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采用BNi82CrSiB-xCu钎料钎焊304不锈钢接头的微观组织与力学性能

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材料工程 2024年

作者：郭杰杰李华鑫蔡良益朱帅闾川阳贺艳明杨建国浙江工业大学化工机械设计研究所浙江工业大学过程装备及其再制造教育部工程研究中心浙江工业大学机械工程学院上海航天设备制造总厂有限公司

为克服常规镍基钎料钎焊不锈钢接头易形成脆性硼化物的缺点，进一步提升接头的力学性能，本文提出了在BNi-2镍基钎料中引入少量Cu的方法，以抑制接头中脆性硼化物的形成。本文分别采用BNi-2钎料和Cu改性的BNi-2钎料对304不锈钢进行真空... 详细信息

为克服常规镍基钎料钎焊不锈钢接头易形成脆性硼化物的缺点，进一步提升接头的力学性能，本文提出了在BNi-2镍基钎料中引入少量Cu的方法，以抑制接头中脆性硼化物的形成。本文分别采用BNi-2钎料和Cu改性的BNi-2钎料对304不锈钢进行真空钎焊，研究了保温时间、钎焊温度与BNi-2钎料中Cu含量对钎缝组织及力学性能的影响。结果表明，对于BNi-2钎料，随着保温时间的延长和钎焊温度的升高，钎缝中心的硼化物含量减少，但母材中的沿晶扩散硼化物增加，扩散距离也随之延长。对于添加1% Cu的BNi-2钎料接头，成功抑制了钎缝中心硼化物的生成，接头强度为(713.9±16.4) MPa，相比BNi-2钎料接头提高了19%，接头断裂在母材/钎缝界面，断裂方式为韧性断裂。添加5% Cu的BNi-2钎料接头，钎缝中心重新析出硼化物，接头强度下降，同时呈现韧性断裂与脆性断裂结合的断裂方式。

关键词：真空钎焊镍基钎料钎焊机理显微组织力学性能

外部干扰和随机DoS攻击下的网联车安全H∞队列控制

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自动化学报 2024年第2期50卷 348-355页

作者：宋秀兰李洋阳何德峰浙江工业大学信息工程学院杭州310023

针对网联车队列系统易受到干扰和拒绝服务(Denial of service, DoS)攻击问题,提出一种外部干扰和随机DoS攻击作用下的网联车安全H∞队列控制方法.首先,采用马尔科夫随机过程,将网联车随机DoS攻击特性建模为一个随机通信拓扑切换模型,据... 详细信息

针对网联车队列系统易受到干扰和拒绝服务(Denial of service, DoS)攻击问题,提出一种外部干扰和随机DoS攻击作用下的网联车安全H∞队列控制方法.首先,采用马尔科夫随机过程,将网联车随机DoS攻击特性建模为一个随机通信拓扑切换模型,据此设计网联车安全队列控制协议.然后,采用线性矩阵不等式(Linear matrix inequality, LMI)技术计算安全队列控制器参数,并应用Lyapunov-Krasovskii稳定性理论,建立在外部扰动和随机DoS攻击下队列系统稳定性充分条件.在此基础上,分析得到该队列闭环系统的弦稳定性充分条件.最后,通过7辆车组成的队列系统对比仿真实验,验证该方法的优越性.

关键词：网联自主车辆队列控制安全控制随机DoS攻击稳定性

纳米纤维素嵌合型晶胶微球的多微管成形与模拟

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化工学报 2024年第5期75卷 2060-2071页

作者：王文雅张玮楼小玲钟若菲陈冰冰贠军贤浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310023 浙江工业大学绿色制药技术与装备教育部重点实验室浙江杭州310023 浙江工业大学化学工程学院绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地浙江杭州310014

利用多微管反应器,采用结晶致孔与低温聚合方法可实现纳米纤维素嵌合型晶胶微球的规模化制备。该过程中内嵌纳米纤维素的甲基丙烯酸羟乙酯单体溶液经多微管反应器的成形是首要条件,研究其成形过程的动力学特性具有重要意义。利用高速成... 详细信息

利用多微管反应器,采用结晶致孔与低温聚合方法可实现纳米纤维素嵌合型晶胶微球的规模化制备。该过程中内嵌纳米纤维素的甲基丙烯酸羟乙酯单体溶液经多微管反应器的成形是首要条件,研究其成形过程的动力学特性具有重要意义。利用高速成像和计算流体力学(CFD)模拟方法对不同入口流速(6、8、10 mm·s^(-1))下内嵌不同比例(单体质量的1%、3%、5%)纳米纤维素的甲基丙烯酸羟乙酯液滴形成过程进行可视化研究,考察了纳米纤维素含量对液滴成形、液滴直径分布、颈缩线长度、液滴下落速度等因素的影响规律。结果表明,内嵌纳米纤维素的甲基丙烯酸羟乙酯液滴经多微管反应器的成形及滴落,会经历拉伸与压缩过程,最后稳定为球状,测得液滴直径和颈缩线长度与纤维素浓度呈正相关,纤维素含量的增加使得单体溶液黏度和表面张力系数增加,从而增大液滴尺寸和颈缩线长度,模拟得到的结果与实验基本一致,液滴直径差异为2.1%~6.3%,颈缩线长度差异为7.2%~11.9%;在对液滴成形的放大模拟中,10 mm·s^(-1)的入口流速下液滴平均直径为3.98 mm,平均颈缩线长为4.14 mm。最终,利用多微管反应器成功制备了纳米纤维素嵌合型晶胶微球,微球有效孔隙率可达80%以上,绝干孔隙率接近90%,是生物分离领域与微生物贴壁生长的理想载体。

关键词：嵌合型晶胶微球纳米纤维素多微管反应器液滴动力学成像数值模拟

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转速及倾角对组合桨功率和微观混合性能影响研究

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高技术通讯 2024年第09期 995-1002页

作者：范玉涛陈律名江兆陈冰冰浙江工业大学化工机械设计研究所浙江工业大学机械工程学院浙江工业大学过程装备及其再制造教育部工程研究中心上海通华不锈钢压力容器工程有限公司

为了研究多层搅拌桨片倾斜角度以及转速对反应器功率和微观混合性能的影响规律,对装配不同多层搅拌桨的搅拌反应器内的流体流动和微观混合性能进行了实验和数值模拟研究,在反应器内引入碘化物-碘酸盐平行竞争反应体系来评估搅拌釜内的... 详细信息

为了研究多层搅拌桨片倾斜角度以及转速对反应器功率和微观混合性能的影响规律,对装配不同多层搅拌桨的搅拌反应器内的流体流动和微观混合性能进行了实验和数值模拟研究,在反应器内引入碘化物-碘酸盐平行竞争反应体系来评估搅拌釜内的微观混合性能。此外,提出了表征反应器微观混合性能的离集指数(XS)和流场湍流特性之间的关联式,结果表明,模拟值与实验值吻合程度较高。当叶片倾角较小(φ≤30°)时,叶片倾角对釜内微观混合性能影响较小;而当叶片倾角较大(φ≥45°)时,釜内微观混合性能随叶片倾角的增加而显著减小。XS与log(ε)之间基本呈线性关系。

关键词：搅拌釜化学反应计算流体力学(CFD) 微观混合

蒸汽发生器管板间滑动磨损行为实验和模拟研究

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动力工程学报 2024年第10期44卷 1550-1557页

作者：郑瑜包士毅许磊娄乘铭陈威袁巍浙江工业大学化工机械设计研究所杭州310023 过程装备及其再制造教育部工程研究中心杭州310023 浙江工业大学机械工程学院杭州310023

针对405合金支撑板与Inconel 690合金传热管间的滑动磨损行为展开了实验研究,讨论了不同载荷和循环次数对管板间磨损情况的影响,并基于磨损表面微观形貌研究了管板之间的滑动磨损机理。基于ARCHARD磨损模型与ABAQUS自适应网格技术建立了... 详细信息

针对405合金支撑板与Inconel 690合金传热管间的滑动磨损行为展开了实验研究,讨论了不同载荷和循环次数对管板间磨损情况的影响,并基于磨损表面微观形貌研究了管板之间的滑动磨损机理。基于ARCHARD磨损模型与ABAQUS自适应网格技术建立了405合金支撑板与Inconel 690合金传热管之间的滑动磨损计算模型。结果表明:当传热管发生滑动磨损时,其表面的磨损机理主要包括黏着磨损和磨粒磨损;该模型能够较为准确地预测磨损面的轮廓形状以及磨损体积随载荷和循环次数的变化规律。

关键词：滑动磨损 ARCHARD磨损模型自适应网格技术传热管

微细波纹板激光热应力成形边界效应的抑制方法

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中国表面工程 2024年第3期37卷 78-88页

作者：姚喆赫范伟鑫陈志敏张群莉姚建华浙江工业大学激光先进制造研究院杭州310023 浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室杭州310023 浙江工业大学机械工程学院杭州310023

激光热应力成形为微细薄板结构的无模制造提供了解决方案,然而其边界效应严重影响成形精度。针对金属薄板激光热应力成形过程中的边界效应,采用振镜式激光,结合有限元模拟和成形试验分析激光工艺参数对边界效应的影响规律。研究了变速... 详细信息

激光热应力成形为微细薄板结构的无模制造提供了解决方案,然而其边界效应严重影响成形精度。针对金属薄板激光热应力成形过程中的边界效应,采用振镜式激光,结合有限元模拟和成形试验分析激光工艺参数对边界效应的影响规律。研究了变速度、变方向以及两者耦合的边界效应抑制策略,进而用于微细波纹板成形过程。结果表明,扫描路径上的温度与应力分布不均是造成边界效应的主要原因,薄板成形过程中的热累积主要存在于扫描结束端,激光工艺参数是影响弯曲成形件变形的重要因素;采用变向-变速耦合策略比单方向扫描的相对角度变化减小77.8%,实现了深宽比大于0.75的微细波纹板精密成形。变向-变速耦合策略能够有效抑制微细波纹板激光热应力成形中的边界效应,为高质量微细薄板成形提供参考。

关键词：激光材料加工波纹板激光热应力成形边界效应抑制策略激光工艺参数

水帘结构同步水冷装置对光-粉同路激光熔覆温度场的影响研究

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表面技术 2024年第13期53卷 13-21页

作者：杨高林刘谭亮雍兆郑权航王晓江石岳林姚建华浙江工业大学激光先进制造研究院杭州310023 浙江工业大学高端激光制造装备省部共建协同创新中心杭州310023 浙江工业大学机械工程学院杭州310023 舟山市鼎尊智能科技有限公司浙江舟山316031

目的解决大型设备激光增材修复过程中的局部升温易烧蚀零件边缘、熔化内部导线及橡胶圈、损坏原有结构的问题。方法采用Fluent软件和VOF模型研究水帘下干区稳定气液两相流模型,通过Abaqus软件和热传导三定律、热弹塑性理论、热变形理论... 详细信息

目的解决大型设备激光增材修复过程中的局部升温易烧蚀零件边缘、熔化内部导线及橡胶圈、损坏原有结构的问题。方法采用Fluent软件和VOF模型研究水帘下干区稳定气液两相流模型,通过Abaqus软件和热传导三定律、热弹塑性理论、热变形理论建立温度场和弯曲变形的数值模型,并通过对比光-粉同路和同步水冷2种方式下熔覆316L不锈钢的熔池形貌、晶粒尺寸、热量累积、弯曲变形差异,验证同步水冷对熔覆过程中温度场的影响机理。结果同步水冷装置内部水帘呈散射状流向四周,能够形成稳定的干区环境,沉积后的金相表面无明显气孔、裂纹等缺陷。在相同参数单道沉积时,温度云图和熔池形貌表明,水冷有效缩减了熔池的大小,但其对熔池凝固速度的影响较小,二者平均晶粒尺寸仅存在略微差别,分别为28.81μm和27.55μm。多道沉积时,水帘的冷却作用拔高了熔池边缘的温度差异,拉低了外延区域的热量累积,在降低基板整体温度的同时,增大了熔池边缘的温度梯度,而温差的增大带来了更大的热应力,导致不同沉积方式下基板的变形程度不同。在悬臂梁搭接熔覆试验中,采用热电偶测得同步水冷能保持基板背面温度在50℃以下,而光-粉同路最高能达到500℃。同时,悬臂梁厚度较薄时,基板上下面温差产生的热应力大于基板自身约束力,试样发生严重变形,且含同步水冷的变形更为明显。厚度增加时,试样自身约束力增大,变形量差异逐渐减小。结论同步水冷水路的耦合限制了熔池热量的深入与扩散,可以有效实现熔覆过程中加工区域的温度控制,同时也会导致在工件较薄时弯曲变形程度提升,但在板材厚度大于3 mm时,变形量差别趋于相同,且越来越小。

关键词：同步水冷光-粉同路增材制造温度控制能场复合数值模拟

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超声复合激光制造技术研究进展(特邀)

中国激光 2024年第4期51卷 41-59页

作者：姚喆赫潘成颢迟一鸣陈健王发博张群莉姚建华浙江工业大学激光先进制造研究院浙江杭州310023 特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室浙江杭州310023 浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310023

超声复合激光制造技术通过施加外部超声以提升激光制造的加工能力与质量,已成为国内外研究热点。分析了当前超声复合激光制造技术涉及的耦合机理,并综述了超声在激光制造过程中的作用机制。根据超声振动模块与基体的接触模式将超声引入... 详细信息

超声复合激光制造技术通过施加外部超声以提升激光制造的加工能力与质量,已成为国内外研究热点。分析了当前超声复合激光制造技术涉及的耦合机理,并综述了超声在激光制造过程中的作用机制。根据超声振动模块与基体的接触模式将超声引入方式划分为固定接触式、移动接触式、非接触式,并分别阐述三种超声引入方式的优势与缺点。进一步,从增材、等材、减材制造三个方面全面讨论了不同超声引入方式和不同激光制造技术相结合的超声复合激光制造技术,探讨了不同复合制造技术的原理和技术特点,归纳了超声振动在激光制造过程中的影响规律。在当前研究进展基础上对超声复合激光制造技术的发展方向进行了展望。

关键词：激光制造复合制造超声振动耦合机制超声引入方式

基于元胞自动机方法与欧拉多相流技术的激光沉积IN718组织形貌模拟

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中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1623-1635页

作者：石新升董太宁葛鸿浩邹朋津沈盟凯张群莉刘云峰姚建华浙江工业大学激光先进制造研究院杭州310014 浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室杭州310014 浙江工业大学机械工程学院杭州310014 杭州汽轮动力集团股份有限公司杭州310022

为研究激光沉积过程中沉积层微观枝晶外延生长及转向机制,基于欧拉多相流技术与元胞自动机方法相结合,建立了激光沉积IN718二维熔化凝固模型;获得了沉积层温度场、流场以及微观凝固组织的演变过程,对比了模拟与实验所得沉积层枝晶外延... 详细信息

为研究激光沉积过程中沉积层微观枝晶外延生长及转向机制,基于欧拉多相流技术与元胞自动机方法相结合,建立了激光沉积IN718二维熔化凝固模型;获得了沉积层温度场、流场以及微观凝固组织的演变过程,对比了模拟与实验所得沉积层枝晶外延生长区厚度,分析了顶部枝晶转向的机制。结果表明:温度场与流场相互影响,模型对沉积层厚度预测误差约为7.0%。沉积层顶部和中部晶体织构取向不同,枝晶的生长方向更偏向于局部热梯度方向,在沉积层顶部,局部热梯度的方向接近水平方向,枝晶的生长方向与局部热梯度偏角较小,因此,形成平行于激光扫描方向的枝晶区。

关键词：激光沉积组织模拟欧拉多相流元胞自动机外延生长转向枝晶