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TLP扩散焊接工艺参数对GH5188高温合金接头微观组织及力学性能的影响

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航空学报 2024年第8期45卷 282-292页

作者：滕俊飞李家豪周惠焱伍大为徐海涛林铁松黄永德中国航空制造技术研究院航空焊接与连接航空科技重点实验室北京100024 南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063 浙江工业大学化工机械设计研究所杭州310014 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001

采用自主设计的KCo8钴基中间层对GH5188高温合金进行瞬间液相扩散连接,借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及电子探针(EPMA)分析评估了瞬间液相扩散焊接工艺参数对接头微观组织的影响,探究了焊接工艺对接头的影响机理,采用电子万能... 详细信息

采用自主设计的KCo8钴基中间层对GH5188高温合金进行瞬间液相扩散连接,借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及电子探针(EPMA)分析评估了瞬间液相扩散焊接工艺参数对接头微观组织的影响,探究了焊接工艺对接头的影响机理,采用电子万能试验机检测接头的力学性能进行评估并分析其断裂机理。结果表明,典型的接头主要由3种区域构成:GH5188合金(母材),M_(5)B_(3)、M_(3)B_(2)等析出相存在的扩散区和钴基固溶体构成的等温凝固区。扩散区的扩散行为与焊接工艺有关,随着焊接温度的升高或保温时间的延长,扩散区析出相的密集程度逐渐减小。最佳工艺参数为焊接温度1180℃,保温60 min,接头平均抗拉强度为1033 MPa,达到母材性能的96.5%,且断裂于母材,满足工程背景需求,并为GH5188 TLP扩散焊的广泛应用提供参考。

关键词： GH5188合金 TLP 焊接工艺微观组织机械性能

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预合金化粉末制备钛基复合材料研究进展

中南大学学报（自然科学版） 2024年第8期55卷 3151-3164页

作者：杨经纶陈彪李金山西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西西安710072 西北工业大学重庆科创中心重庆401135

钛基复合材料(TMCs)以其高强度、高比模量、优良的耐磨性和耐热性,成为航空航天等领域广泛使用的先进结构材料。粉末冶金(PM)和增材制造(AM)作为TMCs的常见先进制备工艺,因其具有高材料设计自由度和材料利用率而备受青睐。然而,这些工... 详细信息

钛基复合材料(TMCs)以其高强度、高比模量、优良的耐磨性和耐热性,成为航空航天等领域广泛使用的先进结构材料。粉末冶金(PM)和增材制造(AM)作为TMCs的常见先进制备工艺,因其具有高材料设计自由度和材料利用率而备受青睐。然而,这些工艺在增强相分布、尺寸及结构方面的局限性,使得TMCs的力学性能提升面临挑战。预合金化粉末为TMCs提供了新颖的增强相结构,可以将TiC、TiB等陶瓷颗粒细化至纳米级并均匀分布,显著细化材料,同时,还可以与一次粉末边界(PPB)网络结构结合,实现增强相的多级分布,为PM和AM工艺在优化TMCs的强塑性方面开辟新的途径。基于此背景,本文综述了利用预合金化粉末制备PM TMCs和AM TMCs的研究进展,介绍了预合金化粉末的制备工艺,并探讨了其带来的新型结构与性能优化效果。最后,总结了该工艺在当前阶段面临的突出问题,并展望了未来的研究方向和发展趋势。

关键词：钛基复合材料预合金化复合材料粉末粉末冶金增材制造

新型SSRMS构型可重构空间机械臂的运动学奇异性分析

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机械工程学报 2024年第5期60卷 19-35页

作者：赵智远杨晓航徐梓淳李云涛汤家文赵京东哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所绵阳621999

大型化、多样化和高精度化的在轨建造任务日趋增多,对舱外作业空间机械臂的能力提出了新的需求。传统SSRMS构型空间机械臂虽然被广泛地应用于在轨服务,但是其具有针对于特定任务设计的结构特点,限制了单个机械臂执行不同种类任务的能力... 详细信息

大型化、多样化和高精度化的在轨建造任务日趋增多,对舱外作业空间机械臂的能力提出了新的需求。传统SSRMS构型空间机械臂虽然被广泛地应用于在轨服务,但是其具有针对于特定任务设计的结构特点,限制了单个机械臂执行不同种类任务的能力,难以适应未来在轨任务复杂化发展的应用需求。为此,提出了一种新型的具有两个被动式伸缩臂杆的SSRMS构型可重构空间机械臂,并对其运动学奇异性进行了深入分析。首先,通过介绍新型机械臂的结构特点及可重构原理,总结了此类机械臂的工作性能优点,证明了其具备在未来的复杂在轨任务中扮演重要角色的潜力。然后,建立了新型机械臂分别在自由空间操作和重构操作时的微分运动学方程,通过对微分逆运动学方程的分析确定出了包含运动学奇异条件的雅可比矩阵。接着,提出了一种简单可靠的运动学奇异性分析方法,在雅可比矩阵中求解得到了新型机械臂的全部运动学奇异条件。最后,以新型机械臂为例进行了实验验证,结果表明:奇异条件不仅能够正确的确定出新型机械臂的奇异位形,而且在机械臂执行操作任务时可作为先验条件指导机械臂的避奇异运动控制,为操作任务的可靠执行提供了有力保障。

关键词：空间机械臂可重构机械臂被动式伸缩臂杆微分运动学奇异性分析

考虑暴雨灾害动态影响的城市应急车辆救援路径优化研究

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交通运输系统工程与信息 2024年第3期24卷 75-82,93页

作者：胡晓伟卢泓博安实哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090 哈尔滨工业大学黑龙江省智能交通管理与技术重点实验室哈尔滨150090

近年来,极端天气事件发生频次不断增加,强度不断加大,其中,由暴雨引发的城市内涝导致交通应急事件发生概率进一步增大。为提升暴雨灾害下应急救援响应速度,本文开展应急车辆救援路径优化研究。以通行时间最短为目标,考虑路面积水对车辆... 详细信息

近年来,极端天气事件发生频次不断增加,强度不断加大,其中,由暴雨引发的城市内涝导致交通应急事件发生概率进一步增大。为提升暴雨灾害下应急救援响应速度,本文开展应急车辆救援路径优化研究。以通行时间最短为目标,考虑路面积水对车辆通行速度的动态影响,构建应急车辆救援路径优化模型,提出动态最短路径优化算法求解模型。选取上海市长宁区东北部作为研究区域,根据SWMM(Storm Water Management Model)模拟得到的50年一遇暴雨条件下城市道路路面的积水情况,设定应急救援场景,求解应急救援路径。通过本文提出算法求解得到的路径与传统静态最短路径算法求解结果对比可知,通行用时同比减少了25.42%。同时,考虑应急物资储备情况分配应急救援任务,扩展了算法的应用场景,形成可靠和高效的应急响应方案,可为提升暴雨灾害下应急响应效率提供参考。

关键词：城市交通应急救援贪心策略路径优化暴雨灾害

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寒区电动公交充电站选址及定容规划研究

交通运输系统工程与信息 2024年第2期24卷 281-292页

作者：胡晓伟宋帅邱振洋王健哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090 哈尔滨工业大学黑龙江省智能交通管理与技术重点实验室哈尔滨150090

寒区低温环境导致电动公交动力电池容量衰减,充电设施服务范围及规划数量受到影响,给电动公交充电站选址及定容规划带来挑战。为提高电动公交充电站的低温适应性,提出针对寒区电动公交充电站的选址算法及定容模型。首先,在选址规划中,... 详细信息

寒区低温环境导致电动公交动力电池容量衰减,充电设施服务范围及规划数量受到影响,给电动公交充电站选址及定容规划带来挑战。为提高电动公交充电站的低温适应性,提出针对寒区电动公交充电站的选址算法及定容模型。首先,在选址规划中,构建充电站渐进覆盖服务半径,利用改进近邻传播聚类算法确定充电站选址点,基于算法聚类中心构建充电站Voronoi图划分充电集群。其次,在定容规划中,构建动力电池低温容量衰减模型,确定寒区电动公交的充电需求;基于容量有限的截尾排队论模型建立充电站有效服务强度、拒绝服务率及充电满意度等约束;引入成本权衡系数,以规划年限内全社会成本最小为优化目标,建立寒区充电站定容规划模型,并设计遗传算法进行求解。最后,以哈尔滨市市区电动公交充电站选址定容规划为例进行分析,算例结果得到9个充电站选址点及其充电集群,以及各充电站的充电机配置数量和各项成本。针对环境温度和成本权衡系数进行灵敏度分析,结果表明:寒区低温环境对充电站的充电机配置数量和各项成本有显著影响,合理权衡充电站和电动公交两者利益有助于提高充电服务满意度,降低全社会成本。

关键词：城市交通选址定容规划近邻传播聚类算法电动公交充电站寒区低温环境电池容量衰减

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珠光体纳米摩擦学行为的分子动力学模拟研究

摩擦学学报（中英文） 2024年第6期44卷 800-810页

作者：夏桥生华东鹏石烨然周青王海丰邓想涛王昭东西北工业大学凝固技术国家重点实验室先进润滑与密封材料研究中心陕西西安710072 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819

由于独特的叠层结构,铁素体和渗碳体能较好发挥协同作用,故珠光体组织表现出优异的摩擦学性能.然而,受试验技术限制,人们对珠光体优异摩擦学性能的机械起源认识仍不全面,尤其是在片层方向和片层厚度对珠光体摩擦学行为的影响方面.本文... 详细信息

由于独特的叠层结构,铁素体和渗碳体能较好发挥协同作用,故珠光体组织表现出优异的摩擦学性能.然而,受试验技术限制,人们对珠光体优异摩擦学性能的机械起源认识仍不全面,尤其是在片层方向和片层厚度对珠光体摩擦学行为的影响方面.本文中采用分子动力学模拟方法研究了片层方向和片层厚度对珠光体划痕摩擦学行为的影响.结果表明:与平行于表面的片层方向相比,垂直于表面的片层方向表现出更优异的摩擦学行为,其塑性影响区深度更小,磨损原子数量也较少.对于具有垂直于表面片层方向的珠光体,片层厚度对塑性影响区深度基本无影响,但摩擦力、摩擦系数和磨损原子数目随着片层厚度的减小而减小.此处,片层厚度与磨痕形貌紧密相关.本工作有助于人们理解珠光体片层方向和片层厚度与摩擦变形微观机制之间的关联,可为设计具有更优异摩擦学性能的珠光体钢提供一定理论指导.

关键词：珠光体片层方向片层厚度纳米划痕分子动力学模拟

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SLM工艺参数对表面成形质量的影响规律

焊接学报 2024年第6期45卷 20-29页

作者：吕海卿李明川马瑞常帅李俐群哈尔滨工业大学材料结构精密焊接与连接全国重点实验室哈尔滨150001 北京动力机械研究所北京100074 哈尔滨工业大学郑州研究院郑州450046

较差的表面成形质量是选区激光熔化技术(selective laser melting,SLM)在应用与推广中亟待解决的问题,凹凸不平的成形表面给SLM制备零件的力学性能和耐腐蚀能力带来了诸多不利影响.文中通过SLM制备了包含向上、向下表面的45°倾斜试样... 详细信息

较差的表面成形质量是选区激光熔化技术(selective laser melting,SLM)在应用与推广中亟待解决的问题,凹凸不平的成形表面给SLM制备零件的力学性能和耐腐蚀能力带来了诸多不利影响.文中通过SLM制备了包含向上、向下表面的45°倾斜试样以及包含垂直表面的90°垂直试样,以此3种不同典型建造角度的成形表面作为研究对象,对比研究了不同建造角度之下的表面成形特征,并分析讨论其成因,认为45°倾斜试样的上表面主要呈现为阶梯与轻微颗粒粘附特征,颗粒的严重粘附与团聚现象出现在下表面,90°垂直表面的成形质量则主要受到粘附颗粒的影响;结合表面三维形貌观察与非接触式表面粗糙度测量,对比探究了激光功率和扫描速度两种主要工艺参数对表面成形质量的影响规律.最终,在各自的工艺参数窗口下,分别得到了4.0μm、21.6μm和7.8μm的最光滑表面,优化的参数组合使得表面粗糙度水平实现了44%、47%和56%的降低效果.此外,还从激光热输入、粉末颗粒与熔池热过程等角度分析了3种不同建造角度的目标表面上不同表面特征在变化的工艺参数下的转变规律,解释了工艺参数的影响规律并提出有助于获得更优表面成形质量的参数组合策略.

关键词：选区激光熔化表面成形质量工艺参数

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钛酸铁催化臭氧氧化降解水中莠去津

环境科学学报 2024年第5期44卷 102-111页

作者：李佳艺何银宁陈怡沈星汪达宋爽马军浙江工业大学环境学院浙江省工业污染微生物控制技术重点实验室杭州310032 哈尔滨工业大学环境学院城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨150006

采用一步水热法制备钛酸铁(FeTiO_(3))双金属位材料作为臭氧催化剂,实现水中难降解农药莠去津(ATZ)的有效去除.通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射等方法表征所制备FeTiO_(3)的物理化学特征,FeTiO_(3)为规则的正六边形纳米... 详细信息

采用一步水热法制备钛酸铁(FeTiO_(3))双金属位材料作为臭氧催化剂,实现水中难降解农药莠去津(ATZ)的有效去除.通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射等方法表征所制备FeTiO_(3)的物理化学特征,FeTiO_(3)为规则的正六边形纳米片,比表面积为18.53 m^(2)·g^(-1).通过催化臭氧氧化降解实验探究水中ATZ的降解性能,在pH=7.0、T=283 K、臭氧浓度3 mg·L^(-1)、催化剂投加量1 g·L^(-1)的条件下反应20 min,ATZ的降解率可达100%.由淬灭实验及电子顺磁共振分析可知,羟基自由基是体系中生成的主要活性氧物种.将FeTiO_(3)催化剂重复使用6次,ATZ降解率均可达98%,且FeTiO_(3)催化活性和结构稳定性基本保持不变.FeTiO_(3)催化剂可在臭氧催化氧化体系中表现出高效的难降解污染物去除效能、结构稳定特征和易分离性能.

关键词：钛酸铁臭氧催化氧化莠去津催化剂纳米材料氧化

热处理对激光增材ATI 718Plus的组织与力学性能的影响

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中国激光 2024年第16期51卷 202-210页

作者：任逸群吴悦晨常帅李俐群王民庆哈尔滨工业大学材料结构精密焊接与连接全国重点实验室黑龙江哈尔滨150001 钢铁研究总院北京100081

使用激光熔化沉积技术制备了ATI 718Plus薄壁单墙样品,研究了不同热处理工艺对沉积单墙组织及力学性能的影响。沉积态组织主要呈现外延生长的柱状树枝晶形貌,枝晶间析出了大量Laves相,该相消耗了大量Nb、Mo等合金强化元素。试验发现热... 详细信息

使用激光熔化沉积技术制备了ATI 718Plus薄壁单墙样品,研究了不同热处理工艺对沉积单墙组织及力学性能的影响。沉积态组织主要呈现外延生长的柱状树枝晶形貌,枝晶间析出了大量Laves相,该相消耗了大量Nb、Mo等合金强化元素。试验发现热处理工艺对样品组织有着显著影响。直接时效热处理后,Laves未发生明显溶解,但周围析出了大量η相;982℃固溶时效热处理后,Laves相由长链状变为颗粒状,有部分再结晶发生;而1020℃固溶时效热处理后,Laves相基本溶解,再结晶现象显著,柱状晶转变为等轴晶。室温拉伸结果表明,合适的热处理可以减少Laves相,从而提高沉积样品的强度和塑性。其中直接时效热处理的强度最高,相比沉积态抗拉强度提高了51.9%,但断后伸长率下降了13%。1020℃固溶时效热处理的综合性能最好,相比沉积态抗拉强度提高了34.2%,断后伸长率提高了25.8%。

关键词：激光技术激光熔化沉积镍基高温合金热处理