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激光重熔对TC4钛合金表面AlO-ZrO激光熔覆层形貌组织、元素分布和裂纹敏感性的影响

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表面技术 2022年

作者：王会照王玉玲姜芙林杨发展杨勇马保山梁鹏青岛理工大学机械与汽车工程学院

目的为了减少裂纹数目，改善TC4合金基体表面激光熔覆涂层的表面形貌和裂纹敏感性。方法采用激光重熔工艺对激光熔覆后的熔覆层进行后处理。通过有限元与实验相结合的方法，研究激光重熔处理对AlO-ZrO熔覆层表面形貌、组织演变及裂纹... 详细信息

目的为了减少裂纹数目，改善TC4合金基体表面激光熔覆涂层的表面形貌和裂纹敏感性。方法采用激光重熔工艺对激光熔覆后的熔覆层进行后处理。通过有限元与实验相结合的方法，研究激光重熔处理对AlO-ZrO熔覆层表面形貌、组织演变及裂纹敏感性的影响规律，并探讨其影响机理。激光熔覆完毕后，再次进行激光扫描得到重熔涂层，并采用扫描电镜和维氏硬度计对激光熔覆与激光重熔涂层的熔覆形貌、微观组织、裂纹情况、元素分布及断裂韧性进行观察与测试。结果有限元仿真结果表明，熔覆涂层从热影响区到熔覆层顶部的的温度由660.23℃升至3122.3℃，激光重熔涂层温度则是由927.61℃升至2772.9℃，此外重熔涂层在Z方向上的残余应力明显下降，且残余应力曲线平缓，应力梯度较小。激光重熔工艺可以明显缓解熔覆涂层结合区温度梯度和残余应力。通过对涂层进行观察检测，发现激光重熔涂层表面起伏状况得到缓解，表面裂纹数目减少。重熔涂层平面晶数量较少，组织致密，使得裂纹发生穿晶扩展，裂纹扩展能量不断消耗，有效阻碍了裂纹延拓。激光重熔工艺可以均化元素分布，使重熔涂层的断裂韧性提升至9Mpa·m以上，有效提高了涂层的断裂韧性，改善裂纹的敏感性。结论通过激光重熔，熔覆层表面起伏变小，裂纹数目明显减少，断裂韧性和结合强度得到明显提高。

关键词：激光重熔有限元分析形貌组织元素分布裂纹敏感性

激光重熔对TC4钛合金表面Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)激光熔覆层形貌组织、元素分布和裂纹敏感性的影响

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表面技术 2022年第12期51卷 380-391页

作者：王会照王玉玲姜芙林杨发展杨勇马保山梁鹏青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520

目的减少裂纹数目,改善TC4合金基体表面激光熔覆涂层的表面形貌和裂纹敏感性。方法采用激光重熔工艺对激光熔覆后的熔覆层进行后处理。通过有限元与试验相结合的方法,研究激光重熔处理对Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)熔覆层表面形貌、组织演变及... 详细信息

目的减少裂纹数目,改善TC4合金基体表面激光熔覆涂层的表面形貌和裂纹敏感性。方法采用激光重熔工艺对激光熔覆后的熔覆层进行后处理。通过有限元与试验相结合的方法,研究激光重熔处理对Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)熔覆层表面形貌、组织演变及裂纹敏感性的影响规律,并探讨其影响机理。激光熔覆完毕后,再次进行激光扫描,得到重熔涂层,并采用扫描电镜和维氏硬度计对激光熔覆与激光重熔涂层的熔覆形貌、微观组织、裂纹情况、元素分布及断裂韧性进行观察与测试。结果有限元仿真结果表明,熔覆涂层从热影响区到熔覆层顶部的温度由660.23℃升至3122.3℃,激光重熔涂层温度则是由927.61℃升至2772.9℃。此外,重熔涂层在Z方向上的残余应力明显下降,且残余应力曲线平缓,应力梯度较小。激光重熔工艺可以明显缓解熔覆涂层结合区的温度梯度和残余应力。通过对涂层进行观察检测发现,激光重熔涂层表面起伏状况得到缓解,表面裂纹数目减少。重熔涂层平面晶数量较少,组织致密,使得裂纹发生穿晶扩展,裂纹扩展能量不断消耗,有效阻碍了裂纹延拓。激光重熔工艺可以均化元素分布,使重熔涂层的断裂韧性提升至9 MPa·m1/2以上,有效提高了涂层的断裂韧性,改善裂纹的敏感性。结论通过激光重熔,熔覆层表面起伏变小,裂纹数目明显减少,断裂韧性和结合强度得到明显提高。

关键词：激光重熔有限元分析形貌组织元素分布裂纹敏感性

血管支架内表面正六边形微织构对血液流动特性的影响

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表面技术 2022年第9期51卷 280-287,310页

作者：郑凯瑞杨发展赵国栋卞东超黄珂林云龙青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520

目的探究具有不同面积占有率的正六边形凹坑微织构血管支架对血液流动特性的影响,探究微织构在抑制支架再狭窄中的作用。方法在管状血管支架内表面设计具有不同面积占有率的正六边形凹坑微织构,采用Ansys有限元分析方法探究不同面积... 详细信息

目的探究具有不同面积占有率的正六边形凹坑微织构血管支架对血液流动特性的影响,探究微织构在抑制支架再狭窄中的作用。方法在管状血管支架内表面设计具有不同面积占有率的正六边形凹坑微织构,采用Ansys有限元分析方法探究不同面积占有率微织构的存在对其腔内血液流速的影响。结果带有微织构的支架腔体内血液流速大于无织构的支架腔体内血液流速。在整个心动周期内,心脏收缩时微织构面积占有率为31.9%的血管支架腔体内的主流区血液流速整体上最快;心脏舒张时微织构面积占有率为11.2%的血管支架腔体内的主流区血液流速最快。在峰值时微织构支架下的血液流动方向会产生径向跳动和扰动,血液流速产生了径向分量,在近壁面处血液出现了扰动和不稳定流动现象,微织构面积占有率越大,壁面产生扰动的血液越多。在平稳时刻,近壁面血液会产生回流,在无微织构支架下腔体内正常流动的血液与回流区血液形成了漩涡,面积占有率越大,形成的漩涡越明显。结论血管支架内壁微织构的存在可以减小血液的黏附和流动时所受到的阻力,提高血液的流速,同时可以使近壁面处血液更好地混合,有利于改善血液的流动状态,降低再狭窄现象的发生概率,提高血管支架正常服务的寿命。

关键词：微织构血管支架近壁面血流速度

FeCoNiCrNbMo高熵合金激光熔覆层组织共晶化行为及耐磨耐腐蚀机理

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中国激光 2022年

作者：周子钧姜芙林杨发展王玉玲杨勇宋鹏芳仲照琳青岛理工大学机械与汽车工程学院激光绿色智能制造技术重点实验室

针对 42CrMo 材质舰船艉轴等海工装备在高盐、潮湿、重载环境下的表面腐蚀、磨损问题，利用激光熔覆技术在 42CrMo 基体表面制备 FeCoNiCrNbMo高熵合金熔覆层，探究 FeCoNiCrNbMo高熵合金激光熔覆层在不同激光功率下的组织共晶化及其对...

针对 42CrMo 材质舰船艉轴等海工装备在高盐、潮湿、重载环境下的表面腐蚀、磨损问题，利用激光熔覆技术在 42CrMo 基体表面制备 FeCoNiCrNbMo高熵合金熔覆层，探究 FeCoNiCrNbMo高熵合金激光熔覆层在不同激光功率下的组织共晶化及其对耐磨性与耐腐蚀性能的强化机理。研究结果表明：FeCoNiCrNbMo高熵合金激光熔覆层呈现由 FCC 相和 Laves 相组成不完全共晶组织形态；适当提高激光功率可以促进组织共晶化，特别是激光功率为 1400 W 时高熵合金熔覆层中部呈现层状间距约 86 nm 的纳米共晶组织，但过高的激光功率导致基体中 Fe 元素对高熵合金熔覆层稀释作用变强，减弱了 Mo 和 Nb对组织共晶化的促进作用；激光熔覆功率的增加将增强基体元素对熔覆层的稀释作用，降低熔覆层平均硬度，其中当激光熔覆功率为 1200 W 时熔覆层具有最高的显微硬度 665.8 HV，约为基体的 2.34 倍；与基体相比，FeCoNiCrNbMo高熵合金熔覆层具有良好耐磨性与耐腐蚀性，激光功率为 1400 W 时层状交替排列的共晶组织和氧化物薄膜使熔覆层耐磨性显著增强，磨损率为 0.079 mm~3·N·m，当激光功率为 1300 W 时熔覆层具有最低自腐蚀电流密度 1.716×10A·cm。FeCoNiCrNbMo高熵合金激光熔覆层的腐蚀机理为 FCC 相优先腐蚀，共晶组织的存在一定程度上降低熔覆层耐腐蚀性，具有良好共晶组织的 1400 W 熔覆层耐腐蚀性能相对有所降低，自腐蚀电流密度为 4.332×10A·cm。

关键词：

激光功率与扫描速度对微织构形貌影响试验研究

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机床与液压 2022年第1期50卷 61-65页

作者：郑凯瑞杨发展姜芙林张娜青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266250

激光加工技术以其清洁高效、自动化程度高、加工过程方便易控制等突出的优势,目前已成为加工微织构的首选方式。在加工过程中,激光参数是影响微织构尺寸参数和形貌的重要因素。采用激光技术在硬质合金刀具表面加工微织构,分析并揭示了... 详细信息

激光加工技术以其清洁高效、自动化程度高、加工过程方便易控制等突出的优势,目前已成为加工微织构的首选方式。在加工过程中,激光参数是影响微织构尺寸参数和形貌的重要因素。采用激光技术在硬质合金刀具表面加工微织构,分析并揭示了激光功率和扫描速度对微织构的尺寸和形貌的影响机制,进而确定了加工微织构的最优激光参数。

关键词：硬质合金激光参数微织构表面形貌

血管支架内表面正六边微织构对血液流动特性影响

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表面技术 2022年

作者：郑凯瑞杨发展赵国栋卞东超黄珂林云龙青岛理工大学机械与汽车工程学院

目的探究具有不同面积占有率的正六边形凹坑微织构血管支架对血液流动特性的影响，探究微织构在抑制支架再狭窄过程中的作用；方法在管状血管支架内表面设计出具有不同面积占有率的正六边形凹坑微织构，采用Ansys有限元分析方法探究... 详细信息

目的探究具有不同面积占有率的正六边形凹坑微织构血管支架对血液流动特性的影响，探究微织构在抑制支架再狭窄过程中的作用；方法在管状血管支架内表面设计出具有不同面积占有率的正六边形凹坑微织构，采用Ansys有限元分析方法探究不同面积占有率微织构的存在对其腔内血液流速的影响；结果带有微织构的支架其腔体内血液流速大于无织构支架内的血液流速，在整个心动周期内，当心脏收缩时微织构面积占有率为31.9%的血管支架腔体内主流区血液流速整体上最快，心脏舒张时面积占有率为11.2%的微织构支架下主流区血液流速最快。峰值时微织构支架下的血液流动方向产生径向跳动与扰动，血液流速产生了径向分量，近壁面处血液出现扰动和不稳定流动现象，微织构面积占有率越大，壁面产生扰动的血液越多。平稳时刻近时近壁面血液产生回流，无微织构支架下正常流动的血液和回流区血液形成漩涡，面积占有率越大，形成的漩涡也越明显；结论血管支架内壁微织构的存在可以减小血液的黏附和流动时所受的阻力，提高血液的流速，同时可以使近壁面处血液更好的混合，有利于改善血液流动状态，降低再狭窄现象发生的概率，提升血管支架正常服务的寿命。

关键词：微织构血管支架近壁面血流速度

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大姜播种机液压系统设计及联合仿真分析

机床与液压 2023年第19期51卷 182-188页

作者：林云龙杨发展扈伟昊黄珂青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520

针对现有大姜播种机具作业效率低下等问题,提出一种双行大姜联合播种机及其配套液压系统设计方案,阐述液压系统驱动整机工作原理。同时,基于播种机整机结构建立了动力学模型,并通过理论分析确立液压系统关键参数。构建了AMESim液压回路... 详细信息

针对现有大姜播种机具作业效率低下等问题,提出一种双行大姜联合播种机及其配套液压系统设计方案,阐述液压系统驱动整机工作原理。同时,基于播种机整机结构建立了动力学模型,并通过理论分析确立液压系统关键参数。构建了AMESim液压回路仿真模型,并利用FMI接口实现机液联合仿真数据交换。通过联合仿真,模拟了大姜播种机的运行状态,结果表明:该液压系统可在500 N偏载载荷状态下实现同步作业及在较大负载变化下实现顺序控制,且执行部件所受最大应力仅为67.07 MPa,该机具可在较为复杂的情况下保证顺利工作。

关键词：大姜播种机液压系统联合仿真同步回路

激光加工微织构研究进展及其在改善摩擦学特性方面的功能分析

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工具技术 2023年第7期57卷 3-12页

作者：杨宇杨发展姜芙林黄珂刘朝伟青岛理工大学机械与汽车工程学院山东省青岛市265200 青岛理工大学工业流体节能与污染控制教育部重点实验室山东省青岛市265200

微织构对表面摩擦磨损有着显著的减缓和改善作用,已成为工程应用和工业研究的热点。重点阐述激光烧蚀制备织构的去除机理,并对纳秒、皮秒以及飞秒激光等各类加工织构的方法进行了对比分析,阐明织构在多种领域表面改性作用,重点说明了微... 详细信息

微织构对表面摩擦磨损有着显著的减缓和改善作用,已成为工程应用和工业研究的热点。重点阐述激光烧蚀制备织构的去除机理,并对纳秒、皮秒以及飞秒激光等各类加工织构的方法进行了对比分析,阐明织构在多种领域表面改性作用,重点说明了微织构减摩降磨与提高润滑效应的作用机理,分析和研究了织构的几何参数对摩擦性能的影响。

关键词：微织构激光制备微织构减摩降磨几何参数摩擦性能

基于离散元法的立式旋耕刀工作参数分析与优化

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中国农机化学报 2022年第10期43卷 25-32,41页

作者：扈伟昊杨发展赵国栋林云龙黄珂青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520

为探究立式旋耕刀作业参数对其受力情况及碎土效果的影响,建立立式旋耕刀作业的离散元模型,并对其所受阻力、扭矩的变化规律进行分析;通过设计正交试验,得到立式旋耕刀工作参数对其阻力、扭矩、作业功率及碎土率的影响,并建立相应的预... 详细信息

为探究立式旋耕刀作业参数对其受力情况及碎土效果的影响,建立立式旋耕刀作业的离散元模型,并对其所受阻力、扭矩的变化规律进行分析;通过设计正交试验,得到立式旋耕刀工作参数对其阻力、扭矩、作业功率及碎土率的影响,并建立相应的预测模型。通过响应面分析和预测模型对立式旋耕刀作业功率和碎土率进行参数优化,得到最佳工作参数为:前进速度1.2 m/s,刀具转速307.141 r/min,耕深25 cm,模型预测立式旋耕刀作业功率为7.042 kW,碎土率为80.85%。将最佳工作参数代入仿真试验,对比试验数据得到功率的模型预测值与仿真值间的相对误差为3.97%,碎土率的相对误差为3.45%,验证了预测模型的可用性。

关键词：离散元立式旋耕刀耕作阻力正交试验响应面