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激光熔覆修复2A50-T6航空铝合金的组织与力学性能研究

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中国激光 2024年第16期51卷 78-89页

作者：王箫扬童照鹏任旭东江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

采用激光熔覆技术对2A50-T6航空铝合金进行了损伤修复,探究了激光工艺参数对显微组织和力学性能的影响规律,重点分析了修复区域气孔等冶金缺陷的形成及其对抗拉强度的影响机制。结果表明,熔覆层中的气孔主要由溶解气体形成的冶金气孔和... 详细信息

采用激光熔覆技术对2A50-T6航空铝合金进行了损伤修复,探究了激光工艺参数对显微组织和力学性能的影响规律,重点分析了修复区域气孔等冶金缺陷的形成及其对抗拉强度的影响机制。结果表明,熔覆层中的气孔主要由溶解气体形成的冶金气孔和金属蒸气喷射引发的工艺气孔组成。激光工艺参数是影响致密度的主要因素,最佳工艺参数为2000 W激光功率、12 mm/s扫描速度、0.8 g/min送粉速度和1.6 mm光斑直径。熔覆层主要由α-Al与Al-Si共晶构成,包含少量的Mg2Si增强相。熔覆层仅有极少量的气孔,致密性达99.96%。激光熔覆修复铝合金的抗拉强度达到基体的93.18%。

关键词： 2A50-T6铝合金激光熔覆修复显微组织气孔缺陷力学性能

无吸收层激光喷丸2024⁃T351铝合金耐腐蚀性能研究

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中国激光 2024年第12期51卷 104-113页

作者：夏雪峰周建忠缑延强黄蕾孟宪凯黄舒江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

为研究无吸收层激光喷丸工艺对铝合金耐腐蚀性能的影响,选用3 mm光斑直径与50%搭接率,分别在1.1 GW/cm^(2)与2.6 GW/cm^(2)的激光功率密度下,采用Nd∶YAG脉冲激光对2024-T351铝合金试样表面进行喷丸处理,结合表面形貌、化学成分、微观... 详细信息

为研究无吸收层激光喷丸工艺对铝合金耐腐蚀性能的影响,选用3 mm光斑直径与50%搭接率,分别在1.1 GW/cm^(2)与2.6 GW/cm^(2)的激光功率密度下,采用Nd∶YAG脉冲激光对2024-T351铝合金试样表面进行喷丸处理,结合表面形貌、化学成分、微观组织、物相、残余应力等,探索了不同激光功率密度下试样在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果显示:经过功率密度为1.1 GW/cm^(2)的无吸收层激光喷丸处理后,试样表面形貌与微观组织得到了改善,表面形成了凸起与孔洞交错的多级结构及2~3μm厚的致密重熔氧化层,深度方向出现晶粒细化现象,在100μm深度处出现最大残余压应力。此外,相较于未处理试样与2.6 GW/cm^(2)喷丸试样,1.1 GW/cm^(2)喷丸试样的腐蚀电流密度分别降低了97.30%与82.46%,同时腐蚀后试样表面保持着完整的具有多孔特征的微纳结构,展现出最佳的抗腐蚀性能。无吸收层激光喷丸工艺显著提高了2024-T351铝合金表面的耐腐蚀性能。

关键词：激光技术激光喷丸 2024-T351铝合金电化学腐蚀表面形貌

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变泄漏容腔内气体的高精度恒压控制

国防科技大学学报 2024年第5期46卷 110-120页

作者：浦晨玮罗辉吴洁刘磊钱鹏飞江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

在精密测试与控制场合,常需要稳定压力的供气。然而,采用压力调节阀精度低、响应慢,无法满足高精度供气需求,且难以应对泄漏工况。采用高频响的比例阀,为小体积容腔设计了一个基于模糊比例-积分的高精度恒压控制系统。为验证系统在泄漏... 详细信息

在精密测试与控制场合,常需要稳定压力的供气。然而,采用压力调节阀精度低、响应慢,无法满足高精度供气需求,且难以应对泄漏工况。采用高频响的比例阀,为小体积容腔设计了一个基于模糊比例-积分的高精度恒压控制系统。为验证系统在泄漏工况下的有效性,容腔还连接了一个额外的比例阀,从而开展密闭、恒泄漏、变泄漏三种情况下的系列试验研究。结果表明,所设计的恒压控制系统可适应多种恶劣工况。在大幅变泄漏工况下,10 L、20 L和30 L容腔压力控制的最大稳态误差分别约为610 Pa、550 Pa和490 Pa,所实现的压力控制精度已接近压力传感器自身精度,远大于传统精密减压阀所调控的精度,且响应更快。此外,试验结果也表明所设计的控制器对10~30 L的容腔有较好的适应性。

关键词：泄漏容腔压力控制模糊PI 高精度

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圆振荡激光束提高激光弯曲成形效率

光学精密工程 2024年第6期32卷 806-821页

作者：沈宗宝韩曜阳孟康楠李品江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

激光弯曲成形技术常用的激光类型是点激光,在温度梯度机理的作用下单次成形角度有上限,在3°左右。为了增大点激光单次成形角度,提高成形效率,本文以不锈钢304板为对象,通过试验对比探索了将圆振荡模式应用于激光弯曲成形中以提高弯曲... 详细信息

激光弯曲成形技术常用的激光类型是点激光,在温度梯度机理的作用下单次成形角度有上限,在3°左右。为了增大点激光单次成形角度,提高成形效率,本文以不锈钢304板为对象,通过试验对比探索了将圆振荡模式应用于激光弯曲成形中以提高弯曲角方法的可行性;并且借助于三维视觉传感器测量板件在圆振荡激光束弯曲成形过程中的动态响应,从余热效应、吸收率等角度分析其弯曲成形机理。对比试验结果显示,在激光能量密度较高的情况下,圆振荡模式确实可以明显提高工件的弯曲角,增长率在60%左右。同时,三维视觉传感器的测量结果显示出了板件在成形过程中的复杂形变与角度变化过程:板件在长度与宽度方向上均产生了塑性变形,长宽形变比约为10∶1;单次扫描成形板件弯曲角增长过程呈现不同的增长曲线;多次扫描成形弯曲角分布不均衡。此外,板件厚度也逐渐增加,热影响区微观晶粒得到细化。为进一步理解圆振荡激光束弯曲成形过程与机理提供了试验支撑。

关键词：激光弯曲成形圆振荡激光束不锈钢304 变形机理

基于改进PointNet++模型的苗圃树木点云分类与分割

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中国激光 2024年第8期51卷 185-195页

作者：徐婕刘慧沈跃杨官学周昊王思远江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212013

激光点云技术可用于苗圃树木生长状态监测与管理,为农业植保机器人提供有效的靶标信息。为了进一步提高树种分类和树冠、树干内部分割的精准性,提出一种基于改进PointNet++的激光点云苗圃树木分类与分割方法。首先,调整PointNet++深度... 详细信息

激光点云技术可用于苗圃树木生长状态监测与管理,为农业植保机器人提供有效的靶标信息。为了进一步提高树种分类和树冠、树干内部分割的精准性,提出一种基于改进PointNet++的激光点云苗圃树木分类与分割方法。首先,调整PointNet++深度网络邻居点云的相对特征值,同时融合三维点云的低维和高维特征,充分利用各层级点云的特征。然后,将坐标注意力模块与注意力池化融合,进一步增强局部特征提取的能力,提高分类和分割的准确性。最后,针对苗圃常见树木自制了包含7类苗圃景观树木点云的数据集并用于实验。实验结果表明,提出的树种识别方法总体精度可达92.50%,平均类别精度为94.22%;提出的树冠、树干分割方法的平均交并比为89.09%。所提方法在分类和分割性能方面均明显优于经典的PointNet和PointNet++,能够为苗圃树木检测识别和农业机器人作业提供更精确的信息。

关键词：遥感激光雷达深度学习树种分类苗圃树木树冠和树干分割 PointNet++

非均匀交变电场下液滴破碎与分散行为实验研究

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工程热物理学报 2024年第7期45卷 1994-2000页

作者：王道睿王军锋王东保吴天一李步发江苏大学能源与动力工程学院镇江212013

本文基于显微高速摄像技术以及PIV技术实验研究了非均匀交变电场下液滴在不相溶介电液体中的变形、破碎和分散等复杂电流体动力学行为,精确捕捉了不同电场条件下荷电液滴动态行为过程的显微形貌特征以及流动特性,获得了荷电液滴特殊破... 详细信息

本文基于显微高速摄像技术以及PIV技术实验研究了非均匀交变电场下液滴在不相溶介电液体中的变形、破碎和分散等复杂电流体动力学行为,精确捕捉了不同电场条件下荷电液滴动态行为过程的显微形貌特征以及流动特性,获得了荷电液滴特殊破碎形态,发现了液滴破碎过程中微尺度液滴的形成途径,归纳得到了莲状、冠状两种液滴破碎模式,分析了电参数对不相溶液-液多相分散过程的影响规律。

关键词：电流体动力学(EHD) 荷电液滴非均匀电场液-液分散

无压烧结工艺对浆料直写式定向多孔铜组织及致密度的影响

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材料导报 2024年第3期38卷 131-136页

作者：万胤辰王匀李瑞涛徐磊于超顾宇佳江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

管式炉无压烧结工艺对浆料直写(Direct ink writing,DIW)式定向多孔铜的组织和致密性起决定性作用。本工作通过浆料直写和烧结制备定向多孔铜,通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对比高纯氩气和Ar-H_(2)混合气下烧结后的定向多... 详细信息

管式炉无压烧结工艺对浆料直写(Direct ink writing,DIW)式定向多孔铜的组织和致密性起决定性作用。本工作通过浆料直写和烧结制备定向多孔铜,通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对比高纯氩气和Ar-H_(2)混合气下烧结后的定向多孔铜的微观组织,分析烧结时定向多孔铜的氧化行为。在不同烧结参数下对定向多孔铜进行烧结处理,研究烧结温度以及保温时间对定向多孔铜致密度的影响规律。结果表明:在高纯氩气下烧结时,定向多孔铜发生严重氧化并生成Cu_(2)O,而Ar-H_(2)混合气通过还原作用有效避免定向多孔铜的氧化;烧结温度1100℃、保温时间6 h为最佳烧结工艺参数,在此条件下,定向多孔铜的致密度达到了87.2%,收缩率为33.3%。本研究可为管式炉无压烧结DIW打印多孔铜提供理论指导。

关键词：管式炉无压烧结浆料直写(DIW) 定向多孔铜烧结工艺

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面向自动驾驶场景的多目标点云检测算法

汽车工程 2024年第7期46卷 1208-1218,1238页

作者：陶乐王海蔡英凤陈龙江苏大学汽车与交通工程学院镇江212013 江苏大学汽车工程研究院镇江212013

基于点云的三维目标检测算法是自动驾驶系统中关键技术之一。目前基于体素的无锚框检测算法是学术界的研究热点,但是大多数研究都侧重于设计复杂的二阶段修正模块,在牺牲巨大的算法延迟的情况下带来有限的算法性能提升。而单阶段无锚框... 详细信息

基于点云的三维目标检测算法是自动驾驶系统中关键技术之一。目前基于体素的无锚框检测算法是学术界的研究热点,但是大多数研究都侧重于设计复杂的二阶段修正模块,在牺牲巨大的算法延迟的情况下带来有限的算法性能提升。而单阶段无锚框点云检测算法虽然具有更加精简的检测流程,但其检测性能难以满足自动驾驶场景的需求。对此,本文基于无锚框检测算法CenterPoint,提出了一种面向自动驾驶场景的单阶段无锚框点云目标检测算法。具体来说,本文通过引入编码解码稀疏模块,极大地促进了三维特征提取器对于空间非连通区域的信息交互,保证了三维特征提取器能够提取到满足各类目标检测的特征。此外,考虑到现有的二维特征融合主干与基于中心点的无锚框检测头的适配存在挑战性,本文通过引入自校正卷积和大核注意力模块,能够有效提取到目标区域的点云特征,并将目标区域的点云特征聚集到中心点区域,从而提升算法对于目标的召回率和检测精度。本文所提出的算法在大规模公开数据集nuScenes上进行模型训练和实验验证,与基准算法相比,mAP和NDS分别提升了5.97%和3.62%。同时,本文将所提出的算法在基于自主搭建的实车平台上进行实际道路实验,进一步证明了所提出算法的有效性。

关键词：自动驾驶深度学习点云检测无锚框

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激光烧蚀压印制备疏水铝箔表面的耐久性

光学精密工程 2024年第10期32卷 1481-1495页

作者：沈宗宝孟康楠施政付佳辉李品江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

提出了一种激光烧蚀压印技术制备具有多级微结构的疏水铝箔表面。该技术利用激光直接辐照在工件表面,利用烧蚀诱导的冲击压印获得一级微结构,同时利用烧蚀诱导的融化材料的流动获得二级微结构。为了检验耐久性,对疏水铝箔工件进行了酸... 详细信息

提出了一种激光烧蚀压印技术制备具有多级微结构的疏水铝箔表面。该技术利用激光直接辐照在工件表面,利用烧蚀诱导的冲击压印获得一级微结构,同时利用烧蚀诱导的融化材料的流动获得二级微结构。为了检验耐久性,对疏水铝箔工件进行了酸碱腐蚀实验和不同环境存储实验。实验结果表明,酸碱腐蚀会破坏工件表面的微观形貌和低表面能,因此工件接触角随着腐蚀时间增长而降低。其中碱腐蚀工件时反应比酸腐蚀剧烈得多,工件表面形貌受损也更大,工件表面在碱腐蚀16 h后就达到了超亲水状态(25°),而酸腐蚀24 h后也依然表现为疏水性(97°)。再次进行时效处理后,工件依然能在三周后达到稳定的疏水状态,但疏水性能比腐蚀前要差,且酸腐蚀工件的最终疏水性(120°)比碱腐蚀工件(105°)要好。不同存储环境对工件表面形貌几乎没有影响。存储在空气中的工件接触角无明显变化,存储在盐水中的工件丧失疏水性(87°),存储在纯水中的工件表现比盐水稍好(96°)。再次进行时效处理后,纯水存储的工件接触角可以恢复到135°左右,而盐水存储的工件仅能恢复到120°。激光烧蚀压印制备的疏水铝箔基本能够满足应对复杂环境的要求。

关键词：激光烧蚀压印疏水性酸碱腐蚀多级微结构存储环境