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高性能高聚物黏结炸药压制成型研究进展与展望

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中国机械工程 2024年第1期35卷 160-180页

作者：孙海涛詹梅樊晓光郭靖韩超张君西北工业大学材料学院西安710072 中国工程物理研究院化工材料研究所绵阳621900 中国重型机械研究院股份公司金属挤压与锻造装备技术国家重点实验室西安710032

压装型高聚物黏结炸药(PBX)因具有优异的爆轰性能和力学性能而被广泛应用于现代高效毁伤武器战斗部。未来作战环境和战略需求的不断变化,促使压装型PBX朝着高质量、高安全、高效率成型制造的方向发展。综述了压装型PBX在成型质量与性能... 详细信息

压装型高聚物黏结炸药(PBX)因具有优异的爆轰性能和力学性能而被广泛应用于现代高效毁伤武器战斗部。未来作战环境和战略需求的不断变化,促使压装型PBX朝着高质量、高安全、高效率成型制造的方向发展。综述了压装型PBX在成型质量与性能调控、压制安全性、自动化制造三方面的相关研究现状及面临的问题。首先探讨了PBX在成型质量与性能调控方面的研究进展,包括炸药颗粒致密化演变规律与密度均匀性、损伤演化机制与界面性能调控、残余应力检测与调控;进而分析讨论了PBX的压制安全性以及在数字化和自动化制造方面的研究现状;最后基于对研究现状的分析,展望了PBX压制成型领域未来的发展趋势与面临的挑战。

关键词：高聚物黏结炸药压制成型成型质量安全性数字化

机理和数据融合的304不锈钢极薄带轧制力模型

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钢铁 2024年

作者：任鹏帆王振华贾燚刘元铭王涛太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心中国重型机械研究院股份公司金属成形技术与重型装备全国重点实验室太原理工大学机械与运载工程学院

304不锈钢精密极薄带广泛应用于数码电子、航空航天、医疗设备、汽车制造等高端领域。在冷轧生产过程中，轧制力是一项至关重要的参数，它的设定精度直接影响轧制过程的稳定性以及最终产品的厚度精度。为了提高冷轧304不锈钢极薄带轧制... 详细信息

304不锈钢精密极薄带广泛应用于数码电子、航空航天、医疗设备、汽车制造等高端领域。在冷轧生产过程中，轧制力是一项至关重要的参数，它的设定精度直接影响轧制过程的稳定性以及最终产品的厚度精度。为了提高冷轧304不锈钢极薄带轧制力的预测精度，在森基米尔轧机上针对304不锈钢极薄带进行轧制试验，并据此建立了适用于超薄规格304不锈钢极薄带的动态变形抗力模型，修正了传统Bland-Ford-Hill轧制力机理模型。将修正的轧制力机理模型与遗传算法(GA)优化XGBoost参数相融合构建了高精度GA-XGBoost轧制力预测模型，该模型不仅考虑了轧制力的非线性问题，还将机理与数据相融合来实现轧制力的精准预测。与相同数据集下其他典型机器学习算法所建立的轧制力预测模型进行对比分析，采用相关系数(R2)、平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和平均绝对百分误差(MAPE)多个指标全方位、多角度对模型的泛化性能进行评价，结果表明，所提出的GA-XGBoost轧制力预测模型的预测结果最为精确，其测试集各指标分别为：R2值为0.984，MAE值为3.040，RMSE值为6.410以及MAPE值为0.041%。研究结果证明了所提出的机理和数据双驱动的轧制力预测模型的准确性和优越性。该研究为304不锈钢精密极薄带材轧制力的设定提供了一种新思路。

关键词：冷轧 304不锈钢极薄带轧制力预测集成学习遗传算法

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反向铜挤压机模具智能修整方法

重型机械 2024年第2期 106-110页

作者：张立波王哲琳张峻郭永安荆云海董晓娟中国重型机械研究院股份公司陕西西安710018 金属成形技术与重型装备全国重点实验室陕西西安710018

针对目前反向铜挤压机实现修模自动化的难点是修模装置无法自适应不同的模具,提出了一种自适应智能修模系统。该系统由模具旋转定位装置和自适应修模器组成,模具经旋转定位后,自适应修模器的磨刷在电机带动下旋转并伸入模孔进行打磨,没... 详细信息

针对目前反向铜挤压机实现修模自动化的难点是修模装置无法自适应不同的模具,提出了一种自适应智能修模系统。该系统由模具旋转定位装置和自适应修模器组成,模具经旋转定位后,自适应修模器的磨刷在电机带动下旋转并伸入模孔进行打磨,没有模孔位置的磨刷杆在模具端面被弹回,从而实现对不同模孔数模具的自适应修整。同时,为更好的自动化、智能化模具修整,基于机器人自学习修模工艺及机器人示教技术,构建自适应修模器的数字化平台,机器人通过读取主机录入数据或利用视觉识别技术获取模具数据,根据机身姿态、夹具更换/夹持状态、模具状态等,设定工艺及算法进行修模,实现对不同规格模具修整的自适应。该系统已成功应用于2台设备上判别挤压筒和模具的清理及润滑效果,实施效果良好。

关键词：挤压机模具修整智能化

Zn和Gd元素含量和比例对铸态和挤压态Mg-8Li合金显微组织和力学性能的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第3期34卷 798-811页

作者：黄玉川张泉达欧阳思杰孙福臻孙家伟李蕙宇吴国华陈培军刘文才中国机械科学研究总院集团有限公司先进成形技术与装备国家重点实验室北京100083 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司北京100083 上海交通大学材料科学与工程学院轻合金精密成型国家工程中心和金属基复合材料重点实验室上海200240 洛阳晟雅镁合金科技有限公司洛阳471921

研究Zn和Gd元素含量及其质量比对铸态和挤压态Mg-8Li合金显微组织和力学性能的影响。挤压后,析出相破碎。β-Li中分散着粒径约100 nm的球形微粒。形成了由长条状α-Mg粗晶和再结晶β-Li细晶组成的双峰结构。挤压后合金的强度和塑性显著... 详细信息

研究Zn和Gd元素含量及其质量比对铸态和挤压态Mg-8Li合金显微组织和力学性能的影响。挤压后,析出相破碎。β-Li中分散着粒径约100 nm的球形微粒。形成了由长条状α-Mg粗晶和再结晶β-Li细晶组成的双峰结构。挤压后合金的强度和塑性显著提高,且屈服强度和极限抗拉强度随Zn和Gd含量的增加而增加。Mg-8Li-8Zn-2Gd合金表现出最优的综合性能,其屈服强度、极限抗拉强度和伸长率分别为274 MPa、283 MPa和39.9%。挤压态合金主要强化机制为由β-Li的细晶强化和α-Mg的织构强化组成的双模态结构强化和析出相的弥散强化。

关键词：镁锂合金挤压变形双峰结构弥散强化

近净成形快堆支承环用316H不锈钢锻件的晶粒度与力学性能

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材料热处理学报 2024年第4期45卷 122-129页

作者：任利国傅万堂张皓周岩温瑞洁赵德利王宝忠亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室燕山大学材料科学与工程学院河北秦皇岛066004 天津重型装备工程研究有限公司天津300457 中国第一重型机械股份公司黑龙江齐齐哈尔161042

采用电渣重熔钢锭,经开坯锻造后,通过热挤压制备高品质坯料,随后在专用模具内进行胎模锻造成形,研制出国内首支外径15.5米、重量15吨的快堆支撑环1/6弧段316H不锈钢锻件,突破了超大规格快堆支撑环锻件制造技术瓶颈。结果表明:锻件各部... 详细信息

采用电渣重熔钢锭,经开坯锻造后,通过热挤压制备高品质坯料,随后在专用模具内进行胎模锻造成形,研制出国内首支外径15.5米、重量15吨的快堆支撑环1/6弧段316H不锈钢锻件,突破了超大规格快堆支撑环锻件制造技术瓶颈。结果表明:锻件各部位晶粒度、拉伸性能均匀一致且无各向异性,疲劳性能完全满足ASME设计曲线标准要求。所采用的近净成形制造工艺大大缩短了产品制造周期,提高了经济效益,实现了同类产品的国产化制造。

关键词： 316H不锈钢锻件晶粒度拉伸性能疲劳性能

脉冲电场辅助碳素钢极薄带拉伸变形的本构模型和微观组织演变

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机械工程学报 2024年第6期60卷 245-260页

作者：任忠凯李赫许雅楠程前冯浩王涛太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心太原030024 中国重型机械研究院股份公司西安710018

08AL碳素钢极薄带材在微机电及微系统领域有着广泛的应用前景,但随着厚度的减小其塑性变形能力成为掣肘其应用的痛点。将脉冲电场集成到08AL碳素钢极薄带拉伸试验中,探究拉伸变形中电致塑性效应对极薄带变形能力和微观组织演变的影响规... 详细信息

08AL碳素钢极薄带材在微机电及微系统领域有着广泛的应用前景,但随着厚度的减小其塑性变形能力成为掣肘其应用的痛点。将脉冲电场集成到08AL碳素钢极薄带拉伸试验中,探究拉伸变形中电致塑性效应对极薄带变形能力和微观组织演变的影响规律。基于试验结果,建立一种改进的Johnson-Cook本构模型,用来定量分析电致塑性效应中焦耳热效应和非热效应对材料流动应力的影响规律。基于材料硬化子程序VUMAT开发电场辅助拉伸有限元模型,分析不同成形参数下的应力和应变特性,并确定试样微观结构表征的位置。试验结果表明,在施加1.50 A/mm^(2)的电流时,试样抗拉强度较室温拉伸降低16.5%,伸长率提高32.1%。此外,微观表征结果表明,在平均电流密度为1.50 A/mm^(2)的条件下,极薄带在塑性变形阶段不断细化晶粒并促进晶内和晶界处位错滑移,使其变形抗力降低,塑性性能提高。因此,脉冲电场辅助08AL碳素钢极薄带变形,有望显著提高其成形极限,拓宽其应用领域。

关键词： 08AL碳素钢脉冲电流 Johnson-Cook本构模型微观表征抗拉强度

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1180 MPa级超高强钢冷连轧过程的厚度综合控制技术

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中国机械工程 2024年第2期35卷 347-353,370页

作者：张文军王文奇张晓东林威张燕东白振华燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心秦皇岛066004 燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室秦皇岛066004 中国重型机械研究院股份公司西安710018

针对超高强钢在冷轧过程中厚度波动大以及带头带尾厚度超差的问题,首先根据金属秒流量模型建立了厚度超差预测模型与辊缝调节量预估模型;随后开发了轧制过程中的厚度控制系统,并进行了辊缝调节量优化;最后建立了带钢头尾轧制过程中的轧... 详细信息

针对超高强钢在冷轧过程中厚度波动大以及带头带尾厚度超差的问题,首先根据金属秒流量模型建立了厚度超差预测模型与辊缝调节量预估模型;随后开发了轧制过程中的厚度控制系统,并进行了辊缝调节量优化;最后建立了带钢头尾轧制过程中的轧制速度与张力优化模型。以国内某冷连轧机组的第1机架为技术应用对象,选择两种典型的超高强钢进行生产测试,测试结果表明:超高强钢AR4146E1与DU6220A1的厚度超差长度分别从70.3 m、36.89 m下降到了16.85 m、16.33 m。

关键词：厚差控制系统辊缝超高强钢冷连轧

高功率激光对不同模式熔化极气体保护焊熔滴过渡与焊缝成形的影响

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中国激光 2024年第12期51卷 59-71页

作者：郑亚风王贺超张毫杰张群莉王梁张华夏吴让大姚建华浙江工业大学激光先进制造研究院浙江杭州310023 特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室浙江杭州310023 浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310023 奔腾激光(浙江)股份有限公司浙江温州325000

通过对10 mm厚Q345钢进行高功率激光-电弧复合焊接实验,对比研究了7.5 kW激光对不同模式电弧焊接熔滴过渡与焊缝成形的影响。结果表明:高功率激光的加入对标准熔化极活性气体保护电弧焊(MAG)、冷金属过渡弧焊(CMT)和脉冲电弧焊接过程中... 详细信息

通过对10 mm厚Q345钢进行高功率激光-电弧复合焊接实验,对比研究了7.5 kW激光对不同模式电弧焊接熔滴过渡与焊缝成形的影响。结果表明:高功率激光的加入对标准熔化极活性气体保护电弧焊(MAG)、冷金属过渡弧焊(CMT)和脉冲电弧焊接过程中的熔滴过渡有显著影响。在标准MAG焊接过程中,激光会吸引和压缩电弧,导致电弧长度显著缩短,同时匙孔喷出的金属蒸气与等离子体会降低熔滴过渡频率;在CMT焊接过程中,激光会延长单次短路过渡周期,同时引起的熔池振荡会降低短路过渡的稳定性;在脉冲电弧焊接时,激光的加入提高了熔滴过渡频率,同时匙孔处的气流对熔滴过渡起阻碍作用,使熔滴向熔池侧面过渡,造成飞溅的产生。与单一电弧焊接相比,激光-标准MAG与激光-脉冲电弧复合焊接中的焊缝熔宽增加,而激光-CMT焊接中的焊缝熔宽的变化不明显;受熔滴直径和过渡频率的影响,激光-标准MAG与激光-CMT焊接中的焊缝余高减小,而激光-脉冲电弧焊接中的焊缝余高略有增加。三种电弧模式下激光与电弧相互作用的熔化能增量值(ψ)不同,其中,激光-脉冲电弧复合焊接的ψ值最高(36%),其次为激光-标准MAG复合焊接(19%),激光-CMT复合焊接的ψ值最小(-12%)。

关键词：激光技术高功率激光-电弧复合焊接电弧模式熔滴过渡焊缝成形

基于元胞自动机方法与欧拉多相流技术的激光沉积IN718组织形貌模拟

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中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1623-1635页

作者：石新升董太宁葛鸿浩邹朋津沈盟凯张群莉刘云峰姚建华浙江工业大学激光先进制造研究院杭州310014 浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室杭州310014 浙江工业大学机械工程学院杭州310014 杭州汽轮动力集团股份有限公司杭州310022

为研究激光沉积过程中沉积层微观枝晶外延生长及转向机制,基于欧拉多相流技术与元胞自动机方法相结合,建立了激光沉积IN718二维熔化凝固模型;获得了沉积层温度场、流场以及微观凝固组织的演变过程,对比了模拟与实验所得沉积层枝晶外延... 详细信息

为研究激光沉积过程中沉积层微观枝晶外延生长及转向机制,基于欧拉多相流技术与元胞自动机方法相结合,建立了激光沉积IN718二维熔化凝固模型;获得了沉积层温度场、流场以及微观凝固组织的演变过程,对比了模拟与实验所得沉积层枝晶外延生长区厚度,分析了顶部枝晶转向的机制。结果表明:温度场与流场相互影响,模型对沉积层厚度预测误差约为7.0%。沉积层顶部和中部晶体织构取向不同,枝晶的生长方向更偏向于局部热梯度方向,在沉积层顶部,局部热梯度的方向接近水平方向,枝晶的生长方向与局部热梯度偏角较小,因此,形成平行于激光扫描方向的枝晶区。

关键词：激光沉积组织模拟欧拉多相流元胞自动机外延生长转向枝晶