基于测量机器人技术的预警系统研究

实时掌握边坡稳定性状态对相关安全生产至关重要,若能在边坡滑坡前作出预警,对于避免滑坡灾害的发生有重要的现实意义,这就需要寻求一种能够准确实时监测边坡工程变形发展破坏过程的方法。TM30测量机器人可以在人员难以到达和无法长时间工作的地方连续进行数据传输、处理、分析等任务,通过对监测数据的概率密度分布形态分析得出相应变形发展阶段而应用在滑坡预警中。通过工程实践,运用改造后的TM30测量机器人预警系统在边坡滑坡前做出准确的预警,最大限度地减少了滑坡灾害带来的损失。

信息化机电设备在滑坡预警中的应用研究

边坡稳定性决定着正常的生产以及人员和机电设备的安全,因此对边坡的预警系统的研究至关重要。但作出预警的前提是寻求一种能够准确及时掌握边坡工程变形发展破坏过程的方法。通过工程实践表明变形监测技术不仅可以应用在建筑桥梁等传统领域中,在边坡中也可以应用。基于此利用高精度先进变形监测设备对边坡实施实时变形监测,依据监测成果对数据进行建模分析处理就能够在边坡滑坡前作出及时准确的预警,为生产提供了安全保障。

基于FLAC3D的边坡稳定性研究

边坡稳定性关乎矿山的正常生产和作业安全,长期以来对边坡稳定性的评价存在很大的局限性,传统的分析计算都没有考虑应力和应变所带来的影响。露天矿边坡稳定性评价需要一种科学全面的分析评价方法。而FLAC3D是由美国ITSCA公司开发的有限差分软件,通过模型计算和分析便可以直观的得到滑体的滑移破坏面以及应变和应力图,采用强度折减法就可以用来模拟岩体的变形、破坏,直到边坡岩体发生滑坡的整个过程,从而能够对边坡稳定性作出科学的分析评价。

TiC含量对SPS制备TiC/Cu复合材料力学与摩擦学性能的影响

采用等离子烧结技术(spark plasma sintering,SPS)制备了不同质量分数TiC颗粒增强的铜基复合材料,研究了不同烧结温度和TiC含量的铜基复合材料的微观结构,考察了TiC含量对铜基复合材料电导率、纳米力学性能、显微硬度、拉伸性能和摩擦学行为的影响。结果表明:850℃烧结得到的TiC/Cu复合材料组织致密,增强体和基质相结合良好。一方面,随着TiC含量的升高,TiC/Cu复合材料中的铜基质相的晶粒不断得到细化,晶界密度升高,导致复合材料的硬度和屈服强度升高。另一方面,TiC含量的增加逐渐导致增强体和基质相的结合界面出现孔隙和裂纹,并成为应力集中和裂纹形成的首选位置,造成复合材料电导率、抗拉强度和伸长率的下降。TiC质量分数为5%~15%时,复合材料的抗拉强度、弹性模量和屈服强度较高,硬度适当,综合力学性能较好。当TiC质量分数超过20%时,TiC/Cu复合材料的屈服强度大幅降低,复合材料断裂机制由韧性断裂转为脆性断裂。TiC增强体显著改善了铜基复合材料的摩擦学性能,摩擦过程中复合材料摩擦因数和磨损量随载荷增大呈线性增加,并随TiC含量的升高呈下降趋势。在TiC质量分数为20%时,复合材料具有最高的耐磨性和最低的摩擦因数,其磨损机制以磨粒磨损为主,且伴随轻微黏着磨损和氧化磨损。

铝合金超疏水表面制备方法及防腐应用研究现状

受“荷叶效应”为代表的超疏水现象启发,几十年来,超疏水材料制备技术发展迅猛。铝合金有良好的铸造与塑性加工性能,是工业应用极广泛的材料之一,海洋、航空等特殊应用领域对铝合金表面性能提出更高要求,而超疏水材料具有耐腐蚀、自清洁、抗污染、防覆冰等优良特性。因此,对铝合金进行超疏水表面构筑,进一步提高其耐腐蚀性能具有重要现实意义。本文梳理了润湿性经典理论,然后对铝合金超疏水表面制备过程进行综述,接着对铝合金超疏水表面制备方法进行归纳,包含刻蚀法、电沉积法、氧化法及水热法等,在此基础上讨论了铝合金超疏水表面抗腐蚀机理及在耐腐蚀领域应用现状,最后提出铝合金超疏水表面从实验研究到实际生产应用过程所面临的现实问题,并提出系统建议与展望。

红外抗反射微纳结构刻蚀制备研究进展

“蛾眼效应”指光波折射率因蛾眼表面微纳结构在深度方向呈连续性变化,使大部分光被吸收,只有极少被反射的现象。受“蛾眼效应”启发,在材料表面制备微纳结构使其具有独特抗反射性能受到广泛关注,在太阳能电池、光电探测器、光电二极管和军事隐身等领域有广阔应用前景。本文梳理不同微纳结构抗反射原理,并对红外抗反射结构的不同刻蚀制备方法及其应用进行综述,总结了化学刻蚀、反应离子刻蚀、超快激光刻蚀等红外抗反射结构制备方法的特点以及对抗反射性能的影响,阐述红外抗反射结构在红外探测、红外热成像和隐身等方面的应用,并对抗反射结构制备方法研究方向与未来前景进行展望。

铌酸钾钠无铅压电陶瓷掺杂及制备技术现状

铌酸钾钠无铅压电陶瓷因具有环境友好型、良好的电学性能、较好的居里温度等成为当前压电铁电材料的研究热点之一,广泛应用于科技、工业等方面。综述近年来铌酸钾钠压电陶瓷材料的研究进展,主要从金属离子及其氧化物掺杂、稀土离子,以及其他化合物掺杂等方面对铌酸钾钠的掺杂制备进行总结,从热压烧结、微波烧结及放电等离子烧结等方面对其烧结技术进行论述,从激光脉冲沉积技术、射频磁控溅射法等方面对其成形工艺进行综述。结果表明,对铌酸钾钠压电陶瓷进行掺杂制备及采取先进的烧结技术可以明显提升其电学性能,铌酸钾钠压电陶瓷薄膜和涂层的制备拓展了铌酸钾钠的应用范围,使其可以应用于国防、航空航天及通信等方面。最后对铌酸钾钠的发展趋势进行总结。主要从铌酸钾钠陶瓷的掺杂制备、烧结工艺及成形工艺等方面进行综述,对铌酸钾钠压电陶瓷在各领域的研究有一定理论与参考意义。

铌酸钾钠压电陶瓷制备工艺研究进展

压电陶瓷是一种具有力电转换效应的功能陶瓷,已被广泛应用于医疗、传感器、超声马达等领域。由于无铅压电陶瓷在制备过程中避免了铅挥发,属于环境友好型材料,成为目前国内外研究的重点。铌酸钾钠陶瓷是无铅压电陶瓷中电学性能较好的陶瓷之一,其电学性能在很大程度上受制备技术及其工艺的影响。固相烧结技术是目前铌酸钾钠陶瓷制备最成熟的技术。铌酸钾钠陶瓷制备过程主要包括粉体合成、压制成型和烧结成瓷三步。通过粉体合成工艺可制备出高织构化铌酸钾钠陶瓷的粉体模板,但存在不同程度的软团聚和硬团聚现象;压制成型可以制备出简单的陶瓷坯件,但受模具和辅助工具影响较大,精度低、结构简单、需二次加工、不适合批量生产。针对烧结过程中由高温导致的元素挥发不能被很好地抑制的问题,深入研究低温烧结、抑制钠钾元素挥发对铌酸钾钠陶瓷的优异制备有着深远意义。本文综述了近年来铌酸钾钠陶瓷固相烧结制备工艺的研究进展,对粉体合成、压制成型、烧结成瓷三步进行了系统的论述。通过分析粉体合成、压制成型和烧结制备工艺的优点与不足,重点讨论其对铌酸钾钠陶瓷微观组织和电学性能的影响机制,以期为制备高电学性能铌酸钾钠陶瓷提供参考,并为其在医学与工业领域的应用提供参考。

镀镍碳纤维增强铜基矿车制动材料制备及性能分析

针对矿用车辆在恶劣工况下长时间制动引起的摩擦片失效问题,通过放电等离子烧结技术制备新型镀镍碳纤维增强铜基(CF/Cu)矿车制动材料。借助扫描电子显微镜(SEM)观察镀镍碳纤维及制动材料微观形貌,通过X射线衍射仪(XRD)对CF/Cu材料物相展开分析,同时对材料硬度、摩擦系数、磨损率进行系统研究,最后采用ANSYS仿真软件探究纤维长度对复合材料力学性能和应力场分布的影响。结果表明:改性后的CF/Cu制动材料界面结合性能良好,且当碳纤维长度为2 mm时,复合材料硬度达到最大值80.22 HV,其耐磨性也最优。进一步增加碳纤维长度至3 mm,纤维出现明显缠绕及团聚特征,且制动材料力学性能呈下降趋势。此外,2 mm CF/Cu制动材料应力值最小,约为178.21 MPa,且碳纤维与基体界面结合性能良好。同时,外力作用下2 mm碳纤维能有效承受部分载荷阻止金属变形,进而增强制动材料抗拉性能。综上所述,2 mm镀镍碳纤维增强铜基矿车制动材料力学及摩擦学性能最佳。

无氟铜基超疏水表面的制备及其耐腐蚀性能研究

腐蚀失效是制约铜基金属材料应用和发展的瓶颈。超疏水表面作为一种耐腐蚀性功能改良新技术,为解决铜金属腐蚀问题提供了有效途径。通过电火花线切割加工⁃硬脂酸表面修饰制备了超疏水铜表面,采用扫描电镜观察了其表面微观形貌,借助视频光学接触角仪测量其润湿性能,进一步通过电化学工作站对其腐蚀行为进行测试。结果表明:铜表面微米条形⁃纳米钟乳岩状分级复合结构被成功制备,并且该复合结构表面表现出优异的超疏水特性。此外,与基材相比,所制备的表面的耐腐蚀性提升了99.35%,并对该超疏水表面的防腐机理进行了系统研究分析,发现微纳复合结构的形成可有效捕获空气在试样表面形成固⁃气⁃液界面,其空气层的存在进一步阻碍了基底与电解质之间的电子传递和物质转移速度,从而抑制了基体电化学腐蚀速率,使得超疏水铜试样耐腐蚀性能显著提高。该方法简单高效用途广泛,制备过程环境友好,可适用大规模生产。

高能球磨制备钛基金属玻璃粉末研究

非晶金属玻璃因其优异力学、物理、化学和机械性能,日益成为复合材料增强体的重要发展方向与研究热点。作为一种稳定、简单、高效的规模化制备技术,机械合金化为构筑非晶金属玻璃粉体提供有效途径。以钛基金属玻璃为研究对象,采用高能球磨技术,实现了非晶粉体颗粒的高效可控制备。借助扫描电子显微镜分析粉体微观形貌,采用X射线衍射仪表征粉体物相结构特性,并使用显微硬度测试仪对其力学性能进行系统测量。结果表明:制备的粉体微颗粒较为均匀,表现出良好非晶结构特征,且非晶粉体硬度提高至6615 MPa,可作为工程增强材料的重要组成部分。

Optimization analysis of track comprehensive quality in micro-plasma cladding process

The purpose was to clarify the relationship between the main process parameters of micro-plasma cladding and the comprehensive quality(geometry,microstructure and wear rate of cladding track).Self-fluxing ferrous alloy powders were fabricated on Q235 substrate.Based on the uniform design,the distribution of the experimental samples was designed reasonably in the sample space,which greatly improved efficiency and reduced costs.After a series of microstructural characterization,there was no difference in the phase composition of all samples,but the average grain size had a significant difference,which resulted in the change of wear rate.And the relationship among micro-hardness,average grain size and wear rate of the track had also been investigated.Subsequently,an optimization model was established and the optimal process parameters were obtained with excellent wear rate under the geometric constraints.The correctness of optimization model was verified by experiments.

5A02铝合金表面微纳结构的制备及防腐行为研究

通过低成本的酸刻蚀、表面钝化处理在5A02铝合金基体表面构筑出二元微米级多孔梯田及絮状纳米粒子层结构,研究了该结构经氟硅烷化低表面能处理后的润湿及抗海水腐蚀特性。结果表明,制备表面获得了优异的超疏水特性,其水滴接触角为156.1°,接触角滞后为1.5°。通过电化学测试进一步表明钝化絮状纳米粒子层及超疏水膜层结构有效抑制了基体电化学腐蚀所必需的阴极和阳极反应,同时阻断了腐蚀介质与基体的接触,最终达到铝合金板表面腐蚀防护的目的,对拓宽铝合金材料的工程应用具有深远的意义。

基于虚拟样机技术的自由点接触式凸轮机构仿真研究

自由点接触式凸轮机构可以实现任意给定运动规律的往复运动,合理建立参数化机械系统动力学模型关系到凸轮机构运动规律的精确性。常用的Point-Curve和Curve-Curve凸轮副约束不能解决自由点接触式凸轮机构的约束问题,给机构合理的建立参数化模型带来困难。基于虚拟样机技术提出运用Contact建立摆杆、凸轮之间的约束来创建动力学模型可以解决自由点接触的约束问题。此外还通过加速度变化曲线推出摆杆的柔性冲击规律以及通过Plot tracking追踪得出模型运动的边界条件,求出摆杆运动方程从而对系统结构性能以及优化设计作出评价。

DD6单晶合金筏化过程中元素定向迁移行为（英文）

对[001]取向DD6单晶合金进行1000℃/300 MPa条件下的拉伸蠕变试验,以研究合金的筏化现象以及元素的定向迁移行为。SEM对合金显微组织的观察表明,γ′相在温度和应力的作用下发生了筏化,且筏化方向与应力轴垂直,同时平行于应力轴的基体通道变宽,垂直于应力轴的基体通道逐渐消失。TEM对合金的成分统计分析表明,合金中Al、Re、W元素发生了定向迁移,其中Al向与应力轴平行的基体通道扩散,而Re、W向与应力轴垂直的基体通道扩散,并主要富集于相互垂直的基体通道的交叉区域。

Preparation and Properties of Y_(2)O_(3)-PF Alternating Coating on Polymer Matrix Composite Material Surface

High-performance yttrium oxide-phenolic resin(Y_(2)O_(3)-PF)alternating coating was prepared on epoxy resin-based composite material using supersonic plasma spraying and dual-channel powder feeding technique.Y_(2)O_(3)-coated PF(Y_(2)O_(3)/PF)powder was firstly sprayed onto the substrate,forming a transition layer,and then the spherical Y_(2)O_(3) powder and Y_(2)O_(3)/PF powder were alternately deposited to form the composite alternating coating.Results show that the alternating coating is mainly composed of deposited Y_(2)O_(3)/PF powder.The bonding strength between coating and substrate is as high as 26.48 MPa with the single-test maximum bonding strength of 28.10 MPa,and shear strength reaches 24.30 MPa.Additionally,the heat transfer effect caused by external Y_(2)O_(3) particles gradually softens and even melts PF,thus effectively avoiding the damage of high temperature to molecular structure and thereby promoting the crosslinking and curing effects of resin during the deposition process.In the meantime,the unmelted Y_(2)O_(3) powder results in the shot peening effect,which washes out and eliminates the powder particles with inferior deposition effect,ultimately improving the physical and chemical properties of the alternating coating.

航空用超疏水7075铝合金的高效可控制备及防腐机理

采用简单、高效、低成本的刻蚀技术,实现了航空用超疏水7075铝合金的规模化可控制备。阻抗测试表明,制备得到的超疏水7075铝合金的电荷转移电阻增大,双层电容明显减小,耐腐蚀性能得到显著改善。该研究对开拓绿色航空时代、创新合金材料腐蚀防护新技术具有重要经济价值和现实意义。

5A05铝合金表面超疏水结构的制备及耐腐蚀性（英文）

以5A05铝合金为研究对象,提出一种简单的低成本超疏水结构制备方法,实现了超疏水/耐腐蚀表面的可控构筑。采用电火花线切割技术,对基材表面进行微米级褶皱与纳米级凹坑结构的一步高效制备,并对结构改性后的润湿性和耐腐蚀性进行系统测量与表征。结果表明,改性后的表面水滴静态接触角高达152.7°,滚动角仅为7.1°,表现出优异的超疏水性。进一步的电化学测试结果表明,超疏水表面通过改变界面作用行为,减弱了固-气-液复合接触界面间腐蚀介质的作用行为与过程,对表面耐腐蚀性产生决定性影响,明显提高了材料的抗腐蚀性。

304不锈钢棒气动式可控旋弯下料工艺及试验

针对金属棒料传统下料工艺存在断面质量差、材料利用率低、能耗高等问题,提出一种综合利用预制环状V型槽缺口效应、起裂微裂纹及扩展宏观裂纹裂尖应力集中效应的新型气动式棒料可控旋弯下料工艺,详细介绍了该下料工艺的工作原理。基于该工作原理研制了金属棒料气动式旋弯下料试验装置,利用材料力学强度理论与线弹性断裂力学理论,建立了弯矩载荷作用下金属棒料下料过程的力学模型,获得了环状"V"型槽根部微裂纹萌生载荷、扩展裂纹起裂载荷及瞬断载荷的理论计算公式。采用三种不同恒应力强度因子幅水平载荷控制曲线对Φ 30 mm直径的304不锈钢棒料进行下料试验研究,结合所提出的坯料断面评价方法及其评价指标,对下料所得坯料质量进行了量化评价。结果表明,保持裂尖处于恒应力强度因子幅水平,可以实现金属棒料的可控精密下料,断面质量和下料时间随幅值水平提高而降低,当裂尖处ΔK =0.7K_c时,坯料最终瞬断区最小。该下料工艺利用断裂力学理论建立旋弯下料机理,可以指导实际下料试验,为后续下料工艺数据库的建立提供理论支撑。