大, 而当远离中心点一定距离之后, 速度就会因为无力扩张和坩埚边界壁的摩擦而导致速度反而持续降低。
3.2 不同液相温度下的预制体棒的熔化
图五为预制体棒初始半径40, 转动角速度0.01, 初始液相金属温度分别为790℃、830℃、870℃、910℃和950℃情况下, 预制体棒的半径随时间的变化情况。
在图五中存在一个很明显的特征, 就是预制体棒在加入液相熔体之后并进行转动的过程中, 是存在一个预制体棒的半径先增大的趋势, 之后再是减少, 而且这个增大的趋势随着液相熔体的初始温度越低则越明显。主要是因为预制体棒的初始温度恒定, 也就是最低温度室温, 而当液相熔体的初始温度越低时, 预制体棒与液相金属的接触面的平均温度则越低, 当温度低至固相线温度以下时, 便会触发接触面的液相熔体优先凝固, 便形成了预制体棒的半径增大的现象。
在图五中还存在另一个现象, 就是无论液相熔体的初始温度为多少, 在预制体棒的半径变化过程中, 在初始的一段时间之内, 其半径大小一般都保持不变并维持了较长的一段时间。这其中的原因主要是因为在初始一段时间内, 预制体棒的内部温度均相当低, 预制体棒的表面在这里起到了桥梁的作用, 吸收外部高温区域能量, 再将能量传递给内部低温区域, 当这个吸收与传递过程不平衡的时候, 便导致了预制体棒的半径增大或者减小的变化过程, 而当这个过程达到稳态的时候, 也就是维持预制体棒的半径大小的过程。
图四初始液相金属温度为870℃, 时间为1800步时数据结果
4 结束语
经过该ZL201铝合金固液混合流变铸造过程的数值模拟, 我们可以看出以下几点并对试验前可能有所帮助:
(1) 熔体内部温度场、速度场和液相率分布呈对称分布, 并很有规律性。
(2) 若材料温度-液相率曲线在液相率为0.5左右其变化率大, 在最终的实验结束过程中, 液相率在0.5左右占比也会相对较小, 不利于其半固态技术成型。
(3) 初始液相熔体温度越低, 预制体棒的半径先增大的趋势就会越大。
(4) 无论初始液相熔体温度为多少, 在初始成型过程中, 都会因为传热平衡的问题而使得预制体棒的半径大小不变并维持一段时间。
摘要：本文建立了一种LB模型, 用数值模拟的方法研究了ZL201铝合金预制体在固液混合流变铸造中的熔化和凝固过程。该模型主要模拟ZL201铝合金搅拌期间预制体的熔化过程以及熔体内的流场和温度场的演变过程, 并分析了该过程中固液混合流变工艺的熔化特点。
关键词：ZL201铝合金,流变铸造,数值模拟
参考文献
[1]杨湘杰, 郭洪民.流变成形浆料制备技术发展动向及其对策[J].特种铸造及有色合金, 2004, 24 (06) :1-4.
[2]Raul.A.Martinez.For mation and Processing of rheocast microsrtrure[D].MIT, 2004.
[3]熊守美, 许庆彦, 康进武.铸造过程模拟仿真技术[M].北京:机械工业出版社, 2004.
[4]桂云鹏.基于LB-CA的耦合模型模拟铝合金在对流中的枝晶生长[D].南昌:南昌大学, 2014.
[5]杨湘杰, 胡传林, 桂云鹏, 等.固液混合流变铸造过程的数值模拟[C].中国铸造活动周论文集, 2015.
[6]Mc Namara GR, Zanetti G.Use of the Boltzmann equation to simulate lattice-gas automata[J].Physical Review Letters, 1988, 61 (20) :2332-2335.
篇6：混合动力汽车已不是一家独秀
丰田的实践说明，深度混合的混合动力技术能获得40%～50%的节油效果，这是其他技术难以做到的。在其基础上扩展的插电式混合动力技术，进一步大幅度降低了油耗，使得实际使用油耗降到了普通燃油汽车的20～30%。同时，由于电机具有优越的低速扭矩特性，它与内燃机的联合工作，可以获得更好的加速性，使得混合动力技术也开始应用于讲究运动性能的汽车上。
但是相当一段时间，混合动力技术只是丰田一家独秀，其他汽车厂家在观望中。这种情况现在已经发生了改变。尤其是随着国际上对减少碳排放的要求增高，汽车油耗限值的愈加严格。研发混合动力技术成为了各大汽车厂的急迫任务。美国政府预测到2015年将有100万辆插电式混合动力汽车上路，并承诺拿出逾110亿美元纳税人资金支持清洁技术的发展。
近日据海外媒体报道称，采用了插电式混合动力系统与轻量化技术的大众XL1概念车，整车重量仅为795kg，百公里油耗仅为0.9L，将于2013年小批量生产。宝马、福特、奔驰、本田、保时捷等公司也都有混合动力车型投放市场。
前不久，我应邀去了位于浙江枫泾的吉利新能源汽车研发中心参观，看到了他们研发的深度混合动力系统，该系统采用了具有很高技术难度的行星齿轮机电耦合机构。第一轮样机已经制造出来，并在装车调试中。吉利详细地向我介绍了产品的设计与试验情况，我还非常荣幸地试驾了样车，了解了他们取得的初步成果。由于产品还未投产，技术细节不便展开。看过吉利的研发情况，我有以下体会：1.深度混合动力技术形式多种多样，丰田的方案只是其中一种，仍有很多其他可选方案与发展空间；2.深度混合技术具有很大技术难度，涉及多种技术应用，涉及汽车的许多系统，要想成功，需要相当大的投入，需要团队分工合作，需要埋头苦干一段时间，不能急于求成；3.要想获得最佳效果，必须重新设计发动机，掌握发动机的控制匹配技术必不可少，这又涉及到我们的短处。吉利已经走出重要的一步，但愿能够坚持努力，直到成功。
世界汽车工业已经迎来了混合动力技术新阶段，中国的汽车工业也要勇敢面对，在大力发展新能源汽车同时，加大混合动力技术的研发力度。中国已经是世界汽车生产大国，绕开混合动力技术路径的观点不可取。
篇7：合金是不是混合物
磁控形状记忆合金（magnetically controlled shape memory alloy,MSMA）是一种新型功能材料，具有形变率大、响应速度快、能量转换效率高、功率密度高、易控制等突出优点[1]，以MSMA作为致动元件的MSMA驱动器广泛应用于微位移、精密定位、精密测量、流体控制、精密传感与驱动、振动器等领域。MSMA材料本身固有的磁滞特性使得驱动器输入与输出存在磁滞性强、重复性差、非线性等缺点，严重限制了驱动器的定位精度，影响了MSMA材料及其驱动器的应用。
研究MSMA材料特别是MSMA驱动器的特性，充分利用MSMA的优点，建立磁滞非线性模型，消除MSMA磁滞非线性对驱动器性能的影响，对提高MSMA驱动器性能非常重要。对磁滞非线性系统进行建模从而采取前馈或者反馈控制是目前应用最为广泛的提高磁滞非线性系统动态精度和稳态精度的控制方法之一[2,3]。国内外学者对磁滞非线性模型进行了大量研究，JA模型、Maxwell模型、Preisach模型都能较好地描述磁滞特性，但JA模型、Maxwell模型待定参数较多，建模比较复杂[4];Preisach模型由很多磁滞算子叠加而成，需要进行多次建模试验才能确定[5,6]。神经网络[7,8]是一种智能建模方法，可以逼近任意复杂非线性系统，但神经网络模型是一个黑箱系统，网络结构不易确定。国内外学者对MSMA的研究，多集中在材料的微观结构、磁控形状记忆效应等方面，而对其磁滞非线性研究较少。建立正确的磁滞模型，消除或减小磁滞特性对驱动器定位精度的影响至关重要。
本文应用BP神经网络建立了MSMA磁滞模型。BP网络算法存在一些不足，且网络结构、初始连接权值和阈值的选择对BP网络训练的影响很大，为此，提出一种遗传算法和BP算法相结合的混合遗传算法对神经网络磁滞模型的权值和阈值进行优化。
1 磁滞非线性
磁滞非线性[9]是一种特殊的多值对应的非线性现象，其关系的几何表现为磁滞环。MSMA是一种铁磁性材料，其自身以及组成驱动磁路的其他元件存在较强的磁滞特性，主要表现为磁感应强度滞后于磁场强度，输入的磁场强度和输出的位移不是一一对应的关系，存在较大的滞后。图1所示为本文研究的Ni-Mn-Ga(w(Ni)=49.6%,w(Mn)=29.28%,w(Ga)=21.12%)MSMA材料的磁滞回线。
2 建立MSMA驱动器神经网络磁滞模型
根据MSMA驱动器磁滞实验，将正弦电压信号加在MSMA驱动器上，采集驱动器磁场强度H和输出位移S的数据，如表1所示，可以看出，随着磁场强度的增强，驱动器输出位移增加，但两者不成线性关系。将表1中的数据作为原始模型的数据，在此基础上采用不同的神经网络结构进行磁滞建模。
已有研究表明，由线性阈值单元组成的三层人工神经网络可以逼近任意布尔函数，因此隐含层的激励函数若选用连续函数，则理论上神经网络的输出就可以逼近任意一个连续函数。因此本文采用三层结构形式的神经网络进行建模。
2.1 神经元激励函数的选取
BP网络是一种多层前馈性神经网络，其结构包括输入层、隐含层、输出层。隐层神经元的激励函数采用双曲正切函数tanh，其表达式为；输出层选用线性函数purelin作为激励函数。
2.2 BP网络模型的学习算法
隐层神经元的激励函数选择迟滞的形式，这不影响神经网络的整体结构性能，因为从每一个分支来看，激励函数仍是单调递增、光滑可微的函数。因此学习算法采用梯度下降学习算法，其表达形式为
式中，ωk为当前的权值矩阵；gk为激励函数的梯度；η为学习率。
权值和阈值是神经网络结构优化的参数，权值向量的调整公式为
其中，x为输入向量；f（ωjTx）为神经元j的输出。
阈值修正公式为
式中，E为神经元误差；θj为阈值；δ′j为隐含层节点误差；η′为学习率。
2.3 神经网络结构
2.3.1 输入层含一个神经元的神经网络
建立以磁场强度为输入层、位移为输出层的神经网络模型，经过多次仿真，隐含层最少应有20个神经元。图2a所示为原始网络与训练后网络的拟合结果，可以看出训练后的曲线和原始曲线存在一定程度的误差；图2b所示为实际输出和模型输出的误差曲线，可以看出，最大拟合误差小于0.06mm。
2.3.2 输入层含三个神经元的神经网络
磁滞非线性的输出不仅与输入有关，而且与历史输入值也有一定的关系。使用包含t+1时刻之前全部历史输入值信息的y(t）来近似地代替全部历史输入。输入层的三个神经元为x(t),x(t+1),y(t）；输出层用y(t+1）表示。神经网络模型3?5?1的结构如图3所示。
神经网络结构为3?5?1时原始网络与训练后网络的拟合结果如图4a所示，可以看出，训练后的曲线和原始曲线较吻合；图4b所示为实际输出与模型输出的误差曲线，可以看出，训练后模型与实际拟合误差已经很小，约为30nm。
由以上两种神经网络结构的训练结果可以看出，输入层含有一个神经元的1-20-1结构的训练结果并不理想，且隐含层最少含有20个神经元，使得权值和阈值的计算变得复杂；输入层含有三个神经元的3-5-1结构可使得模型输出与实际输出很好地逼近，且误差也较小。因此，选择3-5-1结构建立神经网络模型。
3 混合遗传算法参数辨识
如上所述，建立的BP神经网络磁滞模型虽然可以较好地描述MSMA驱动器的磁滞特性，但也存在学习收敛速度慢、不能保证收敛到全局最小点及网络结构不易确定等缺陷。模型结构的初始化参数对网络的训练影响很大，且对于相同的初始权值和阈值，网络的训练结果是一样的，因此利用遗传算法优化出最佳的初始权值和阈值是必要的。遗传算法[10,11]是一种基于生物自然选择与遗传机理的随机搜索算法，具有很强的鲁棒性能和良好的全局寻优能力。将遗传算法与BP网络结合，可以实现全局寻找、快速高效、避免局部极小的目的。
3.1 遗传算法优化过程
遗传算法的基本要素包括染色体编码方法、初始群体的生成、适应度函数、遗传操作（选择、交叉、变异）和运行参数。遗传算法优化BP神经网络磁滞模型的流程如图5所示，其中虚线框部分为神经网络算法部分。
3.2 实验仿真与结果分析
3.2.1 实验仿真
采用遗传算法和BP神经网络算法对磁滞模型进行优化。利用遗传算法来训练网络的权值和阈值，经过若干代的交叉、变异后得到最优的权值和阈值，再将它们赋值给BP神经网络重新训练。
遗传60代时误差的进化曲线如图6所示，误差越小表明神经网络磁滞模型的准确度越高。由优化结果看出，遗传60代时，误差进化曲线趋于平缓，可以认为已经得到了最佳适应度值，即最优的权值和阈值。
3.2.2 结果分析
利用遗传算法和BP算法优化神经网络的权值和阈值，经过仿真（图6）可以看出，在经过60代遗传后，进化过程不再继续。优化结果得到的最优权值和阈值分别如下：
输入层到隐含层的最优权值和阈值分别为ω1、θ1，隐含层到输出层的最优权值和阈值分别为ω2、θ2。
4 实验对比
4.1 MSMA驱动器测控系统
测控系统由工控机、微机恒流电源、MSMA驱动器、WJB1激光电源、PF-035H型数字特斯拉计、位移传感器、数显式电感测微仪及数据采集卡等部分组成。
测控系统的工作流程如下：PC机上的软件测控平台计算出输出波形的离散数字信号，并与数据采集卡进行通信；数据采集卡将接收到的数字信号进行D/A转换，输出连续的模拟信号到可控恒流源；驱动电源将模拟信号进行放大并驱动MSMA驱动器工作；位移传感器感知MSMA驱动器工作状态的变化，数显式电感测微仪测量出MSMA的变形量，并将这些模拟信号传给数据采集卡进行A/D转换；测控软件将采集到的数据进行存储，完成一次测控过程。
4.2 参数优化前后
将经混合遗传算法优化得到的最优权值和阈值赋值给BP神经网络磁滞模型，根据混合遗传算法优化前后模型的输出数据、实际驱动器位移输出数据，绘制出磁滞误差曲线，如图7所示。结果表明，在使用随机权值和阈值的情况下，训练样本的最大拟合误差绝对值约为25nm；使用优化后的权值和阈值，训练样本的最大拟合误差绝对值为5nm，优化后的磁滞模型训练误差绝对值由25nm减小到5nm。
5 结语
对BP网络模型结构进行研究，建立了MSMA驱动器神经网络磁滞模型，实验结果表明，该磁滞模型能够准确地描述驱动器的磁滞特性；通过对比随机的权值、阈值和优化的权值、阈值，证明了混合遗传算法的局部搜索能力，该混合遗传算法可使优化后的神经网络具有较好的收敛性能，从而提高了神经网络模型的精度。
摘要：为了消除或减小磁滞非线性特性对磁控形状记忆合金驱动器定位精度的影响,应用BP神经网络建立了磁控形状记忆合金驱动器磁滞模型。针对BP网络算法存在的不足,以及网络结构、初始连接权值和阈值的选择对BP网络训练的影响很大等问题,提出一种混合遗传算法对神经网络磁滞模型的权值和阈值进行优化。将优化后的参数赋值给BP神经网络重新训练,结果表明,优化后的磁滞模型训练误差绝对值由25nm减小到5nm,有较好的收敛性。
关键词：磁控形状记忆合金驱动器,磁滞非线性,BP神经网络,遗传算法
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篇8：合金是不是混合物
【关键词】资本属性；效率目标；非唯一性
混合所有制改革是公有资本同市场经济相结合的重要尝试。国有经济和非国有经济在活力、竞争力、效率上存在差异，造成这一现象的主要原因是由于公有资本和私有资本的属性不同而产生的。公有资本的公平属性是第一位的，私有资本的效率属性是第一位的。两种资本属性差异决定了混合所有制企业的目标带有混合性质，必须兼顾两种资本属性的内在要求。混合所有制企业如何调和公有资本追求公平和私有资本追求效率之间的对立，是混合所有制改革能否成功的关键。就目前国有企业面临的问题而言，混合所有制改革成功的关键在于能否发挥公有资本和私有资本的各自优势，尤其是私有资本效率优势。这就从本质上决定了，中国混合所有制企业受到多重目标，多重利益主体，多个外部因素的影响。改革开放后，尽管关于国有经济改革的目标存在摇摆，也经常被现实更为紧迫的政治问题所冲击，例如国有经济作为党的执政基础，对冲在追求效率过程中的不公平，保持社会主义公有制主体等等，但是混合所有制经济和混合所有制企业的效率迄今为止都是中国经济改革政策最为重要的方向。
宫希魁（1994）认为应该冲破意识形态羁绊，把所有制的制度观与效率观统一起来，而且要把效率放在优先的位置上。邵挺和李井奎从资本市场扭曲的视角出发，利用2001-2006年我国的工业企业数据，实证结果表明，国有企业的资本收益率要远远低于其它所有制类型的企业，私营企业的资本收益率最高。另外，实证数值模拟结果显示，只要消除这种资本市场扭曲的现象，把更多的金融资源配置给资本收益率更高的私营企业，我国的GDP增长量就可以比目前提高3%～9%。从理论上上讲，效率高的企业会占有越来越多的市场份额，效率低的企业会逐步退出市场。生产要素按效率原则在各企业进行配置；从理论上讲效率越低，退出竞争领域。Hsieh 和 Klenow（2009）的经验研究也证实了我国的金融扭曲会降低 15%-25%的制造业TFP 水平和 8%～11%的工业产值。刘小玄和李利英（2005）利用1994～2001年451家样本企业的数据，得到了各企业改制的典型特征，根据企业股权结构的变动分析发现，国有股权的变化与企业效率水平之间呈现出显著的负相关性，而私营资本的股权变化与企业效率水平之间呈现显著的正相关性。另一方面，尽管存在垄断利润，2006年中国企业500强中，384家国有及国有控股企业的利润总额占到了 500家企业总额的87. 9%，但其总资产利润率指标却低于500家企业的平均数。也有完全相反的观点。吴延兵考察了不同所有制企业技术创新能力，研究发现，混合所有制企业技术创新能力最强，国有企业技术创新能力最弱，私营企业具有专利创新优势但其整体创新能力有待提高。混合所有制有较好的技术创新能力是发挥两者的优势；私企业的创新意识，国企的资源优势。
但是，对混合所有制企业的效率存在着争议，美国著名经济学家斯蒂格利茨通过实证研究表明，无论统计数据，还是具体事例，都不能证明政府部门效率比私营部门低。许多国家如法、意、新加坡等，至今拥有不少经营效率不低的国有企业（垄断、竞争部门都有），就是证明。国家所有权在经济发展中的作用并不能因为国有企业的相对低效率而完全彻底否定，Vikers和Yarrow（1988）、Nellis（200l）等学者又开始对大规模、快速的私有化所带来的负面问题进行了反思。在席卷全球的私有化改革中，是否提高了企业经营效率或是社会福利呢？英国经济学家Martin和Parker（1997）对英国各类企业私有化后的经营成效作了调查比较后发现，在竞争比较充分的市场上，企业私有化后的平均效益有显著提高；但在垄断市场上，企业私有化后的平均效益改善不明显。比如英国铁路局私有化后的绩效不仅仅下降，铁路事故的发生率也上升了。欧洲学者Majone（1994）比较了监管型国家中民营企业运作同福利国家实施的国有企业运行机制，认为两种治理模式都有存在失效的可能。朱东平（1994）也认为，混合所有制且私有企业两权未分离形态所能带来的社会剩余，则无条件地大于完全私有制。因此，只凭效率这一个指标的好坏，是不能武断地决定国有企业的存亡的。由于国有企业的所有者具有不同于私人所有者的单一的利润目标，国有企业的所有者将在很大程度上更加关心整个社会的经济利益，因而国有企业的存在会起到为私有企业所不可能起到的“调节”作用。在这种调节下，社会福利将远远大于完全的私有制下所能达到的可能值。
世界各国国有企业产生与存在的原因并不完全相同（Toninelli，2000）。早期的国家所有权理论认为，政府可以利用国有企业作为公共政策实施的工具（Thiemeyer，1993）。对于实施战后重建或赶超发达国家而言，国有企业是实施国家产业政策，推动经济增长的有效手段（Pedersen amd Thomsen，1997）。Pedersen等（1997）对1990年欧洲12国家最大的100家公司的调查表明，其中约有20%的公司为国有企业。在现代经济学里，对于因市场失灵或社会偏好等问题，国家所有权和政府管制已被认为是政府干预市场的两种可取的政策手段（Hansmann，1995）。交易成本理论认为：由于政府管制与国家所有权有着不同的 ，“委托一代理机制”及所需要的相应制度设计，而选取何者的关键在于要比较实施管制与行使国家所有权两者的成本孰小。Vickers和Yarrow（1997）认为“以利润最大化为目标的垄断厂商如果违背了公众利益时，政府虽然可以通过竞争性条款和监管政策来限制这些商业活动，但在信息不对称的情况下，这种操作的复杂性使得公有制成为了更完善的解决框架”。自然垄断产业治理方式主要有“国有化”和“规制”两种（于立，肖志兴，2005）。
也许可以说，效率不应该是混合所有制改革的唯一目的，这是已经被实践证实和理论可以证明的命题了。混合所有制企业改革的目标从根本上会影响混合所有制企业的治理结构；反之，混合所有制企业的治理结构将会影响混合所有制企业改革目标的实现程度。因此，中国混合所有制企业改革受到多重目标，多重利益主体，多个外部影响因素，从而产生外部强制的过程；这种外部强制最终又如何体现在混合所有制企业的内部治理上；如何改革这种体制和机制，提升混合所有制的治理效率，提高混合所有制的综合竞争力，这些探讨涉及到对混合所有制的企业治理理论的重新认识。
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[18]于立、肖兴志：《自然垄断产业管制体制改革的国际比较》.东北财经大学出版社，2002年版.
作者简介：
王爱武 （1970—），男，湖北随州人，博士研究生，学习单位：中央党校经济学部，研究方向：政治经济学。