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铸轧辊套超高速激光熔覆表面修复工艺研究

热加工工艺 2024年第11期53卷 72-77页

作者：李辉刘鹏宇李志慧魏小红肖梦智尹燕张瑞华钢铁研究总院北京100081 四川轻化工大学过程装备与控制工程四川省高校重点实验室四川自贡643000 阳江市五金刀剪产业技术研究院广东阳江529533 新乡航空工业(集团)有限公司河南新乡453000 兰州理工大学甘肃兰州730050

采用超高速激光熔覆在32Cr3Mo1V铸轧辊辊套表面制备了钴基合金层。采用单因素法分析了激光功率、熔覆速率、送粉速率对熔覆层成形质量的影响。结合铸轧辊套实际使用工况确定以熔覆层的厚度以及显微硬度作为考察对象,利用正交试验确定最... 详细信息

采用超高速激光熔覆在32Cr3Mo1V铸轧辊辊套表面制备了钴基合金层。采用单因素法分析了激光功率、熔覆速率、送粉速率对熔覆层成形质量的影响。结合铸轧辊套实际使用工况确定以熔覆层的厚度以及显微硬度作为考察对象,利用正交试验确定最优工艺参数,并借助扫描电镜对优选参数制备的熔覆层进行分析。结果表明,在一定参数范围内,熔覆层的厚度随送粉速率的增大而增大,随熔覆速率的增大而减小,并且与激光功率无明显相关性。优选的工艺参数为:激光功率2500 W、熔覆速率15 m/min和送粉速率30 g/min。该工艺制备的熔覆层显微组织非常均匀细小,存在明显的拱接分层现象,熔覆层底部和中部区域多为垂直于熔覆层/基体界面熔合线或搭接熔合线生长的柱状晶,生长方向具有高度的一致性,熔覆层顶部区域枝晶的生长方向相对紊乱,熔覆层的显微硬度显著高于基体,有利于提高铸轧辊辊套的耐磨性。

关键词：超高速激光熔覆钴基熔覆层显微组织

球磨时间对Ti-13Nb-5Sn牙科合金耐蚀与耐磨性能的影响

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材料工程 2024年第3期52卷 100-108页

作者：颉芳霞陆东兴黄家兵张文成孙琪超何雪明江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122

采用粉末冶金法制备了Ti-13Nb-5Sn牙科合金,研究了不同球磨时间(3,12,24,48 h)对粉末特性、材料微观结构、电化学腐蚀和摩擦学行为的影响规律。结果表明:随着球磨时间从3 h增加至48 h,粉末形貌由大块状逐渐变成细小颗粒,部分Nb和Sn原子... 详细信息

采用粉末冶金法制备了Ti-13Nb-5Sn牙科合金,研究了不同球磨时间(3,12,24,48 h)对粉末特性、材料微观结构、电化学腐蚀和摩擦学行为的影响规律。结果表明:随着球磨时间从3 h增加至48 h,粉末形貌由大块状逐渐变成细小颗粒,部分Nb和Sn原子扩散到Ti晶格中,形成了一定体积的Ti(Nb)和Ti(NbSn)固溶体;等轴α-Ti减少转变为柱状的晶界α-Ti,网篮组织转变为魏氏组织;动电位极化曲线显示,合金在人工唾液(AS)和模拟体液(SBF)中的腐蚀电位(E_(corr))和极化电阻(R_(p))呈上升趋势,腐蚀电流密度(I_(corr))呈下降趋势,α-Ti减少,β-Ti增多,使得合金耐腐蚀性能提升;合金的硬度升高,而摩擦因数、磨痕深度和磨损率逐渐降低,细化粉末在烧结中会产生更多的晶界,使得合金的耐磨性能提升。机械合金化结合模压烧结制备的Ti-13Nb-5Sn合金显示了良好的耐蚀与耐磨性能,在牙科领域具有潜在的应用前景。

关键词：钛合金机械合金化微观组织耐腐蚀性耐磨性

基于高度可控的激光雕刻技术构建的准Z方向“环氧钉”增强铝合金-碳纤维复合材料的粘接性能研究

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复合材料学报 2024年

作者：左世豪程飞黄文艺杨光明何佳鑫崔学军胡云森胡晓智西南科技大学生物质材料工程研究中心(教育部)材料与化学学院四川四众玄武岩纤维技术研发有限公司玄武岩纤维及复合材料四川省重点实验室四川轻化工大学材料科学与工程学院江苏科技大学机械工程学院西澳大利亚大学机械工程学院

本研究设计了激光雕刻、常压等离子喷涂和树脂预涂(RPC)技术处理铝合金表面构建准Z方向“环氧钉”，实现铝合金与碳纤维增强树脂（CFRP）复合材料的粘接强度提升。采用激光雕刻处理铝合金表面形成凹坑结构，为浸渍环氧树脂提供了较大的... 详细信息

本研究设计了激光雕刻、常压等离子喷涂和树脂预涂(RPC)技术处理铝合金表面构建准Z方向“环氧钉”，实现铝合金与碳纤维增强树脂（CFRP）复合材料的粘接强度提升。采用激光雕刻处理铝合金表面形成凹坑结构，为浸渍环氧树脂提供了较大的垂直空间，同时获得了更高的润湿性。使用常压等离子喷涂技术去除铝合金表面污染物，增加极性官能团的吸附量。进一步运用RPC技术将高粘度环氧树脂引入预制坑道结构，减少环氧树脂胶与基体之间的缺陷，增强机械互锁效应。经联合处理后，试样最高的粘接强度比未处理的强度提高了130.5%，复合材料的破坏模式由铝合金表面的粘接失效转变为CFRP复合材料的分层失效。简单有效的联合处理技术方案有望在异质粘接结构的高性能化发展获得应用。

关键词：接头/连接激光雕刻粘接强度提升准Z方向“环氧钉” 失效模型

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镁合金增材制造技术研究与展望

粉末冶金工业 2024年第4期 1-16页

作者：李坤黄焕杰朱亮吉辰廖若冰蒋斌潘复生高端装备机械传动全国重点实验室重庆大学机械与运载工程学院高性能结构增材制造重庆市重点实验室重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心

镁合金是最轻的金属结构材料，具有密度低、比强度、比刚度高、阻尼减震性能好、生物降解性良好等优点。传统的镁合金制造方式（铸造、挤压等）难以一步制备复杂的几何形状，铸造镁合金因冷却速率较低常常导致晶粒粗大，力学性能较差，... 详细信息

镁合金是最轻的金属结构材料，具有密度低、比强度、比刚度高、阻尼减震性能好、生物降解性良好等优点。传统的镁合金制造方式（铸造、挤压等）难以一步制备复杂的几何形状，铸造镁合金因冷却速率较低常常导致晶粒粗大，力学性能较差，挤压镁合金在成形过程中极易产生氧化夹杂等缺陷。相比之下，增材制造技术拥有快速一体化成形的优点，已逐步应用于镁合金的生产制造。目前，镁合金的增材制造技术主要包括：激光粉末床熔融技术(LPBF)、电弧熔丝增材制造技术(WAAM)、搅拌摩擦沉积技术(AFSD)以及粉末床粘合剂喷射技术(BJ)。本文首先综述了镁合金增材制造现状，针对以上4种增材制造技术分析了其成形原理、特性及成形合金特点。讨论了4种增材制造镁合金的研究现状及现存问题，总结了镁合金增材制造技术的优缺点，希望可以推动镁合金增材制造技术的研究进展。

关键词：镁合金增材制造激光粉末床熔融电弧熔丝增材制造搅拌摩擦沉积技术粉末床粘合剂喷射

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金刚石切削单晶镍纳米表面生成机理研究

中国机械工程 2024年

作者：郑江锋张国庆韩俊鸿赖志慧深圳大学广东省微纳光机电工程技术重点实验室深圳大学机电与控制工程学院深圳市高性能特种制造重点实验室深圳大学机电与控制工程学院

为研究单晶镍超精密切削加工表面生成机理，首先建立了金刚石切削单晶镍分子动力学仿真模型，通过结果分析得到不同参数对单晶镍纳米加工的影响；然后对单晶镍进行金刚石切削实验，采用白光干涉仪和扫描电子显微镜对切削表面和切屑形态... 详细信息

为研究单晶镍超精密切削加工表面生成机理，首先建立了金刚石切削单晶镍分子动力学仿真模型，通过结果分析得到不同参数对单晶镍纳米加工的影响；然后对单晶镍进行金刚石切削实验，采用白光干涉仪和扫描电子显微镜对切削表面和切屑形态进行表征，从理论和实验两方面对单晶镍切削加工工艺参数进行优化。结果表明：切削深度在一定范围内与单晶镍表面质量呈正向关；刀具负前角利于提高表面质量，但会带来毛刺；单晶镍在金刚石切削过程中未发生非晶化，位错类型以Shockley位错为主导，共存少量的Hirth、Stair-rod和Frank位错，(110)晶面的[110]晶向亚表面损伤最小，为最佳加工晶向。当前研究可以为优化单晶镍的超精密加工工艺及提高加工精度提供理论指导。

关键词：金刚石切削单晶镍分子动力学仿真表面生成机理

激光选区熔化Al-Si合金组织特征及腐蚀行为研究进展

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稀有金属材料与工程 2024年第3期53卷 870-881页

作者：郭林通王文礼杨海鸥刘文强西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055 西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西西安710072 北京科技大学工程技术研究院北京100083

激光选区熔化(selective laser melting,SLM)制备的Al-Si合金在航空航天材料定制化和轻量化的发展中有着巨大潜力。然而,影响SLM成形件寿命的腐蚀行为研究尚有不足。本文结合当前文献报道,根据SLM过程中的凝固特征分析了冶金缺陷和微观... 详细信息

激光选区熔化(selective laser melting,SLM)制备的Al-Si合金在航空航天材料定制化和轻量化的发展中有着巨大潜力。然而,影响SLM成形件寿命的腐蚀行为研究尚有不足。本文结合当前文献报道,根据SLM过程中的凝固特征分析了冶金缺陷和微观组织的形成原因,论述了SLM制备的Al-Si合金的腐蚀机制,归纳总结了冶金缺陷、微观组织和热处理工艺对于腐蚀行为的影响。发现试样的致密度,表面状态(粗糙度)和共晶Si的含量、形态及分布对腐蚀性能有重要影响。在此基础上,指出了目前SLM工艺下Al-Si合金腐蚀研究中存在的工艺参数不够系统,忽视Mg、Fe等元素的作用,研究手段和范围不够完善等不足以及未来进一步发展的方向。

关键词：激光选区熔化 Al-Si合金腐蚀行为冶金缺陷微观组织

激光沉积修复GH738/K417G合金的组织及性能

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稀有金属 2024年第6期48卷 903-912页

作者：卞宏友姚佳彬刘伟军邢飞王慧儒徐效文沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870 辽宁省激光表面工程技术重点实验室辽宁沈阳110870

针对K417G合金零件受高温气流的冲蚀而产生气蚀磨损的问题,采用GH738高温合金粉末,对K417G高温合金进行激光沉积修复试验研究,分析了沉积层裂纹产生的原因,优化激光工艺参数。研究了时效热处理前后修复试样的显微组织和硬度,以及时效热... 详细信息

针对K417G合金零件受高温气流的冲蚀而产生气蚀磨损的问题,采用GH738高温合金粉末,对K417G高温合金进行激光沉积修复试验研究,分析了沉积层裂纹产生的原因,优化激光工艺参数。研究了时效热处理前后修复试样的显微组织和硬度,以及时效热处理态试样的摩擦磨损性能。结果表明:沉积态修复区组织以外延生长的柱状枝晶为主,顶部出现了等轴晶组织,碳化物含量较少;热影响区中碳化物的含量增多,且尺寸相对减小。经时效热处理后,修复区中形成了新的晶界和晶粒,γ′相和碳化物的析出量增加,分布更加密集;时效热处理态基体和修复区平均硬度分别为HV0.3386.58和HV0.3446.58;时效热处理态修复区的平均硬度提高了HV0.3115.66,比基体高15.5%;基体的主要磨损机制为磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损,平均摩擦系数为0.69;时效热处理态修复区的磨损机制主要为轻度的磨粒磨损和氧化磨损,平均摩擦系数为0.38;时效热处理态修复区的摩擦系数仅为基体的55%,表明时效热处理态修复区比基体具有更好的耐磨性。

关键词：激光沉积修复工艺参数显微组织硬度摩擦磨损

CNTs添加量对原位自生Ti_(2)AlC增强Ti-48Al-2Cr-2Nb合金组织与力学性能的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 1917-1927页

作者：唐傅浩朱冬冬王晓红马腾飞董多浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310000 台州学院浙江省工量刃具检测与深加工技术研究重点实验室浙江台州318000 衢州学院浙江省空气动力装备技术重点实验室浙江衢州324000

采用真空电弧熔炼炉制备了原位自生Ti_(2)AlC增强Ti-48Al-2Cr-2Nb合金,研究了CNTs含量对TiAl基合金的组织演变和力学性能的影响。结果表明,随着CNTs含量的增加,合金的凝固路径向高Al方向移动,γ相含量增多,与此同时片层组织逐渐细化,Ti_... 详细信息

采用真空电弧熔炼炉制备了原位自生Ti_(2)AlC增强Ti-48Al-2Cr-2Nb合金,研究了CNTs含量对TiAl基合金的组织演变和力学性能的影响。结果表明,随着CNTs含量的增加,合金的凝固路径向高Al方向移动,γ相含量增多,与此同时片层组织逐渐细化,Ti_(2)AlC的长径比逐渐减小。在固溶强化、细晶强化以及Ti_(2)AlC析出相强化的作用下,合金的力学性能得到显著提高。随着CNTs含量的增加,合金的维氏硬度由3512.3±188.2 MPa提高到了4199.3±226.4 MPa。合金的室温压缩强度和高温压缩强度均随着CNTs含量的增加先增加后减小。当CNTs添加量为1.0%(质量分数)时,其室温压缩强度和最大应变分别达到1890.61 MPa和29.09%,分别提升54.95%和28.31%。在800℃压缩中,合金的硬化和软化效果受CNTs含量影响,1.0%CNTs的合金表现出最高的压缩强度,相比于未添加CNTs时提升约31.42%,而1.5%CNTs的合金在不影响压缩强度的情况下表现出较好的软化效果。

关键词： TiAl合金 CNTs 组织演变力学性能

基于NSGA-Ⅱ传感位置优化的曲面重构及误差补偿方法

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光子学报 2024年第2期53卷 26-36页

作者：尚秋峰张晓旭华北电力大学电子与通信工程系保定071003 河北省电力物联网技术重点实验室保定071003 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室保定071003

通过优化光纤布拉格光栅形状传感技术中传感点位置和补偿重构结果来提高薄层合金板三维形状重构精度。通过ANSYS workbench建立合金板仿真模型,提取应变和位移模态振型,根据模态置信准则、转换矩阵稳定性和模态振型相似性分别设计了三... 详细信息

通过优化光纤布拉格光栅形状传感技术中传感点位置和补偿重构结果来提高薄层合金板三维形状重构精度。通过ANSYS workbench建立合金板仿真模型,提取应变和位移模态振型,根据模态置信准则、转换矩阵稳定性和模态振型相似性分别设计了三个目标函数,采用快速和精英机制的多目标遗传算法优化传感器位置。将镍钛合金板弯曲成不同曲率半径的弧形,利用光纤布拉格光栅中心波长漂移量和线性插值算法计算得出不同形状下的结构应变,重构合金板形状,均方根误差和最大误差相较于单目标优化算法分别减小30%和15%。利用粒子群优化径向基函数神经网络算法拟合误差与位移的关系实现误差补偿,均方根误差和最大误差比无补偿时分别减小了90%和70%,最大相对百分比误差仅为5%,提高了三维形状重构算法精度。

关键词：光纤传感光纤布拉格光栅粒子群优化径向基函数形状重构模态法多目标优化误差补偿