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镍基高温合金增材制造研究进展

材料工程 2024年第2期52卷 1-15页

作者：祝国梁罗桦贺戬田雨生卫东雨谭庆彪孔德成上海交通大学材料科学与工程学院上海市先进高温材料及其精密成形重点实验室上海200240 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室上海200240

镍基高温合金因其优异的高温强度及耐腐蚀、抗氧化性能而备受关注,被广泛应用于航空航天等领域。本文对增材制造镍基高温合金的制备方法、常见牌号以及合金的组织与性能进行了综述,总结了当前存在的问题,提出了未来值得探索的研究领域... 详细信息

镍基高温合金因其优异的高温强度及耐腐蚀、抗氧化性能而备受关注,被广泛应用于航空航天等领域。本文对增材制造镍基高温合金的制备方法、常见牌号以及合金的组织与性能进行了综述,总结了当前存在的问题,提出了未来值得探索的研究领域。金属增材制造技术制备的镍基高温合金具有良好性能,能实现复杂构件精密成形,且制备过程中材料浪费少,有望成为未来航空航天等领域中镍基高温合金构件的重要制备工艺。常见的镍基高温合金增材制造方法有粉末床熔化、定向能量沉积和电弧增材制造等,粉末床熔化被广泛用于制造高精度和复杂零件,但制造速度相对较慢,且设备和材料成本较高。定向能量沉积自由度和灵活性更高,可用于制备功能性梯度材料,但精度较低。电弧增材制造具有较低的设备成本和材料成本,适用于大型零件的快速制造,但其制备的合金表面粗糙度较差,需要进行额外的加工或后处理。在增材制造过程中被广泛研究的镍基高温合金包含IN625,Hastelloy X等固溶强化型和IN718,CM247LC,IN738LC等沉淀强化型高温合金。与传统的铸造和锻造方法相比,增材制造独特的逐层成型、快冷快热的制备过程带来了粗大的柱状晶粒组织和大量细小晶粒的独特微观组织,还形成了独特的熔池组织及位错胞结构。但是,通过增材制造得到的合金一般还需要进行热处理,对晶粒组织、析出相等进行调控,从而影响合金的力学性能。此外,增材制造镍基高温合金的力学性能还与具体制备方法和合金种类有关。尽管目前增材制造已被广泛用于镍基高温合金的制备,但仍面临组织与性能存在各向异性、高性能合金开裂敏感性高以及缺乏相应的规范和标准等问题,将来需要在热处理、专用合金的定制与开发、探索工艺-结构-功能关系以及计算建模等方面深入探索。

关键词：增材制造镍基高温合金微观组织力学性能

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纳米复合氟碳树脂防覆冰涂料的制备与性能

涂料工业 2024年

作者：周如东陆文明狄志刚蒋姗黄磊李文凯赵宝华丁帮勇孔德成中海油常州涂料化工研究院有限公司常州大学材料科学与工程学院

采用氟碳树脂作为基料树脂、纳米SiO2和聚四氟乙烯作为功能性填料制备了纳米复合氟碳防覆冰涂料，重点讨论了不同基料树脂、不同纳米SiO2和聚四氟乙烯含量下，漆膜表面特性和微观结构对疏水性和防覆冰性能的影响。结果表明：纳米SiO2含... 详细信息

采用氟碳树脂作为基料树脂、纳米SiO2和聚四氟乙烯作为功能性填料制备了纳米复合氟碳防覆冰涂料，重点讨论了不同基料树脂、不同纳米SiO2和聚四氟乙烯含量下，漆膜表面特性和微观结构对疏水性和防覆冰性能的影响。结果表明：纳米SiO2含量为纯固态树脂的25%、聚四氟乙烯含量为纯固态树脂的25%所制备的防覆冰涂料漆膜水接触角达128°，滚动角达到6°，着冰力为26.1 N，同时还具有优异的耐候性、耐腐蚀性和耐液体介质性，能够满足多个工业领域对防覆冰的要求。

关键词：防覆冰涂料低表面能纳米SiO 聚四氟乙烯疏水性着冰力氟碳涂料

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3D打印镍基高温合金研究进展

精密成形工程 2024年第7期16卷 76-95页

作者：曹祎凡王瑞孙宝德李思彤谭庆彪贺戬孔德成祝国梁无上海交通大学材料科学与工程学院上海200240 上海交通大学上海市先进高温材料及其精密成形重点实验室上海200240 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室上海200240

金属3D打印技术依照三维模型进行复杂几何形状构件的制造,可以制造传统制造手段无法实现的复杂结构,已经成为复杂高温合金构件成形的重要技术手段。然而,当采用3D打印工艺制备镍基高温合金构件时,存在原料/能量源/熔池之间的相互作用,... 详细信息

金属3D打印技术依照三维模型进行复杂几何形状构件的制造,可以制造传统制造手段无法实现的复杂结构,已经成为复杂高温合金构件成形的重要技术手段。然而,当采用3D打印工艺制备镍基高温合金构件时,存在原料/能量源/熔池之间的相互作用,并在大温度梯度、极快冷等条件下会进行非平衡凝固,这些特殊的过程决定了3D打印镍基高温合金有着不均匀的微观组织与各向异性的力学性能。现阶段,对增材镍基高温合金微观结构-性能-使役行为的理解比较欠缺,严重限制了其在工业领域的广泛应用。本文讨论了3D打印镍基高温合金的特点;归纳了不同制粉方式、粒径比、粉末成分、缺陷、流动性等粉末原材料特性对3D打印镍基高温合金冶金质量的影响;梳理了3D打印激光能量、扫描速度、扫描间距等工艺参数对镍基高温合金晶粒、析出相及偏析等微观组织的影响;讨论了影响3D打印镍基高温合金拉伸、蠕变及疲劳性能的因素。最后,总结了3D打印镍基高温合金发展过程中面临的问题及可能的对策,提出了一些值得探索的方向。

关键词：高温合金 3D打印粉末制备组织性能

自动化喷涂工艺下双组分聚氨酯涂料适用期延长的研究

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涂层与防护 2024年第5期45卷 31-35,40页

作者：黄磊陆文明王李军孔德成李文凯周如东中海油常州涂料化工研究院有限公司江苏常州213016 国家涂料工程技术研究中心江苏常州213016

随着工业自动化喷涂系统技术的应用,双组分聚氨酯涂料常常需要考虑适用期与固化时间之间的平衡。本研究探讨了酮类、酸类抑制剂对有机锡类催化剂反应活性的影响,有效延长了双组分聚氨酯涂料的适用期,在进行3 h的固化反应后仍可稳定在初... 详细信息

随着工业自动化喷涂系统技术的应用,双组分聚氨酯涂料常常需要考虑适用期与固化时间之间的平衡。本研究探讨了酮类、酸类抑制剂对有机锡类催化剂反应活性的影响,有效延长了双组分聚氨酯涂料的适用期,在进行3 h的固化反应后仍可稳定在初始黏度且制备的涂层性能完好。可对自动化喷涂工艺提供一定的指导,并且能够提供安全、高效的作业环境应用于实际生产。

关键词：自动化喷涂适用期固化时间抑制剂

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清人明代类书批评发覆

太阳能PV/T集热器与风力机混合供能的干燥系统性能研究

历史学 2024年第4期

作者：王京州孔德成

立足于清官方立场，四库馆臣通过撰写《四库全书总目》，刻画了明代类书“饾饤稗贩”的形象，并在批评中重重渲染，使之成为“定论”。进而又以文献内容和纂修体例交相结合，构建了看似严谨实则严苛的类书批评体系，将明代类书纳入其中... 详细信息

立足于清官方立场，四库馆臣通过撰写《四库全书总目》，刻画了明代类书“饾饤稗贩”的形象，并在批评中重重渲染，使之成为“定论”。进而又以文献内容和纂修体例交相结合，构建了看似严谨实则严苛的类书批评体系，将明代类书纳入其中大肆抨击。清人以“俯视之眼”构建的类书批评体系，终究难以逻辑自洽，以至在评价标准上前后割裂，在历史叙述时自相矛盾，在论证过程中引据失实。以《四库全书总目》为代表的清人明代类书批评，既显示出卓绝的学术眼光，也存在学术缺失和时代局限，有必要予以“正本清源”，以更加审慎和理性的态度，回归当时的社会和文化语境，重新审视明代类书的学术价值。

关键词：《四库全书总目》明代类书类书批评四库馆臣

来源：人大复印报刊资料评论

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太阳能PV/T集热器与风力机混合供能的干燥系统性能研究

作者：孔德成云南师范大学

学位级别：硕士

太阳能热利用技术在农副产品干燥方面具有较广阔的应用前景。太阳能热风干燥技术可以有效解决农副产品的储存和运输问题。为提高太阳能综合利用效率,本研究设计并搭建了一套太阳能光伏/光热(Photovoltaic/thermal,PV/T)热风干燥系统,由... 详细信息

太阳能热利用技术在农副产品干燥方面具有较广阔的应用前景。太阳能热风干燥技术可以有效解决农副产品的储存和运输问题。为提高太阳能综合利用效率,本研究设计并搭建了一套太阳能光伏/光热(Photovoltaic/thermal,PV/T)热风干燥系统,由太阳能PV/T集热器提供干燥过程所需的热量和电能;对干燥箱内部结构进行改进,解决了干燥箱内部温度分布不均匀的问题,有效提高了干燥效率以及物料干燥品质。在此基础上,为了进一步提高可再生能源在干燥系统中的利用率,同时解决太阳能在阴雨天气和夜晚供应不足的问题,本研究还提出了一种太阳能PV/T集热器与风力机混合供能的新型干燥系统。该系统采用两块太阳能PV/T空气集热器为干燥箱提供干燥全过程所需的热量,并可同时用太阳能PV/T集热器的光伏电池和风力发电机的电能驱动干燥箱内部的直流风机用于排湿或强化传质。主要工作内容和结论如下:(1)设计并搭建了一套太阳能PV/T集热干燥系统,优化了干燥箱内部结构,实现了农产品干燥过程中的太阳能全程供能,解决了干燥箱内部温度分布不均匀的关键问题。以萝卜为干燥物料,分别研究了干燥系统在两种不同工作模式下的性能。此外,针对两种不同太阳能电池(非晶硅和多晶硅)的PV/T空气集热器,开展了热、电特性的对比实验研究。结果表明:模式2(干燥箱入口的7个直流风机和内部两侧的12个内循环风机均开启)与模式1(只开启干燥箱入口的7个直流风机)相比,萝卜的干燥时间缩短了10 h。在自然测试工况下,非晶硅PV/T空气集热器的全天平均热效率、电效率和综合利用效率分别为46.8%、5.7%和54.4%;而多晶硅PV/T空气集热器的全天平均热效率、电效率和综合利用效率分别为40.7%、6.8%和55.4%。(2)为解决干燥过程中太阳能供能不连续的问题,在太阳能PV/T集热干燥系统的基础上,提出了太阳能PV/T集热器与风力机混合供能的新系统。本研究继续以萝卜作为干燥材料,研究了由太阳能PV/T集热器和风力机驱动的混合干燥系统的性能,确定了干燥系统的能耗比、单位能耗除湿量以及系统干燥效率。另外,分析比较了干燥全过程两种PV/T集热器的能量和火用特性以及风力发电机的性能。最后,分析了该系统干燥下的萝卜的干燥特性。研究结果表明,太阳能和风能提供的能量能够满足干燥系统全天连续工作的能耗需求。在两天的连续干燥测试试验中,非晶硅PV/T集热器的总能量效率分别为61.4%和55.2%,火用效率分别为9.95%和9.60%;而单晶硅PV/T集热器的总能量效率分别为35.5%和36.0%,火用效率分别为10.22%和9.31%;风力机的平均能量效率为21.6%。新鲜萝卜在28 h(含夜间)的连续干燥过程中的能耗比和单位能耗除湿量分别为7.5194 k Wh·kg和0.1330 kg·(k Wh),干燥系统的干燥效率可达到8.99%。(3)混合干燥系统干燥性能研究。采用该混合干燥系统对我国名贵中药材三七进行干燥特性测试,从颜色参数、微观结构和皂苷含量等方面对太阳能干燥和自然晾晒两种干燥方法下的干燥品质(不同部位,包括:主根、剪口和须根)进行了比较分析,并通过傅里叶变换红外光谱研究了三七干燥后的结构。结果表明,采用太阳能干燥系统把主根片含水率干燥至13%时,所耗时长比自然晾晒缩短了33.3%。而对于剪口和须根,干燥时间则分别缩短了74.1%和53.8%。且采用混合干燥系统所干物料的品质优于自然晾晒,主根片和剪口干燥后总皂苷含量分别为9.1%和12.2%。(4)基于三七干燥物料,对该混合干燥系统的经济性进行了分析。计算得该混合干燥系统的经济回收期为1.03年。

关键词：太阳能风能 PV/T集热器干燥三七

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智能汽车自动泊车策略设计与测试研究

智能汽车自动泊车策略设计与测试研究

作者：孔德成吉林大学

学位级别：硕士

自动泊车作为智能汽车中一项关键技术,能够帮助驾驶员完成泊车任务,改善人们的出行体验,是现阶段重要的研究方向。合理的自动泊车策略将改善泊车过程的安全性、舒适性,提高泊车效率,然而,随着汽车保有量的提升,泊车环境的复杂度和泊车... 详细信息

自动泊车作为智能汽车中一项关键技术,能够帮助驾驶员完成泊车任务,改善人们的出行体验,是现阶段重要的研究方向。合理的自动泊车策略将改善泊车过程的安全性、舒适性,提高泊车效率,然而,随着汽车保有量的提升,泊车环境的复杂度和泊车难度也日益提升,高质量的泊车路径规划及精准的路径跟踪控制仍是自动泊车策略的技术难点。在自动泊车策略不断发展的同时,与之配套的测试方法还不成熟,科学高效的测试方法将成为自动泊车技术发展的重要推力。本文依托十三五国家重点研发计划课题“自动驾驶电动汽车硬件在环测试环境构建与模拟测试技术研究(2018YEB0105103)”和国家自然科学基金联合基金重点项目“冰雪环境自动驾驶汽车在环仿真测试评价方法(U22A20247)”,围绕自动泊车策略设计与测试开展研究。其中自动泊车策略包括路径规划策略及跟踪控制策略,路径规划策略通过前端路径搜索与后端路径优化的方式,实现了泊车场景下的高质量的路径规划;跟踪控制策略接收规划路径后完成速度设计,并构建横纵向控制器,实现了泊车路径跟踪。采用基于场景的测试方法,明确自动泊车策略测试场景要素及取值范围,以组合测试为基础,引入场景关注度作为先验知识指导,生成了符合设计需求的测试场景。最终对自动泊车策略进行整体测试,并验证了引入场景关注度对组合测试生成场景的改进效果。本文的具体研究内容如下:(1)自动泊车策略设计。自动泊车策略主要考虑已知环境信息后的泊车路径规划策略和跟踪控制策略。采用前端路径搜索与后端路径优化相结合的路径规划方法,结合混合A*及多曲率Reeds-Sheep曲线集获得前端初始路径,之后根据路径长度选取模型预测控制法或离散点参考线平滑算法对初始路径进行后端优化,实现高质量泊车路径规划。在跟踪控制策略中首先采用T型和S型速度曲线针对泊车路径进行速度设计,保证了速度和加速度的连续性;此后构建具有良好跟踪控制效果的横纵向控制器,采用动力学前馈与反馈结合的方式实现车辆纵向速度控制;采用纯跟踪算法实现车辆横向路径跟踪控制。(2)自动泊车策略测试场景生成。首先针对自动泊车策略特点进行场景要素提取,并参照标准法规和现实条件明确场景要素取值;然后采用组合测试方法生成测试场景,分析传统的连续粒子群算法在解决测试用例生成问题时存在的不足,提出一种离散粒子群算法,在满足给定覆盖要求的前提下生成了数量更少的测试用例;引入场景关注度定量描述测试人员对不同场景的重视程度,并以此为指导,将测试用例转化为更满足测试人员设计需求的自动泊车策略测试场景。(3)基于场景的自动泊车策略测试验证。首先在纯仿真测试平台上对自动泊车策略进行整体功能的基本验证;之后将自动泊车策略在场景关注度指导下生成的组合测试场景与未考虑场景关注度的组合测试场景中分别进行遍历测试,统计两组场景下的自动泊车策略的前端路径搜索时间、车辆换向次数及跟踪控制误差,评价场景难易程度,对比了两组场景的测试价值;最后为了测试自动泊车策略在接近实际工作条件下的性能,搭建原型控制器在环测试平台对自动泊车策略进行测试验证。结果表明,本文提出的自动泊车策略能够在较为复杂的泊车场景下有效地完成泊车任务;且在组合测试方法中引入场景关注度作为指导生成的场景更容易发现被测对象的缺陷和不足,具有更高的测试价值。

关键词：自动泊车策略路径规划跟踪控制场景生成组合测试

海上升明月天涯共此时——我与小弟孔德成在台湾团聚

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统一论坛 1996年第1期 18-19页

作者：孔德懋全国政协

正是皓月当空的仲秋时节,我随中国和平统一促进会文化交流代表团飞越过波涛滚滚的海峡,到达祖国宝岛台湾。在那里,我见到了离别近半个世纪的小弟德成。到达台湾的当天,小弟就打电话到宾馆,当时我正在学术交流会上作关于儒学思想研究的发... 详细信息

正是皓月当空的仲秋时节,我随中国和平统一促进会文化交流代表团飞越过波涛滚滚的海峡,到达祖国宝岛台湾。在那里,我见到了离别近半个世纪的小弟德成。到达台湾的当天,小弟就打电话到宾馆,当时我正在学术交流会上作关于儒学思想研究的发言,没有联系上。小弟和弟妹琪芳不顾高龄冒雨驱车来到宾馆,我知道后心脏急骤跳动起来,在看见了他们的一刹那,一切仿佛都不存在了,天涯海角、地上人间只有我的亲人。

关键词：台湾思想研究文化交流和平统一宾馆学术交流代表团半个世纪儒学高龄

基于SHAP-RF框架的越野车辆路面识别算法研究

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力学学报 2022年第10期54卷 2922-2935,I0006页

作者：赵健刘彦辰朱冰李扬李雅欣孔德成姜泓屹吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022

根据越野车辆在不同路面上行驶时的动力学响应特征,可以实现路面类型的在线识别,为面向路面特征调整底盘控制子系统参数从而获取更好的行驶性能奠定基础.但越野环境地面特征复杂,车辆响应机理分析困难,给基于车辆动力学响应进行路面准... 详细信息

根据越野车辆在不同路面上行驶时的动力学响应特征,可以实现路面类型的在线识别,为面向路面特征调整底盘控制子系统参数从而获取更好的行驶性能奠定基础.但越野环境地面特征复杂,车辆响应机理分析困难,给基于车辆动力学响应进行路面准确识别带来挑战.提出了一种SHAP-RF路面识别算法设计框架,通过SHAP (Shapley additive explanations)模型解释方法实现高维随机森林(random forest, RF)路面识别模型的降维化:首先采集了试验车在压实土路、沙地、良好沥青路与冰雪路4种路面上的行驶数据并计算了3个次级行驶特征;进一步计算了行驶数据的共计105个时域特征和频域特征,并以此为输入特征建立了高维随机森林路面识别模型;利用SHAP解释法分析高维模型输入特征对识别结果的影响从而提炼出各个特征与路面类型的关联性,完成特征筛选;最后,利用筛选后的特征设计降维随机森林路面分类器.基于实车数据的算法验证试验表明,设计的降维路面识别模型对4种路面的识别精确率在94%以上,召回率在93%以上,相比高维的随机森林路面识别模型,各种路面上的精确率和召回率最大降幅不超过3.2%,证明本文提出的SHAP-RF路面识别算法设计框架能够在选用较少特征的情况下依然保证车辆行驶路面类别的准确识别.

关键词：越野车辆模型解释随机森林路面识别车辆动力学