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飞秒激光选区微织构AlN超浸润平板热管

表面技术 2024年第16期53卷 182-189页

作者：娄德元李珩邱媛江宏亮杨东超陈晨阳董超帅李腾刘顿湖北工业大学机械工程学院超快激光加工研究中心武汉430068 沈阳飞机工业(集团)有限公司沈阳110034

目的为了提升AlN基板的散热性能,研究嵌入式一体化AlN平板热管的激光加工方法。方法通过飞秒激光微织构技术结合热处理工艺制备出AlN亲疏水组合表面,并组装嵌入式一体化平板热管,测试其传热性能。通过三维表面轮廓仪、SEM、EDS和XPS分... 详细信息

目的为了提升AlN基板的散热性能,研究嵌入式一体化AlN平板热管的激光加工方法。方法通过飞秒激光微织构技术结合热处理工艺制备出AlN亲疏水组合表面,并组装嵌入式一体化平板热管,测试其传热性能。通过三维表面轮廓仪、SEM、EDS和XPS分别分析表面的三维轮廓、形貌、元素含量和化学成分,研究表面亲、疏水的形成机理。结果楔形亲疏组合AlN平板热管的启动时间、启动温度均最低,相较于全超亲水样品,启动时间降低了14.9%,启动温度降低了6.0%。楔形亲疏组合热管的热阻最低,热流密度最高。相较于全亲水热管,热阻降低了33%,热流密度提升了2%。结论AlN陶瓷表面经过激光织构会产生AlOx(多价铝氧化物),具有较高的表面能,呈超亲水状态。热处理能使表面充分氧化,降低表面能,呈超疏水状态。嵌入一体化AlN平板热管的设计和无化学激光选区微织构方法,为电子陶瓷基板的散热提供了一种新思路。

关键词： AlN 飞秒激光微织构超疏水超亲水平板热管传热性能

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脂润滑弧齿锥齿轮热弹流润滑与效率研究

摩擦学学报（中英文） 2024年第3期44卷 323-334页

作者：王振博郑鹏沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870

基于油动重载四旋翼无人机的特殊应用条件,研究了无人机齿轮箱内脂润滑弧齿锥齿轮的润滑状态及啮合效率.推导了适用于弧齿锥齿轮的脂润滑雷诺方程,采用计算油膜剪切力和微凸体接触摩擦力组成的复合摩擦系数代替摩擦系数经验公式的方法,... 详细信息

基于油动重载四旋翼无人机的特殊应用条件,研究了无人机齿轮箱内脂润滑弧齿锥齿轮的润滑状态及啮合效率.推导了适用于弧齿锥齿轮的脂润滑雷诺方程,采用计算油膜剪切力和微凸体接触摩擦力组成的复合摩擦系数代替摩擦系数经验公式的方法,研究了在无人机各种工况下的齿面润滑情况和啮合效率.结果表明,本研究中提出的考虑粗糙度的脂润滑雷诺方程能够很好预测文献中的试验结果;弧齿锥齿轮的齿面较为复杂,不能用油润滑的中心油膜厚度算法近似估计脂润滑弧齿锥齿轮整个齿面上的润滑状态;1个啮合周期内的齿面摩擦系数在节点处最大;低转速情况下,齿面将进入混合润滑状态;1个啮合周期内啮合效率的变化与啮合位置密切相关,在啮入点处效率最低;在转速不变的前提下,润滑脂黏度越高,效率损失越大.

关键词：啮合效率热弹流润滑状态摩擦系数混合润滑

B_(4)C-Al_(2)O_(3)复合陶瓷的增韧机理

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材料研究学报 2024年第8期38卷 614-620页

作者：张巍张杰中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016 沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870

在碳化硼(B_(4)C)陶瓷中加入第二相Al_(2)O_(3),研究其对B_(4)C陶瓷断裂韧性的影响和B_(4)C-Al_(2)O_(3)复合陶瓷的增韧机理。结果表明,在B_(4)C陶瓷中引入第二相Al_(2)O_(3)使B_(4)C陶瓷的断裂韧性提高。Al_(2)O_(3)加入量为40%(质量分数)的B_(4)C-Al_(2)O_(3)复合陶瓷,其断裂韧性达到最大值4.96 MPa·m^(1/2)。B_(4)C-Al_(2)O_(3)复合陶瓷的增韧机理是,在B_(4)CAl_(2)O_(3)复合陶瓷中裂纹的扩展过程中Al_(2)O_(3)晶粒形成了解理结构。这种解理结构,延长了裂纹扩展的路径和消耗了部分裂纹扩展能。同时,Al_(2)O_(3)晶粒与B_(4)C晶粒之间因热膨胀失配而产生了残余应力。虽然B_(4)C晶粒内的压应力有利于抑制裂纹的扩展,但是B_(4)C晶粒与Al_(2)O_(3)晶粒的相界处产生的张应力在一定程度上弱化相界的结合而使部分裂纹在扩展过程中沿晶扩展出现偏转,从而使B_(4)C-Al_(2)O_(3)复合陶瓷的断裂韧性提高。

关键词：无机非金属材料断裂韧性 B_(4)C-Al_(2)O_(3)复合陶瓷解理结构热膨胀失配裂纹扩展

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碳化硼陶瓷自润滑研究现状

中国表面工程 2024年第3期37卷 103-114页

作者：张巍张杰中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016 沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870

碳化硼(B_(4)C)陶瓷的自润滑对其摩擦学性能具有重要影响,但缺乏这方面的系统性综述介绍。碳化硼具有高的硬度(维氏硬度为36 GPa),因此碳化硼陶瓷是一种应用于耐磨元件的潜在候选材料。然而,碳化硼陶瓷的摩擦因数较高,增加了摩擦系统的... 详细信息

碳化硼(B_(4)C)陶瓷的自润滑对其摩擦学性能具有重要影响,但缺乏这方面的系统性综述介绍。碳化硼具有高的硬度(维氏硬度为36 GPa),因此碳化硼陶瓷是一种应用于耐磨元件的潜在候选材料。然而,碳化硼陶瓷的摩擦因数较高,增加了摩擦系统的能耗,限制了其广泛应用。自润滑是一种可避免外部润滑剂造成污染的方法,揭示碳化硼陶瓷自润滑的机理可为解决碳化硼陶瓷摩擦因数高的问题提供可行参考方案。目前碳化硼陶瓷自润滑的方式主要有预氧化、添加固体润滑剂、构建表面浮雕结构三种。预氧化是将碳化硼陶瓷预先在空气环境中进行高温下氧化处理,使其表面生成氧化层;添加固体润滑剂是将具有层状晶体结构的材料添加到碳化硼陶瓷基体中,在滑动过程中固体润滑剂从碳化硼陶瓷基体中脱落,从而在碳化硼陶瓷的磨损面上形成一层外部润滑层;构建表面浮雕结构是在碳化硼陶瓷基体中引入硬度相对较低的第二相,利用两相晶粒的硬度差,在滑动过程中原位生成凹凸的表面形貌。这些自润滑方法虽然存在技术上的局限,但仍可在一定工况下实现碳化硼陶瓷的自润滑,减小摩擦副的摩擦因数,降低摩擦系统的能耗。总结近年来碳化硼陶瓷自润滑的相关研究进展,并对碳化硼陶瓷自润滑未来的研究方向进行展望,研究结果填补了碳化硼陶瓷自润滑领域目前缺少综述文章来引领的空白,可为碳化硼陶瓷自润滑的设计、研究及应用提供有益的指导。

关键词：碳化硼陶瓷自润滑预氧化固体润滑剂浮雕结构

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SLM过程中飞溅形成机制和控制方法综述

稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 2094-2108页

作者：刘琦杨光殷俊赵朔安达沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁沈阳110136 辽宁省高性能金属增材制造工程研究中心辽宁沈阳110136 沈阳飞机工业(集团)有限公司辽宁沈阳110086

由于选区激光熔化(SLM)技术加工周期较短、易于成形结构复杂的零件,现已广泛应用于生物医疗、航空航天、汽车和军工制造业等领域。但是由于在成形过程中激光与粉末间复杂的相互作用,选区激光熔化制件的缺陷呈现出多样化的特点,且控制难... 详细信息

由于选区激光熔化(SLM)技术加工周期较短、易于成形结构复杂的零件,现已广泛应用于生物医疗、航空航天、汽车和军工制造业等领域。但是由于在成形过程中激光与粉末间复杂的相互作用,选区激光熔化制件的缺陷呈现出多样化的特点,且控制难度加大,这在一定程度上限制了该技术的发展和应用。对于飞溅缺陷的形成机制和控制方法的研究,是近年来研究的热点之一。总结了近年来的相关研究成果,将粉末、熔池及成形层作为线索,从飞溅物对成形件的影响、飞溅物形成原因、监测和控制方法以及未来研究方向4部分阐述SLM过程中飞溅形成机制和控制方法,并展望了未来的发展方向。

关键词： SLM 缺陷飞溅熔池

电力巡检中改进YOLOv5s的缺陷检测算法研究

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计算机工程与应用 2024年第10期60卷 256-265页

作者：王磊郝涌汀潘明然赵慕东张永鑫张茗宇沈阳理工大学机械工程学院沈阳110159 辽沈工业集团有限公司研发中心沈阳110045

针对无人机进行电力巡检时关键零件的检测精度较低的问题,提出了一种基于YOLOv5s的改进型缺陷检测算法。在骨干网络中引入卷积神经网络注意力模块(CBAM),增强网络对特征图中重要信息的提取效率;将YOLOv5s中原有的PANet特征融合框架替换... 详细信息

针对无人机进行电力巡检时关键零件的检测精度较低的问题,提出了一种基于YOLOv5s的改进型缺陷检测算法。在骨干网络中引入卷积神经网络注意力模块(CBAM),增强网络对特征图中重要信息的提取效率;将YOLOv5s中原有的PANet特征融合框架替换为双向特征金字塔网络(BiFPN),引入可学习的权重,映射不同的学习特征,增加对贡献较大特征的映射。在空间金字塔池化模块(spatial pyramid pooling,SPP)的基础上加入上下文卷积模块,提升特征的表达能力。通过构建航拍数据集进行实验验证,结果表明,改进后的算法mAP达到95.6%,准确率达到93.7%,召回率达到93.8%。为进一步验证算法在嵌入式系统的运行效果,通过缩小网络宽度进行轻量化,利用TensorRT推理引擎,优化了网络结构并加速了模型的推理。将模型加速后部署至Jetson Xavier NX平台进行测试,单帧图像平均运行时间为24.6 ms,检测准确率为90.8%,召回率为90.5%,能够在Jetson Xavier NX设备上对目标实现精准识别。改进后的模型提高了检测精度,体现了算法的有效性,满足电力巡检作业的实时检测需求。

关键词：电力巡检目标检测注意力机制特征融合 YOLO

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Mg-Zn系合金热裂行为的研究进展

金属学报 2024年第6期60卷 743-759页

作者：王峰白盛巍王志杜旭东周乐毛萍莉魏子淇李瑾伟沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870 沈阳工业大学辽宁省镁合金及成形技术重点实验室沈阳110870 辽宁帝德科技有限公司辽宁省汽车轻量化专业技术创新中心铁岭112611

Mg-Zn系合金是镁合金中重要的合金体系之一,因其具有丰富的相组成、突出的变形能力和时效强化效果而备受关注,在航空航天、汽车工业及生物医疗等领域显示出较大的应用潜力。但是Mg-Zn系合金凝固温度区间宽、收缩量大,导致合金存在较大... 详细信息

Mg-Zn系合金是镁合金中重要的合金体系之一,因其具有丰富的相组成、突出的变形能力和时效强化效果而备受关注,在航空航天、汽车工业及生物医疗等领域显示出较大的应用潜力。但是Mg-Zn系合金凝固温度区间宽、收缩量大,导致合金存在较大的热裂敏感性,一定程度上限制了该系合金的应用。因此,开展Mg-Zn系合金热裂行为的研究具有重要意义。本文归纳总结了热裂理论、合金元素及铸造工艺参数对Mg-Zn系合金热裂敏感性的影响,以及Mg-Zn系合金热裂行为数值模拟的研究现状;揭示了Mg-Zn系合金微观组织及凝固特性参数对热裂敏感性的作用机理,并提出了目前镁合金热裂行为研究的不足与建议,以期为Mg-Zn系合金的设计及应用提供指导。

关键词： Mg-Zn系合金热裂敏感性显微组织工艺参数

Ta对一种抗热腐蚀镍基单晶高温合金长时热暴露组织和蠕变性能的影响

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金属学报 2024年第2期60卷 179-188页

作者：刘静张思倩王栋王莉陈立佳沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870 中国科学院金属研究所沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016

为进一步提高燃机叶片的服役温度,获得综合性能更优的镍基单晶高温合金,本工作研究了Ta含量对镍基单晶高温合金在900℃长时热暴露过程中组织损伤和性能退化规律的影响。利用SEM和TEM-EDS分析了Ta含量对抗热腐蚀镍基单晶高温合金微观组织... 详细信息

为进一步提高燃机叶片的服役温度,获得综合性能更优的镍基单晶高温合金,本工作研究了Ta含量对镍基单晶高温合金在900℃长时热暴露过程中组织损伤和性能退化规律的影响。利用SEM和TEM-EDS分析了Ta含量对抗热腐蚀镍基单晶高温合金微观组织及900℃、275 MPa蠕变性能的影响。通过对比相同热暴露时间的不同Ta含量合金(2Ta、5Ta和8Ta)组织发现,随Ta含量的增加,γ’相尺寸无明显变化,但立方度有所提高,γ基体中的三次γ’相数量减少。随Ta含量由2%增加到5%,除热暴露4000 h时2种合金γ’相体积分数较为接近外,其余热暴露时间下5Ta合金的γ’相体积分数均高于2Ta合金;Ta含量进一步增加至8%,热暴露不同时间后γ’相体积分数均有所增加。随热暴露时间的延长,3种合金的900℃、275 MPa蠕变性能变化趋势存在差异:2Ta合金热暴露0~4000 h无明显变化,热暴露8000 h后性能明显降低;5Ta和8Ta合金的持久寿命均随热暴露时间的延长先升高后降低,分别在热暴露500和2000 h时达到峰值。随Ta含量的增加,合金稳态蠕变速率不断降低、蠕变寿命明显延长、峰值蠕变寿命向后推移,同时蠕变断后γ’相筏化程度和筏排结构完整度明显提高。合金蠕变性能的提升归因于蠕变初始状态中γ’相体积分数的提高、蠕变过程中γ’相筏排结构完整度和厚度的增加等综合因素。

关键词： Ta 镍基单晶高温合金长时热暴露长时蠕变

基于双旋流全环燃烧室的出口温度分布试验研究

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航空动力学报 2024年第6期39卷 125-134页

作者：门玉宾郑龙席柴昕张燚张宝华马宏宇西北工业大学动力与能源学院西安710129 中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015

以双旋流全环燃烧室为试验对象,分别在高温高压、高温中压和发动机整机条件下开展试验研究。分别设计了带有环腔引气和模拟型喷嘴等模拟发动机边界条件的试验方案,并分析不同试验条件下的出口温度分布规律。试验结果表明:中、高压试验... 详细信息

以双旋流全环燃烧室为试验对象,分别在高温高压、高温中压和发动机整机条件下开展试验研究。分别设计了带有环腔引气和模拟型喷嘴等模拟发动机边界条件的试验方案,并分析不同试验条件下的出口温度分布规律。试验结果表明:中、高压试验条件下的出口温度分布规律基本一致,热点区域基本一致;中压试验周向出口温度分布水平明显优于高压试验;高压试验温度分布曲线呈中心波峰形式,而中压试验中心波峰形式不明显。设计的高压试验出口温度分布规律和数值更接近发动机整机测试结果,设计的中压试验出口温度分布数值与高压试验相比存在一个比例系数,系数为1.3~1.4。

关键词：双旋流全环燃烧室试验高温高压发动机试验出口温度分布