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在室温和液氮温度Ti-Al-Fe合金的拉伸行为及其变形机理

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材料研究学报 2024年第3期38卷 232-240页

作者：尹艳超吕逸帆刘千里许亚利蒋鹏余巍中国船舶集团有限公司第七二五研究所洛阳471023

在室温(25℃)和液氮温度(-196℃)测试Ti-Al-Fe合金的拉伸性能,并使用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)表征和分析破断后试样的显微组织和断口形貌,研究了这种合金的拉伸行为及其变形机理。结果表明,Ti-Al-Fe合金在2... 详细信息

在室温(25℃)和液氮温度(-196℃)测试Ti-Al-Fe合金的拉伸性能,并使用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)表征和分析破断后试样的显微组织和断口形貌,研究了这种合金的拉伸行为及其变形机理。结果表明,Ti-Al-Fe合金在25℃拉伸塑性变形后,在其显微组织中极少发现孪晶,其塑性变形机制主要为位错滑移。在-196℃该合金的强度和塑性较好,表现出孪晶诱发塑性效应,在塑性变形过程中生成了大量孪晶,其类型为{1122}型压缩孪晶、{1012}型拉伸孪晶和{1124}型压缩孪晶,其塑性变形机制为滑移和孪生共存。在不同变形阶段孪晶的类型和数量不同,在变形初期孪晶的类型主要为{1122}型孪晶,在变形后期{10-12}型孪晶的数量增多。

关键词：金属材料 Ti-Al-Fe合金拉伸性能塑性变形机制孪晶

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基于位敏传感器的对中监测系统

中国机械工程 2024年第8期35卷 1509-1519页

作者：郭丰泽杨博戎志祥杨俊曼冯熠硕中国船舶集团有限公司第七一一研究所上海200082

为了实时掌握柴油机动力装置的对中状态,设计了一种基于位敏传感器的对中监测系统。首先提出了基于位敏传感器的位姿变化测量方法,形成包含位姿变化的非线性方程组,通过位姿转换获得对中变化;其次通过传感器支架组件实现对方程组常量的... 详细信息

为了实时掌握柴油机动力装置的对中状态,设计了一种基于位敏传感器的对中监测系统。首先提出了基于位敏传感器的位姿变化测量方法,形成包含位姿变化的非线性方程组,通过位姿转换获得对中变化;其次通过传感器支架组件实现对方程组常量的高精度测量,通过软硬件设计形成测量系统,设计了基于简单牛顿法的复合迭代算法,保证方程组快速、准确求解;最后对测量系统的精度进行了分析,并采用四维平台进行了验证。试验结果表明:对中监测系统噪声小,偏差量噪声在0.005 mm以下,开口角噪声在0.01°以下;精度受激光入射方向影响较大,最佳入射方向下,偏差量监测精度可达0.02 mm,开口角监测精度可达0.019°。该系统将用于国产柴油机动力装置的对中监测。

关键词：船舶动力装置位姿测量对中监测复合迭代算法

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应用于高能激光器的XY离焦像差校正方法

中国光学（中英文） 2024年第2期17卷 366-373页

作者：冯亚飞韦承甫任晓明郭建增王杰中国船舶集团有限公司第七一八研究所河北邯郸056027

针对高能激光器出光过程中出现的大量离焦和0°像散低阶像差现象,提出了基于哈特曼波前传感器和二维整形光路的XY离焦像差校正方法。首先,通过对Zernike多项式的离焦项和0°像散项进行线性组合得到XY离焦像差的表达式,该XY离焦像差系数... 详细信息

针对高能激光器出光过程中出现的大量离焦和0°像散低阶像差现象,提出了基于哈特曼波前传感器和二维整形光路的XY离焦像差校正方法。首先,通过对Zernike多项式的离焦项和0°像散项进行线性组合得到XY离焦像差的表达式,该XY离焦像差系数的大小可直接表征X离焦和Y离焦的波前PV值。同时,通过微调高能激光器中二维整形光路中的镜子间距,可实现激光器输出光束XY离焦波面的补偿。因此,首先利用哈特曼波前传感器提取出光束的XY离焦像差系数大小,而后再根据XY离焦像差系数的大小实时闭环微调二维整形光路中的镜子间距,从而实现XY离焦像差的校正,改善输出光束的光束质量。实验结果表明,该方法可有效地将高能激光器输出光束XY离焦量的PV值由5.2μm和1.1μm校正到0.5μm以下,相应的光束质量β因子由3.1降到1.8,光束质量得到明显改善。

关键词：高能激光光束质量像差校正光束整形矩阵光学

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火炮内弹道挤进过程导转侧力特性

弹道学报 2024年第3期36卷 12-18页

作者：梁林李翔彭松江王炳哲中国船舶第七一三研究所河南郑州450015

为研究弹丸挤进过程膛线导转侧与弹带的力学响应,基于能量法推导弹丸挤进过程弹带运动、变形及其与膛线相互作用的力学机理,根据经典内弹道理论分析了弹带挤进后与膛线导转侧受力关系,分别得到挤进过程和挤进后导转侧受力的一般表达式,... 详细信息

为研究弹丸挤进过程膛线导转侧与弹带的力学响应,基于能量法推导弹丸挤进过程弹带运动、变形及其与膛线相互作用的力学机理,根据经典内弹道理论分析了弹带挤进后与膛线导转侧受力关系,分别得到挤进过程和挤进后导转侧受力的一般表达式,并分析了挤进过程及挤进后导转侧受力的主要影响因素。采用弹塑性有限元方法模拟弹丸膛内运动过程,获取多种工况下导转侧受力动态响应,分析导转侧受力变化特性,以及挤进过程中导转侧力受挤进速度和坡膛角的影响规律。研究表明:弹丸挤进过程导转侧受力与挤进速度、坡膛角正相关,挤进后导转侧受力与弹底压力变化趋势一致;在一定速度范围内,弹丸挤进过程的导转侧受力远大于最大膛压时刻,且随着速度增加,挤进过程导转侧受力与最大膛压时刻的比值有明显增大的趋势;对于弹丸启动后自由行程较长的埋头弹火炮,挤进过程受力更为恶劣,需加强装药结构及优化坡膛结构为提高身管寿命创造条件。研究结果可为弹丸结构设计及弹炮匹配性分析提供理论参考。

关键词：内弹道导转侧受力挤进速度坡膛角弹炮匹配

基于物理信息神经网络的金属表面吸收率测量方法

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物理学报 2024年第9期73卷 145-152页

作者：方波浪武俊杰王晟吴振杰李天植张洋杨鹏翎王建国西北核技术研究所西安710024

漫反射金属吸收率的准确测量十分重要且比较困难.量热法可靠性较高,但是参数反演较为困难.为此,建立了一种物理信息神经网络方法.该方法通过神经网络拟合温度上升段曲线,进而获得吸收率.为了验证该方法,开展了数值仿真和实验研究.数值... 详细信息

漫反射金属吸收率的准确测量十分重要且比较困难.量热法可靠性较高,但是参数反演较为困难.为此,建立了一种物理信息神经网络方法.该方法通过神经网络拟合温度上升段曲线,进而获得吸收率.为了验证该方法,开展了数值仿真和实验研究.数值仿真结果表明,该方法适用于吸收率测量,抗干扰能力强,反演精度高,在0.05—0.2的吸收率范围内,最大误差为0.00092.实验以喷砂镀金铝板为被测对象,受表面粗糙度、镀金工艺等影响,这些样品的吸收率处于2%—10%之间,测量重复精度优于1%.基于物理信息神经网络的吸收率测量方法有望成为一种有力的金属表面吸收率测量方法.

关键词：测量方法和设备光学性能神经网络

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高Nb锆合金在含氧蒸汽中耐腐蚀性能恶化的机理

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金属学报 2024年第4期60卷 509-521页

作者：黄建松裴文徐诗彤白勇姚美意胡丽娟谢耀平周邦新上海大学材料研究所上海200072

为探究高Nb锆合金在含氧蒸汽中耐腐蚀性能恶化的机理,研究了Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-1.0Nb(质量分数,%)合金在除氧(DE)、300μg/kg溶解氧(DO)、1000μg/kg DO的400℃、10.3 MPa过热蒸汽中的腐蚀行为,采用SEM、TEM和XPS分析了氧化膜的... 详细信息

为探究高Nb锆合金在含氧蒸汽中耐腐蚀性能恶化的机理,研究了Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-1.0Nb(质量分数,%)合金在除氧(DE)、300μg/kg溶解氧(DO)、1000μg/kg DO的400℃、10.3 MPa过热蒸汽中的腐蚀行为,采用SEM、TEM和XPS分析了氧化膜的显微组织和Nb元素价态。结果表明:Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-1.0Nb合金在400℃过热蒸汽中的耐腐蚀性能随着DO浓度升高而变差;合金在含氧蒸汽中耐腐蚀性能恶化的机理主要有2方面,一方面是DO加速了氧化膜中Nb元素的氧化,促进了Nb^(2+)向Nb^(5+)的转换;另一方面是DO促进了第二相氧化成m-Nb_(2)O_(5)以及非晶,进而促进了裂纹的萌生与生长,裂纹为O的扩散提供了快速通道,氧化膜显微组织的演化速率更快,最终加速了合金的腐蚀进程。

关键词：锆合金溶解氧腐蚀显微组织

Nb对锆合金LOCA淬火相变及力学性能影响的分子动力学研究

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稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1654-1665页

作者：胡丽娟张鸿林王子璇强媛媛姚美意谢耀平上海大学材料研究所上海200072

失水事故(loss of coolant accident, LOCA)下锆合金中原β-Zr层的力学性能对核安全具有重大意义,Nb作为锆合金中重要的合金元素对其有重要影响。运用分子动力学方法研究了Zr-x Nb(x=0, 0.5, 1, 2.5,质量分数,%)合金在淬火过程中的相变... 详细信息

失水事故(loss of coolant accident, LOCA)下锆合金中原β-Zr层的力学性能对核安全具有重大意义,Nb作为锆合金中重要的合金元素对其有重要影响。运用分子动力学方法研究了Zr-x Nb(x=0, 0.5, 1, 2.5,质量分数,%)合金在淬火过程中的相变行为和淬火后的拉伸行为,分析了Nb对其力学性能的作用机制。结果表明,Nb淬火相变模拟过程产生了类似原β-Zr组织的层片状多晶,这种层片状多晶主要由fcc和hcp结构原子组成;多晶的bcc→fcc相变路径遵从Brain位相关系,bcc→hcp相变路径遵从P-S位相关系;在降温过程中,添加的Nb会通过增大锆合金hcp与bcc结构的自由能之差来增加β→α的相变阻力,从而稳定锆合金的β相;Zr、Zr-0.5Nb和Zr-1Nb合金模型中Nb促进了晶界处bcc相的生成,使得变形集中于晶界,导致晶界易发生断裂;而Zr-2.5Nb中,晶粒内部的Nb含量较高,易形成bcc相,从而协调变形,提高其塑性;此外Zr-2.5Nb中团簇呈弥散分布,这使得其整体强度得到提高。

关键词：锆合金分子动力学原β-Zr 淬火相变力学性能

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TA5钛合金万瓦光纤激光焊接工艺研究

稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 417-423页

作者：雷小伟刘甲余巍陈利阳马照伟符成学洛阳船舶材料研究所河南洛阳471000

采用10 mm TA5钛合金,开展了万瓦级光纤激光焊接工艺研究。焊接过程高速摄影表明,当激光功率达到3~4 kW时,羽辉严重,飞溅及烟尘增加明显;不同功率焊缝截面形貌试验表明,较低焊接功率时,焊缝截面呈“楔形”,当激光功率达到6 kW以上时焊... 详细信息

采用10 mm TA5钛合金,开展了万瓦级光纤激光焊接工艺研究。焊接过程高速摄影表明,当激光功率达到3~4 kW时,羽辉严重,飞溅及烟尘增加明显;不同功率焊缝截面形貌试验表明,较低焊接功率时,焊缝截面呈“楔形”,当激光功率达到6 kW以上时焊缝截面过渡为“漏斗形”。采用激光功率为10~11 k W,焊接速度为1100~1500 mm/min的工艺得到成型优良的“小孔型”焊接试板,焊缝变为具有较大深宽比的典型的高能束形貌,深宽比达到2:1,对焊缝进行射线和渗透检测,满足无损检测标准要求;对焊接接头进行力学性能和工艺性能测试,结果表明:焊接接头强度可达800 MPa,弯曲测试能够满足标准,断口韧窝明显,为韧性断裂;金相测试显示,焊缝区截面为“束腰”形貌,柱状晶区明显,各柱状晶区有明显的竞争生长模式。焊缝区主要为锯齿状α+点状β。硬度检测显示,焊缝区相比母材硬度略有升高,热影响区硬度最低,满足钛合金接头硬度要求。

关键词： TA5钛合金大功率激光焊焊缝截面形貌接头性能

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高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测方法

红外与激光工程 2024年第5期53卷 95-104页

作者：李凌张家福陶鑫于宗伟李梦旭王任远陈西崔程光王向东北京空间机电研究所北京100094

为了实现应用于高能激光等领域对表面洁净度有着极高要求的超光滑非球面检测,排除检测人员带来的洁净度与空气扰动的影响,研究了高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测方法。通过建立补偿干涉法非球面失调量与波前像差之间的灵敏度矩阵... 详细信息

为了实现应用于高能激光等领域对表面洁净度有着极高要求的超光滑非球面检测,排除检测人员带来的洁净度与空气扰动的影响,研究了高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测方法。通过建立补偿干涉法非球面失调量与波前像差之间的灵敏度矩阵,实现利用波前像差求解被测非球面失调量。以理想干涉系统的离焦、彗差与像散为优化目标,进行反馈控制,实现被测非球面的自动化调整,进而实现高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测。实验结果表明,在干涉图可测范围内,利用灵敏度矩阵通过几步迭代即可实现非球面失调量的收敛。结合Stewart六自由度调整台,分别实现2μm精度的平移误差调整、2"精度的光轴自动化对准,最终完成被测非球面的精密调整,实现高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测。采用灵敏度矩阵与六自由度调整的非球面自动化干涉检测方法可实现被测非球面失调量的快速求解与自动调整,降低人员和环境带来的扰动影响,提高了非球面的检测速度,并实现了高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测。

关键词：干涉检测补偿法灵敏度矩阵非球面 Stewart平台六自由度调整