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核电厂定位销局部干法水下TIG焊接工艺

焊接学报 2024年第2期45卷 7-12,I0003页

作者：孙清洁张清华赵永庆郭佳威李天佑班华康侯少军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 哈尔滨工业大学(威海) 特种焊接技术省重点实验室威海264209

以核电厂定位销水下焊接为研究对象,研制双层气体保护的局部干法水下TIG旋转焊枪,运动轨迹通过直流电机带动钨极绕固定直径转动实现.对核级材料Z2CN19-10控氮奥氏体不锈钢进行焊接,研究局部干法水下TIG焊接焊缝成形,优化工艺参数,结合... 详细信息

以核电厂定位销水下焊接为研究对象,研制双层气体保护的局部干法水下TIG旋转焊枪,运动轨迹通过直流电机带动钨极绕固定直径转动实现.对核级材料Z2CN19-10控氮奥氏体不锈钢进行焊接,研究局部干法水下TIG焊接焊缝成形,优化工艺参数,结合热循环曲线及电弧形态,分析焊接接头显微组织及力学性能.结果表明,当焊枪的内层和外层保护气均通氩气时,焊缝成形良好,电弧形态稳定;增大焊接电流或减小焊接速度均使焊缝熔深增大,熔宽增大;对比水下焊接接头和陆上焊接接头发现,水的快速冷却作用会促使熔合线附近的铁素体的形态由树枝状转变为板条状,奥氏体含量减少,焊缝中心晶粒细化;水下焊接接头的显微硬度和力学性能略高于陆上焊接接头.

关键词：水下局部干法焊接 TIG焊接控氮奥氏体不锈钢焊缝成形组织性能

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高轨卫星角动量管理的太阳电池阵转角控制

系统工程与电子技术 2024年

作者：何益康林书宇杨森王振华何闻浙江大学浙江省先进制造技术重点实验室上海航天控制技术研究所哈尔滨工业大学航天学院

为了延长高轨卫星的角动量卸载周期，提出一种用于高轨卫星角动量管理的太阳电池阵转角控制方法。首先，构建出太阳电池阵转角控制作用模型，并将用于卫星角动量管理的太阳电池阵转角控制转化为约束优化问题。然后，又从工程实用的角度... 详细信息

为了延长高轨卫星的角动量卸载周期，提出一种用于高轨卫星角动量管理的太阳电池阵转角控制方法。首先，构建出太阳电池阵转角控制作用模型，并将用于卫星角动量管理的太阳电池阵转角控制转化为约束优化问题。然后，又从工程实用的角度出发，根据常用的两翼太阳电池阵对称布局的特点，简化了用于角动量管理的太阳电池阵转角控制问题，提出简单实用的太阳电池阵转角控制律。最后，通过数值仿真和某遥感卫星的在轨环境干扰数据对本文所提出的方法进行验证，结果表明所提方法可以显著降低卫星角动量的积累，延长角动量卸载周期。

关键词：高轨卫星太阳电池阵角动量管理控制律约束优化

响应型固体功能表面的浸润性可逆调控研究进展

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机械工程学报 2024年第7期60卷 144-173页

作者：吴春亚孙瑞江侯博李曦光吴佳昊刘畅陈明君哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室哈尔滨150080 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

浸润性可逆调控响应型表面是一种通过外部刺激响应材料或形貌可控微观结构实现静态/动态浸润性可逆转换的固体表面,可有效解决传统特殊浸润表面性能单一、结构固定等问题,更符合基础研究和工程现场的多样化、时变性应用需求。着眼于表... 详细信息

浸润性可逆调控响应型表面是一种通过外部刺激响应材料或形貌可控微观结构实现静态/动态浸润性可逆转换的固体表面,可有效解决传统特殊浸润表面性能单一、结构固定等问题,更符合基础研究和工程现场的多样化、时变性应用需求。着眼于表面浸润性能主观调控中关键技术的发展态势,综述分析了响应型固体表面的类型特征、制备方法和应用前景。根据外部刺激类型,将响应型功能表面归纳为基于化学组成和基于微观结构两大类,重点围绕光响应型、温度响应型、pH响应型和磁场响应型等功能表面的响应材料、响应原理、调控机制及性能特点展开系统分析,聚焦于两类响应功能表面制备方法,梳理其基本原理、技术特色及其优劣性,并深入探讨了两类表面在可控油水分离、微液滴/流体操控等领域的潜在应用价值。最后指出了浸润性可逆调控表面在发展过程中需要面临的挑战和仍需注重解决的问题,希望能为后续人工响应型功能表面研究工作的大规模推进提供参考。

关键词：功能表面可逆调控浸润性响应类型制备方法应用前景

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海洋微生物膜层激光清洗表面轮廓有限元计算

中国科学：技术科学 2024年第1期54卷 165-178页

作者：冯俊华毕思源雷正龙付伟杰薛跃文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

本文以高强钢表面海洋微生物膜层为研究对象,开展了激光清洗试验与数值模拟研究.基于激光清洗常用的数值建模思想建立激光辐照模型,并改进了材料的去除过程从而建立了激光烧蚀模型,采用两种模型计算比较了功率200~800 W,频率10和20 kHz... 详细信息

本文以高强钢表面海洋微生物膜层为研究对象,开展了激光清洗试验与数值模拟研究.基于激光清洗常用的数值建模思想建立激光辐照模型,并改进了材料的去除过程从而建立了激光烧蚀模型,采用两种模型计算比较了功率200~800 W,频率10和20 kHz下激光清洗的温度场和清洗轮廓,并分析了不同光斑搭接率对清洗质量的影响.结果表明:功率为600 W时激光辐照模型计算的清洗宽度达906μm,明显超过了光斑直径900μm,而激光烧蚀模型仅有882μm且功率增大到800 W也没有超过光斑直径. 200 W功率下激光清洗实验测得的最高温度约为423.5 K,激光烧蚀模型计算值为432 K,而激光辐照模型计算值高达2441 K. 200 W功率下激光清洗实验测得的清洗深度约为33.7μm,激光烧蚀模型计算值约为32.6μm,而激光辐照模型计算值高达63.9μm;因此结合试验和理论计算分析结果表明激光烧蚀模型相较激光辐照模型精确度更高.此外,采用激光烧蚀模型对5~10 kHz频率激光清洗表面进行模拟,结果显示:在采用经典高斯能量分布激光束进行激光清洗时,应保持光斑搭接率在50%以上,以保证清洗质量均匀一致.

关键词：海洋生物膜层处理激光清洗表面轮廓数值模拟

G13Cr4Mo4Ni4V轴承钢重载滚动接触疲劳损伤演化及失效行为研究

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摩擦学学报 2024年第9期44卷 1219-1229页

作者：林飞虎王黎钦李臻吴继强魏帅帅束坤刘永宝哈尔滨工业大学航空航天轴承技术及装备工信部重点实验室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工业大学郑州研究院中国航发哈尔滨轴承有限公司

G13Cr4Mo4Ni4V高温轴承钢在航发主轴轴承中广泛应用，具有优异的接触疲劳强度.采用球棒式疲劳试验机研究其在重载润滑条件下的滚动接触疲劳(RCF)损伤演化及失效行为.通过对测试棒接触轨迹三维形貌的测量，结合混合弹流润滑分析，获取了... 详细信息

G13Cr4Mo4Ni4V高温轴承钢在航发主轴轴承中广泛应用，具有优异的接触疲劳强度.采用球棒式疲劳试验机研究其在重载润滑条件下的滚动接触疲劳(RCF)损伤演化及失效行为.通过对测试棒接触轨迹三维形貌的测量，结合混合弹流润滑分析，获取了接触区润滑行为的演变规律及其对表层和近表层疲劳失效行为的影响.通过对次表层材料微观结构组分和组织形貌的分析，研究了材料组织结构的累积损伤行为，探讨了微区润滑行为与近表层夹杂和次表层材料累积损伤之间的映射关系.研究结果表明：接触轨迹表面磨损、微点蚀和塑性变形造成接触表面润滑状态变化，润滑状态变化、近表层夹杂和次表层材料组织结构累积损伤之间的竞争机制和相互作用是造成不同疲劳失效形式的主要因素.该研究中首次对G13Cr4Mo4Ni4V轴承钢疲劳损伤演化及失效行为进行了详细分析，为轴承制造筛选材料和工艺提供数据.

关键词：轴承钢滚动接触疲劳损伤演化混合弹流润滑塑性变形

残余应力对GH3230层板焊缝热疲劳寿命影响规律研究

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中国机械工程 2024年第6期35卷 1097-1102页

作者：董志波李承昆王程程韩放张植航滕俊飞吕彦龙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 中国航空制造技术研究院北京100024

为了探究残余应力对层板冷却结构焊缝服役寿命的影响规律,首先对GH3230层板在常规条件下的激光焊接过程进行有限元模拟与实验验证,然后在此基础上对预拉伸、温差拉伸等焊接残余应力调控方法开展模拟。基于焊后残余应力模拟结果研究了层... 详细信息

为了探究残余应力对层板冷却结构焊缝服役寿命的影响规律,首先对GH3230层板在常规条件下的激光焊接过程进行有限元模拟与实验验证,然后在此基础上对预拉伸、温差拉伸等焊接残余应力调控方法开展模拟。基于焊后残余应力模拟结果研究了层板服役过程的温度及等效应力变化规律,并将多个模型之间不同残余应力下服役状态进行对比分析,最后利用Morrow修正的Coffin-Manson方程对焊缝后续服役寿命进行评估。研究结果表明,焊接残余应力的存在大幅降低了层板结构焊缝区域热疲劳寿命,通过残余应力调控技术可有效改善焊缝区域服役过程中的应力幅或平均应力,使其分别下降70%与25%,焊接残余应力调控对提高层板结构热疲劳寿命具有重要意义。

关键词：层板结构残余应力热应力疲劳寿命

选区激光熔化制备IN738LC流道的电化学抛光工艺

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表面技术 2024年第20期53卷 134-142,157页

作者：吕海卿王琦舜李明川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 哈尔滨工业大学郑州研究院郑州450046

目的改善选区激光熔化制备的流道部件内表面的成形质量。方法采取内置阴极的电极排布方式,对IN738LC流道内表面进行电化学抛光,在磷酸-硫酸体系下对电解液配比进行试验优化,同时确定适用于流道内表面电化学抛光的最佳添加剂(丙三醇)添... 详细信息

目的改善选区激光熔化制备的流道部件内表面的成形质量。方法采取内置阴极的电极排布方式,对IN738LC流道内表面进行电化学抛光,在磷酸-硫酸体系下对电解液配比进行试验优化,同时确定适用于流道内表面电化学抛光的最佳添加剂(丙三醇)添加量、温度区间、外加电压等主要工艺参数。采用激光共聚焦显微镜与表面轮廓仪测量流道内表面的表面粗糙度以评价电化学抛光效果,并通过光学显微镜对抛光前后流道内表面形貌变化进行对比与分析。结果在60%(体积分数)磷酸与15%(体积分数)硫酸的混合电解液中,IN738LC流道内表面取得了最佳的抛光效果,表面粗糙度降低最多。在每100 mL混合电解液中加入6 mL的丙三醇,可以进一步提高抛光效果;最佳抛光温度为50~60℃;在2.3 V(***)的外加电压下,可以实现SLM制备流道粗糙内部表面的高选择性电化学抛光,直流道内表面粗糙度由约10μm降低至1.12μm。结论与常规电化学抛光采用的极限电流平台中间电压1.7 V(***)相比,新型过电位电化学抛光所采用的特殊电压2.1~2.3 V(***)明显更适用于选区激光熔化成形的复杂流道内表面,在不带来表面损伤的前提下,最大限度地实现了黏附颗粒的选择性去除。在合适的电解液中加入适量甘油使抛光后内表面的熔道轮廓更加平滑,电化学抛光的整体均匀性有所提高。过电位抛光方法在局部选择性和整体均匀性上的优异表现,证明了其在增材制造复杂构件表面光整方面具有极高的应用价值。

关键词：选区激光熔化流道内表面电化学抛光表面粗糙度过电位

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超高温氧化物陶瓷激光增材制造及组织性能调控研究进展

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无机材料学报 2024年第7期39卷 741-753页

作者：陈乾苏海军姜浩申仲琳余明辉张卓西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072 西北工业大学深圳研究院深圳518057

氧化物陶瓷具有高硬度、高强度以及优异的抗氧化和抗腐蚀性能,是高性能发动机极端高温、燃气腐蚀、氧化服役环境用重要的候选高温结构材料,在航空航天用高端装备领域具有广阔的应用前景。与传统陶瓷制备技术相比,激光增材制造技术能够... 详细信息

氧化物陶瓷具有高硬度、高强度以及优异的抗氧化和抗腐蚀性能,是高性能发动机极端高温、燃气腐蚀、氧化服役环境用重要的候选高温结构材料,在航空航天用高端装备领域具有广阔的应用前景。与传统陶瓷制备技术相比,激光增材制造技术能够一步实现从原材料粉末到高性能结构件的一体化高致密成型,具有柔性度好、成型效率高的特点,可以快速制备高性能、高精度、大尺寸复杂结构部件。近年来,基于液固相变发展的熔体生长氧化物陶瓷激光增材制造技术已成为高温结构材料制备技术领域的前沿研究热点之一。本文首先概述了激光增材制造技术的基本原理,着重介绍了选区激光熔化与激光定向能量沉积两种典型激光增材制造技术的工艺特点。在此基础上,重点阐述了利用激光增材制造技术制备不同氧化物陶瓷的组织特征及工艺参数对微观组织的影响规律,并总结比较了不同体系氧化物陶瓷力学性能的差异。最后,对该领域存在的问题进行了梳理和分析,并对未来的发展趋势进行了展望。

关键词：超高温氧化物陶瓷激光增材制造选区激光熔化激光定向能量沉积组织调控综述

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肌肉协同理论在脑卒中上肢康复中的研究进展

机器人 2024年第3期46卷 370-384页

作者：盛译萱常辉王志永曹锐凯刘洪海哈尔滨工业大学(深圳)机器人技术与系统国家重点实验室广东深圳518055

肌肉协同理论在脑卒中上肢康复中的应用有望为临床康复的标准化评估和干预提供新的技术手段和指导策略。本文针对基于肌肉协同理论的人体运动模块化策略,总结了肌肉协同的数学模型和特点,重点分析了近年来肌肉协同理论在脑卒中上肢康复... 详细信息

肌肉协同理论在脑卒中上肢康复中的应用有望为临床康复的标准化评估和干预提供新的技术手段和指导策略。本文针对基于肌肉协同理论的人体运动模块化策略,总结了肌肉协同的数学模型和特点,重点分析了近年来肌肉协同理论在脑卒中上肢康复中的研究现状,主要包括运动损伤评估、康复效果评估、康复干预指导和康复机器人有效性评价4个方面。然后分析了肌肉协同理论发展所面临的挑战。最后对肌肉协同理论在临床康复应用的研究进程进行总结,并对未来发展趋势进行展望。

关键词：肌肉协同运动控制脑卒中康复功能评估康复干预