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超声冲击对激光熔覆铁基涂层表面完整性及耐腐蚀性研究

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中国表面工程 2025年

作者：王新生郑阳柳建蔡志海杜娴王海斗郑州轻工业大学河南省机械装备智能制造重点实验室陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心

45CrNiMoVA高强钢具备高强度、高淬透性、高比强度和优异的抗疲劳性能，常用于装甲车辆扭杆悬挂系统以及航空航天工业系统。为解决45CrNiMoVA高强钢在腐蚀环境下的应力腐蚀问题，采用自制铁基合金粉末在高强钢表面进行激光熔覆，并对涂... 详细信息

45CrNiMoVA高强钢具备高强度、高淬透性、高比强度和优异的抗疲劳性能，常用于装甲车辆扭杆悬挂系统以及航空航天工业系统。为解决45CrNiMoVA高强钢在腐蚀环境下的应力腐蚀问题，采用自制铁基合金粉末在高强钢表面进行激光熔覆，并对涂层进行超声冲击强化处理，分析超声冲击前后涂层的表面完整性及耐腐蚀性。结果表明，超声冲击处理后，涂层表面粗糙度由12.76 μm降至2.05 μm，降低了83.93%。表层形成约15 μm细晶层，层内晶粒出现破碎、压缩及拉长，并沿加工方向上展现出塑性流动，晶粒致密程度增加，涂层亚表面和内部未见明显的晶粒变化。涂层残余应力由拉应力（97 MPa）转变为压应力（-200 MPa），最大残余压应力（-200 MPa）出现在表层。顶部硬度最大值由772HV0.1增至889HV0.1，表层下100 μm范围内硬度显著提升。涂层表面较低的粗糙度、细化的晶粒、加工硬化和残余压应力的存在阻碍了腐蚀离子的渗入，涂层自腐蚀电位正移130 mV，腐蚀电流密度下降56.48%。经超声冲击强化后的激光熔覆涂层在3.5%NaCl溶液中具有较好的耐电化学腐蚀性。本研究克服了硬质涂层表面强化困难，为超声冲击技术在高硬度涂层中的应用提供参考和借鉴。

关键词：激光熔覆超声冲击表面完整性耐腐蚀性

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采用单目视觉的手工搬运作业风险评估研究

机械科学与技术 2025年

作者：苗子恒王卫星王子翱刘通安星奇贵州大学现代制造技术教育部重点实验室贵州大学机械工程学院

为提高手工搬运作业（Manual material handling，MMH）的安全性，本文提出了一种基于单目视觉的非接触式风险评估方法。首先，对相机进行标定获取相机参数；其次，利用单目摄像机采集视频帧并通过人体姿态估计模型获取人体关键点数据... 详细信息

为提高手工搬运作业（Manual material handling，MMH）的安全性，本文提出了一种基于单目视觉的非接触式风险评估方法。首先，对相机进行标定获取相机参数；其次，利用单目摄像机采集视频帧并通过人体姿态估计模型获取人体关键点数据；最后，利用人体关键点数据计算推荐重量限制（Recommended weight limit，RWL）进行风险评估。结果显示：与真实值相比，本文方法获得的RWL有90%的误差在±2kg范围内，误差的均值为0.21kg，标准差为1.05kg。表明此方法可有效减少人为干预、提高工作效率，预防工作相关肌肉骨骼疾病（Work-related musculoskeletal disorders，WMSD）。

关键词：单目视觉手工搬运作业推荐重量限制风险评估

基底偏压对电弧/磁控复合技术制备CrAlN耐磨涂层性能的影响规律

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工程科学学报 2025年第2期47卷 296-306页

作者：牛晓燕刘明泽董国强王玉江田浩亮河北大学土木工程检测与评估技术创新中心保定071002 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072 中国航发北京航空材料研究院航空材料先进腐蚀与防护航空科技重点实验室北京100095

利用中频磁控溅射与电弧离子镀复合沉积技术在不锈钢基体上沉积CrAlN涂层.利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、纳米压痕测试、划痕测试以及摩擦磨损试验等手段,系统地研究了基底偏压对CrAlN涂层微观形貌、力学性能及... 详细信息

利用中频磁控溅射与电弧离子镀复合沉积技术在不锈钢基体上沉积CrAlN涂层.利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、纳米压痕测试、划痕测试以及摩擦磨损试验等手段,系统地研究了基底偏压对CrAlN涂层微观形貌、力学性能及摩擦磨损性能的影响.随着基底偏压的增大,涂层表面经历了由较为粗糙的孔洞、大颗粒向平滑的形态演变.在-30 V基底偏压下(绝对值表示大小)制备的涂层表现出多个强衍射峰;-60 V偏压下,涂层沿(200)晶面方向择优生长.过高的基底偏压(-150 V)加剧了沉积过程中的二次溅射效应,导致涂层沉积速率降低,并出现晶格松弛和重结晶现象.此外,随着基底偏压的增加,涂层的硬度和弹性模量均呈先增加后减少趋势.在-60 V基底偏压下,涂层表现出较低的磨损率,而较高偏压下的涂层磨损机制转变为严重的磨粒磨损,涂层磨损严重.通过调控基底偏压,可以有效优化CrAlN涂层的组织结构、力学性能和摩擦磨损性能.在-60 V基底偏压下制备的CrAlN涂层展现出优异的力学性能和耐磨性,为实际应用中提升涂层性能提供了重要的理论和实验依据.

关键词：电弧/磁控复合沉积技术 CrAlN涂层基底偏压微观结构力学性能摩擦学性能

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基于自适应视距制导的无人潜航器三维协同路径跟踪控制

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控制与决策 2025年第1期40卷 242-251页

作者：王浩亮于德智卢丽宇张卫东彭周华大连海事大学轮机工程学院上海交通大学电子信息与电气工程学院大连市智能船艇集群控制与电气技术重点实验室水路交通控制全国重点实验室大连海事大学船舶电气工程学院海南大学信息与通信工程学院

针对跟踪路径复杂、立体空间运动、模型参数动态变化、风浪流扰动下的多无人潜航器(unmanned underwater vehicle, UUV)协同路径跟踪问题开展研究.首先,针对UUV跟踪复杂路径情形设计自适应前视距离策略,使得UUV可以更好地跟踪复杂水下路... 详细信息

针对跟踪路径复杂、立体空间运动、模型参数动态变化、风浪流扰动下的多无人潜航器(unmanned underwater vehicle, UUV)协同路径跟踪问题开展研究.首先,针对UUV跟踪复杂路径情形设计自适应前视距离策略,使得UUV可以更好地跟踪复杂水下路径;其次,针对立体空间运动的UUV集群,设计三维视距制导律和协同控制律引导UUV集群在三维空间中沿参数化路径运动;最后,针对模型参数动态变化、风浪流扰动影响下的UUV集群,设计自抗扰控制器实现对动态变化模型、总扰动信息和速度信息的统一估计,保证动力学控制的稳定性.仿真结果验证了所提出基于自适应视距制导的无人潜航器三维协同路径跟踪控制方法的有效性.

关键词：自适应前视距离三维视距制导协同路径跟踪自抗扰控制无人潜航器

欠驱动无人船路径跟踪:一种有限时间正切漂角视线制导方法

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控制与决策 2025年第1期40卷 187-195页

作者：王宁贾薇吴浩峻大连海事大学轮机工程学院大连市智能船舶绿色动力控制与测试重点实验室水路交通控制全国重点实验室

海洋环境复杂多变,为提升欠驱动无人船(underactuated marine vehicle, UMV)的自主航行与故障应对能力,提出基于有限时间正切漂角视线制导的指令滤波路径跟踪控制策略.在包括内部动力学未知、时变大漂角和执行器故障的复杂情况下,该策... 详细信息

海洋环境复杂多变,为提升欠驱动无人船(underactuated marine vehicle, UMV)的自主航行与故障应对能力,提出基于有限时间正切漂角视线制导的指令滤波路径跟踪控制策略.在包括内部动力学未知、时变大漂角和执行器故障的复杂情况下,该策略可使UMV在有限时间内遵循所需的路径.首先,构建有限时间漂角观测器,用于快速精准地估计时变大漂角;随后,引入有限时间正切漂角视线制导律,不仅能提升制导性能,还能有效避免因非光滑制导指令产生高频震荡导致UMV失稳;此外,通过采用有限时间指令滤波控制技术降低计算负担,并提出滤波补偿方案减少滤波误差;最后,基于径向基函数神经网络和有限时间理论,设计自适应有限时间容错路径跟踪控制器,使得UMV的纵向速度和艏向角跟踪误差在有限时间内能够收敛到原点附近的小邻域.仿真实验验证了所提出方案的有效性和优越性.

关键词：欠驱动无人船有限时间正切漂角视线制导指令滤波路径跟踪控制神经网络

高浓度PbBr2钝化的PbS量子点及其光电特性研究

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光学学报 2025年

作者：常莎莎秦睿李庆马韬李梦林文帅杜宇轩邓立儿刘欢西安工业大学光电工程学院陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室西安交通大学仪器科学与技术学院精密微纳制造技术全国重点实验室

胶体量子点（CQDs）是一种新型半导体纳米材料，硫化铅（PbS）胶体量子点因其制造成本低，溶液可加工和可调节光谱范围等优势已成为光电探测器制造中最有前途的新材料之一，小尺寸PbS量子点通过混合卤化铅的配体交换方法在光电器件中取... 详细信息

胶体量子点（CQDs）是一种新型半导体纳米材料，硫化铅（PbS）胶体量子点因其制造成本低，溶液可加工和可调节光谱范围等优势已成为光电探测器制造中最有前途的新材料之一，小尺寸PbS量子点通过混合卤化铅的配体交换方法在光电器件中取得了优异的性能。然而，随着PbS CQDs直径的增加，原有小尺寸混合卤化铅配体所用比例不能完全钝化大尺寸量子点的（100）面，这将引入深度缺陷，使器件性能下降。本文展示了一种较高PbBr2浓度的配体交换方法，以充分钝化具有1550 nm吸收峰的大尺寸PbS CQDs。随着PbBr2浓度（0.01M～0.06M）的增加，缺陷被有效钝化，暗电流降低。当浓度为0.04M PbBr2时，所制备的器件表现出最佳的性能，在1550nm处的响应度和比探测率分别为324.256mA/W和2.03×1011Jones，外量子效率为25.77%，器件的上升时间为240μs，下降时间为180μs。这种配体交换方法为获得高性能的红外光电探测器提供了方案。

关键词： PbS量子点液相配体交换 PbBr 浓度光电探测器

切削参数对ZrO2陶瓷切削过程影响的数值模拟

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金刚石与磨料磨具工程 2025年 769-780页

作者：吕世聪刘寅孙兴伟董祉序杨赫然张维锋沈阳工业大学机械工程学院辽宁省复杂曲面数控制造技术重点实验室

采用有限元仿真方法对ZrO2陶瓷工件进行三维切削过程的数值模拟,探讨工件材料切削过程中切屑去除机理、应力动态变化与分布规律以及切削力的演变规律等。结果表明:切削过程中刀具的硬接触行为显著影响材料去除,导致切屑崩落、材料开裂... 详细信息

采用有限元仿真方法对ZrO2陶瓷工件进行三维切削过程的数值模拟,探讨工件材料切削过程中切屑去除机理、应力动态变化与分布规律以及切削力的演变规律等。结果表明:切削过程中刀具的硬接触行为显著影响材料去除,导致切屑崩落、材料开裂和裂纹扩展等失效形式出现。在切削深度分别为200和250μm时,工件末端边缘出现大量裂纹,并朝垂直切削方向扩展,导致工件边缘出现大尺寸碎裂。增大切削速度可引起应力和切削力的上下波动,但在整体上没有明显变化。刀具刃圆半径影响切入初期裂纹的形成,随着刃圆半径增大,刀具前端的裂纹长度逐渐缩短,但其对切削力的影响不明显。负的刀具前角切削不会使工件内部产生裂纹,可获得较好的加工质量;此外,在刀具前角为0°时,其最大切削力最大,但随着刀具前角增加,其平均切削力变化不明显。

关键词： ZrO 陶瓷有限元仿真切削深度刃圆半径刀具前角切削速度

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铜合金耐蚀性研究进展

功能材料 2025年

作者：章天锋徐杰凯刘克明南昌工程学院江西省精密驱动与控制重点实验室

铜合金因其优异的耐蚀性、导电性等被广泛应用于建筑、海洋及电力工程等领域。但随着应用场景的复杂化和影响因素的多元化,一些高新技术领域对铜合金的耐蚀性要求在不断提高。由此,分析了国内外铜合金耐蚀性研究现状,总结了铜合金耐蚀... 详细信息

铜合金因其优异的耐蚀性、导电性等被广泛应用于建筑、海洋及电力工程等领域。但随着应用场景的复杂化和影响因素的多元化,一些高新技术领域对铜合金的耐蚀性要求在不断提高。由此,分析了国内外铜合金耐蚀性研究现状,总结了铜合金耐蚀性提升的主要方法如表面处理、热处理和多元合金化等,重点分析了各方法对铜合金晶粒尺寸、腐蚀产物、相变及晶体缺陷等的影响及耐蚀性提升的作用机制,展望了铜合金耐蚀性研究的未来方向。

关键词：铜合金耐蚀性表面处理热处理合金化

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交流激励下的锯齿环状表面介质阻挡放电特性

高电压技术 2025年

作者：徐海笑姜慧杨永杰龚子羿杨帆输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学电气工程学院)

为探究高压电极形状对环状表面介质阻挡放电特性和气动激励的影响，本文设计了一种锯齿环状激励器并研究了交流电源激励下锯齿数量对电流波形、放电图像、功率、推力和流场的影响。研究结果表明：增加锯齿后电压上升期间的电流脉冲数增... 详细信息

为探究高压电极形状对环状表面介质阻挡放电特性和气动激励的影响，本文设计了一种锯齿环状激励器并研究了交流电源激励下锯齿数量对电流波形、放电图像、功率、推力和流场的影响。研究结果表明：增加锯齿后电压上升期间的电流脉冲数增多，这与锯齿极不均匀的电场与暴露电极长度的增加有关；平均功率与电压近似线性关系且功率随锯齿数增加逐渐降低。锯齿的存在使环状电极内边缘放电通道更加集中，较为密集的锯齿结构有助于改善放电的均匀性。锯齿环状表面介质阻挡放电以更低的功率产生更大面积的等离子体，锯齿数等于12时等离子体分布的对称性达到最优。相邻锯齿外电场的抵消作用抑制了微放电的产生，外电场分布决定了放电面积的增长。锯齿结构增大了环状激励器的推力和推功比，推力的增加与电流脉冲数和平均功率有关。流场在水平方向的分布随锯齿数增加逐渐变窄，放电产生的动量在垂直方向上更加集中。

关键词：表面介质阻挡放电锯齿电极微放电放电面积推力