DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 贵州省利用外商直接投资的情况 一个国家(地区)利用外商直接投资的规模不仅体现对外开放的程度，而且对其经济的健康快速发展有着重要的作用。中国1978年开始把对外开放作为基本国策，融入世界经济。时至今日，外商通过建立独资企业或者合资企业的方式开始经营，迅速成为中国经济发展中的重要力量，在扩大中国经济规模、转变经济增长方式、优化产业结构的过程中，发挥了不容忽视的作用。 相对沿海地区，贵州对外开放时间较晚。自1984年开始引进外资，贵州省利用外商直接投资大致可分为以下四个阶段：起步阶段(1984-1991年)、大规模增长阶段(1992-1996年)、回落阶段(1997-2001年)、稳步增长阶段(2002年至今)。1984年-1991年，贵州省实际利用外资11，337万美元，年均1417.125万美元，主要来自于港澳台等地区，投放产业主要是劳动密集的加工和服务行业以及资源开采行业。1992年，贵州省外商直接投资达到3574万美元，1996年突破亿元大关。但总体水平全国偏低。由于实际利用外商直接投资数额较低，对贵州省的经济影响的作用有限。同时，贵州省在利用外资有资金来源相对集中，资金投放地区失衡，外资运作不规范等问题存在。 1997年金融经济危机，中国贵州利用外资受到一定的影响，1997年至2000年，外资年均增长速度急剧下降。2001年12月，中国成为了世界贸易组织成员，通过完善市场经济秩序和投资环境，扩大市场准入范围，给予外商投资企业国民待遇，取消了硬性外汇平衡要求，为外资营造了一个更宽松和平的环境。2003年至2010年，贵州省利用外商直接投资总额逐渐上升，到2010年达到29，546万美元。 外商直接投资在贵州的投资方式一般有三种：中外合资、合作企业和外资企业。随着改革开放的深入，外国投资者对中国经济的信心也在不断的增加，独资企业已近成为外资在中国的主要形式。从下表1可以看出其中的变化。 贵州省与中国其它地区在引进外资方面存在着一定的差距。贵州外来投资的主要来自毛里求斯、英 Table 1 Investment style of foreign direct investment in Guizho 年份 中外合资企业 中外合作企业 外商独资企业 项目数(个) 实际利用外资金额 (万美元) 项目数 实际利用外资金额 (万美元) 项目数 实际利用外资金额 (万美元) 2007 18 4288 7 52 25 8311 2008 13 4401 11 3783 16 6720 2009 19 5230 2 228 16 7906 2010 4 8885 7 73 26 20588 表1. 外商直接投资在贵州的投资方式 资料来源：《中国商务年鉴》2008-2011。 属维尔京群岛和中国香港。从表1可以看出，在贵州的外商直接投资主要是以生产劳动密集型产品为主的国家，但是投资总量在逐渐的增加。 1 贵州省利用外商直接投资排在前几位的地区，是贵阳、遵义、黔西南布依族苗族自治州和六盘水市。如图1所示：贵阳市的外商直接投资占贵州省的百分之五十以上，遵义和安顺地区也是外商投资热点和吸引外资的重要区域。遵义是贵州省第二发达的地区，其紧靠四川和重庆的地理优势以及良好的经济基础成为外商直接投资的热点区域；安顺地处贵州西南，具有优美的自然环境，由于贵州省的政策倾斜，使安顺地区吸引相对较多的外资。 2
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user: 3. 外商直接投资的经济增长效应分析 张红梅，谢鹏(2008)运用VAR模型就外商直接投资与贵州省经济增长的关系进行分析，分析发现外商直接投资与贵州省经济增长之间具有相互促进的关系，但是这种关系具有较长时间的滞后 [ 1 ] 。改革开放以来，贵州省利用外商直接投资一直呈现上升趋势，到2010年底贵州省实际使用外商直接投资29，546万美元，比1984年的61万美元增长了近500倍 [ 2 ] 。 3 外商直接投资对贵州省经济增长具有重要的作用，引进外资在一定程度上缓解资金不足的完题，有效的提高了贵州省的投资水平，加速了资金的积累。下图2描绘了FDI/GDP 4 的变化趋势。 事实上，贵州省外商直接投资的运行轨迹与贵州省经济的运行轨迹基本一致，一定程度上反应了外资与贵州省经济的关联关系。但1999年以后，贵州省外商直接投资对GDP的贡献有一定的下降，这可以由贵州省全社会固定资产投资额的大幅上升做出解释。外商直接投资对贵州省GDP有正向的推进作用。 外资进入贵州，对经济的增长方式会产生什么样的影响，可以从投资的产出比率 5 的角度进行分析。从资源配置的角度看，投资的产出比率上升，说明一个经济社会的增长方式发生了转变，也就是由粗放型经济向集约型经济转变。 图1. 2010贵州省外商直接投资区域分布饼状图 图2. FDI/GDP的变化趋势图 从图3可以看出，贵州省外商投资企业的产值/资产比率，与贵州省规模以上工业企业的产值/资产比率，具有相近的变动趋势，表明贵州省外商直接投资很好的融入到了贵州省工业企业中，并且在一定程度上对贵州整体工业产值的增加有一定的作用。但是外商直接投资额，相对于总体投资额来说，还比较小，对经济增长方式转变的影响有限。不过由于外商投资企业具有先进的管理经验和技术，对贵州省经济增长方式的转变，无疑能够产生一定的影响。
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user: 4. 外商直接投资的贸易效应分析 外商直接投资的贸易效应有两个方面的表现：贸易替代效应和贸易创造效应。“贸易导向型”FDI的目的是在东道国和母国之间创造新的贸易机会，进而增加贸易数量和贸易品种。“反贸易导向型”FDI也具有贸易创造效应，主要体现在外商直接投资的进口替代往往会扩大东道国市场需求，增加其他配套设施和服务的贸易额。梁瑞(2008)运用东中西部地区的数据进行计量检验，检验结果显示外商直接投资对东中西部地区的出口促进效应由大到小的顺序为：东部地区、西部地区、中部地区 [ 3 ] 。 由于国际贸易的同质性，使得贵州省与国际一般的外商直接投资对进口和出口的影响路径基本相同，但也有贵州自身的一些特点。经统计，1984年贵州省进口额为2449万美元，出口额为4548万美元，进出口总额共为6997万美元；到2010年贵州省进口额为121，898万美元，出口额为191，903万美元，进 图3. 外商投资企业与贵州省规模以上工业企业产值/资产合计比率趋势图 出口总额为313，801万美元。 6 2010年的进口额、出口额分别是1984年进口额、出口额的49.7746倍和42.19503倍，进口额和出口额均有大幅的提升。 7 下图4可以看出，1984年以来贵州省进出口总额总趋势上升，但由于加工贸易是传统进出口行业，要使进出口有大的增长，还必须重视加工贸易的作用。 8 贵州省外商投资企业进出口额一直呈上升趋势。下图5可以看出，2000年以后，贵州进口、出口额均大幅上升。进出口总额由2000年的5690万美元上升到2010年的17，448万美元，增长了3.067倍。很显然，贵州省外商投资企业对贵州省的进出口产生了积极的作用。 外商直接投资对于对外贸易具有一定的拉动作用。但是应该看到，外商直接投资对贵州省对外贸易的促进作用，相对于全国水平还比较低，拉动作用有限。贵州省的自然地理与社会经济环境，显然有明显的制约作用。首先，贵州省属于西部的喀斯特地貌地区，山多林密，交通不便，运输成本较其他地区相对较高，阻碍了外资来贵州投资，贵州省外资流入量不大，且流入时期不稳定，各行业外资流入量差别较大；第二，政府部门的服务效率和质量低下，政策的不稳定性与非连续性，对出口企业竞争力产生不利影响；第三，市场体系不够完善，外资政策的不合理等因素，降低了对外商直接投资的吸引力，一定程度上阻碍了外商直接投资贸易促进效应的发挥。
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user: 5. 外商直接投资的产业效应分析 外商直接投资不仅能够影响经济的增长和贸易量的增加，还能对产业结构的调整产生一定的影响。弗农的产品生命周期理论和小岛清的边际产业转移理论认为，发达国家为了寻求海外廉价的资源和广阔的市场，以获取更高的利润，产业会向经济发展水平较低的发展中国家转移。而外商直接投资，可以带入先进的生产技术和管理经验，对东道国的产业结构产生影响，使内向型的企业，向出口导向型企业转变，进而参与国际竞争。外资能够促进产业结构优化，有利于发挥产业结构效应，推动和保持经济的增长率 [ 4 ] 。一方面，外商直接投资设立新企业，先进的技术和管理经验融入到企业资产中，形成高质量的企业资产，使现有的产业结构通过更多外资的进入，向技术和资本密集型转变，改变产业结构的经济和 图4. 1984-2008年贵州省进口额、出口额及进出口总额趋势图 图5. 2000-2010年贵州进出口柱状图 物质基础，最终提高产业的质量，优化产业结构。另外，外商对东道国企业并购，获得原有企业的资产，形成中外合资或合营企业，将低质量的资产转变成高质量的资产，从而强化企业的产业结构优化调整、技术改造和产品更新等效果。 但从根本上讲，外商直接投资的利用效率，是产生贸易效应的催化剂。如果东道国不充分利用外商直接投资，一方面会使产业结构失去均衡，产生结构性倾斜，优化产业结构所需要的技术不能得到充分的吸收和利用；另一方面，外商直接投资没有充分利用，外资没有更多的投资机会，撤资就会造成东道国的资金缺加大。 总体而言，FDI在贵州省第二产业占比较大。下图6显示，第一产业集中了15.06%的FDI，比全国水平的1.22%要高；第二产业集中了53.31%的FDI，比全国水平的67.45%要低；贵州省第三产业FDI31.63%的占比与全国持平 [ 5 ] 。 下图7显示，以2010年数据，第二产业中，制造业是贵州省吸引外资的主要产业，所占比例达到67%。其次是采矿业，占比17%。 下图8可以看出，2010年贵州省FDI在第三产业中的项目数主要集中在批发和零售业、租赁和商务服务业、交通运输和邮政业。 一直以来，贵州省经济一直是粗放型发展模式，产业结构存在不合理和比例失调，产业产出率偏低，引进外商直接投资对贵州省产业结构的调整起到了积极的作用。从分布状况看，贵州省FDI主要集中在制造部门，其次是服务业和农林牧渔业。由于第一产业是基础产业，它的发展影响其它产业的发展，贵州省一直鼓励外商在第一产业进行投资，但总体情况不是很好。外商直接投资在贵州省第三产业的结构 图6. 2001-2010年贵州外商直接投资按产业分项目数柱状图 图7. 2010年贵州省外商直接投资项目数在第二产业的分布状况 图8. 2010年贵州省外商直接投资项目数在第三产业的分布状况 9 严重倾斜，比如在第三产业领域主要集中在租赁和商务服务以及房地产业。而交通运输、通讯、水利、公共设施管理等行业的流入速度较慢，而这些产业得到发展了，第三产业的结构和水平才能等到优化和提高。贵州省FDI在制造业的投资比例一直很高，对于制造业绝对数的不足，水平较低，发展层次不足，产出率较低等问题，能起到改善作用，推动产业结构向合理化发展。无疑，FDI对拉动地方经济有着不可替代的作用。
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user: 6. 结 论 本文分析了贵州省外商直接投资的绩效，通过对经济增长效应、贸易效应、产业效应的分析，得出这样的结论：尽管既有外商直接投资的影响相对有限，但引进外商直接投资是经济发展中重要的一环，贵州省要实现经济的持续、快速发展，提高贵州省整体的经济水平，就必须大力的引进外资。同时，贵州需要在以后的引资工作中加强产业导向，促进产业结构调整，推动进出口贸易发展，实现经济良性发展。
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user: 摘 要 大块非晶合金由于其独特的显微结构和优异性能而得到广泛的关注和研究。本文概述了大块非晶合金的国内外研究进展、发展体系及成分设计，重点介绍了合金的制备方法、优异性能及其产品应用，并对未来大块非晶合金在更多领域的应用进行展望。 关键词 :材料学，大块非晶合金，制备方法，性能，应用
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user: 1. 引言 非晶合金又称为液态金属、金属玻璃，是液态的过热熔体在快速冷却过程中，其液态的结构特征被保留下来而形成的，同时拥有金属和玻璃的许多特性。金属玻璃的原子排列具有短程有序、长程无序的特征，在空间结构上没有晶体的周期性和平移对称性；金属玻璃具备结构均匀性和成分均匀性的特征，前者指它没有晶体固有的结构缺陷，后者是指它不存在偏析或成分起伏；在热力学上金属玻璃处于亚稳态，有进一步转变为稳定晶态的倾向 [ 1 ] [ 2 ] 。 非晶合金与传统氧化物玻璃不同，合金中原子间的结合是金属键而不是共价键，许多与金属相关的优良性能被保留了下来，如韧性好、不透明等。从结构均匀性来说，非晶结构是完整的，不存在位错、层错、晶界等缺陷。这种无缺陷结构可以给材料带来晶体合金不具备的优良性能，如高强度、高硬度、超高耐蚀性、耐磨性、优异磁学性能以及在一定温度下的超塑性等，这些优异性能使得非晶材料在消费电子、航空航天、生物医学、精密机械等领域都得到广泛的应用 [ 3 ] 。作为继钢铁和塑料后的第三代革命性材料，本文将介绍大块非晶合金的国内外研究进展、发展体系、制备方法、优异性能及其产品应用。
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user: 2. 国内外研究进展 1951年哈佛大学物理学家Turnbull通过水银的过冷实验，提出液体金属可以过冷到远离平衡熔点以下而不产生形核与长大。根据这一理论，液体金属在一定条件下可以冷却到非晶态，为非晶领域的研究工作拉开了序幕。1960年美国加州理工学院的Duwez [ 4 ] 等人采用熔体急冷的方法制备出了第一片20 um厚度的Au 75 Si 25 非晶合金薄片，标志一种新型材料的问世。1974年，贝尔实验室的Chen H. S. 以相对较慢的冷却速率(10 3 K/s)制备出毫米级的Pd-Cu-Si非晶合金。此后，随着熔体快淬技术被迅速拓展和完善，大量非晶合金被发现。到20世纪80年代，工业生产中利用连续铸造工艺制备商用非晶带、线和板材获得了成功，尽管截面尺寸小，但其在变压器铁芯和磁传感应器方面获得了广泛应用。1982年Turnbull [ 5 ] 等采用氧化硼包覆技术以10 K/s的速度制备出了厘米级的Pd-Ni-P非晶合金，仅限Pd、Pt等贵金属体系。20世纪80年代后期，日本东北大学井上明久 [ 6 ] [ 7 ] 等发现了由普通元素组成的多元合金系，通过控制其非均质形核可以在低冷却速度下获得大块非晶合金。研究发现，在三元Zr基(Zr-Cu-Al)合金系中分别加入Pd、Ti、Ni、Nb等元素均可得到一系列的大块非晶合金。2000年以来，井上明久等进一步对大块非晶合金的形成机制、结构、机械强度、化学特性、磁性和应用等方面展开了广泛的研究。 国内关于非晶合金的研究整体起步晚于美国和日本，但发展比较快，在研究和产业方面都取得了重大进展。“九五”期间，我国组建了“国家非晶微晶合金工程技术研究中心”，建立了“千吨级非晶带材生产线”，推进了非晶合金的产业化进程。国内关于大块非晶合金的研究主要集中在中科院物理所、金属所，现在北京科技大学、北京航空航天大学、浙江大学、哈尔滨工业大学等一大批高校也加大了对非晶的研究力度，特别是在稀土基非晶合金方面，我国已取得重大的研究成果。
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user: 3. 大块非晶合金体系及其成分设计原则 非晶合金是无晶体缺陷的固体，理论上可以得到任意成分的均质相合金。这些年来，国内外学者在三维大尺寸块状非晶合金的研究领域取得了较大的突破。目前已经发现的块体非晶合金从合金体系上看，主要包括Pd、Pt、Au、Ln、Er、Mg、Ca、Cu、Ti、Fe、Co、Ni、Zr和稀土(如Pr、La、Nd、Ho、Ce)基等。从组成非晶合金的组元数上看，从简单的二元Cu-Zr系，到含有8个组元的(Fe 44.3 Cr 5 Co 5 Mo1 2.8 Mn 11.2 C 15.8 B 5.9 ) 98.5 Y 1.5 合金，都可以形成非晶态。据不完全统计，目前已经制备出的块体非晶合金的种类有几百种，具体的合金成分则更多。每个合金系，无论是合金的玻璃形成能力，还是物理、化学和力学性能均有自己的特点。 要获得大块非晶合金，一方面要降低临界冷却速率，另一方面要提高其非晶形成能力。井上明久等 [ 8 ] 通过长期的研究，提出了获得大的玻璃形成能力和宽的过冷液相区的合金组成的三个经验规律：1) 合金系由三个或三个以上的元素组成；2) 组成合金系的组元之间有较大的原子尺寸比，且满足大、中、小的原则，其中主要组元之间的原子尺寸比 > 12%；3) 组成元素之间的混合热为负值。这三条经验规律已被大量的实验数据所证实，对绝大多数大块非晶合金的研制具有重要的指导意义。与传统的急冷法制备非晶合金的原理不同，大块非晶合金主要是根据成分的调整来抑制晶体相的形核和长大，来提高其非晶形成能力。
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user: 4. 大块非晶的制备方法 对于大块非晶合金的制备来说，关键是减少冷却过程中的非均匀形核，因而各种制备方法都有以下两个共同特征 [ 9 ] ：1) 对合金母体反复熔炼，提高熔体的纯度，消除非均匀形核点；2) 采用高纯惰性气氛保护，尽量减少氧含量。 目前大块非晶的制备方法主要有两大类： 1) 凝固法：由于多组元大块非晶合金具有很强的玻璃形成能力和低的临界冷却速率，采用常规的金属凝固技术即可，如金属模铸造法、水淬法、喷射吸铸法、定向凝固法、静电悬浮熔炼法等。该法的主要优点是制备简便、周期短，但所制备的合金的尺寸在很大程度上受合金非晶形成能力的限制； 2) 固化法：在过冷液相区采用热压或稳压的办法将非晶粉末压制成大块非晶合金，主要是利用多组元合金体系的过冷液相稳定性高且粘滞流动性好的特点，如高压铸造法、非晶粉末固结成形法等。采用固化法制备高强度的大块非晶合金必须满足以下要求：在晶化温度以下加压使非晶粉末发生流动变形以获得完全的密实化，在晶化温度以下利用粉末之间的相互剪切作用破坏颗粒表面可能形成的氧化膜，从而使粉末相互之间弥合。这些方法各有优点，下面简单介绍几种常用的制备大块非晶合金的方法 [ 10 ] 。 4.1. 金属模铸造法 金属模铸造是将液态金属直接浇入金属模中，利用金属模导热快来实现快速冷却，从而获得大块非晶合金。该方法工艺过程比较简单，也易于操作。但由于金属模的冷却速度有限，所能够制备的大块非晶合金的尺寸也有限。 4.2. 水淬法 水淬法是将母合金置入石英管中，利用高频感应装置或中频感应装置将合金熔化，熔化的母合金连同石英管一起淬入流动的水中来实现快速冷却，从而获得大体积玻璃。该方法设备简单，工艺容易控制，是制备块体玻璃最常用的方法之一。 4.3. 吸铸法 吸铸法是在铜模的空腔内放置活塞，利用电弧加热预合金化的母合金铸锭，待其完全熔化后，利用油缸、气缸等吸力驱动活塞以200~500 mm/s的速度快速移动，熔化室与铜模型腔之间的压力差把熔体快速吸入水冷铜模，使其快速冷却形成非晶合金。该方法控制因素较少，适合大尺寸玻璃样品的制备。 4.4. 高压铸造法 高压铸造法是将纯金属组元在高纯氩气保护下置于电弧炉中熔炼，制备出母合金，接着将母合金装入配有高频感应线圈的模腔内，等成分均匀后再以50~200 MPa的压力将熔体压入循环水冷却的铜模中，来获得大块非晶合金。
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user: 5. 大块非晶合金的性能 目前世界上已进行的研究与应用结果表明，与传统晶态合金材料相比，块体非晶合金材料在使用性能方面具有十分明显的优势。主要表现如下 [ 1 ] ： 5.1. 化学性能 由于非晶合金不存在晶界、位错和层错等缺陷，也没有成分偏析和第二相析出，这种结构使其具备良好的抗局域腐蚀能力的先决条件。同时，非晶合金本身的活性很高，能够在表面迅速生成均匀的钝化膜，或者在钝化膜局部破裂后也能够及时恢复。在中性盐溶液和酸性溶液中，非晶合金的耐蚀性远高于不锈钢，如Fe-Cr-Mo-B-P系非晶合金的耐蚀性比常规不锈钢高10，000倍。非晶合金结构均匀，一般都具有优异的耐蚀性能，在合金中加入Ta、Nb元素后可显著地改善其抗腐蚀性能。另外，非晶合金对某些化学反应具有明显的催化作用，可用作化工催化剂；还有一些非晶合金可以通过化学反应吸收和释放出氢，当作储能材料。 5.2. 力学性能 [ 11 ] 大块非晶合金有很多优异的力学性能，如高的抗拉强度、高的弹性能、高的冲击断裂性能、较大的塑形变形能力、极大的延展性等。非晶合金的强度一般是同类晶体合金的2倍甚至更高。研究表明，Mg基块体非晶合金的抗拉强度在室温高达600~800 MPa，高于传统的抗张强度最大的晶体镁基合金。张涛等研制了系列Y微合金化Zr-Cu-Fe-Al-Y非晶合金，具有较大的塑性变形能力，其应变量可达8.3%，最高屈服强度和断裂强度分别为1750 MPa和1900 MPa。目前已开发出的Zr基块体非晶合金的断裂韧性可达60 MPa/m 2 以上，并且在高速载荷作用下具有非常高的动态断裂韧性，在侵彻金属时具有自锐性。 5.3. 磁性能 磁性材料是应用最为广泛的一种功能材料，具有磁性的大块非晶合金的研究也备受关注。Fe基等非晶合金具有优异的磁导率、电阻率、高饱和磁感应强度和低高频耗损性能，是很好的磁性材料。这是因为非晶合金内部原子的排列处于一种无序状态，不存在晶界和磁晶各向异性，组织均匀，没有对磁畴运动具有钉扎作用的杂质存在，所以具有很好的磁性能。铁基非晶合金具有高饱和的磁感应强度，耗损远小于传统的磁性材料，在变压器的制造方面已有大量的应用。
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user: 6. 大块非晶合金的应用 基于非晶独特的组织结构和优异的性能，高效的制备工艺和广阔的应用前景，现非晶合金是世界各国争相研制的重要新型材料，从智能手机外壳到穿甲弹，从变压器钢片到专业高尔夫球杆，这种新型材料的应用前景极其广泛 [ 12 ] 。 电力领域：非晶合金得到大量应用，比如铁基非晶合金的最大应用是配电变压器铁芯，由于非晶合金的工频铁损仅为硅钢的1/5~1/3，利用非晶合金取代硅钢可使配电变压器的空载耗损降低60%~70%。 消费电子领域：苹果手机上的一些零部件如取卡针等已采用非晶合金材料制备；华为、OPPO等公司的部分终端也使用了非晶合金材质的SIM卡托、转轴等；图灵机器工业推出了全球第一款液态金属边框手机，采用Zr-Cu-Al-Ni-Ag非晶合金材料，金属强度比钢和钛还要高，能够保护手机免收冲击和屏幕破碎。 军事兵器领域：目前国外开发研制的Zr基非晶合金是已发现的最为优异的穿甲弹芯材料。利用大块非晶合金的高硬度特性还可以作穿甲防护材料，如装甲、防弹背心等。 医疗与体育器材 [ 13 ] ：大块非晶合金的耐腐蚀性能使其可成为固定骨折夹板和钉的首选材料；另外，它还具备优良的比刚度、比强度和高硬度，因而是高级体育竞赛用如单双杠和撑杆的最好材料。美国液态金属公司把具有高的冲击断裂性能的Vitreloy材料用作高尔夫球杆和球头的击球面。 其它方面：大块非晶合金具有合金中最高的比强度，是航空航天关键部件的理想材料；在海水中超过不锈钢几个数量级的耐蚀性决定其可用于舰船涂层；高强度高硬度的性能可用于装甲防护材料；精密成型性可用于精密零部件；优异的复写特性可用于大幅提高光记录密度；良好的软磁性可用于替代硅钢以降低变压器和电动机的能耗等。表1为大块非晶合金的基本特性和应用领域 [ 14 ] 。 大块非晶合金的用途远远不止这些，目前对它的研究仍然处在初级阶段，很多领域的推广应用还不能实现大规划化生产。随着对新型大块非晶合金的不断研究、制备技术的不断改进，大块非晶合金的很多优异性能将得到更为广泛的应用，给人类生活带来翻天覆地的变化 [ 15 ] 。
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user: 7. 结语 大块非晶合金优异的化学性能、力学性能和磁学性能等，是其它许多材料无法具备的，因此吸引了大量的科研工作者从事此方面的研究和应用。近些年来，非晶合金在理论研究、制备方法、产品性能、 Table 1 Basic properties and applications of bulk amorphous alloy 基本特性 应用范围 高强度 机械结构材料 高硬度 精密光学材料 高弹性能 模具材料 高抗磨性 装饰用品材料 高超塑性 体育用品材料、复合强化材料 高冲击吸收性 切削、工具材料 良好软磁性 软磁材料 高磁导率 存储材料 高耐腐蚀性 高耐蚀材料 表1. 大块非晶合金的基本性能和应用 推广应用等方面都有了巨大的进展。可以预见在未来几年，大块非晶合金作为一种性能优异的工程材料必将在更多领域得到广泛应用。
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user: 摘 要 本文采用磁控溅射法在硅基片上生长FePt颗粒薄膜。FePt膜层下面为MgO籽层，以此引发薄膜的L1 0 相fct织构。在FePt薄膜中掺入C可减小其颗粒尺寸。采用X射线衍射仪(XRD)、超导量子干涉仪(SQUID)和透射电镜(TEM)对FePt颗粒进行表征，结果表明制备的样品具有优良的L1 0 相结构，其磁滞曲线表明方形度很好，而且垂直矫顽力能有26 kOe，颗粒大小为8.3 nm。高分辨透射电镜表征表明其优良的fct超晶格结构。该磁性薄膜有望应用于下一代高密度磁存储媒质。 关键词 :FePt颗粒薄膜，磁控溅射法，垂直磁存储
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user: 1. 引言 当代信息社会，电脑广泛普及使用，其存储部件——硬盘主要采取磁性材料作为它的存储媒质 [ 1 ] 。在过去的六十多年里，硬盘磁存储技术发展进步迅速，其存储密度大幅度提高、而且存储模式从传统的平行存储更新为垂直存储 [ 2 ] 。存储模式的更新换代使得磁存储媒质也要改进。现在的硬盘主要采取磁存储媒质材料为CoCrPt合金薄膜做磁存储媒质材料 [ 3 ] 。但是，随着硬盘存储密度的进一步提高、单个记录单元的尺寸进一步减小，Co系合金将逼近其超顺磁极限 [ 1 ] 、失去铁磁性，变为顺磁，不能再做合格的存储媒质。我们必须开发新型高矫顽力的磁存储材料来取代它。 在各种新型的磁性材料中，L1 0 相的FePt合金因其在室温下具有极高的磁晶各向异性能(K u 最高可达7.0 × 10 6 J/m 3 )和矫顽力(最高H C 能有100 kOe)，并在晶粒尺寸小到3 nm的时候仍能保持优良的磁性和热稳定性 [ 4 ] - [ 6 ] ，由此成为超高密度磁存储介质的最佳候选材料。但是，符合高密度磁存储要求的FePt合金薄膜的生长工艺条件比CoCrPt苛刻太多，成本更高，在将FePt作为磁存储媒质应用于电脑硬盘领域、实现产业化之前，还必须进一步降低其颗粒大小。前人研究表明，掺入C元素将有助于分隔FePt材料、减小它的颗粒尺寸 [ 7 ] - [ 9 ] 。但是，他们工作的不足是FePt薄膜的磁学性能不好，尚需进一步改进。 本文采用磁控溅射方法制备FePt合金薄膜，利用MgO籽层来引发FePt薄膜中的fct织构，在FePt生长过程中掺入C来降低其颗粒尺寸。通过XRD、SQUID和TEM的表征，来探讨掺C对FePt薄膜的磁性和颗粒形貌的影响。结果表明MgO籽层能够提升FePt薄膜的磁学性能，掺C有助于降低FePt薄膜的颗粒大小。高分辨TEM图像显示颗粒内部也呈现出优良的fct晶格结构。
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user: 2. 实验材料与方法 2.1. 薄膜制备 在实验中，我们将一500 μm厚的多晶硅片用乙二醇溶液超声清洗干净，置入磁控溅射仪腔中，真空度达1.3 × 10 −6 Pa。磁控溅射仪型号为沈阳科仪TRP-450。利用磁控溅射法在硅片上前后沉积MgO籽层和FePt-C膜层。第一步，生长MgO籽层：把硅基片加热到100℃，然后在MgO靶上加150 w的交流电源，通入0.2 Pa的氩气流，薄膜的生长速率为2 nm/min，溅射6 min，生长厚度为12 nm。第二步，生长FePt-C膜层：在MgO籽层的基础上，把硅基片加温到500℃，利用单质Fe、Pt和C靶同时把Fe、Pt和C材料溅射到硅基片上来生长FePt薄膜。这些靶材都购自合肥科晶，纯度为99.99%。氩气流也是0.2 Pa，在三个靶上调控不同的功率，使得Fe和Pt的配比为1:1 (原子比)，而C的体积比为40%，整个FePt-C膜层的生长速率为1.25 nm/min，溅射时间为4分钟，膜厚为5 nm。薄膜溅射完毕，让样品在真空环境中冷却到100℃以下，然后从腔中取出做下一步表征工作。 2.2. 薄膜表征 利用X射线衍射仪(XRD，Bruker AXS D8 Advance，Cu Kα射线)表征FePt薄膜的相结构，利用超导量子干涉仪(SQUID MPMS XL， Quantum Design)来测量薄膜的磁滞(M-H)曲线，利用透射电子显微镜(TEM， Technai 30)来表征样品的微观形貌和超晶格结构。
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user: 3. 结果与讨论 图1显示了XRD表征结果。在该谱图中，FePt和MgO峰已经在图中标志出。我们观察到MgO(200)峰(2θ = 42˚)来自12 nm厚的MgO籽层，用来引发L1 0 -相FePt织构；标志fct结构的FePt(001)峰(23˚)和(002)峰(49.1˚)比较尖锐，标志fcc结构的FePt(200)峰(47˚)相对较弱，几乎被(002)峰掩盖住，而标志各项同性的FePt(111)峰(41˚)几乎没看到。通过FePt(001)和(002)峰的强度比值可以计算该薄膜的L1 0 相有序度S [ 4 ] ，计算得S = 0.85，非常接近“1”。这一切显示出该FePt薄膜具有优质各向异性。 下一步实验是测量FePt薄膜的磁滞曲线。本工作中所用SQUID的最大磁场范围为±55 kOe，测量精度可达10 −8 ~10 −9 emu。图2显示了FePt薄膜的垂直和平行磁滞曲线图。从图中可以看出，垂直M-H曲线的方形度比较好(剩余磁化强度M r 几乎与饱和磁化强度M S 相等，均为480 emu/cc)，垂直矫顽力H c = 26 kOe，要高于现行的电脑硬盘磁存储媒质CoCrPt合金薄膜(5 kOe) [ 3 ] 。此外，薄膜的平行M-H曲线表明其M和H大致遵守线性关系，将增强其磁存储性能 [ 1 ] 。从M-H曲线中还可以计算出该磁性材料的各向异性能K u = 3.8 × 10 6 J/m 3 (近似为饱和磁化强度和矫顽力的乘积)，远大于现行CoCrPt合金薄膜(6.0 × 10 5 J/m 3 )，并且比较接近FePt合金薄膜的理论值(7.0 × 10 6 J/m 3 ) [ 3 ] [ 8 ] 。这些参数表明该薄膜的磁学性能优良，有助于将来应用作硬盘存储媒质。 为了研究该薄膜的微观形貌，我们采用高分辨率TEM来观察FePt薄膜(最小分辨尺度可达1~2 nm)。图3给出了FePt薄膜的透射电镜图。图中显示，掺入C元素后，与不掺C工作相比，FePt薄膜很好的被分割成小颗粒 [ 9 ] 。进一步测量这些颗粒的尺寸，得出该FePt-C颗粒薄膜的平均尺寸为8.3 ± 1.2 nm，显示出优良的均匀性。之后，我们利用TEM的超高分辨率模式(放大100万倍)来观察单个颗粒的内部结构，如果图4显示。颗粒内部显示出清晰的fct晶格结构，表明该FePt纳米颗粒薄膜的L1 0 相取向优良。 除了垂直矫顽力和各向异性，还有其他重要的参数比如说垂直磁记录媒质性能如垂直和平行矫顽力之比H c_perp /H c_inp ，还有它的方形度L (定义为剩余磁化强度和饱和磁化强度之比M r /M S )。高品质的垂直磁记录媒质要求要有高的垂直矫顽力和平行矫顽力之比和方形度。高方形度意味着垂直磁记录媒质的性能十分出色。理想的垂直磁记录媒质需要L = 1。进一步实验结果指出，随着C含量从0到50%的增加，方形度L随之减小。这意味着掺碳到FePt薄膜中有助于减小水平矫顽力对垂直磁记录媒质的影响，有利于垂直磁记录媒质的提高，主要原因是FePt颗粒度减小，并且分布均匀。薄膜颗粒的分离对垂直磁记录媒质也很重要，理论上讲，有良好的L1 0 有序度的FePt磁性颗粒的最小尺寸可为1.5 nm，但是由于纳米粒子表面效应，在实验中它只能达到4 nm [ 4 ] 。因此，L1 0 相FePt薄膜的磁存储密度可达到1 Tbits/in 2 及以上，还有很大提升空间。
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user: 4. 结论 利用磁控溅射法在热氧化硅基片上成功制成了FePt颗粒薄膜(其中有MgO籽层)，并利用XRD、SQUID和TEM分别表征其织构、磁性和微观形貌。结果表明，掺C后的FePt薄膜颗粒的尺寸明显降低， 图1. FePt薄膜的XRD谱图 图2. FePt薄膜的磁滞曲线图 图3. FePt薄膜的TEM电镜图，显示其微观结构，颗粒平均尺寸为8.3 nm 图4. FePt薄膜的高分辨TEM图，显示其纳米尺寸的fct结构 并达到8.3 ± 1.2 nm。一层12 nm厚的MgO籽层有助于帮助FePt薄膜形成L1 0 相织构，获得优秀磁学性能(垂直矫顽力高达26 kOe，M-H曲线的方形度很好；各向异性能高达3.8 × 10 6 J/m 3 )这些性能远远优于现行的硬盘磁存储媒质CoCrPt合金薄膜。结果显示，FePt是一种优异的磁存储材料，在下一代电脑硬盘产品中将有光明的前景用途。
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user: 摘 要 为了开发用于计算立井井筒装备结构分析软件，首次提出基于SAP2000的立井井筒装备结构建模方法；首先依据井筒装备结构和各构件特点，将井筒装备结构分为5种类型，构建了立井井筒装备各构件位置坐标的数学模型，实现了立井井筒装备参数化建模；然后根据立井井筒装备各构件连接特点和边界特点，合理设置了模型中各构件的连接和边界，又根据立井井筒装备荷载水平力特性，确定了荷载水平力作用位置和工况组合；最后为开发基于SAP2000的立井井筒装备结构计算软件提供了依据。 关键词 :立井井筒装备，SAP2000，参数建模，计算方法
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user: 1. 引言 随着计算机硬件和有限元技术的飞速发展，给建筑物或构筑物的分析与设计带来了极大的便利，现在流行的通用分析软件有ANSYS、ABAQUS、ADINA等，专业的分析软件有SAP2000、PKPM、Midas系列等，分析和设计的计算机化是现在的大趋势。目前各大煤矿设计院，对于煤矿立井井筒装备结构的计算，还停留在笔算和简单的计算机分析阶段，这些分析和计算建立在对结构的过分简化和理想化之上，这就导致了计算结果和实际情况会有较大的误差。并且立井井筒装备结构的分析和计算需要进行大量的重复工作，即浪费时间，又有可能出现错误。针对立井井筒装备结构的分析和计算，设计一套专门的计算分析软件就十分有必要了。为了高效性和避免考虑本构关系等众多障碍，采用了SAP2000二次开发的方式实现，而且SAP2000分析软件为用户提供了二次开发的接口(SAP2000_API_Documentation.chm [ 1 ] )。其中张月强等 [ 2 ] 完成了SAP2000到ABAQUS模型转换问题及软件开发研究；张建华等 [ 3 ] 做了基于SAP2000的钢板筒仓参数化建模与分析的工作；陈庆军等 [ 4 ] 利用.NET平台及SAP2000 API实现空间杆系结构的蒙板功能。 本文首先把井筒装备分为5类，然后提出井筒装备各构件位置坐标的数学模型，并结合王东权 [ 3 ] 提出的井筒装备结构静动力计算模型，水平力荷载确定方法以及立井井筒装备结构的计算方法，提出了参数建模和计算方法的整体思路，对上文提到的专门软件的开发有指导意义，也为煤矿立井井筒装备结构的分析和计算提供了新思路，具有非常大的实用意义，也为类似工程的建模和分析提供了参考。
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user: 2. 井筒装备分类 为了方便程序的编写，对现有立井井筒装备结构进行归纳整理，根据井筒断面布置情况和井筒装备结构各构件特性，对井筒装备结构进行了分类，共分成了5种类型： (1) 类型一 在类型一的井筒装备结构中，只有罐道一种构件。罐道通过托架直接固定于井壁，其结构示意图见图1。 (2) 类型二 类型二的井筒装备结构是在类型一的基础上，增加了罐道梁这种构件。罐道梁两端通过托架直接固定于井壁，罐道通过耳板固定于罐道梁上，其结构示意图见图2。 (3) 类型三 类型三的井筒装备结构是在类型二的基础上，增加了支撑梁这种构件。罐道梁两端和支撑梁的一端通过托架直接固定于井壁，罐道通过耳板固定于罐道梁上，其结构示意图见图3。 (4) 类型四 类型四的井筒装备结构是在类型三的基础上，增加了联结梁这种构件。联结梁是联结两根罐道梁的构件，其结构示意图见图4。 (5) 类型五 类型五的井筒装备结构是在类型四的基础上，增加了副支撑梁这种构件。副支撑梁一端与联结梁相连，另一端与井壁相连，其结构示意图见图5。 常见井筒装备结构经合理简化后均可按此五种类型分类。
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user: 3. 井筒装备各构件位置坐标的数学模型 建立井筒装备结构的几何模型是结构计算分析和后续操作的前提条件，也是参数建模的重要部分之一。 根据1中井筒装备结构分成的五种类型，对每种类型分别进行几何建模，每种类型自成体系。建立几何模型的首要任务是坐标系的确定，而SAP2000软件中已经规定好了总体坐标系和局部坐标系，所以在此基础上可以直接进行几何建模。对于井筒装备这种杆系结构的建模，采取自下而上的建模方式，即 图1. 井筒装备结构类型一示意图 图2. 井筒装备结构类型二示意图 图3. 井筒装备结构类型三示意图 图4. 井筒装备结构类型四示意图 图5. 井筒装备结构类型五示意图 先建立关键点，然后联结关键点成线。虽然SAP2000软件接口(API)中已经提供了具体的函数，如建立关键点和线的函数，但是立井井筒装备结构的具体几何关系，需要给出。井筒装备各类构件的几何模型如下。 3.1. 罐道几何模型 首先建立的是罐道关键点，单列罐道关键点的总数为： (2-1) 式中，NK 1 表示单列罐道关键点的总数；GNP表示罐道根数；GL表示罐道长度；GS表示罐道固定点间距。 求得罐道关键点总数后，就可以将这些关键点逐个建立，并对这些关键点合理命名，其中第i个关键点的位置坐标计算公式如下： (2-2) 式中，(Gx i ， Gy i ， Gz i )表示从下往上第i个关键点的坐标位置；(∆x 1 ， ∆y 1 ， ∆z 1 )表示该列初始关键点的位置坐标，初始关键点位置是任意的；i∈Z， 。 接下来是联结关键点成线(罐道)，由于之前已经对关键点进行了命名，所以可以按照关键点命名的规律，联结相应关键点成线(罐道)，建立罐道几何模型，同时这些线(罐道)同样需要有规律的命名。若这些关键点的命名为“1…i…NK 1 ”，则被联结的关键点如下： (2-3) 式中，K j-1 表示需要联结的第(j-1)个关键点号，j∈Z， ；这些关键点按 的方式联结成线(罐道)，就建立了罐道几何模型。 3.2. 罐道梁几何模型 如果有多列罐道，需按一定的规律将相邻列罐道之间的罐道接头错开，其中罐道梁的层数按下式计算： (2-4) 式中，NK表示罐道梁层数；符号“\”为取整运算。 罐道梁靠近整体坐标原点一端的关键点的位置坐标计算公式如下： (2-5) 式中，(Bx i ， By i ， Bz i )表示从下往上第i个关键点的坐标位置；(∆x 2 ， ∆y 2 ， ∆z 2 )表示该列初始关键点的位置坐标；i∈Z， 。 而罐道梁远离整体坐标原点一端的关键点的位置坐标计算公式如下： (2-6) 式中， 表示对应于 的关键点，它们属于同一根罐道梁的两端点关键点；BL表示罐道梁的长度。 除此之外，罐道梁上还应该有用于联结罐道的关键点，对于类型三还有用于联结支撑梁的关键点，对于类型四和类型五还有用于联结联结梁的关键点，对式(2-5)或(2-6)稍作修改即可得出这些关键点的位置坐标，这里不再赘述。 需要注意的是，罐道梁上关键点的命名需要有规律性，如罐道梁两端点关键点按“2i-1”和“2i”(i∈Z， )方式命名，则建立罐道梁模型需要联结的关键点为： (2-7) 在建立罐道梁的同时，罐道梁的命名也必须具备一定的规律性，方便以后的操作。 3.3. 支撑梁和其他构件几何模型 在几何模型中支撑梁的层数与罐道梁的层数一致，公式(2-4)适用。但对于每列支撑梁两端点关键点的位置坐标，仍需要另行计算，其中靠近原点一端关键点的位置坐标计算如下： (2-8) 式中，(Sx i ， Sy i ， Sz i )表示从下往上第i个关键点的坐标位置；(∆x 3 ， ∆y 3 ， ∆z 3 )表示该列初始关键点的位置坐标；i∈Z， 。 而支撑梁另一端关键点的位置坐标计算如下： (2-9) 式中， 表示支撑梁远离原点一端关键点的坐标位置；SL j 表示第j根支撑梁的长度；当支撑梁位于y轴负半轴时，式(2-9)中取负值，位于y轴正半轴时，式(2-9)中取正值。 根据这些关键点的命名规律，直接联结相应关键点即可建立支撑梁，如式(2-7)。支撑梁的命名也应有规律性，便于后面边界条件、截面属性和荷载等设置。 另外，还有联结梁和副支撑梁，式(2-8)和(2-9)稍作修改，即可用于求解联结梁和副支撑梁上关键点的坐标位置。建立关键点，并对关键点合理命名，联结相应关键点，就建立了联结梁和副支撑梁，最后对联结梁和副支撑梁按一定的规律命名。
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user: 4. 井筒装备计算模型和计算方法 井筒装备的几何模型建立后，还需要赋予各个构件截面属性、材料属性，合理设置各构件的连接和模型的边界条件，计算荷载值并添加荷载工况组合到几何模型，这样就建立了井筒装备结构的计算模型。最后根据软件计算得到的结果，进行静力计算校核井筒装备的强度和刚度，动力稳定性计算校核井筒装备是否因水平力冲击作用而失稳，疲劳强度等计算确定井筒装备的使用寿命。 4.1. 各构件截面和材料属性 构件的截面属性参数可参照相关型钢标准，结合局部坐标，在软件编写时事先设置好，以待选择备用，也可自定义设置；SAP2000软件的API种也提供了这些设置的函数，方便调用；而构件的材料属性，则按照我国型钢规范予以设置。 4.2. 各构件连接和模型边界条件 在实际情况中，各个构件通过耳板以螺栓连接，其连接处的尺寸相较于构件很小，根据圣维南原理可以对这些构件的连接进行理想化处理，这里按铰接连接处理，在三维空间中，这些构件连接只传递位移，而不传递转角。如罐道接头的处理，罐道铰接于罐道梁上。 相应构件采用螺栓连接于托架，托架用锚栓固定在井壁上，同样根据圣维南原理，按铰接连接处理，即构件与井壁连接只约束构件的位移，而不约束构件的转角。 4.3. 荷载 在井筒装备正常工作时，荷载分为水平力荷载 [ 4 ] 和竖向力荷载。在计算中，穷尽所有的荷载工况组合，并将其添加到计算模型中，保证了荷载工况的全面性，消除了以往人为筛选荷载工况组合的主观臆断性，避免了可能出现的错误。 (1) 水平力荷载 水平力荷载是多绳提升深立井井筒装备结构设计计算的主要荷载，也是造成井筒装备结构损坏最直接最主要的原因 [ 4 ] ，其中水平力荷载又包括作用于罐道正面水平力P y 和作用于罐道侧面水平力P x 。王东权等 [ 4 ] - [ 6 ] 已给出结构计算时可根据提升容器的运行情况，采用荷载随机组合的方式模拟提升容器对井筒装备结构随机冲击作用。当水平力作用在罐道梁与罐道联接处为不利于罐道梁的荷载组合；当水平力作用在两层罐道梁间罐道中部为不利于罐道的荷载组合。 为了在计算中尽量包含所有可能的荷载组合情况，首先求出荷载组合数： (3-1) 式中，numL表示不利于罐道或罐道梁荷载组合数；GNC为一侧罐道的列数；2表示P x 荷载在x方向有正负两个值。 水平力荷载作用的具体罐道号按下式计算： (3-2) 式中，G表示水平力荷载作用的罐道号(G ≥ 1)，其中罐道按从下往上依次排列。 其次是求解荷载的作用位置。为了统一，荷载作用位置采用相对位置，那么水平力荷载作用位置按下式计算： (3-3) (3-4) 式中，L1表示不利于罐道时的水平力荷载作用相对位置；L2表示不利于罐道梁时的水平力荷载作用相对位置；BS表示罐道梁层间距；GL表示罐道长度。 最后是荷载值和水平力冲击作用频率的计算。选取了王东权 [ 5 ] 提出的计算公式： 最小概率荷载 (3-5) 最大概率荷载 (3-6) 水平力冲击作用频率 (3-7) 上面三式中，P max 为水平力峰值最大值，kN 当v = 10~20 m/s，W = 200~600 kN时 (3-8) 当v ≤ 10 m/s，W < 200 kN时，可采用 (3-9) P y max ，P x max ，P yav ，P xav 分别为罐道正面、侧面水平力峰值的最大值和平均值，kN；F p 为水平力冲击作用频率，Hz；v为提升速度，m/s；W为提升终端荷载，kN；H为罐道梁层间距，m。 (2) 竖向力荷载 竖向力荷载的处理相对简单，主要是根据实际工作情况，在荷载作用位置添加即可。竖向力荷载主要包括排水管道荷载、线路荷载、梯子间等荷载。竖向荷载平均分配到相应的每一个作用点上，具体荷载值按实景情况计算即可。 4.4. 计算内容和方法 立井井筒装备结构破坏包括强度破坏、刚度破坏、动力失稳破坏和疲劳破坏四种形式。针对这四种破坏形式，提出了如下计算内容： (1) 静力计算 静力计算是为了保证井筒装备结构在使用过程中，不发生强度破坏和刚度破坏。 根据软件计算得到的每一组工况内力计算结果，结合《钢结构设计规范》中强度计算公式，筛选出最不利工况组合，且计算结果应满足规范对强度的要求。 井筒装备结构的刚度应满足下式 [ 3 ] ： (3-10) 式中，C max 为使用期末井筒装备结构最小刚度；L为井筒装备结构构件的长度；∆ max 为井筒装备结构最大节点位移；∆ x ，∆ y 为井筒装备结构侧面、正面最大节点位移；[C]为井筒装备结构容许刚度值，[C] = 400。 (2) 动力稳定性计算 为了保证井筒装备结构在使用过程中不发生动力失稳破坏，需要保证井筒装备结构在使用过程中不发生共振，即水平力作用冲击频率与井筒装备结构的自振频率不一致： (3-11) 式中，F z 为井筒装备结构自振频率，一般取前四阶；F p 为水平力作用冲击频率。 当F z 等于或接近F p 时，井筒装备可能发生动力失稳破坏(振型一致时发生动力失稳破坏)，此时应采取相关处理措施，如改变提升速度、改变井筒装备构件布置方式等，避免动力失稳破坏。 井筒装备结构的计算内容还包括疲劳强度计算，罐道受水平力处的局部强度计算，对井筒装备结构的联接件、固定件及其焊缝进行强度和疲劳强度校核，以保证井筒装备结构整体在使用期内安全可靠 [ 4 ] 。
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user: 5. 主要结论 (1) 基于SAP2000结构分析软件，建立了立井井筒装备结构计算模型，开发了基于SAP2000的立井井筒装备结构分析软件。 (2) 立井井筒装备分成了五类，在三维直角坐标系中给出了立井井筒装备各构件的数学模型，实现了参数化建模；模型中各构件的连接和边界条件按铰接处理；确定了立井井筒装备最不利情况下的荷载水平力作用位置和大小以及工况组合。 (3) 针对立井井筒装备的强度破坏、刚度破坏、动力失稳破坏等破坏形式，提出了静力计算、动力稳定性计算等计算内容。
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user: 摘 要 绿色智慧城市是未来城市发展的方向。本文分析探讨了建设绿色智慧城市的五大要核心技术：物联网、互联网、云计算、大数据和城市空间信息技术，提出了建立以智慧感知设施、智慧网络传输、智慧处理技术、智慧应用技术为基础的绿色智慧城市总体框架结构，指出可再生能源的高效利用需依托于能源互联网的发展，而能源互联网为绿色智慧城市的发展建设提供了动力。 关键词 :智慧城市，能源互联网，可再生能源
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user: 1. 前言 2008年，IBM公司正式提出“智慧地球”(Smart Earth)的概念。所谓智慧地球就是把感应器嵌入到电网、建筑、交通、能源系统等具体物体中，利用互联网技术整合形成“物联网”，实现人与物的信息连接。目前，世界各国的城市发展正经历由传统城市、数字城市逐步向智慧城市的转变。 过去，由于缺乏城市地理信息、人口和生态环境信息、经济发展信息等，导致城市建设发展的无序化，导致物质能源供应不足、基础设施不完善、交通堵塞、生态环境恶化、下岗失业或招工不足等一系列问题。随着计算机技术和信息技术的发展，美国前副总统戈尔于1998年提出了“数字地球”这一概念，描述了一个覆盖全球的信息模型，它把全球海量信息数据和多维显示的地球虚拟系统进行有机结合。使城市管理者可以按照地理坐标对全球信息进行检索和利用 [ 1 ] 。随着互联网技术推广应用和城市信息服务体系的建立，数字城市得到快速发展和推广，建立了面向政府、企业、社区和公众服务的各种信息平台、信息交互体系。但是数字城市的发展也有其局限性，由于各种数据信息来源于不同部门，各部门信息系统没有统一的规划和标准，数据的共享和高层次利用难以实现，形成“信息孤岛”现象。 而智慧城市的发展围绕着智慧、绿色、可持续的发展目标，充分发挥信息在物质、能源有序输运、转换与利用过程中的指导作用，减少物质与能源的浪费，提高物质和能源的综合利用效率，同时满足各领域对物质、能源的需求。 我国自2012年底启动创建国家智慧城市后，有近400个城市在建“智慧城市”。“智慧城市”的建设过程，海量信息的收集与利用以及人民生活水平的不断提高、工商业的高速发展等，对能源的需求总量也在不断攀升，传统煤炭、石油等化石燃料带来的环境污染(雾霾)、温室效应(碳排放)等正威胁着人类的生产、生活环境。因此，发展可再生能源是建设智慧城市的基础之一。而以太阳能、风能为主体的可再生能源具有间歇性、波动性、能量密度低等特点，导致太阳能发电、风能发电后无法直接时时并入传统大电网。近年来，国内“弃风”、“弃光”现象日趋严重。能源互联网概念的提出，为可再生能源的高效利用与转换提供了发展思路。能源互联网成为绿色智慧城市建设的重要基础之一。 本文重点分析了构建绿色智慧城市的关键技术及框架，为智慧城市的发展决策提供借鉴。
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user: 3. 绿色智慧城市与能源互联网的关系 3.1. 能源互联网为绿色智慧城市提供动力 传统的、盲目扩张式的城市建设在各种信息技术的高效、快速收集与整理、分析基础上，为城市管理建设者提供了真实、准确的城市发展数据，将无序化发展的城市转变为有序发展的城市。同样，能源互联网的提出与建设也是依托于信息技术的普及应用。信息技术为能源尤其是可再生能源的高效生产、输运、转换以及利用、回收提供了可行性。 2008年美国国家科学基金(NSF)项目未来可再生电力能源传输与管理系统(The Future Renewable Electric Energy Delivery and Management Systems， FREEDM)提出了能源互联网这一概念 [ 4 ] 。能源互联网的核心思想就是能源的“互联”、“流动”、“共享”。 绿色智慧城市的建设在强调信息技术应用的同时，对城市的生态发展提出了要求，即要求尽可能利用可再生能源，减少污染物的排放和对生态环境的破坏。然而可再生能源往往是不稳定的，如光伏电站受天气、云层、昼夜的变化影响，风电场输出负荷取决于当地的风力大小。这种能量供给不稳定，严重影响着传统电网的稳定和安全。另外，用户侧对能源的需求也在随机变化，能源供给与需求之间达到随时平衡也是很难实现的。因此，通过现代信息技术和先进的电力电子技术对传统电网加以改造，融合不同规模的可再生能源电站和分布式储能系统，实现不同种类能源的“双向流动”，如图4所示，提高电网的自愈性、安全性、高效性和经济性，且环境友好。可见，建立完善的可再生能源互联网系统，是建设绿色智慧城市的基础，并为智慧城市提供清洁、高效的动力系统。 3.2. 能源互联网的关键技术 能源互联网涉及电力系统、信息技术、电力电子、储能技术等跨学科的研究，关键技术诸如智能配电网、智能能量管理系统、分布式储能技术等等，都是实现能源互联的有力利器。 智能配电网是能源互联网的关键环节，主要用来分配电能、协调各种分布式电源。智能配电网直接面向分布式可再生电源(Distributed Renewable Energy Resource， DRER)、分布式电能储存设备(Distributed Energy Storage Device， DESD)、用户负荷等。 智能配电网含有智能配电管理系统(Intelligent Energy Distribution Management System， IEDMS)、智能配电故障管理系统(Intelligent Distribution Fault Management System， IDFMS)和配电网智能软件(Distributed Grid Intelligence， DGI)。IEDMS对各设备进行数据测量、收集、储存、分析和双向传输，通过智能决策对智能配电网进行控制，实现运行效率的优化和系统安全性的改善。IDFMS为IEDMS提供配合和补充，当网络发生故障时，IDFMS隔离故障并重新配置配电网，使配电网“孤岛运行”，保障大电网的安全，同时也保证用户的不间断供电。 储能技术(Energy Storage System， ESS)的作用主要有提供短时电力、电力调峰、改善电网电能质量、提升微电网性能。往往将电能转换为化学能、势能、动能、电磁能等形态进行存储。ESS主要由能量转换接口(Energy Conversion System， ECS)和储能介质组成，可以动态吸收能量并适时释放能量，实现对能源的有效调配。现有储能技术主要包括物理、化学、电磁、相变储能四种类型。物理储能包括抽水蓄能、飞轮储能和压缩空气储能，化学储能包括铅酸电池、锂离子电池和钠硫电池等，电磁储能包括超导磁储能(SMES)和超级电容储能等，相变储能包括冰(水)蓄冷储能和相变建筑材料储能。不同种类储能技术的持续时间和额定功率如图5 [ 8 ] 所示。
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user: 4. 结语 信息技术的革命性发展与普及，为传统城市的发展提供新机遇。基于信息网、物联网、云平台、能 图4. 能源网络转换技术 图5. 不同储能方式的能量和功率范围 [ 8 ] 源互联网等新技术的发展，将传统城市由数字城市向绿色智慧城市方向发展。这其中，信息的收集、传输、整理分析与执行，将原本无序的传统城市建设模式向有序化方向发展，减少了物质与能源的浪费，提高了城市发展效益、管理效率和能源的综合利用效率，降低了污染物的排放。同时，信息技术也为可再生能源的充分利用提供了可行性，将多种可再生能源、分布式储能系统与传统的能源系统融合，通过能源供需双方的信息交互，实现能源互联网为绿色智慧城市发展提供动力。
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user: 摘 要 地下水或自来水中硝酸盐、亚硝酸盐的去除是目前研究的热点和难点问题之一。本文对还原铁粉去除水中硝酸盐氮的方法进行了研究，探讨了反应时间、酸的滴加方式、pH值、铁粉添加量、搅拌转速等因素对硝酸盐氮去除效果的影响。结果表明：酸的滴加方式对硝酸盐氮的去除效果影响显著，反应过程中持续加酸比只在初始时调pH效果好，且维持初始pH越低，硝酸盐氮的去除效果越好；增大铁粉用量、提高反应时间均有利于硝酸盐氮的去除；搅拌器的转速对还原脱氮也有一定的影响，且随着转速的增加酸和铁的消耗也相应增加。其最佳工艺条件为：铁粉添加量为50 g/L，维持pH为4，搅拌速度为300 r/min，反应时间为45 min (其中前30 min持续加酸维持pH，后15 min不加酸)。 关键词 :硝酸盐氮，还原铁粉，自来水，pH