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冷喷涂Ti/WC复合涂层的组织与耐磨性研究

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中国材料进展 2024年第2期43卷 96-101,123页

作者：葛洁洁徐雅欣李文亚西北工业大学摩擦焊接技术陕西省重点实验室陕西西安710072

为解决钛及其合金磨损性能较差的问题,采用高压冷喷涂技术在Ti6Al4V合金基体上沉积了2种不同成分的Ti/WC复合涂层,通过室温下的干滑动摩擦磨损试验分别测试了基体与复合涂层的摩擦性能,并采用扫描电镜及拉曼光谱对磨损表面进行了观察与... 详细信息

为解决钛及其合金磨损性能较差的问题,采用高压冷喷涂技术在Ti6Al4V合金基体上沉积了2种不同成分的Ti/WC复合涂层,通过室温下的干滑动摩擦磨损试验分别测试了基体与复合涂层的摩擦性能,并采用扫描电镜及拉曼光谱对磨损表面进行了观察与表征。结果表明,与Ti6Al4V基体的磨损率(4.06×10-7 mm3/(N·m))相比,复合涂层的磨损率降低了一个数量级,表现出优异的耐磨性。此外,涂层内WC含量的增加,提高了涂层的显微硬度,涂层的耐磨性也随之提升。在磨损轨迹表面,由TiO2、WO3以及WC碎片构成的摩擦膜能够有效避免磨球与涂层表面的直接接触,从而降低磨损程度。因此,冷喷涂Ti/WC复合涂层在钛合金磨损防护方面具有一定的应用前景。

关键词：钛合金冷喷涂复合涂层 WC 摩擦磨损

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新型盘式行星永磁电机的等效动态磁网络模型

浙江大学学报(工学版) 2024年第10期58卷 2182-2191页

作者：梁志文刘欣天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室

为了解决传统永磁电机低速直驱能力弱和输出单一的问题，提出新型盘式行星永磁电机.所提电机集盘式电机与行星驱动于一体，具有空间磁场结构复杂、低速直驱和多自由度动力输出的特点.分析所提电机的电磁性能，研究盘式转子与行星定子不... 详细信息

为了解决传统永磁电机低速直驱能力弱和输出单一的问题，提出新型盘式行星永磁电机.所提电机集盘式电机与行星驱动于一体，具有空间磁场结构复杂、低速直驱和多自由度动力输出的特点.分析所提电机的电磁性能，研究盘式转子与行星定子不均匀气隙的动态磁路模型，利用径向分环法将三维磁场模型分环为二维模型.考虑气隙不均、定子开槽和漏磁的影响，引入不均匀气隙位置分布函数，建立所提电机的等效气隙磁阻模型和等效漏磁阻模型.划分盘式转子和行星定子间的磁场区域，将动态磁路模型转化为时变的等效磁网络拓扑结构，计算得到电机的磁链和空载反电势.通过有限元和样机实验验证动态磁网络模型的有效性.相比三维有限元仿真，等效磁网络提高了计算效率，便于后续的结构参数分析和优化，为盘式行星永磁电机的磁场建模和分析提供了参考.

关键词：不均匀气隙盘式行星永磁电机径向分环气隙分布函数等效磁网络

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结合系统辨识和迁移学习的高速旋转弹气动力建模方法

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兵工学报 2024年第7期45卷 2197-2208页

作者：季稳李春娜贾续毅王刚龚春林西北工业大学航天学院陕西西安710072 陕西省空天飞行器设计重点实验室陕西西安710072 西北工业大学航空学院陕西西安710072

计算流体动力学与刚体动力学(Computational Fluid Dynamics and Rigid Body Dynamics,CFD/RBD)耦合仿真是旋转弹飞行性能评估的常用方法之一,但由于需要进行大量CFD计算,该方法效率较低。建立一个高效、精确且泛化能力强的气动力模型... 详细信息

计算流体动力学与刚体动力学(Computational Fluid Dynamics and Rigid Body Dynamics,CFD/RBD)耦合仿真是旋转弹飞行性能评估的常用方法之一,但由于需要进行大量CFD计算,该方法效率较低。建立一个高效、精确且泛化能力强的气动力模型并以之替代耦合仿真中的CFD模块,可以大幅度提升仿真效率。针对前述旋转弹气动力建模问题,提出一种结合系统辨识和迁移学习的建模方法。给定旋转弹运动初始条件并采用CFD/RBD耦合仿真获得样本,采用自回归滑动平均方法建立原始气动力模型,同时采用长短时记忆网络建立状态预测模型。当初始条件变化不大时,原始气动力模型仍然适用;当初始条件发生较大改变时,利用迁移学习将状态预测模型迁移到该初始条件下,并预测相应初始条件下的状态参数,基于预测得到的状态参数,采用自回归滑动平均方法建立气动力模型。算例结果表明:所提方法适用于初始转速和俯仰角变化较大时对旋转弹气动力的精确建模;与直接以CFD/RBD耦合仿真结果为样本、采用自回归滑动平均方法建模相比,在精度相同时建模时间缩短了一半。

关键词：高速旋转弹气动力建模自回归滑动平均长短时记忆网络迁移学习

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钝头前缘加工不确定性对亚声速压气机叶型气动性能的影响

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航空动力学报 2024年第2期39卷 171-181页

作者：王浩浩高丽敏杨光黄萍唐凯西北工业大学动力与能源学院西安710072 西北工业大学翼型、叶栅国家级重点实验室西安710072 中国航发四川燃气涡轮研究院成都610500

为对压气机叶片前缘的精细化设计与制造提供有力参考,以某高亚声速压气机叶型为研究对象,基于非嵌入式多项式混沌方法,定量评估了钝头前缘加工不确定性对叶型气动性能的影响。结果表明:在全工况范围内,钝头前缘加工误差恶化了叶型的平... 详细信息

为对压气机叶片前缘的精细化设计与制造提供有力参考,以某高亚声速压气机叶型为研究对象,基于非嵌入式多项式混沌方法,定量评估了钝头前缘加工不确定性对叶型气动性能的影响。结果表明:在全工况范围内,钝头前缘加工误差恶化了叶型的平均性能;在7°攻角下,叶型气动性能的波动幅度最大。在设计攻角下,钝头前缘的加工不确定性导致叶型平均损失增加18.7%,平均静压比降低1.2%。在7°攻角下,叶型总压损失系数的波动幅度是设计攻角下的4倍。根据叶型气动参数对钝头前缘加工误差的敏感性分析结果,发现两者呈现近线性关系。通过叶型流场的不确定分析可知,钝头前缘加工误差对前缘绕流影响显著,进而导致叶型吸力侧损失和尾迹掺混损失增大。分析了不同前缘加工公差下钝头前缘对叶型的不确定性影响,确定了前缘抛光的加工公差范围。

关键词：压气机前缘加工误差不确定性量化非嵌入混沌多项式

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低成本二代镍基单晶高温合金的研究进展

中国有色金属学报 2024年第09期 2857-2868页

作者：艾诚李凯文郭敏黄太文刘林长安大学材料科学与工程学院西北工业大学凝固技术国家重点实验室

镍基单晶高温合金因其优异的高温力学性能，目前已广泛应用于制备航空发动机中的单晶涡轮叶片。Re元素的添加在显著提高单晶高温合金蠕变性能的同时，也显著增加了合金的成本。因此，研发新型低Re含量(低成本)和蠕变性能优异的单晶高温... 详细信息

镍基单晶高温合金因其优异的高温力学性能，目前已广泛应用于制备航空发动机中的单晶涡轮叶片。Re元素的添加在显著提高单晶高温合金蠕变性能的同时，也显著增加了合金的成本。因此，研发新型低Re含量(低成本)和蠕变性能优异的单晶高温合金具有重要的意义。本文对比了几种低成本二代单晶高温合金与典型二代单晶高温合金CMSX-4的中温与高温蠕变性能，并从γ相和γ'相的固溶强化程度、γ/γ'错配度和有效扩散系数三个参量，探讨了二代单晶高温合金中温与高温蠕变性能的主控因素，发现高温蠕变性能的主控因素是γ相的固溶强化程度与γ/γ'错配度，而中温蠕变性能的主控因素是γ'相的固溶强化程度。以此为基础，提出了低成本二代单晶高温合金的成分设计策略。

关键词：低成本单晶高温合金蠕变性能固溶强度程度 γ/γ′错配度有效扩散系数

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基于可解释性强化学习的空战机动决策方法

航空学报 2024年

作者：杨书恒张栋熊威任智唐硕西北工业大学航天学院西北工业大学空天飞行器设计陕西省重点实验室

智能空战是未来空战的趋势，深度强化学习是实现空战智能决策的一条重要技术途径。然而由于深度强化学习的“黑箱模型”特质，存在策略难解释，意图难理解，决策难信任的缺点，给深度强化学习在智能空战中的应用带来了挑战。针对这些问... 详细信息

智能空战是未来空战的趋势，深度强化学习是实现空战智能决策的一条重要技术途径。然而由于深度强化学习的“黑箱模型”特质，存在策略难解释，意图难理解，决策难信任的缺点，给深度强化学习在智能空战中的应用带来了挑战。针对这些问题，提出了一种基于可解释性强化学习的智能空战机动动作决策方法。首先，基于策略级解释方法和动态贝叶斯网络构建了可解释性模型和机动意图识别模型；其次，通过决策重要性的计算以及机动意图概率实现无人机机动决策过程的意图层面可解释；最后，基于意图解释结果对深度强化学习算法的奖励函数和训练策略进行修正，并通过仿真对比分析验证了该设计方法的有效性。该方法能够获得有效性优、可靠性强、可信度高的空战机动策略。

关键词：智能空战强化学习机动动作决策可解释性空战意图识别

褶皱缺陷对复合材料拉伸性能的影响规律:试验及数值模型

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力学学报 2024年第6期56卷 1740-1751页

作者：凌圣博姚启王乐蓬梅杰吴振西北工业大学航空学院西安710072 强度和结构完整性全国重点实验室西安710065

复合材料层合板在制造过程中会不可避免地产生各类缺陷,纤维褶皱缺陷是最为常见的缺陷形式之一.为了探究褶皱缺陷对复合材料层合板纤维方向拉伸性能的影响,制备了不含褶皱缺陷的高强玻璃纤维复合材料试验件,以及4种含有纤维褶皱缺陷的... 详细信息

复合材料层合板在制造过程中会不可避免地产生各类缺陷,纤维褶皱缺陷是最为常见的缺陷形式之一.为了探究褶皱缺陷对复合材料层合板纤维方向拉伸性能的影响,制备了不含褶皱缺陷的高强玻璃纤维复合材料试验件,以及4种含有纤维褶皱缺陷的试验件.对制备的5组试验件进行了准静态拉伸试验,通过数字图像相关(DIC)技术测量了试验件的位移及应变.通过试验,研究了褶皱高宽比、褶皱角度对静强度及失效模式的影响.试验发现,含褶皱缺陷复合材料的静强度相比无缺陷复合材料降低40%以上,并且褶皱高宽比越大,或褶皱夹角越大,复合材料的静强度越低.与此同时,发现褶皱缺陷会显著改变复合材料的失效模式,使得原本单向纤维增强复合材料在纵向拉伸载荷作用下的炸裂失效变为纤维断裂失效和轻微的炸裂失效.此外,为了建立复合材料静强度与褶皱几何参数(高宽比和褶皱角度)之间的关系,使用多可信度机器学习算法构建了褶皱缺陷对复合材料静强度的影响模型,通过有限的试验数据预测了不同褶皱缺陷对复合材料静强度的影响规律.结果表明,构建的模型仅用极少的试验数据即可准确反应褶皱高宽比和褶皱角度对复合材料拉伸强度的影响,为研究含缺陷复合材料的力学性能提供了新方法.

关键词：复合材料层合板褶皱缺陷多可信度机器学习失效模式静强度

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低成本二代镍基单晶高温合金的研究进展

中国有色金属学报 2024年

作者：艾诚李凯文郭敏黄太文刘林西北工业大学凝固技术国家重点实验室长安大学材料科学与工程学院

镍基单晶高温合金因其优异的高温力学性能，目前已被广泛应用于制备航空发动机中的单晶涡轮叶片。Re元素的添加在显著地提高单晶高温合金的蠕变性能的同时，显著地提高了合金的成本。因此，研发新型低Re含量(低成本)和蠕变性能优异的单... 详细信息

镍基单晶高温合金因其优异的高温力学性能，目前已被广泛应用于制备航空发动机中的单晶涡轮叶片。Re元素的添加在显著地提高单晶高温合金的蠕变性能的同时，显著地提高了合金的成本。因此，研发新型低Re含量(低成本)和蠕变性能优异的单晶高温合金具有重要的意义。本文对比了几种低成本二代单晶高温合金与典型二代单晶高温合金CMSX-4的中温与高温蠕变性能，并从γ相和γ′相的固溶强化程度、γ/γ′错配度和有效扩散系数三个参量探讨了二代单晶高温合金中温与高温蠕变性能的主控因素，发现高温蠕变性能的主控因素是γ相的固溶强化程度与γ/γ′错配度，而中温蠕变性能的主控因素是γ′相的固溶强化程度。同时以此为基础，提出了低成本二代单晶高温合金的成分设计策略。

关键词：低成本单晶高温合金蠕变性能固溶强度程度 γ/γ′错配度有效扩散系数

多层铝箔回填式搅拌摩擦点焊接头显微组织特征

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机械工程学报 2024年

作者：谢云飞葛世鹏郭震国褚强张勇李文亚西北工业大学陕西省摩擦焊工程技术重点实验室

围绕新能源汽车锂离子电池集流体多层铝箔与极耳铝片的连接工艺，以80层0.012 mm厚工业纯铝箔和上、下各1层0.8 mm厚6061铝板组成的夹层结构的回填式搅拌摩擦点焊(Refill friction stir spot welding, RFSSW)接头为研究对象，采用电子... 详细信息

围绕新能源汽车锂离子电池集流体多层铝箔与极耳铝片的连接工艺，以80层0.012 mm厚工业纯铝箔和上、下各1层0.8 mm厚6061铝板组成的夹层结构的回填式搅拌摩擦点焊(Refill friction stir spot welding, RFSSW)接头为研究对象，采用电子背散射衍射等技术，研究了接头各区组织特征及其演变机制。结果表明：6061铝合金板材与多层铝箔夹层结构的RFSSW接头可分为搅拌区-1(SZ-1)，搅拌区-2(SZ-2)，热力影响区(TMAZ)，热影响区(HAZ)以及母材区(BM)。接头上层铝合金板材变形抗力较高，中间层箔材变形抗力较低，在焊接过程剪切力的作用下，箔材流动程度更剧烈，导致搅拌区不同区域的晶粒取向和尺寸存在差异。位于中间铝箔层和套筒作用区外侧的SZ-1，晶粒取向都以(101)为主，均由等轴晶粒组成，平均晶粒尺寸在3.46～4.14μm之间。位于上层铝板的SZ-2内不同区域平均晶粒尺寸在4.07～4.35μm之间，晶粒取向、形态明显不同。靠近搅拌针的上层区域晶粒主要呈(111)取向，其余区域晶粒以(101)取向为主。远离搅拌针靠近中间铝箔层区域，由等轴晶粒和部分长条状晶粒组成，其余区域均为等轴晶粒。连续动态再结晶是多层铝箔RFSSW的主要再结晶机制，即：在高温和剧烈塑性变形作用下，小角度晶界持续吸收位错形成大角度晶界。搅拌区由于持续的剪切和挤压作用，再结晶晶粒经历多次塑性变形，发生反复的动态再结晶行为。

关键词：多层铝箔回填式搅拌摩擦点焊微观组织动态再结晶