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基于激光熔覆的缸套表面梯度材料制备及其摩擦学性能研究

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表面技术 2024年第7期53卷 40-47页

作者：刘永琪袁成清饶响郭智威武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063 武汉理工大学水路交通控制全国重点实验室武汉430063 国家水运安全工程技术研究中心可靠性工程研究所武汉430063

目的研究功能梯度材料对缸套表面的抗磨减摩作用,提升缸套-活塞环配副的摩擦学性能。方法通过激光打标机在缸套表面制备具有30°角规则纹理排布的凹槽,在凹槽内采用同轴送粉的方式熔覆镍含量不同的铁基粉末,分析熔覆合金层的金相组织,... 详细信息

目的研究功能梯度材料对缸套表面的抗磨减摩作用,提升缸套-活塞环配副的摩擦学性能。方法通过激光打标机在缸套表面制备具有30°角规则纹理排布的凹槽,在凹槽内采用同轴送粉的方式熔覆镍含量不同的铁基粉末,分析熔覆合金层的金相组织,并利用往复式摩擦磨损试验机研究在一定载荷压力下功能梯度材料缸套的摩擦学性能。结果熔覆层金相组织呈现梯度排布,熔覆层与基体材料分子原子交互扩散形成良好的冶金结合。牌号为350、镍质量分数为4.2%、铁质量分数80%的粉末所制备的功能梯度材料,减摩效果最为明显,相比未经处理的对照组,平均摩擦因数降幅为25.4%,且该组在试验中接触电阻的平均值最大,相比对照组提升了63.45%。牌号为330、镍质量分数为9%、铁质量分数为70%的粉末制备的缸套,表面支撑指数最高为0.78,相比于未处理的对照组,增幅达到35%,且试验组活塞环经摩擦后,磨损量均小于对照组。结论制备了30°角分布的功能梯度材料,能使得缸套-活塞环摩擦学系统在工作过程中摩擦副的润滑油膜厚度更厚,且在运行过程中更稳定,以减少摩擦力和降低摩擦因数。同时,增强其支撑能力和储存润滑油的能力,使所制备的缸套摩擦因数显著降低。牌号为350的材料,改善摩擦学性能的效果最优。

关键词：功能梯度材料缸套-活塞环激光熔覆摩擦特性金相组织

分散剂浓度对真空热压烧结Y_(2)O_(3)透明陶瓷显微结构和光学性能的影响

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硅酸盐学报 2024年第3期52卷 774-782页

作者：彭天硕李威威梅炳初武汉理工大学武汉430070

以硝酸钇为原料,采用沉淀法成功制备出Y_(2)O_(3)纳米粉体,通过真空热压烧结工艺制备出Y_(2)O_(3)透明陶瓷。沉淀法是制备Y_(2)O_(3)粉体的常用方法,具有反应条件温和、粉体纯度高、成本低等优点,但由于粉体在沉淀过程中容易发生团聚现... 详细信息

以硝酸钇为原料,采用沉淀法成功制备出Y_(2)O_(3)纳米粉体,通过真空热压烧结工艺制备出Y_(2)O_(3)透明陶瓷。沉淀法是制备Y_(2)O_(3)粉体的常用方法,具有反应条件温和、粉体纯度高、成本低等优点,但由于粉体在沉淀过程中容易发生团聚现象,导致陶瓷的透明性降低。为了解决这一问题,在沉淀溶液中添加了PEG4000作为分散剂,期望改善其粉体的分散性。同时,在真空热压烧结过程中,用钽箔包裹样品,有效地防止了碳污染的发生。本工作研究了PEG添加量对Y_(2)O_(3)粉体和陶瓷的影响,并找到最佳工艺参数。结果表明,当PEG添加量为0.9%(摩尔分数),烧结温度为1500℃时制备的Y_(2)O_(3)陶瓷具有最高的透明性,其在1100 nm处的直线透过率为48.4%,在600 nm处也达到了18.0%。

关键词：氧化钇透明陶瓷沉淀法透过率热压烧结

TEOS对有机硅基耐高温热控涂层的性能影响

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表面技术 2024年第20期53卷 175-182页

作者：谢轩宇曹茜曾鲜程旭东武汉理工大学武汉430000

目的研究不同组分有机硅基耐高温热控涂层的微观结构及光谱吸收/发射性能的演变规律,揭示涂层成分对涂层性能的影响机制。方法以正硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷为基料原料,以TiO_... 详细信息

目的研究不同组分有机硅基耐高温热控涂层的微观结构及光谱吸收/发射性能的演变规律,揭示涂层成分对涂层性能的影响机制。方法以正硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷为基料原料,以TiO_(2)、云母为功能颜料,采用溶胶-凝胶法通过有机、无机杂化得到一种耐高温热控涂层,并对涂层的物相、表面微观结构、光学性能和热稳定性进行了测试表征。结果所制得的热控涂层均具有较低的太阳吸收比以及较高的半球发射率,当TEOS物质的量比为8时,涂层具有最低的太阳吸收比和最高的半球发射率,其值分别为0.209和0.901。涂层在600℃高温下,Si—O—Si转变为SiO_(2),部分涂层表面出现微裂纹,但未与基体脱落。TEOS物质的量比为8的涂层经高温处理后的太阳吸收比最小,半球发射率最大,其值分别为0.169和0.894。结论室温固化后涂层的太阳吸收比和半球发射率与TEOS的含量有关,太阳吸收比随着TEOS含量的增多而减少,半球发射率随着TEOS含量增多而增大。并且涂层的热稳定性随着TEOS含量的增多而增大。

关键词： SiO_(2)/有机硅复合溶胶-凝胶法太阳吸收比半球发射率有机涂料

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纤维材质对UHMWPE水润滑轴承复合材料摩擦学性能的影响

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摩擦学学报（中英文） 2024年第5期44卷 597-608页

作者：郭智威冯润麒何阳袁成清武汉理工大学交通与物流工程学院湖北武汉430063 国家水运安全工程技术研究中心可靠性工程研究所湖北武汉430063

超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene, UHMWPE)在水润滑轴承领域具有巨大的发展潜力,然而单一的UHMWPE难以满足水润滑轴承的耐磨性需求,尤其是在低速重载工况下.通过纤维改性的方法可以提高其摩擦学性能,但是纤... 详细信息

超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene, UHMWPE)在水润滑轴承领域具有巨大的发展潜力,然而单一的UHMWPE难以满足水润滑轴承的耐磨性需求,尤其是在低速重载工况下.通过纤维改性的方法可以提高其摩擦学性能,但是纤维材质的不同特性对于复合材料摩擦学性能的影响存在差异.通过热压模具分别制备剑麻纤维(Sisal fiber,SF)、碳纤维(Carbon fiber,CF)和聚酯纤维(Polyester fiber,PETF)与UHMWPE混合的定向纤维复合材料,并与纯UHMWPE做对照试验.利用R-tec往复摩擦试验机模拟不同载荷(5和10 N)和不同速度(20、40和60 mm/s)下铜球与不同复合材料的摩擦过程,通过邵氏硬度和极限抗弯强度试验对复合材料力学性能进行表征测试,采用接触角测试复合材料的浸润性,试验结束后用扫描电子显微镜观察表面磨损形貌.结果表明:纤维的力学性能,尤其是硬度和抗弯强度是影响定向纤维复合材料摩擦学性能的关键因素,所添加纤维在复合材料中强有力的支撑作用使摩擦学性能显著提高,纤维的耐磨性和浸润性是次要因素.试验工况下,CF/UHMWPE摩擦系数最低,且在低速重载(载荷10 N,速度20 mm/s)时的摩擦系数与纯UHMWPE相比降低了36.92%;添加耐磨性强的PETF纤维后,复合材料磨损体积与纯UHMWPE相比降低了30.56%.

关键词：水润滑轴承摩擦学性能纤维材质 UHMWPE 复合材料

基于视觉同时定位与地图构建的水下图像增强式视觉三维重建方法

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中国机械工程 2024年第2期35卷 268-279页

作者：梅杰覃嘉锐陈定方陈昆武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063 武汉理工大学智能制造与控制研究所武汉430063 武汉理工大学港口货物装卸技术交通部重点实验室武汉430063

针对仿生机器鱼水下作业时面临的水下图像质量偏低、水下自主定位难的问题,提出一种颜色均衡与G-B通道先验融合的水下图像增强式算法。将该算法和视觉同时定位与地图构建(SLAM)方法结合,实现了水下图像增强式的视觉三维重建。在不同水... 详细信息

针对仿生机器鱼水下作业时面临的水下图像质量偏低、水下自主定位难的问题,提出一种颜色均衡与G-B通道先验融合的水下图像增强式算法。将该算法和视觉同时定位与地图构建(SLAM)方法结合,实现了水下图像增强式的视觉三维重建。在不同水域环境下进行了水下图像处理实验、水下环境视觉三维重建实验和运动轨迹跟踪实验,结果表明该方法有效提高了水下图像综合质量,特征匹配效率提高了16.03%,真实轨迹与估计轨迹的误差平均约为7.99 mm。

关键词：水下图像增强三维重建运动轨迹跟踪视觉同时定位与地图构建(SLAM)

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部分信息和损失厌恶下的最优投资与再保险

系统工程理论与实践 2024年第3期44卷 932-946页

作者：陈凤娥季锟鹏彭幸春武汉理工大学理学院武汉430070

该文研究了具有损失厌恶特征的保险公司在仅拥有部分信息时的最优投资与再保险策略.首先,利用滤波技术将问题进行转化.然后,在期望S型效用最大化准则下,运用鞅方法,偏微分方程,傅里叶变换和逆变换方法得到了最优投资与再保险策略的半解... 详细信息

该文研究了具有损失厌恶特征的保险公司在仅拥有部分信息时的最优投资与再保险策略.首先,利用滤波技术将问题进行转化.然后,在期望S型效用最大化准则下,运用鞅方法,偏微分方程,傅里叶变换和逆变换方法得到了最优投资与再保险策略的半解析表达式.最后,利用蒙特卡罗方法进行数值分析.结果表明忽略学习下的最优投资与再保险比例比滤波估计下的更低,而且在参考点水平较高时,相比较最优再保险与通胀指数债券投资比例,忽略学习对最优股票投资比例的影响更显著.另一方面,幂效用下的最优策略比S型效用下的最优策略更加激进,其中最优再保险比例在两种效用函数情形差别最大,这说明心理因素对再保险策略的影响最显著.

关键词： S型效用部分信息投资再保险

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基于方向编码与空洞采样的室内点云物体分割

计算机辅助设计与图形学学报 2024年第7期36卷 1014-1025页

作者：李彭陈西江赵不钒宣伟邓辉武汉理工大学安全学院武汉430070 武汉理工大学土木学院武汉430070

针对现有方法在处理局部特征时忽略方向信息,且由于卷积核大小的限制无法有效地提取点云邻域特征等问题,提出一种点云分割方法.首先结合方向编码和空洞采样最大程度扩大网络的局部感受野.其次利用图卷积神经网络挖掘局部邻域内点的信息... 详细信息

针对现有方法在处理局部特征时忽略方向信息,且由于卷积核大小的限制无法有效地提取点云邻域特征等问题,提出一种点云分割方法.首先结合方向编码和空洞采样最大程度扩大网络的局部感受野.其次利用图卷积神经网络挖掘局部邻域内点的信息.然后使用邻域特征提取层自动加权融合邻域特征为更具有代表性的单个特征点.最后结合空间注意力机制,增加远程点之间的联系.在S3DIS数据集上进行物体分割实验的结果表明,所提方法的OA和mIoU比PointWeb高1.3个百分点和4.0个百分点,比基线方法 RandLA-Net高0.6个百分点和0.7个百分点,使用空洞采样与方向编码能够有效地提高点云的语义分割精度.

关键词：三维点云空洞采样物体分割注意力机制方向编码

n型Bi_(2-x)Sb_(x)Te_(3-y)Se_(y)基化合物的缺陷结构调控与电热输运性能

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物理学报 2024年第9期73卷 244-253页

作者：李睿英罗婷婷李貌陈硕鄢永高吴劲松苏贤礼张清杰唐新峰武汉理工大学襄阳示范区湖北隆中实验室襄阳441000 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 武汉理工大学纳微结构研究中心武汉430070

Bi_(2)Te_(3)基化合物是目前室温附近性能最好的热电材料,但其存在着大量复杂的缺陷结构,缺陷工程是调控材料热电性能的核心手段,因此理解和有效地调控缺陷形态和浓度是获得高性能Bi_(2)Te_(3)基热电材料的关键.本文系统地研究了四元n型... 详细信息

Bi_(2)Te_(3)基化合物是目前室温附近性能最好的热电材料,但其存在着大量复杂的缺陷结构,缺陷工程是调控材料热电性能的核心手段,因此理解和有效地调控缺陷形态和浓度是获得高性能Bi_(2)Te_(3)基热电材料的关键.本文系统地研究了四元n型Bi_(2-x)Sb_(x)Te_(3-y)Se_(y)基化合物的缺陷演化过程及其对热电输运性能的影响规律.Sb和Se的固溶引入的带电伴生结构缺陷使得材料的载流子浓度发生了巨大变化,在Bi_(2-x)Sb_(x)Te_(2.994)Cl_(0.006)样品中,Sb的固溶降低了反位缺陷Sb_(Te)_(2)形成能,诱导产生了反位缺陷Sb_(Te)_(2),使得少数载流子空穴浓度从2.09×10^(16)cm^(-3)增加至3.99×10^(17)cm^(-3),严重劣化了电性能.在Bi_(1.8)Sb_(0.2)Te_(2.994-y)Se_(y)Cl_(0.006)样品中,Se的固溶使得Se(Te)_(2)+SbBi的缺陷形成能更低,抑制了反位缺陷Sb_(Te)_(2)的产生,Bi_(1.8)Sb_(0.2)Te_(2.694)Se_(0.30)Cl_(0.006)样品的少数载流子空穴浓度降至1.49×10^(16)cm^(-3),消除了其对材料热电性能的劣化效果,显著地提升了材料的功率因子,室温下达到4.49 mW/(m·K^(2)).结合Sb和Se固溶增强合金化散射降低材料的热导率,Bi_(1.8)Sb_(0.2)Te_(2.844)Se_(0.15)Cl_(0.006)样品在室温下获得最大ZT值为0.98.该研究为调控具有复杂成分的Bi_(2)Te_(3)基材料的点缺陷、载流子浓度和热电性能提供了重要的指导.

关键词： Bi2Te3基化合物缺陷工程热电性能

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基于时空图模型的车-路-图协同定位方法

吉林大学学报（工学版） 2024年第5期54卷 1246-1257页

作者：胡钊政孙勋培张佳楠黄戈柳雨婷武汉理工大学智能交通系统研究中心武汉430063 武汉理工大学重庆研究院重庆401120

将车路协同系统中车辆的位置估计问题转化为时空图模型构建与优化问题,提出一种时空图优化协同定位(STGO-CL)方法。其中,感知区域中不同时刻的车辆位置构成图模型中的节点;车端与路端通过融合高精地图计算出来的车辆绝对位置与相对位置... 详细信息

将车路协同系统中车辆的位置估计问题转化为时空图模型构建与优化问题,提出一种时空图优化协同定位(STGO-CL)方法。其中,感知区域中不同时刻的车辆位置构成图模型中的节点;车端与路端通过融合高精地图计算出来的车辆绝对位置与相对位置构成图模型的边,并加入时延补偿约束。在求解过程中采用Levenberg-Marquardt (LM)法求解目标函数实现对感知区域中的车辆位置最优状态估计,实现车-路-图协同定位。利用CARLA建立直道和弯道仿真实验场景以验证算法,结果表明:时空图优化协同定位方法平均定位误差为0.29 m,定位性能较GPS或路侧单元(Road side unit, RSU)单独定位分别提高了97.1%和55.4%,较不融合高精地图的时空图优化协同定位方法提高了42.0%。在时延补偿上,可将200 ms时延下的定位性能提高67.0%。本文利用时空图模型实现车-路-图协同定位可有效提升车路协同系统的环境感知性能。

关键词：交通运输工程协同定位时空图模型智能网联汽车车路协同