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中碳钢水下湿法激光焊接焊缝成形行为与性能

中国表面工程 2019年第3期32卷 130-137页

作者：秦航蔡志海张平尤家玉陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心

为了探索水下湿法激光焊接的可行性,使用光纤激光器探讨了激光功率、离焦量、水深等因素对45钢湿法焊缝成形性的影响,对比研究了空气中焊接和水下焊接焊缝的组织性能。结果表明,水下湿法激光焊接过程中,在水中入射激光和工件表面之间形... 详细信息

为了探索水下湿法激光焊接的可行性,使用光纤激光器探讨了激光功率、离焦量、水深等因素对45钢湿法焊缝成形性的影响,对比研究了空气中焊接和水下焊接焊缝的组织性能。结果表明,水下湿法激光焊接过程中,在水中入射激光和工件表面之间形成了一个“激光通道”,这个通道能否稳定存在影响着焊接的稳定性。不同的激光功率对应不同的水深阈值,当水深超过此阈值后,水会对激光产生强烈的屏蔽作用,导致焊接无法进行。激光功率、离焦量和水深影响湿法焊接焊缝的成形性,激光功率增加有利于形成外观良好的焊缝,适当的负离焦有利于形成具有较大深宽比的焊缝,水深增加不利于焊缝成形。空气中焊接焊缝中心主要是珠光体+铁素体,而水下焊接的焊缝主要是马氏体和少量残余奥氏体。水下焊接焊缝硬度高于空气中焊接,拉伸强度达606 MPa,达到基体拉伸强度的94.8%,断后伸长率降低至3.1%。

关键词：水下焊接激光焊焊缝质量力学性能

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石墨烯添加剂在微弧氧化层中作用机理

中国表面工程 2021年第3期34卷 16-24页

作者：宋巍李占明邱骥孙晓峰王海斗陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072 陆军装甲兵学院装备保障与再制造系北京100072

微弧氧化是轻合金表面防腐的关键手段,复合涂层中石墨烯的防腐减摩潜能也被逐渐挖掘验证。详细介绍了石墨烯添加剂对电解液和电参数,以及膜层结构和性能等方面影响作用的研究现状,阐述轻合金表面石墨烯复合微弧氧化层需要进一步探索的... 详细信息

微弧氧化是轻合金表面防腐的关键手段,复合涂层中石墨烯的防腐减摩潜能也被逐渐挖掘验证。详细介绍了石墨烯添加剂对电解液和电参数,以及膜层结构和性能等方面影响作用的研究现状,阐述轻合金表面石墨烯复合微弧氧化层需要进一步探索的问题。电解液中添加石墨烯后,降低了阳极绝缘层击穿电压,促进了膜层的生长和新相生成;微弧氧化层中石墨烯以填充和包覆的增强相形式存在,可明显改善膜层的致密度和厚度,促进膜层防腐耐磨性能进一步提升;结合轻合金表面碳元素、相位角和阻抗等特征参数的表征分析,可以较好地验证滑动摩擦和电化学腐蚀过程中石墨烯的增强作用机理,绘制的原理示意图也更具直观性。

关键词：微弧氧化石墨烯工艺参数表面性能

铁电材料表面电畴结构的压电力显微镜表征研究进展

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材料导报 2022年第7期36卷 7-27页

作者：何东昱马国政邢志国王海斗陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技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

铁电材料是一类应用广泛的功能材料，常用于电子、光学和精密机电等领域，未来有望用于高密度非易失性存储器和多功能纳米器件中。铁电材料的应用源于其具有自发极化电畴且可通过施加电场实现内部电畴的转向，因此对铁电畴及其极化翻转... 详细信息

铁电材料是一类应用广泛的功能材料，常用于电子、光学和精密机电等领域，未来有望用于高密度非易失性存储器和多功能纳米器件中。铁电材料的应用源于其具有自发极化电畴且可通过施加电场实现内部电畴的转向，因此对铁电畴及其极化翻转的理解和认知对于实际器件的设计与应用至关重要。压电力显微镜(PFM)方法是一种表面检测技术，基于极化和机电行为之间的强耦合作用，可直接反映铁电材料电畴结构的微观特征，用于探测纳米级压电和铁电特性。本文总结了使用压电力显微镜研究铁电材料表面电畴的最新成果与进展。首先，简要介绍了PFM技术的成像机制和分析方法；随后，展示了PFM技术在铁电畴结构以及电畴局部动力学中的相关研究，包括铁电体表面电畴结构的表征与识别、电畴的热稳定性、铁电表面屏蔽、电畴的形核、畴壁运动、电畴弛豫、电畴中缺陷的作用等；最后，指出了PFM研究铁电材料的发展趋势，包括铁电存储的应用与规律研究、新型铁电材料的优化设计、将PFM与其他技术结合对铁电体的深入探究和PFM技术的精细化发展对探索纳米压电和铁电的影响等方面。

关键词：铁电材料电畴铁电表面电畴翻转压电力显微镜

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再制造二十年足迹及发展趋势

机械工程学报 2023年第20期59卷 80-95页

作者：王海斗张文宇宋巍陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072

再制造是我国战略性新兴产业,是促进循环经济建设和落实“双碳”目标的重要着力点。梳理汇总了对再制造有近百年探索的美国、全面推行绿色循环经济发展的欧洲、以及以日本韩国为代表的亚洲地区的再制造产业发展现状和对策战略。聚焦我... 详细信息

再制造是我国战略性新兴产业,是促进循环经济建设和落实“双碳”目标的重要着力点。梳理汇总了对再制造有近百年探索的美国、全面推行绿色循环经济发展的欧洲、以及以日本韩国为代表的亚洲地区的再制造产业发展现状和对策战略。聚焦我国再制造二十余年发展历程,回顾了在再制造政策和产业方面取得的成果,对比了欧洲、美国以再制造市场需求为主导的再制造模式以及我国以政策为牵引,以重点领域和重点企业为支点,以高质量发展为目标的再制造产业发展路线。介绍了拆卸与清洗、损伤检测与寿命评估和以喷涂、熔覆、电刷镀为代表的成形修复和强化关键共性技术的研究进展。结合“十四五”阶段推进制造业高端化智能化改革、深化发展方式绿色转型等重点任务,分析了再制造的热点应用领域和技术发展趋势,提出通过再制造与数字化、信息化和智能化技术深度融合的发展模式以加速建设智能化再制造体系,加强对盾构机、航天航空设备等高端装备领域的再制造突破,挖掘以风能发电设备、电动汽车关键零部件代表的新能源领域再制造潜力三大发展策略,为未来再制造研究和政策制定提供参考和借鉴。

关键词：再制造产业政策技术

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脉冲激光清洗铝合金表面漆层的技术研究

中国激光 2021年第6期48卷 240-253页

作者：赵海朝乔玉林杜娴王思捷张庆臧艳陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072 陆军装甲兵学院再制造技术重点实验室北京100072

采用波长为1064 nm、脉宽为1μs的脉冲激光器对2024铝合金表面漆层进行激光清洗工艺试验,研究扫描速度、脉冲频率、激光功率对激光清洗漆层质量的影响规律,通过清洗表面形貌、漆层断裂横截面、清洗过程中收集的颗粒的形貌、清洗表面元... 详细信息

采用波长为1064 nm、脉宽为1μs的脉冲激光器对2024铝合金表面漆层进行激光清洗工艺试验,研究扫描速度、脉冲频率、激光功率对激光清洗漆层质量的影响规律,通过清洗表面形貌、漆层断裂横截面、清洗过程中收集的颗粒的形貌、清洗表面元素价态的变化,以及有限元模拟的温度场与应力场分布,深入分析了激光清洗漆层的过程与作用机制。结果表明:扫描速度、脉冲频率、激光功率均会不同程度地影响激光除漆质量,激光清洗质量随着扫描速度、脉冲频率的增加而先增加后降低,随着激光功率的增加而变好,在激光功率为16.5 W、扫描速度为600 mm/s、脉冲频率为30 kHz的条件下,能够达到较好的激光清洗质量;不同工艺参数下激光清洗漆层的作用机制存在差异,其中内聚力破坏机制和裂纹扩展断裂机制是激光清洗漆层的主要作用机制。

关键词：激光技术脉冲激光清洗漆层铝合金工艺参数机制

激光裂解Ti-Si有机膜制备陶瓷涂层的组织与耐磨性

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中国表面工程 2020年第5期33卷 83-89页

作者：王思捷刘照围王潇陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072 陆军装甲兵学院蚌埠校区作战保障系装甲侦察教研室蚌埠233000 陆军装甲兵学院兵器与控制系电子基础室北京100072

复合陶瓷涂层具有良好的抗腐蚀和耐磨性能,因其性能优异、成本较低而在汽车、轮船、电子、建筑等方面得到广泛应用。为得到具有良好减摩耐磨性能的陶瓷涂层,试验采用钛酸四丁脂和硅烷偶联剂(KH560)制备Ti-Si有机膜先驱体,以激光为热源,... 详细信息

复合陶瓷涂层具有良好的抗腐蚀和耐磨性能,因其性能优异、成本较低而在汽车、轮船、电子、建筑等方面得到广泛应用。为得到具有良好减摩耐磨性能的陶瓷涂层,试验采用钛酸四丁脂和硅烷偶联剂(KH560)制备Ti-Si有机膜先驱体,以激光为热源,采用先驱体转换法(PDC法)制备了复合陶瓷涂层。研究发现,陶瓷涂层中有机官能团随着激光功率增大不断减少,200 W与400 W激光条件下制备的Ti-Si陶瓷涂层化学键类型主要为Si-O-Si、Ti-O、Si-C等,先驱体无机化程度显著提高,而在600 W和800 W激光条件下制备的陶瓷涂层无机化程度更高,无机化程度较低时涂层摩擦因数较小,无机化程度较高时涂层耐磨性较好。试验表明,按KH560和钛酸四丁酯质量比为1∶1.8,固化温度80℃固化时间30 min,采用氩气作为保护气体,激光功率为600 W,激光波长为980 nm,扫描速率为14 mm/s,搭接率为3%,"1"字形连续激光扫描一次,所制备的陶瓷涂层耐磨性较好,3 N压力时其磨损主要为磨粒磨损,相对于45钢基体减摩80%以上。

关键词：激光裂解 Ti-Si陶瓷涂层微区分析耐磨性

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先驱体转化陶瓷涂层的裂解方法研究进展

材料导报 2021年第21期35卷 21151-21158页

作者：李恩重郭伟玲刘军于鹤龙徐滨士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 陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072

随着金属零部件服役工况条件的日益苛刻,针对金属零部件不同的服役条件和失效特点,选择不同的陶瓷材料体系,采用适当工艺技术在金属零部件表面制备高性能的陶瓷涂层防护涂层并赋予其特殊功能,已成为解决金属零部件在苛刻工况下可靠服役... 详细信息

随着金属零部件服役工况条件的日益苛刻,针对金属零部件不同的服役条件和失效特点,选择不同的陶瓷材料体系,采用适当工艺技术在金属零部件表面制备高性能的陶瓷涂层防护涂层并赋予其特殊功能,已成为解决金属零部件在苛刻工况下可靠服役的有效途径。先驱体转化陶瓷法作为一种原位制备陶瓷涂层的新型方法,利用先驱体聚合物良好的流动性、成型性、分子结构可设计性等特点,将先驱体涂层通过裂解转化为陶瓷涂层,在材料表面形成致密的防护涂层。裂解是先驱体从有机物转化为陶瓷涂层的重要途径,传统加热炉裂解利用程序化升温可在金属、多孔材料、纤维或纤维增强复合材料表面实现陶瓷涂层的连续化、批量化制备,设备简单,易于控制,但加热炉裂解对基体的热影响大,无法在熔点较低或结构复杂的基体上制备陶瓷涂层。激光裂解可选择性地控制热量的输入,裂解迅速、加热均匀,对基体热影响小,可制备出具有特殊成分的陶瓷涂层,但先驱体要能够吸收激光,激光裂解效率较低。离子辐照是无热裂解方式,裂解迅速,但效率低、成本较高。本文总结了先驱体转化陶瓷涂层裂解方法的研究进展,分析了加热炉裂解、激光裂解和离子辐照裂解的优缺点。未来将探索新的可控制备陶瓷涂层的方法与技术,揭示先驱体转化陶瓷微观结构的演变规律,实现陶瓷涂层致密化和裂纹缺陷的精确控制是今后需要重点发展的方向。

关键词：先驱体转化陶瓷法硅基聚合物裂解方法陶瓷涂层

ZnO晶须对激光裂解Ti-Si复合陶瓷涂层结构和摩擦磨损及耐腐蚀性能的影响

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中国表面工程 2021年第1期34卷 35-40页

作者：王潇刘照围乔玉林王思捷陆军装甲兵学院兵器与控制系电子基础室北京100072 陆军装甲兵学院蚌埠校区作战保障系装甲侦察教研室蚌埠233000 陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072

采用先驱体转化陶瓷法(PDC法)制备含ZnO晶须的Ti-Si复合陶瓷涂层,将ZnO晶须添加到激光裂解Ti-Si复合陶瓷涂的先驱体中,增强Ti-Si复合陶瓷涂层的防腐蚀性能和减摩耐磨性能。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、往复式摩擦磨损... 详细信息

采用先驱体转化陶瓷法(PDC法)制备含ZnO晶须的Ti-Si复合陶瓷涂层,将ZnO晶须添加到激光裂解Ti-Si复合陶瓷涂的先驱体中,增强Ti-Si复合陶瓷涂层的防腐蚀性能和减摩耐磨性能。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、往复式摩擦磨损测试仪、电化学工作站等手段,分析含不同质量分数ZnO晶须的Ti-Si复合陶瓷涂层的元素组成及存在形式、表面形貌、摩擦磨损性能以及防腐蚀性能。添加ZnO晶须对Ti-Si复合陶瓷涂层的组成和化学价态没有影响,但添加ZnO晶须对Ti-Si复合陶瓷涂层的防腐性能有改善,添加ZnO晶须对Ti-Si复合陶瓷涂层的减摩性能有改善,在较高载荷下添加ZnO晶须可以降低Ti-Si复合陶瓷涂层的摩擦因数,添加ZnO晶须质量分数为10%所得的Ti-Si复合陶瓷涂,载荷为5 N和7 N时摩擦因数均比45钢低52%。添加不同质量分数ZnO晶须对复合陶瓷涂层表面表面形貌有很大影响,同时可以改善Ti-Si复合陶瓷涂层摩擦磨损性能以及防腐蚀性能。

关键词：激光裂解陶瓷涂层 ZnO晶须防腐蚀减摩

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热喷涂陶瓷-树脂复合涂层的研究现状

材料导报 2023年第9期37卷 245-256页

作者：彭启清刘明黄艳斐马国政郭伟玲王海斗陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072 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

陶瓷-树脂复合涂层兼具陶瓷材料和树脂材料的优异性能,具有良好的力学性能、摩擦磨损性能、耐腐蚀性能等,可用于防腐、减摩等领域,是当前热喷涂领域的新兴研究方向。如在先进航空发动机制造领域,通过在陶瓷涂层中添加树脂材料以增加涂... 详细信息

陶瓷-树脂复合涂层兼具陶瓷材料和树脂材料的优异性能,具有良好的力学性能、摩擦磨损性能、耐腐蚀性能等,可用于防腐、减摩等领域,是当前热喷涂领域的新兴研究方向。如在先进航空发动机制造领域,通过在陶瓷涂层中添加树脂材料以增加涂层孔隙率,使高温可磨耗封严涂层的可磨耗性显著提升。然而,陶瓷与树脂的热物理性质和化学性质差异较大,导致复合涂层沉积时粒子的熔融沉积行为呈现复杂多样性,对涂层性能的影响规律尚不清晰。目前,国内外对陶瓷-树脂复合涂层的制备和应用开展了大量的研究,在不同热喷涂方法下,陶瓷材料和树脂材料对复合涂层结构、性能的影响取得了显著成果。基于此,本文综述了采用火焰喷涂、等离子喷涂、反应等离子喷涂三种热喷涂技术制备陶瓷-树脂复合涂层的国内外相关研究;比较分析了喷涂过程中,不同热喷涂技术对陶瓷材料与树脂材料的影响规律;梳理了等离子喷涂工艺的优化方法;展望了未来陶瓷-树脂复合涂层的研究重点与应用方向。

关键词：陶瓷-树脂涂层功能涂层火焰喷涂等离子喷涂反应等离子喷涂