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航空发动机应用领域粉末高温合金的研究进展

中国粉体技术 2025年第1期 46-60页

作者：史振宇刘晓文宋来聪李永段宁民王继来张成鹏河北工业大学机械工程学院省部共建电工设备可靠性与智能化国家重点实验室山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室

【目的】总结粉末高温合金的材料设计和制备工艺等方面的研究进展，为研究延长航空发动机涡轮盘等关键部件的使用寿命打下基础。【研究现状】针对近年来国内外航空发动机涡轮盘等关键部件主要材料的粉末高温合金，综述多种类型的粉末高... 详细信息

【目的】总结粉末高温合金的材料设计和制备工艺等方面的研究进展，为研究延长航空发动机涡轮盘等关键部件的使用寿命打下基础。【研究现状】针对近年来国内外航空发动机涡轮盘等关键部件主要材料的粉末高温合金，综述多种类型的粉末高温合金的元素组成及制备工艺，概括碳、钽、铪、硼、锆、钴、钛、稀土元素等微量元素对粉末高温合金性能的影响，总结热等静压、热挤压、粉末注射成型、增材制造等制备工艺对粉末高温合金性能的影响。【结论与展望】在材料设计方面，应优化粉末高温合金元素组成，探索添加更多高性能元素，制备更耐高温、耐氧化、力学性能优异、服役寿命长的粉末高温合金；在制备工艺方面，优化热等静压及热挤压工艺参数，继续探索完善粉末注射成型、增材制造工艺。

关键词：粉末高温合金微量元素热等静压热挤压

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基于无人机果树冠层卷吸效应的窄弧扇形防漂移喷嘴设计

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农机化研究 2025年第1期47卷 79-86页

作者：李毅轩赵耀辉汪星星武汉科技大学机械自动化学院武汉430081 冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081

针对植保无人机对果树冠层喷洒易产生的药液漂移问题,结合植保无人机对果树喷洒时产生的卷吸效应和扇形喷嘴雾化原理,设计了一种窄弧扇形喷嘴结构,并通过对不同冠层压力损失系数下的喷洒过程进行仿真分析,得到最佳防漂移的窄弧扇形喷嘴... 详细信息

针对植保无人机对果树冠层喷洒易产生的药液漂移问题,结合植保无人机对果树喷洒时产生的卷吸效应和扇形喷嘴雾化原理,设计了一种窄弧扇形喷嘴结构,并通过对不同冠层压力损失系数下的喷洒过程进行仿真分析,得到最佳防漂移的窄弧扇形喷嘴结构参数。研究结果表明:喷嘴内径增大,液膜与液带结构趋于稳定,液滴分布均匀,沉积率呈先降后升趋势;冠层压力损失系数降低,粒径频谱宽度减小,但沉积率总体提高;对较厚冠层果树植保时,选择内径1.3 mm、狭缝宽度0.15 mm的喷嘴,防漂移性能较好;对较薄冠层果树植保时,选择内径1.03 mm、狭缝宽度0.2 mm的喷嘴,防漂移性能较好;采用窄弧扇形喷嘴的液滴频谱宽度>0.7,沉积率>94.1%。

关键词：植保无人机窄弧扇形喷嘴卷吸效应防漂移性能

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基于耦合界面键合效应的石墨烯磨损研究

原子与分子物理学报 2025年第6期42卷 66-75页

作者：郑云飞卢艳武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院武汉430081

石墨烯作为二维固体润滑材料,其超滑特性不仅是物理作用结果,其化学键结构机制下的摩擦化学现象,是深入理解石墨烯摩擦性能的关键.本文采用分子动力学(MD)方法构建了多重层数石墨烯增强不同粗糙形貌的金属基底模型,实现了其与金刚石尖... 详细信息

石墨烯作为二维固体润滑材料,其超滑特性不仅是物理作用结果,其化学键结构机制下的摩擦化学现象,是深入理解石墨烯摩擦性能的关键.本文采用分子动力学(MD)方法构建了多重层数石墨烯增强不同粗糙形貌的金属基底模型,实现了其与金刚石尖端滑动过程的动态分析,揭示了考虑尖端与石墨烯之间存在界面键时石墨烯层的理化耦合作用下的磨损机理.研究结果表明:当考虑金刚石尖端与石墨烯之间化学键合时,石墨烯发生磨损破裂的临界载荷相对于不考虑界面化学键时的值减小,这是由于界面键的形成会剥离石墨烯导致石墨烯断裂所致;金属基底的粗糙度也是决定石墨烯发生磨损破裂时临界载荷的重要因素之一,当粗糙度增大,临界载荷减小,同时通过增加石墨烯层的层数(增韧)来提高石墨烯发生磨损破裂失效的临界载荷.

关键词：石墨烯层界面键分子动力学磨损破裂

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静压力对超声滚压Ti6Al4V合金表面完整性和腐蚀性的影响

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机械科学与技术 2025年

作者：冯泽奇韩新哲李顺康周宗正王洪涛丁金花刘俨后韩金国山东理工大学机械工程学院山东省精密制造与特种加工重点实验室

超声表面滚压处理（USRP）可起到降低表面粗糙度、提高表面显微硬度、增加表面压应力和细化表面晶粒的作用。超声滚压参数（静压力、加工次数、进给速度等）决定了超声滚压效果。本文研究了超声滚压加工中静压力对Ti6Al4V合金试样表面... 详细信息

超声表面滚压处理（USRP）可起到降低表面粗糙度、提高表面显微硬度、增加表面压应力和细化表面晶粒的作用。超声滚压参数（静压力、加工次数、进给速度等）决定了超声滚压效果。本文研究了超声滚压加工中静压力对Ti6Al4V合金试样表面完整性的影响。研究结果表明，随着静压力增大，试样的塑性变形程度增大，但是过大的静压力会增大表面粗糙度，破坏表面完整性。当静压力为0.3 MPa时，试样表面完整性最好，表面粗糙度为0.043 μm，表面显微硬度提高到632 HV，表面平均残余压应力约为305 MPa。EBSD结果表明，加工表面的平均晶粒尺寸细化至1.09 μm。电化学结果表明，相较于未滚压试样，经过超声滚压后，试样的腐蚀电流密度为3.007E-07 A/cm2，降低了90.43%，年腐蚀速率为9.84E-4 mm/a，降低了90.44%。USRP有效改善了Ti6Al4V合金的表面完整性和耐腐蚀性。低表面粗糙度、深残余压应力和表面晶粒细化是USRP提高Ti6Al4V合金耐腐蚀性能的主要原因。

关键词：超声滚压 Ti6Al4V合金静压力表面完整性耐腐蚀性

面向筋板布局的机床基础件立柱的多目标拓扑优化

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北京工业大学学报 2025年 241-249页

作者：牛鹏程强杨聪彬刘志峰北京工业大学先进制造与智能技术研究所北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室北京工业大学机械工业重型机床数字化设计与测试技术重点实验室吉林大学数控装备可靠性教育部重点实验室

为提高机床关键基础大件立柱的综合性能,本文通过振动噪声测试分析系统,开展不同方向上某机床立柱的敲击测试实验,以得到其全部模态。在实验结果分析基础上,利用Abaqus软件进行面向筋板布局的立柱多目标拓扑优化分析。根据分析结果,修... 详细信息

为提高机床关键基础大件立柱的综合性能,本文通过振动噪声测试分析系统,开展不同方向上某机床立柱的敲击测试实验,以得到其全部模态。在实验结果分析基础上,利用Abaqus软件进行面向筋板布局的立柱多目标拓扑优化分析。根据分析结果,修整并重构新的立柱筋板布局。优化前后立柱有限元分析对比显示,其质量减轻10.09%,最大变形量减少5%,固有频率亦有一定程度提升。优化结果表明本文所进行的工作,既减轻立柱整体质量,节省立柱工程用料,又在一定程度上提升了其动静态性能。

关键词：数控机床机床立柱筋板布局多目标优化拓扑优化多目标优化

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铁基非晶态合金涂层表面耐磨损及耐腐蚀性能

稀有金属材料与工程 2016年第4期45卷 957-962页

作者：赵国强张松山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室山东济南250061

利用超音速火焰喷涂工艺在316不锈钢基体上制备铁基非晶态合金涂层,研究了涂层的磨削性能、涂层磨削表面的耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明,3个磨削参数中,磨削深度对涂层表面的表面粗糙度及耐腐蚀性能影响最大,进给速度次之;而进给速... 详细信息

利用超音速火焰喷涂工艺在316不锈钢基体上制备铁基非晶态合金涂层,研究了涂层的磨削性能、涂层磨削表面的耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明,3个磨削参数中,磨削深度对涂层表面的表面粗糙度及耐腐蚀性能影响最大,进给速度次之;而进给速度对涂层表面耐磨性能影响最大,磨削深度次之;磨削速度对涂层的表面粗糙度、耐磨性能和耐腐蚀性能影响较小。最后,根据不同的涂层性能要求对磨削参数组合进行优化。

关键词：超音速火焰喷涂铁基非晶态合金涂层耐磨性能耐腐蚀性能

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分布参数双层隔振系统建模及其振动传递特性

振动．测试与诊断 2015年第1期35卷 156-162,196页

作者：杨明月孙玲玲王晓乐山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室

从振动能量传递观点及工程实际隔振设计的角度出发,建立了中间连续筏体和中间分散质量两类双层隔振系统的解析模型。考虑连续筏体、隔振器及安装基础的分布参数特性,基于导纳矩阵理论对两类双层隔振系统的动态特性传递方程进行了理论推... 详细信息

从振动能量传递观点及工程实际隔振设计的角度出发,建立了中间连续筏体和中间分散质量两类双层隔振系统的解析模型。考虑连续筏体、隔振器及安装基础的分布参数特性,基于导纳矩阵理论对两类双层隔振系统的动态特性传递方程进行了理论推导。以功率流为价值函数揭示了系统振动传递机理并阐述了实际双层隔振设计需遵循的一般规律。实例研究表明：力矩激励在隔振系统能量传输中扮演着重要角色,应尽量减少力矩扰动带来的能量注入;在能耗效率及安装空间允许条件下,适当放大中间质量可获得更佳的隔振效果;中间筏体的柔性、隔振器的分布参数特性以及安装基础的非刚性因素使得中高频隔振性能恶化,采用中间分散质量方案可有效避免筏体柔性模态影响,并能显著降低隔振器驻波同柔性筏体模态间的耦合交互引起的能量峰值。

关键词：双层隔振中间质量导纳矩阵分布参数驻波效应

轴承-转子系统运动分析及主轴振动的相位控制

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北京理工大学学报 2019年第9期39卷 894-899页

作者：于哲陈淑江马金奎路长厚李昊山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室

为限制高速运动过程中轴承转子系统的振动及提高机床加工精度,提出了通过控制可倾瓦轴承转子的振幅和相位以降低主轴前端振幅来达到提高加工精度的方法.建立了刚性轴转子系统的五自由度振动模型,并求出了转子系统振动的微分方程;通过流... 详细信息

为限制高速运动过程中轴承转子系统的振动及提高机床加工精度,提出了通过控制可倾瓦轴承转子的振幅和相位以降低主轴前端振幅来达到提高加工精度的方法.建立了刚性轴转子系统的五自由度振动模型,并求出了转子系统振动的微分方程;通过流量平衡法求得可倾瓦轴承的供油流量,并离散雷诺方程求出了可倾瓦轴承的油膜力;通过欧拉法得出了可倾瓦轴承转子轨迹,并通过空间直线方程得出了主轴前端转子运动轨迹;通过电磁致动器作为辅助控制装置调节可倾瓦轴承转子的切向加速度和法向加速度.算例的仿真结果显示可倾瓦轴承转子的轨迹收敛成圆形,并减小了前后轴承的相位差,主轴前端振幅降低了60.26%.

关键词：轴承-转子系统可倾瓦轴承转子系统振动相位控制

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基于欠定盲源分离的结构模态参数识别

振动．测试与诊断 2016年第4期36卷 722-728,811-812页

作者：于刚周以齐刘磊米永振山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室济南250061

针对欠定情况下传统盲源分离(blind source separation,简称BSS)算法无法有效识别结构模态参数的问题,研究了一种不受传感器数量限制的BSS算法。算法主要分为振型矩阵估计与单模态信号分离两步。首先,利用各阶模态响应信号在时频域中的... 详细信息

针对欠定情况下传统盲源分离(blind source separation,简称BSS)算法无法有效识别结构模态参数的问题,研究了一种不受传感器数量限制的BSS算法。算法主要分为振型矩阵估计与单模态信号分离两步。首先,利用各阶模态响应信号在时频域中的聚类特性估计结构的模态振型;然后,在已知振型矩阵的基础上,通过L1范数最小化算法分离出多个单模态信号;最后,利用单模态参数识别方法提取各阶模态的频率与阻尼比。经仿真与实验验证,本研究方法可以准确识别出结构的各阶模态参数,同时对测量噪声不敏感,具有很好的噪声鲁棒性,在工程实践中具有一定的应用价值。

关键词：盲源分离模态参数识别欠定稀疏分量分析