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旋耕刀表面铁基涂层摩擦磨损性能研究
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作者 夏进启 闫龙 +7 位作者 詹华 汪瑞军 李善军 黄永俊 孟亮 马文昊 李宇佳 万强 《表面技术》 北大核心 2025年第7期86-97,共12页
目的研究5种不同成分铁基耐磨涂层(记为1^(#)—5^(#))的摩擦磨损性能,优选涂层,提高旋耕刀的耐磨性能。方法采用等离子堆焊技术在65Mn基体表面沉积5种铁基耐磨涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)、UltimaⅣ型X射线衍射仪(XRD)、HV-1000B型维... 目的研究5种不同成分铁基耐磨涂层(记为1^(#)—5^(#))的摩擦磨损性能,优选涂层,提高旋耕刀的耐磨性能。方法采用等离子堆焊技术在65Mn基体表面沉积5种铁基耐磨涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)、UltimaⅣ型X射线衍射仪(XRD)、HV-1000B型维氏硬度计、纳米压痕仪和RTEC M500摩擦磨损试验平台分析涂层的表面形貌、组织、显微硬度、力学性能和摩擦因数,并优选涂层,采用MLS-225橡胶轮湿砂磨粒磨损试验机、超景深三维显微镜和田间磨损试验对优选涂层的耐磨性能进行测试,并结合磨损形貌及组织结构分析耐磨内因。结果涂层主要由马氏体(基体),以及M7C3、Cr7C3、VC等硬质碳化物组成,其中,碳化物共晶强化涂层(质量分数,C 2%,Si 0.9%,Mn 0.7%,Cr 5%,V 6%,Mo 0.74%,Ni 0.4%,Fe 84.26%)的硬度(1157.12HV)最高,摩擦因数(0.49)最低,抵抗变形能力(E=239.5 GPa)良好。细小碳化物弥散强化涂层(质量分数,C 0.18%,Si 1.05%,Mn 0.21%,Cr 16.55%,Ni 2.12%,Al 0.042%,Fe 79.85%)的硬度为904.72HV,且弹性恢复能力(W_(e)=37.0%)最好,对应的摩擦因数为0.52。在磨粒磨损试验中,碳化物共晶强化涂层和细小碳化物弥散强化涂层的磨损平均值与65Mn试样相比分别减少了93.9%、86.9%。进一步的田间磨损试验结果表明,在砂石地工况下,碳化物共晶强化涂层和细小碳化物弥散强化涂层旋耕刀的磨损量分别减少了51.7%、43.6%;在稻茬地工况下,涂层旋耕刀的磨损量分别减少了64.1%、47.6%。结论细小碳化物弥散强化使得5^(#)涂层的组织为高密度硬质碳化物,具有较高的硬度,能有效抵抗磨损,磨损主要表现为划痕和犁沟;4^(#)共晶结构强化涂层组织形成了抗磨骨架,其抗磨损性能更好,但在冲击作用下会出现剥落现象,留下了表面凹坑。 展开更多
关键词 旋耕刀 等离子堆焊 铁基耐磨涂层 显微硬度 摩擦磨损
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国内外直线导轨用材优选及产品对比分析研究
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作者 宋亚南 郝庆乐 +3 位作者 赵凯鹏 龙伟民 苏霄鹏 俞鑫山 《材料导报》 北大核心 2025年第S1期596-600,共5页
直线导轨是数控机床中承担扭矩及高负载的关键零部件,对机床的精度保持性和功能可靠性起着至关重要的作用。目前国内缺乏系统的选材用材评价体系,且对国内外产品对比研究较少,导致缺乏有效的对标参考和借鉴依据。本工作首先对直线导轨... 直线导轨是数控机床中承担扭矩及高负载的关键零部件,对机床的精度保持性和功能可靠性起着至关重要的作用。目前国内缺乏系统的选材用材评价体系,且对国内外产品对比研究较少,导致缺乏有效的对标参考和借鉴依据。本工作首先对直线导轨用材优选进行深入阐述,并选取了国内外具有代表性的直线导轨产品为研究对象,从材料学角度出发,对产品的材料成分、显微组织、淬硬层深度、非金属夹杂、碳化物不均匀性及残余应力等进行了细致分析与对比研究,旨在找出性能差异,并从摩擦学角度出发探讨了滑动摩擦磨损机理,揭示耐磨性与组织本构关系。基于对比分析得到的数据差异,对直线导轨质量调控提出了优化策略,为国产直线导轨性能的提升提供支撑。 展开更多
关键词 直线导轨 用材优选 对比分析 摩擦磨损 质量优化
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基于滚珠丝杆坯料的贝氏体-马氏体复相组织感应淬火工艺研究
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作者 杨雷 赵凯鹏 +4 位作者 郝庆乐 李光煜 王生希 王陆军 袁世峰 《材料导报》 北大核心 2025年第S1期585-589,共5页
目的:提升滚珠丝杠的耐磨性及冲击韧性,提高滚珠丝杠的精度保持性及服役寿命。方法:根据物理模拟仿真原理,使用Gleeble热/力模拟试验机进行物理模拟仿真,得到4150H钢的相变点,再次使用Gleeble热/力模拟试验机探究贝氏体-马氏体复相组织... 目的:提升滚珠丝杠的耐磨性及冲击韧性,提高滚珠丝杠的精度保持性及服役寿命。方法:根据物理模拟仿真原理,使用Gleeble热/力模拟试验机进行物理模拟仿真,得到4150H钢的相变点,再次使用Gleeble热/力模拟试验机探究贝氏体-马氏体复相组织的形成机理,根据试验分析制定出4150H钢贝氏体-马氏体复相组织感应淬火工艺。结果:利用自研搭建的贝氏体-马氏体复相组织感应淬火装置进行试验验证,试验结果与Gleeble热/力模拟试验机模拟结果吻合。结论:本工作研究了4150H钢贝氏体-马氏体复相组织形成机理,开发了贝氏体-马氏体复相组织感应淬火工艺,该工艺可推广应用于高精度保持性滚珠丝杠坯料生产。 展开更多
关键词 导轨丝杠坯料 贝氏体-马氏体复相组织 淬火工艺 等温 感应
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滚珠丝杆材料表面感应淬火工艺研究
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作者 杨雷 郝庆乐 +4 位作者 丁翔 袁世峰 赵凯鹏 王陆军 龙伟民 《精密成形工程》 北大核心 2025年第6期82-88,共7页
目的提升机床用磨制滚珠丝杠生产加工精度,提高机床用滚珠丝杠的精度保持性及服役寿命。方法根据机床用磨制丝杠的不同规格,确认滚珠丝杠坯料感应淬火硬度和有效淬火层深。利用常用磨制滚珠丝杠材料4150和GCr15进行感应器结构设计研究,... 目的提升机床用磨制滚珠丝杠生产加工精度,提高机床用滚珠丝杠的精度保持性及服役寿命。方法根据机床用磨制丝杠的不同规格,确认滚珠丝杠坯料感应淬火硬度和有效淬火层深。利用常用磨制滚珠丝杠材料4150和GCr15进行感应器结构设计研究,利用有限元软件comsol进行电磁仿真,使感应器磁场聚集在工件表面,并针对相同规格的4150和GCr15材料,分别设计感应器并进行表面感应淬火,研究2种不同材料的感应淬火差异性。结果利用设计的感应器进行淬火工艺试验研究,得到相同淬硬层深下4150、GCr152种材料的滚珠丝杠的不同淬火工艺。结论研究了4150、GCr15棒材感应淬火工艺,研究结果可为生产不同材料的滚珠丝杆提供感应器设计理论依据,提高滚珠丝杠坯料淬火精度,进而提升机床用磨制丝杠生产精度及精度保持性。 展开更多
关键词 滚珠丝杠坯料 感应淬火 4150 GCR15 感应器 有限元仿真
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高Cr-Mo高温轴承钢热变形行为及热加工图研究
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作者 白德语 苏岚 +2 位作者 陈睿博 武会宾 丁超 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第5期112-121,共10页
为了解决高Cr-Mo高温轴承钢在锻造等热加工过程中易发生开裂等缺陷,导致产生重大经济损失的问题,为降低经济损失,获取其合理的热加工区间,采用Gleeble-3800热模拟试验机进行了保温温度为1200℃、变形温度为950~1180℃、应变速率为0.001~... 为了解决高Cr-Mo高温轴承钢在锻造等热加工过程中易发生开裂等缺陷,导致产生重大经济损失的问题,为降低经济损失,获取其合理的热加工区间,采用Gleeble-3800热模拟试验机进行了保温温度为1200℃、变形温度为950~1180℃、应变速率为0.001~1 s^(-1)下的等温压缩试验。通过研究该钢种的热变形行为和显微组织,建立并验证了应变补偿下的高温塑性本构方程,基于动态材料模型绘制出了不同应变下的热加工图,并将不同应变下的热加工图结合起来进行了综合分析。结果表明:在温度为950~1180℃、应变速率为0.001~1 s^(-1)下,变形温度越高、应变速率越小,高Cr-Mo钢再结晶程度越大,晶粒长大越明显;峰值应力下变形激活能为639.789 kJ·mol-1;热加工图中的失稳区域较大,易发生失稳现象,最佳热加工工艺范围为温度1125~1165℃、应变速率0.01~0.1 s^(-1),应变小于0.5。 展开更多
关键词 高Cr-Mo高温轴承钢 高温变形行为 本构方程 热加工图
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异质材料钎焊连接润湿性改善与调控策略研究进展
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作者 李胜男 池强 +3 位作者 封辉 张雷 纠永涛 龙伟民 《精密成形工程》 北大核心 2025年第6期46-55,共10页
钎焊具有接头应力小、变形小、可连接异质材料等优点,广泛应用于石油化工、电子封装、能源电力和航空航天等领域。异质材料界面物性差异高、钎焊难度较大,钎料润湿母材是实现钎焊的基础,润湿性问题已成为制约异质材料高可靠连接的关键... 钎焊具有接头应力小、变形小、可连接异质材料等优点,广泛应用于石油化工、电子封装、能源电力和航空航天等领域。异质材料界面物性差异高、钎焊难度较大,钎料润湿母材是实现钎焊的基础,润湿性问题已成为制约异质材料高可靠连接的关键挑战。本文通过系统的文献调研和分析,详细阐述了润湿本质及其在钎焊中的表征方法。通过对润湿性的影响因素进行分析,总结了改善途径和调控策略,包括改善钎料成分、制定合适的钎焊工艺、改变母材表面的状态等。揭示了提高润湿性的机理,即促进钎料和母材元素之间的溶解和反应,降低界面能。研究结果可用于指导研发新型钎料、制定钎焊工艺,从而提高钎焊接头的质量,为复杂异质材料构件的高精度、高效率、高性能钎焊提供了重要的技术支撑。 展开更多
关键词 钎焊 润湿角 反应润湿 非反应润湿 润湿性影响因素
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液体静压运动副的四轴联动精密加工机床结构设计 被引量:1
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作者 赵惠英 郝磊 +3 位作者 周春临 薛飞 赵凌宇 赵家宁 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第2期9-17,共9页
大口径平面、球面、非球面光学元件广泛应用于光刻机、高能激光器、高分相机等高端装备的光学系统中,尺寸大于400 mm×400 mm、表面轮廓精度均方根值(root mean square,RMS)优于1μm等技术指标是大口径光学元件在磨削加工阶段的目... 大口径平面、球面、非球面光学元件广泛应用于光刻机、高能激光器、高分相机等高端装备的光学系统中,尺寸大于400 mm×400 mm、表面轮廓精度均方根值(root mean square,RMS)优于1μm等技术指标是大口径光学元件在磨削加工阶段的目标精度要求。磨削工艺主要面临如何实现高平滑的表面轮廓加工以及控制亚表面损伤层深度等问题。根据已有的实验研究,磨削机床采用高精度的液体静压运动副,可以有效地提高光学元件抛光后表面轮廓的平滑程度以及降低亚表面损伤层的厚度。具备上述特性的高性能磨削机床国外对中国禁运,而国内尚无成熟的商品。因此,文章研制了一种采用液体静压运动副的四轴联动精密加工机床,分析了机床的主要构型,进行了机床主要运动部件的精度分配,完成了基于液体静压运动副的X/Y/Z/C四轴的设计方案,最后进行了光学元件磨削加工工艺实验,实现了380 mm×541 mm口径微晶玻璃磨削面形精度±0.471μm(RMS值)、表面粗糙度Ra0.3μm的加工目标。 展开更多
关键词 大口径光学元件 液体静压运动副 超精密加工机床 精密磨削工艺
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基于多项式加减速的多头螺纹磨削算法研究 被引量:1
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作者 张威 吴双峰 +1 位作者 贺明茹 邢虎 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第11期2050-2059,共10页
对多头螺纹进行磨削加工时,为了实现砂轮与切入点对齐,砂轮需要回到零点,并在零点等待一转信号和主轴转过偏转角度,而等待固定的信号会导致插补效率降低。针对这一问题,设计了一种基于混合非对称多项式加减速控制算法的多头螺纹快速分... 对多头螺纹进行磨削加工时,为了实现砂轮与切入点对齐,砂轮需要回到零点,并在零点等待一转信号和主轴转过偏转角度,而等待固定的信号会导致插补效率降低。针对这一问题,设计了一种基于混合非对称多项式加减速控制算法的多头螺纹快速分头算法。首先,分析了螺纹分头原理和砂轮切入方法,提取了切入点选择特征;然后,采用分区建立了插补时间规划模型,根据插补时间规划方法和砂轮切入点选择特征,建立了砂轮与每个切入点对齐的脉冲时间变化模型;之后,根据五次速度曲线加减速控制算法和三次速度曲线加减速控制算法的基本原理,设计了混合非对称多项式加减速控制算法模型,建立了参数控制模型及快退区目标速度预测模型;最后,采用MATLAB仿真的方法,验证了多头螺纹快速分头算法的正确性和有效性。研究结果表明:在工况1、工况2条件下(螺纹头数分别为20、25,其他条件相同),顺序切入和对称切入的加工效率分别提高了12.98%、0.67%,根据工况参数可以确定加工效率最高的砂轮切入方法;采用变加减速控制的方法,在快退区减速段可以实现±4 ms的容差控制目标,降低了砂轮与切入点对齐算法的容差压力;采用混合非对称多项式加减速控制算法,可以对多头螺纹快速分头插补和加加速度进行柔性控制,以提高螺纹分头的效率。 展开更多
关键词 多头螺纹分头算法 五次速度曲线 三次速度曲线 插补时间规划 螺纹切入点 混合非对称加减速控制算法 参数控制模型
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电火花沉积技术研究现状及发展趋势
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作者 李晓迪 程战 +1 位作者 邹斌华 王蒙 《电加工与模具》 北大核心 2024年第S01期18-25,共8页
详细介绍了电火花沉积技术的基本原理及其放电机理,从电极材料、工艺参数、沉积设备自动化及与其他技术复合加工等方面论述了该技术的研究现状和最新进展,旨在提高电火花沉积层的耐磨损、耐腐蚀及抗氧化等性能,为其试验的制定和生产提... 详细介绍了电火花沉积技术的基本原理及其放电机理,从电极材料、工艺参数、沉积设备自动化及与其他技术复合加工等方面论述了该技术的研究现状和最新进展,旨在提高电火花沉积层的耐磨损、耐腐蚀及抗氧化等性能,为其试验的制定和生产提供一定的参考。最后分析了该技术的应用现状、发展中存在的主要问题以及与国外的差距,指出我国表面技术研究者未来的主要研究方向,为其在各工程领域中的推广应用提供参考。 展开更多
关键词 电火花沉积 材料 表面涂层 工艺 设备
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激光深熔焊匙孔及焊接飞溅行为的数值模拟 被引量:2
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作者 彭进 许红巧 +3 位作者 王星星 龙伟民 张永振 于晓凯 《材料导报》 北大核心 2025年第3期227-231,共5页
本工作借助激光焊接热-流耦合有限元模型,研究了激光深熔焊匙孔、焊接飞溅三维瞬态行为及熔池流场。研究结果表明,激光深熔焊过程中匙孔壁前方和后方都会产生焊接飞溅,匙孔壁后方焊接飞溅形成的过程中,匙孔底部易出现被挤压闭合的情况... 本工作借助激光焊接热-流耦合有限元模型,研究了激光深熔焊匙孔、焊接飞溅三维瞬态行为及熔池流场。研究结果表明,激光深熔焊过程中匙孔壁前方和后方都会产生焊接飞溅,匙孔壁后方焊接飞溅形成的过程中,匙孔底部易出现被挤压闭合的情况。焊接飞溅的形成经历了熔池表面出现小尺寸的液态金属隆起,形成液柱,液柱长大,液态金属与液柱分离形成飞溅的过程。匙孔前方产生焊接飞溅的熔体最大流速明显大于匙孔后方。由匙孔开口处到匙孔底部,熔池各个点的流动速度逐渐下降。 展开更多
关键词 激光焊接 匙孔 焊接飞溅
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表面涂层厚度对旋耕刀功耗的影响及优化
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作者 夏进启 闫龙 +6 位作者 詹华 汪瑞军 黄永俊 李宇佳 张雷 丁天然 万强 《农业工程学报》 北大核心 2025年第8期39-48,共10页
针对涂层提高旋耕刀耐磨性但会增加作业功耗的问题,该研究通过仿真与试验探究了不同厚度涂层对旋耕刀功耗的影响规律,并优选了涂层厚度。通过仿真模拟旋耕刀作业过程,得到旋耕刀易磨损位置和涂层厚度对旋耕刀功耗的影响规律。采用等离... 针对涂层提高旋耕刀耐磨性但会增加作业功耗的问题,该研究通过仿真与试验探究了不同厚度涂层对旋耕刀功耗的影响规律,并优选了涂层厚度。通过仿真模拟旋耕刀作业过程,得到旋耕刀易磨损位置和涂层厚度对旋耕刀功耗的影响规律。采用等离子堆焊技术制备1、1.5和2 mm 3种厚度耐磨涂层,并进行田间功耗测试。田间试验结果发现,随旋耕刀涂层厚度由0增至1、1.5、2 mm,平均功耗分别增加了12.4%、17.3%和26.8%,旋耕刀功耗随涂层厚度变化趋势与仿真试验一致,误差范围在0.17%~6.77%之间,验证了仿真模型的准确性,并根据旋耕作业仿真过程分析了涂层导致旋耕刀功耗增长的原因。基于成本分析与涂层耐磨性及其对功耗的影响,确定旋耕刀涂层强化最优厚度为1.25 mm。该研究得到了涂层对旋耕刀功耗影响机制,提出了综合成本、功耗与耐磨性选择涂层厚度的方法,可为旋耕刀涂层强化工艺厚度选择提供理论基础。 展开更多
关键词 农业机械 旋耕刀 涂层强化 涂层厚度 三向阻力 功耗
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激光焊接过程的熔池动态行为研究 被引量:5
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作者 彭进 许红巧 +4 位作者 王星星 李帅 李俐群 龙伟民 陈本乐 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1-7,I0003,共8页
文中首先采用高速摄像在线监测系统对激光自熔焊、激光填丝焊熔池动态行为进行分析,并对焊缝成形进行对比分析,进一步采用数值模拟的方法对激光自熔焊、激光填丝焊填充金属作用下的焊接熔池动态行为进行对比分析.研究结果表明,激光自熔... 文中首先采用高速摄像在线监测系统对激光自熔焊、激光填丝焊熔池动态行为进行分析,并对焊缝成形进行对比分析,进一步采用数值模拟的方法对激光自熔焊、激光填丝焊填充金属作用下的焊接熔池动态行为进行对比分析.研究结果表明,激光自熔焊匙孔壁后方熔池表面附近出现由匙孔开口处向熔池尾部流动的情况,在匙孔开口后方出现了金属隆起,金属的隆起尺寸较大,激光自熔焊焊缝成形较差,表面有凹坑出现.激光填丝焊匙孔壁后方熔池表面出现由匙孔开口处向熔池尾部流动的情况,但在其下方出现由熔池尾部回流向匙孔的流动,虽然也会产生焊接飞溅,但焊接飞溅的尺寸相对较小,而且由于液态金属的填充作用,焊缝表面不易出现下凹的缺陷,焊缝成形良好.与激光自熔焊相比,液态熔滴进入熔池后,匙孔壁后方的熔体流动速度波动程度明显增大. 展开更多
关键词 激光焊接 熔池 匙孔 数值模拟
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Y_(2)O_(3)对H13热锻模基体表面激光熔覆Stellite6熔覆层热疲劳性能的影响
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作者 周虎 李日榜 +6 位作者 李宁波 李谈 罗灵杰 王冰 程战 龙伟民 关常勇 《中国表面工程》 北大核心 2025年第3期130-138,共9页
热锻模锻技术是航空、航天、汽车等领域关键零件高效低成本批量制造的主要手段。热锻模作为热模锻件成形的关键装置,对锻件质量和成本的影响程度在整个生产环节中处于主导地位。然而,热锻模在使用过程中易出现开裂、变形及热疲劳等损伤... 热锻模锻技术是航空、航天、汽车等领域关键零件高效低成本批量制造的主要手段。热锻模作为热模锻件成形的关键装置,对锻件质量和成本的影响程度在整个生产环节中处于主导地位。然而,热锻模在使用过程中易出现开裂、变形及热疲劳等损伤,导致其失效。为此,采用激光熔覆技术在斗齿热锻模型腔表面制备Stellite6熔覆层和Y_(2)O_(3)/Stellite6复合熔覆层。通过超景深显微镜、扫描电子显微镜、维氏显微硬度计及热疲劳试验装置等试验仪器,研究H13热锻模基体、最佳工艺参数的Stellite6熔覆层及0.8wt.%Y_(2)O_(3)/Stellite6复合熔覆层在400/800次热疲劳试验下的裂纹及显微硬度变化。结果表明:在400次试验下,熔覆层的热疲劳性能明显优于H13热锻模基体;在800次试验下,Y_(2)O_(3)/Stellite6复合熔覆层显著提高了基体的热疲劳性、热稳定性和高温抗氧化性。同时,不同试样表面的显微硬度均有所降低,其中H13钢基体的硬度下降幅度最大,而Y_(2)O_(3)/Stellite6复合熔覆层的硬度下降幅度最小。 展开更多
关键词 激光熔覆 H13钢 Y_(2)O_(3) 热循环 疲劳裂纹
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感应钎焊金刚石颗粒增强镍基梯度涂层组织及性能
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作者 吴奇隆 孙华为 +3 位作者 李宇佳 孙志鹏 袁世成 张雷 《中国表面工程》 北大核心 2025年第3期161-172,共12页
随着机械装备向长寿、高效、重载方向发展,对零部件的耐磨性能提出了更高的要求,传统镍基合金涂层已难以满足日益复杂、苛刻的使役环境。为了提高镍基涂层的显微硬度及耐磨性,采用高频感应加热技术在45钢表面制备金刚石增强镍基梯度复... 随着机械装备向长寿、高效、重载方向发展,对零部件的耐磨性能提出了更高的要求,传统镍基合金涂层已难以满足日益复杂、苛刻的使役环境。为了提高镍基涂层的显微硬度及耐磨性,采用高频感应加热技术在45钢表面制备金刚石增强镍基梯度复合涂层。借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损试验机,研究梯度复合涂层的显微组织、物相组成、显微硬度和磨损性能,揭示金刚石增强镍基涂层磨损失效机理。结果表明:梯度复合涂层物相主要由γ-(Fe,Ni)、FeNi_(3)、Cr_(7)C_(3)、CrB、Cr_(23)C_(6)和金刚石组成。涂层微观组织出现明显的分层现象,在涂层底部存在大量粗大的初生Cr_(7)C_(3)碳化物,碳化物沿着涂层垂直方向生长。沿着垂直方向,Cr_(7)C_(3)碳化物晶粒尺寸逐渐变小。在涂层顶部碳化物呈小颗粒状,弥散分布在涂层中。金刚石周围形成碳化物包覆层,金刚石与钎料合金实现良好的冶金结合。梯度复合涂层显微硬度呈梯度分布,涂层上部平均显微硬度达到900.1 HV。金刚石增强镍基梯度涂层耐磨性能接近镍基涂层的1.8倍。研究结果可为金刚石增强镍基梯度涂层的制备提供理论参考。 展开更多
关键词 钎焊 金刚石 梯度涂层 镍基涂层
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C/C复合材料钎焊接头应力场的有限元分析 被引量:3
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作者 李胜男 路全彬 +3 位作者 都东 孙华为 周许升 龙伟民 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期213-217,共5页
异种材料钎焊接头中的残余应力是接头连接质量低的主要原因之一。本工作基于热-弹-塑性理论,以Abaqus有限元软件为平台,采用数值模拟计算的方法,研究C/C-C/C、C/C-TiAl同种及异种材料钎焊接头残余应力状态,揭示应力分布对接头连接性能... 异种材料钎焊接头中的残余应力是接头连接质量低的主要原因之一。本工作基于热-弹-塑性理论,以Abaqus有限元软件为平台,采用数值模拟计算的方法,研究C/C-C/C、C/C-TiAl同种及异种材料钎焊接头残余应力状态,揭示应力分布对接头连接性能的影响。结果表明:不同钎焊接头中,等效应力大小和分布状态不同。同种材料接头中应力集中分布在钎缝和C/C复合材料钎焊面棱角处,从外向内逐渐减小;异种材料接头中,应力集中在靠近钎缝区域的C/C复合材料上,从内向外逐渐减小。影响接头性能的应力主要为钎缝轴向正应力和垂直于轴向的切应力。同种材料接头中残余应力较小,C/C复合材料受轴向拉应力几乎为零,影响其连接性能的主要是切应力。异种材料接头中残余应力较高,C/C复合材料中最大轴向拉应力分布在棱角位置,最大切应力分布在钎焊面内部。 展开更多
关键词 C/C复合材料 异种材料钎焊接头 有限元模拟 残余应力
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CuTi对Ti-6Al-4V钛合金表面金刚石/AlSi复合钎涂层组织与耐磨性能的影响 被引量:1
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作者 张雷 龙伟民 +5 位作者 樊志斌 都东 刘大双 孙志鹏 李宇佳 尚勇 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第21期226-229,共4页
钎涂为提高部件表面耐磨性能提供新的技术方案。AlSi钎料可用于钛合金钎焊,但采用AlSi钎料在Ti-6Al-4V钛合金表面钎焊金刚石颗粒难以实现牢固连接,本工作通过在AlSi钎料中添加CuTi合金粉,制备了AlSi复合钎料,并通过感应钎焊在Ti-6Al-4V... 钎涂为提高部件表面耐磨性能提供新的技术方案。AlSi钎料可用于钛合金钎焊,但采用AlSi钎料在Ti-6Al-4V钛合金表面钎焊金刚石颗粒难以实现牢固连接,本工作通过在AlSi钎料中添加CuTi合金粉,制备了AlSi复合钎料,并通过感应钎焊在Ti-6Al-4V钛合金表面制备了金刚石复合钎涂层。研究结果表明,溶解在AlSi合金中的CuTi颗粒增加了钎料,改变了金刚石颗粒在钎涂层中的分布。钎涂层合金基体主要由α-Al、共晶硅、CuAl 2和Ti(Al_(1-x)Si_(x))3组成;随着CuTi合金含量的增加,复合钎涂层中的Ti(Al_(1-x)Si_(x))_(3)形态由板条状向胞状转变。当CuTi含量为10%(质量分数)时,金刚石复合钎涂层的耐磨性能最佳,这是由于Ti含量的增加提升了钎料与金刚石颗粒的结合强度,同时,原位反应生成的CuAl_(2)、TiAl_(3)硬质颗粒均匀分布于钎涂层中,从而有效提高AlSi合金基体的显微硬度。 展开更多
关键词 钛合金 感应钎涂 金刚石 AlSi钎料 耐磨性能
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基于多传感器多元特征融合决策的铣刀磨损辨识方法 被引量:1
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作者 贺明茹 吴双峰 +1 位作者 李萌 张威 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第11期2019-2028,共10页
针对铣削加工过程中刀具磨损预测准确率低、单一传感器覆盖特征缺乏对照的问题,提出了一种结合粒子群优化(PSO)-最小二乘支持向量机(LS-SVM)算法与多传感器特征的刀具磨损判断方法。首先,构建了以振动、切削力和声发射为刀具磨损监测信... 针对铣削加工过程中刀具磨损预测准确率低、单一传感器覆盖特征缺乏对照的问题,提出了一种结合粒子群优化(PSO)-最小二乘支持向量机(LS-SVM)算法与多传感器特征的刀具磨损判断方法。首先,构建了以振动、切削力和声发射为刀具磨损监测信号的磨损辨识系统;然后,采用时域特征:最大值p1、均方根p2、标准差p3、绝对值均值p4结合小波频段能量特征分析的方法进行了铣削加工信号分析,采用PSO-LS-SVM算法建立了刀具磨损状态识别模型和刀具磨损量预测模型;最后,通过时域与小波分析,从采集到的振动、铣削力及声发射信号中提取了71维信号特征,并优化降维至24维;以24维特征作为输入,刀具磨损状态和刀具磨损量为输出,对该刀具磨损识别及预测算法进行了验证。研究结果表明:基于PSO-LS-SVM算法的刀具磨损状态辨识模型在多传感器特征方面的磨损识别准确率为99.39%,相比单传感器特征,其识别准确率更高;刀具磨损量预测模型的预测精度达到了99.75%,相比其他模型,平均准确率提高了8.02%。 展开更多
关键词 刀具磨损监测 多传感器特征 特征提取 粒子群优化 最小二乘支持向量机 磨损识别与预测
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激光光斑尺寸对激光焊接熔池、匙孔行为的影响 被引量:5
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作者 彭进 许红巧 +4 位作者 王永彪 王星星 张永振 龙伟民 张定宇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期191-201,共11页
在激光焊接中,激光光斑半径的大小直接影响激光功率密度,不同的激光功率密度对熔池流场和小孔的三维形状有影响。然而,关于激光光斑尺寸对激光熔池和小孔行为的影响的研究很少。基于Fluent软件建立了激光焊接热-流耦合模型,研究了激光... 在激光焊接中,激光光斑半径的大小直接影响激光功率密度,不同的激光功率密度对熔池流场和小孔的三维形状有影响。然而,关于激光光斑尺寸对激光熔池和小孔行为的影响的研究很少。基于Fluent软件建立了激光焊接热-流耦合模型,研究了激光光斑尺寸下激光焊接过程的匙孔三维瞬态行为及熔池流场。研究结果表明,随着光斑半径的增大,匙孔的深度明显变小。光斑半径分别为0.1 mm和0.15 mm时,焊接过程中均会出现匙孔底部闭合的情况,当光斑半径为0.2 mm时,匙孔未出现闭合的情况,匙孔的稳定性有所提高。随着光斑半径的增大,熔池最大流动速度波动相对较小,熔池尺寸逐渐增大。 展开更多
关键词 激光焊接 光斑尺寸 匙孔 熔池
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不锈钢薄板搭接激光软钎焊接头组织与性能 被引量:3
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作者 刘勇 李刚卿 +3 位作者 王生希 韩晓辉 王博 叶结和 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期45-49,I0005,I0006,共7页
采用激光对304不锈钢薄板搭接缝进行软钎焊,并对钎缝组织与力学性能进行了研究.工艺试验结果表明,当激光束倾角为60°和离焦量为300 mm时,能够有效降低激光束的热输入,实现304不锈钢薄板搭接缝的无变形钎焊,填缝深度可达5 mm,钎缝... 采用激光对304不锈钢薄板搭接缝进行软钎焊,并对钎缝组织与力学性能进行了研究.工艺试验结果表明,当激光束倾角为60°和离焦量为300 mm时,能够有效降低激光束的热输入,实现304不锈钢薄板搭接缝的无变形钎焊,填缝深度可达5 mm,钎缝外观成形光滑、饱满,颜色与母材相近,无需涂装.钎焊接头分为不锈钢母材区、钎缝区、不锈钢母材区3个区域,钎缝区和母材区的边界清晰且明显,钎缝组织连续致密,无气孔、裂纹等缺陷.钎缝显微组织主要由黑色固溶体相、大菱形块状白色相和短棒状白色相组成,分析认为3种相分别为锡基固溶体相、SnSb相和Cu_(6)Sn_(5)相.钎料和母材之间形成约1~2μm金属化合物FeSn_(2)扩散层.钎缝的平均抗剪强度测试结果为39 MPa,能够满足不锈钢薄板搭接缝的工程应用. 展开更多
关键词 304不锈钢 激光软钎焊 微观组织 剪切性能
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Ni含量对304/Sn-8Sb-4Cu-xNi/304钎焊接头组织与剪切性能的影响 被引量:2
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作者 韩晓辉 张志毅 +3 位作者 邓建峰 刘勇 王博 徐野 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期117-122,I0010,共7页
研究了Ni含量对Sn-8Sb-4Cu-xNi(x=0,0.5,1和2,质量分数)钎料熔点和微观组织的影响,用Sn-8Sb-4CuxNi钎料对304不锈钢进行钎焊连接,分析了接头的界面组织与剪切性能.结果表明,添加不同含量的Ni后,Sn-8Sb-4Cu-xNi均为近共晶钎料,其熔点约为... 研究了Ni含量对Sn-8Sb-4Cu-xNi(x=0,0.5,1和2,质量分数)钎料熔点和微观组织的影响,用Sn-8Sb-4CuxNi钎料对304不锈钢进行钎焊连接,分析了接头的界面组织与剪切性能.结果表明,添加不同含量的Ni后,Sn-8Sb-4Cu-xNi均为近共晶钎料,其熔点约为245℃;Sn-8Sb-4Cu钎料组织由α相基体、Sb_(2)Sn_(3)+Cu_(6)Sn_(5)+Sn复合相和Cu_(6)(Sn,Sb)_(5)相组成.添加Ni元素后,钎料中块状Cu_(6)(Sn,Sb)_(5)转变为细小、均匀分布的(Cu,Ni)_(6)(Sn,Sb)_(5).当Ni含量小于1%时,随Ni含量的增加,钎料中的复合相和(Cu,Ni)_(6)(Sn,Sb)_(5)相均增加;当Ni含量为2%时,钎料中的复合相和(Cu,Ni)_(6)(Sn,Sb)_(5)相均减少,但(Cu,Ni)_(6)(Sn,Sb)_(5)相中Ni含量增加至与Cu相当;Sn-8Sb-4Cu-xNi/304钎焊界面均形成了一层厚度约1.5μm的扩散反应层,EDS分析显示,该层为FeSn_(2)化合物.钎缝中全部为Cu_(6)Sn_(5)型化合物,未见Sn-Sb型化合物.Ni元素的添加,提高了304/Sn-8Sb-4Cu-xNi/304钎焊接头的抗剪强度,当Ni含量为0.5%时,接头抗剪强度最大,为67 MPa,与不含Ni钎料相比提高了60%.所有接头的断裂位置均位于钎缝. 展开更多
关键词 304不锈钢 Sn-8Sb-4Cu钎料 软钎焊 剪切性能
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