面向机械制造专业的人工智能概论教学设计探究

文章研究了面向机械设计制造及其自动化专业的人工智能概论教学方法。该方法以培养学生对人工智能的基本理解和实践能力为目标,以人工智能在机械制造业中的应用为主线,以案例教学为主要教学手段,教学资源包括教学课件、实验平台和参考书籍等。教学内容包括人工智能基础概念、机器学习、深度学习、自然语言处理、计算机视觉等。教学重点包括人工智能在机械设计制造及其自动化领域中的应用,以及基于案例教学培养学生的实践能力。该方法可以有效提高学生对人工智能的认识和理解,增强学生在机械制造业中的应用能力和竞争力。

增材制造VNbTiSi轻质难熔共晶高熵合金的组织及力学性能

高熵合金与增材制造技术的结合,为极端服役环境下结构复杂部件的一体化制造提供了新的思路。采用激光熔化沉积(LMD)技术成功制备了VNbTiSi轻质难熔共晶高熵合金,通过显微组织分析筛选出最佳激光功率参数,并对试样进行了室温及高温压缩性能测试。结果表明:VNbTiSi轻质难熔共晶高熵合金表现出了优异的打印性能,最佳工艺参数下制备得到的样品在宏观和微观上均没有出现裂纹。在合金底面及沿构建方向,熔池内部与熔池边界(搭接处)均呈现出不同的形貌,熔池内部由柱状的全共晶组织构成,共晶胞为熔池边界出现较为粗大的(Nb, X)5Si3初生硅化物相。相比铸态组织,激光熔化沉积使得共晶组织的片层间距显著细化。增材制造合金不仅在1000℃下压缩强度可达640 MPa,在1100℃时依然能够保持高于500 MPa的压缩强度,高温压缩性能显著优于铸态VNbTiSi合金。

新形势下对称延伸式教学管理方法研究

教学管理方法与教育质量之间存在密切联系,需制定科学合理的管理策略。提出一种对称延伸式教学管理方法,将教师与学生的角色和功能充分结合。教师由传统的知识传授者转为引导者,学生更是积极探索、自主构建知识的主体,形成一种互动、合作、共发展的教学模式。依托教学平台创建领学模块,根据教学目标和教学内容设计层次分明的学习单元,为学生提供个性化指导。从教师和学生两个维度优化教学资源提升整体教育水平。

医用低弹性模量Ti-xFe合金的第一性原理计算

传统的钛合金(Ti6Al4V)在医学领域有广泛的应用,但是弹性模量相对人体骨骼过高会导致“应力屏蔽”。为了设计低弹性模量医用钛合金,采用密度泛函理论的计算方法。利用Voigt-Reuss-Hill近似函数,计算了Ti-xFe(x=6.25,12.5,18.75,25,31.25%)弹性特性以及钛铁合金β相稳定性。计算结果表明随着铁元素的含量增大结合能减小,因此Fe元素可以增加β钛合金的稳定性。普氏比(B/G)和泊松比(ν)计算结果表明,Ti-xFe合金具有较好的延展性。Ti-xFe(x=18.75%)的C_(44)最小和杨氏模量最低为47.60 GPa,且四方剪切常数C_(44)和杨氏模量正相关。

高端新材料智能制造的发展机遇与方向

发展智能制造是我国制造业创新升级的主攻方向,高端新材料是支撑高端装备和重大工程需求的核心材料,推动智能制造与高端新材料制造紧密结合,对提升高端新材料制造能力,满足重大装备对高端新材料的需求,具有重要意义。本文深入分析了高端新材料智能制造的必要性,在分析面向高端新材料的高性能制造、复杂构件的整体化与轻量化制造、高端构件的一体化与低成本绿色制造等特征基础上,总结了传统“试错法”研发模式在材料制造领域遇到的主要问题与挑战,分析了数据驱动的高端新材料智能制造研发模式带来的重大变革与机遇,并以材料智能加工成形为例,全面梳理了亟需发展的共性关键技术及其发展方向。本文从加强关键技术研究、构建创新体系、创新学科交叉人才培养和加快成果转化等方面,提出了加快发展高端新材料智能制造的对策建议,以缩短与国外先进水平的差距,支撑我国材料产业的升级换代和跨越式发展。

热处理工艺对激光选区熔化AM247LC合金组织与性能的影响规律

目的研究不同热处理制度对激光选区熔化(SLM)AM247LC合金微观组织和力学性能的影响规律。方法对激光选区熔化制备的AM247LC合金分别进行900/16 h℃的直接时效热处理和1210/30℃min+1050/℃30 min+950/16 h℃的固溶时效热处理,通过OM、SEM、EBSD、XRD等表征手段研究合金热处理前后的晶粒组织、碳化物及析出相等微观组织的变化,并对打印态及不同热处理态样品的室温拉伸性能进行测试,以表征热处理对其力学性能的影响行为。结果打印态AM247LC合金中存在大量粗大柱状晶和细小晶粒组织;直接时效热处理(900/16 h℃)后的AM247LC合金晶粒组织与打印态类似,但析出了大量γ'强化相;固溶时效热处理(1210/30 min+1050/30 min+950/16℃℃℃h)后,AM247LC合金发生了再结晶,形成大量退火孪晶,并且析出沿晶界分布非连续的微米级碳化物及大量γ'强化相。合金打印态的屈服强度为846.5 MPa,断裂伸长率可达19.6%;直接时效热处理后,合金屈服强度为1042.8 MPa,断裂伸长率明显降低,仅为11.2%;固溶时效热处理后,合金屈服强度减小至767.8 MPa,但断裂伸长率提高到25.1%。结论直接时效热处理有利于AM247LC合金室温强度的提高;固溶时效热处理会提高AM247LC的室温塑性;打印态AM247LC具有较为平衡的室温强度与塑性。

面向散热应用的碳化硅表面热丝化学气相沉积金刚石膜生长速率

金刚石具有极高的导热系数,在热管理中具有广阔的应用前景.基于热丝化学气相沉积法,采用多次沉积工艺在碳化硅表面制备了金刚石厚膜.采用扫描电子显微镜和拉曼光谱仪对金刚石膜进行了表征,系统地研究了热丝功率、碳源浓度和反应压力等工艺参数对金刚石生长速率及质量的影响.研究结果表明,当热丝功率为1600 W、碳源浓度在形核阶段为18/300和生长阶段为14/300、反应压力为4 kPa时制备的金刚石膜质量最佳,此时金刚石膜生长速率约为1.4μm/h.

第一性原理计算生物医用β钛合金的弹性性质与稳定性

β钛合金具备低杨氏模量特性,在外科手术中可有效降低人体骨骼与金属假体的应力屏蔽问题。基于第一性原理密度泛函理论计算了β钛合金Ti-Nb-Ta体系的弹性性质与稳定性。计算结果表明,随着Ta元素含量的增加,结合能与生成能逐渐降低,总态密度(DOS)费米能级附近峰值总能量逐渐降低,表明体系的稳定性逐渐提升。杨氏模量与剪切模量趋势大体一致,当Ta元素浓度为25%时,杨氏模量达到最低27.23GPa,剪切模量达到最低9.28GPa;当Ta元素浓度为12.5%时,杨氏模量达到最高58.89GPa,剪切模量达到最高20.71GPa。Ta元素对体系各向异性有重大影响,Ti-25Nb-6.25Ta体系在<100>,<010>,<001>晶向杨氏模量最高,<111>晶向杨氏模量最低;Ti-25Nb-12.5Ta,Ti-25Nb-18.75Ta,Ti-25Nb-25Ta,Ti-25Nb-31.25Ta体系在<100>,<010>,<001>晶向杨氏模量最低,<111>晶向杨氏模量最高。

航空发动机用高温合金复杂薄壁精密铸件尺寸精度控制技术研究进展

高温合金主要应用于涡轮后机匣、扩压器、预旋喷嘴等航空关键热端部件,采用整体精密铸造技术取代“分体铸造+焊接”成形方法,可减少零件数量和加工工序、提升可靠性、减轻质量,是航空发动机先进材料加工关键核心技术之一。然而复杂薄壁构件液态精密成型存在尺寸超差难题,导致发动机气动性能降低,装配精度下降,是长期制约我国航空发动机关键构件制造质量的瓶颈问题。本文综述目前国内外在高温合金精密铸造尺寸精度控制方面的研究进展,并对基于数字化和智能化技术的发展趋势进行了前瞻性分析和探讨,未来迫切需要构建液态精密成型数字孪生平台,发展更先进的尺寸变形精准定量智能预测方法以及压蜡模具内腔型面设计理论。

铸造铝合金洁净度-性能关系

综述了铸造铝合金熔体洁净度－疏松－力学性能三者之间的关系。指出溶解的氢和非金属夹杂通过与疏松的交互作用，对铸件的力学性能和可靠性产生极大损害。因此提高熔体洁净度水平已成为生产高质量铝铸件的关键。目前熔体洁净度－性能关系的研究以及与相应的熔体洁净度在线评定标准还有待深入探讨。

铝熔体中夹杂物形状与取向对其电磁分离的影响

采用有限元方法，对电磁场作用下铝熔体中任意形状与取向夹杂的受力进行数值计算结果表明：不同形状与取向的夹杂均仅受到一个与熔体所受电磁力方向相反的斥力作用；电磁斥力的大小不仅与夹杂的形状有关，还受其取向的影响；当夹杂的形状奇异程度愈大时，取向对电磁斥力的影响也愈大；当夹杂在磁场方向的主轴长度较大，并且在电磁力方向的主轴长度较小时，夹杂所受电磁斥力不显著．

增摩填料复合稀土氧化镧增强汽车摩擦片材料摩擦磨损性能研究

目的研究纳米填料复合氧化镧对汽车摩擦片摩擦磨损性能的影响。方法采用热压成型工艺制备CaSiO3、纳米SiC、纳米B4C复合氧化镧增强汽车摩擦片,将摩擦试样在100~350℃条件下进行摩擦磨损实验。采用XRD、EDS、SEM和三维非接触式表面形貌仪表征摩擦试样磨损前后的物相组成、化学成分和微观结构。分析不同纳米填料的摩擦片的摩擦磨损演变规律,探究纳米填料在摩擦磨损过程中的作用机制。结果纳米SiC填料试样的高温摩擦系数明显提高,300、350℃时分别为0.49和0.5;磨损率较大,最大值高达0.35×10^−7 cm^3/(N·m);试样磨损面较平整,磨痕较浅。纳米B4C填料试样的摩擦系数不高,较稳定;高温磨损率低,300℃时为0.2×10^−7 cm^3/(N·m);试样磨损面较光滑,磨痕最浅。结论纳米B4C填料试样中的硼氧化物提高了界面润滑性,磨损面形貌质量最好,高硬度的细小颗粒强化了材料的机械啮合力,提高了摩擦磨损性能。纳米SiC硬质颗粒在磨损过程中容易脱落,易对磨损面造成损伤,加剧磨损。

铸件充型过程流动的三维计算机模拟

采用SIMPLEC算法计算流场，一种基于VOF的改进方法用于三维自由表面处理，在微机上实现了一个优化的铸件充型过程流动模拟的CAE工具。采用面向对象方法开发数值模拟软件，提高软件的可靠性、可重用性、可扩展性和可维护性。并对熔融铝合金充填一矩形方腔的过程进行了模拟计算和实验验证，结果表明两者基本吻合。

透气砖底吹净化铝熔体的除气效率分析

在线测量了透气砖底吹净化装置的除气效果，从除气动力学方程出发建立了除气效率的计算模型，计算了气泡尺寸，并考虑气体受热膨胀和合泡的影响对其进行了修正。试验结果表明，除气效率随N2流量的增加而增大，当采用N2作为净化气体时，除气效率在40％以内，而采用N2-Cl2混合气体时，除气效率提高约10％。修正后计算得出通过透气砖吹入铝液中的气泡尺寸约为4mm，除气效率计算值与试验结果较吻合。除气过程中气泡利用效率为50％～70％。从动力学角度分析得出了提高除气效率的主要途径。

原位修饰纳米坡缕石增强复合摩擦材料

采用"干法-湿法"球磨工艺制备了纳米坡缕石材料,针对纳米材料易于团聚的特点,使用硅烷偶联剂(KH550)进行了原位修饰。将修饰的纳米坡缕石对酚醛树脂(PF)进行改性,考察了不同温度条件下复合摩擦材料的摩擦磨损性能。透射电镜(TEM)结果表明,通过原位修饰"干法-湿法"制备的纳米坡缕石在溶液中均匀分散;采用热分析仪对改性树脂进行了热失重(TG)分析,修饰的纳米坡缕石改性树脂(MP-PF)具有较高的抗热衰退能力;摩擦磨损实验表明,MP-PF复合摩擦材料提高了复合材料的摩擦磨损性能。

基于正交试验法优化电火花线切割加工参数的研究

利用正交试验设计的方法,对高速走丝电火花线切割加工中的峰值电流、脉冲宽度、脉间比和零件加工厚度等工艺条件进行了试验的优化设计.运用综合评分法对零件的加工速度和表面粗糙度进行了综合考虑,将多目标问题转化成单目标问题.考虑到线切割加工的非线性特点,利用二元表找出了交互作用下的各种因素的最佳水平.得出了电参数与加工速度和表面粗糙度之间的联系,为进一步研究电火花线切割加工工艺规律提供了基础.

工程认证背景下基于以赛促训的途径提升大学生工程创新能力

面向工程认证要求的机械类工科大学生培养,以学科竞赛为训练手段,是培养工程创新人才的一种新模式。本文介绍了在以赛促训的基础上,以培养工程创新能力为导向的学科竞赛对培养工科大学生的重要作用,总结了以赛促训对提升工科学生工程创新能力培养的启示。

复合摩擦材料配方的优化设计

利用正交试验的方法对复合摩擦材料的纳米改性树脂、铜丝、锦纶纤维、玻璃纤维进行了配方的优化设计。利用模糊综合评分的方法,将多目标问题简化为单目标问题,并考虑了高温与低温条件下权重的影响。利用极差分析法,找出了四种因素中对摩擦磨损性能影响最大的因素。

铝合金中气孔的形核机理

综述了铝合金中气孔的形核机理。指出铝合金中气孔的形核主要是异质形核，形核位置主要在非润湿性的外生基底和／或液／固生长界面处，前者可以认为是凹槽机制起主要作用，而后者应该考虑非金属夹杂与生长界面的相互作用。只有被凝固界面推移的夹杂才能成为气孔形核的异质核心，而那些被吞没的夹杂则对气孔形成没有影响。

编织型摩擦材料配方优化设计

采用均匀设计法分别考察了编织型摩擦材料中的主要成分改性树脂、玻纤、铜丝及锦纶四种因素,对其摩擦磨损性能的影响,并在大型数据处理软件SPSS上运用逐步回归法和T检验对试验结果进行了分析,建立了线形回归模型。此法尽可能地减少了实验次数,克服了实验的盲目性,又得出了较好的配方设计,提高了摩擦材料的性能。