NiAl复合涂层中强化相的形成机理及其对磨损性能的影响

目的提高NiAl复合涂层的硬度,扩大它作为涂层材料在矿山机械和石油化工领域的应用范围。方法TiC、TiB_(2)金属陶瓷颗粒具有较高的熔点、硬度、弹性模量及较好的化学稳定性,是一种优良的高温结构材料。采用等离子熔覆技术在Q235低碳钢表面制备NiAl金属间化合物涂层和TiC-TiB_(2)强化NiAl复合涂层,研究涂层的微观组织结构、金属粉末反应热力学、TiC-TiB_(2)强化相的形成机理和涂层的摩擦行为。结果涂层组织紧密、均匀,涂层与基体具有良好的冶金结合。NiAl涂层主要由NiAl、γ-(Fe,Ni)固溶体组成。复合涂层由NiAl、Ni_(3)Al、γ-(Fe,Ni)、TiC和TiB_(2)增强相组成。TiC相呈小块状,TiB_(2)相呈短棒状。粉末反应的热力学计算进一步证明了强化相TiC、TiB_(2)的形成。强化相的形成机理与原子扩散沉淀和晶体结构有关。与NiAl涂层相比,复合涂层的平均硬度从416HV提高到525HV,摩擦因数和磨损失重(质量损失)从0.68、0.376 g分别降至0.54、0.192 g。NiAl涂层磨损表面出现较多大且深的犁坑,NiAl复合涂层磨损表面较为平滑,只有少量浅犁沟。结论TiC和TiB_(2)主要通过溶解、扩散和沉淀析出方式形成。NiAl复合涂层具有高硬度、低摩擦因数和较少的磨损失重,具有优异的耐磨性能。在基体中弥散分布的小块状TiC颗粒和组织稳定性高的强化相有利于提高NiAl复合涂层的硬度和磨损性能。NiAl涂层的磨损机理主要为黏着磨损,复合涂层的磨损类型以磨粒磨损为主。

高锰钢表面耐磨蚀镀层研究

研究了不同化学镀工艺对高锰钢镀层组织和性能的影响。得出化学镀Ni-P的最佳参数为:NiSO_(4)·6H_(2)O质量浓度30 g/L;NaH_(2)PO_(2)·H_(2)O质量浓度35 g/L;pH值4.7。非晶态Ni-P镀层致密,厚度约25μm。镀层硬度由330 HV提高到600 HV以上,磨损体积减少。镀层的腐蚀电流密度从基体的8.51 mA/cm^(2)降低到1.82 mA/cm^(2)。镀层明显提高了高锰钢基体的表面硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。

基于实践项目的材料腐蚀与防护综合性实验设计

以工程实际问题为切入点,设计了一个研究先进高锰TWIP钢的腐蚀行为及防腐蚀设计的综合性实验项目。实验内容包含腐蚀实验方案设计、腐蚀机理分析、材料表面Ni-P合金镀层制备及其性能分析等。在整个实验的实施过程中,能使学生更深入地理解和掌握具体环境下材料的腐蚀机理和防腐蚀技术,同时掌握多种腐蚀实验研究手段和测试方法。由于实验项目带有研究性质,该实验对学生创新思维和科学研究能力的培养具有促进作用。

基于一维卷积长短时记忆网络的多信号融合刀具磨损评估

为实现刀具磨损状态的有效在线监测,提出一种基于一维卷积长短时记忆网络的多信号融合刀具磨损评估模型。该模型综合使用加工过程中主轴和工作台的振动和声发射信号,以实现信号间的优势互补,弥补单一信号的不足;基于一维卷积的特征学习能力和长短时记忆网络的时序特征分析能力,充分挖掘信号中包含的刀具磨损状态信息;最后通过全连接层和softmax分类器对刀具磨损状态进行评估。试验结果表明,该模型在各单一工况下对刀具磨损状态的识别准确率均可达93.8%以上,整体工况下识别准确率达95.3%,具有很好的稳定性和多工况通用性。

三元相图立体模型的设计及3D打印制作

设计了三元相图立体模型用作教具和学具,并采用3D打印技术进行制作。通过适当的结构及组合方式可进行三元相图基本法则的演示,引导学生全过程参与,激发学习兴趣,培养创新能力和解决复杂工程问题的能力。

金属材料专业的焊接实践课程教学改革

针对焊接专业课程综合性强、实践性强的特点,指出了焊接实践教学环节的重要性。从实验教学内容、教学方式和实验设备等方面对焊接专业课程的实验教学改革做了分析和阐述。加强研究性、综合性、创新性实验的开设,以专业竞赛为契机,将高校教师的科研工作与实践教学活动适当融合。加强实验室设备的改进,提高教学效果,从而加强学生动手能力、创新能力和创新意识的培养,有效提高学生的就业适应能力。

PSO多决策融合刀具磨损评估

针对刀具磨损状态监测中单一决策算法模型评估效果受工况参数影响较大,在不同工况条件下模型通用性不好的问题,提出一种基于粒子群优化(PSO)算法的多决策融合刀具磨损评估模型。首先对加工过程中的主轴电流信号和振动信号进行时域分析、频域分析和小波包分解提取有效特征,并利用主成分分析进行特征降维。之后在4种集成学习算法的基础上,构建PSO多决策融合模型,分别使用LDIWPSO和CFPSO两种PSO算法实现多集成学习算法的决策融合,进行刀具磨损状态评估。试验结果表明:PSO多决策融合模型相比于各种单一集成学习算法模型具有更好和更稳定的预测性能,且CFPSO决策融合的效果要优于LDIWPSO决策融合。

金属材料加工工程方向专业课教学改革与实践探索

金属材料加工工程是制造业的重点内容之一,学生就业面广。为提高学生的培养质量,任课教师从课程体系优化、改进教学方法及加强实践环节等方面采取了一系列改革措施,提高了教学效果,促进了教学相长,取得丰硕成果。

血培养中病原菌的耐药性及耐碳青霉烯肠杆菌科细菌的耐药基因研究

目的研究血培养中病原菌的耐药性及耐碳青霉烯肠杆菌科细菌(CRE)的耐药基因,为临床合理使用抗菌药物及控制医院内感染提供理论依据。方法对济宁市第一人民医院2017年12月至2018年12月血培养标本进行病原菌分离并进行细菌鉴定及药敏试验。运用改良碳青霉烯灭活试验进行耐碳青霉烯表型筛选,通过WHONET5.6软件进行耐药及分布统计分析,采用PCR法对CRE进行碳青霉烯酶相关耐药基因的检测。结果共分离出非重复病原菌675株,其中革兰阴性(G-)杆菌的分离率(58.00%)高于革兰阳性(G+)杆菌的分离率(42.00%)。临床分离G-杆菌第1位为大肠埃希菌(23.85%,161株),抗菌药物敏感率为36.0%~99.4%;第2位为肺炎克雷伯菌(8.15%,55株),抗菌药物敏感率为60.0%~98.2%。检出2株CRE,其中1株为产NDM-1型金属酶和KPC-gp、KPC-qc型碳青霉烯酶的大肠埃希菌,1株为产KPC-gp、KPC-qc型碳青霉烯酶的肺炎克雷伯菌。结论济宁市第一人民医院血培养中G-杆菌分离率高于G+杆菌分离率,且肠杆菌科细菌占G-杆菌的比例较高;检出2株特殊CRE,其主要耐药机制为携带NDM-1型金属酶和KPC-gp、KPC-qc型碳青霉烯酶。

空间双臂机器人抓捕翻滚目标后的鲁棒稳定控制

针对空间双臂机器人抓捕翻滚目标的稳定控制问题,由于目标惯性参数的不确定性以及双臂同时作用于目标存在内力挤压,已有的稳定控制方法无法有效地约束机械臂末端与目标的接触力与力矩,无法保证控制过程中抓捕点处的接触安全.为此,本文考虑被抓捕目标惯性参数不确定性与双臂内力挤压对抓捕后阶段组合体稳定控制的影响,提出了一种保证接触安全的鲁棒稳定控制方法.首先,根据目标的有界不确定性构造鲁棒正不变集,同时考虑双臂与目标接触内力的影响,利用预测控制方法在该不变集内规划控制目标运动的虚拟接触力与力矩.然后,根据目标动力学模型以及空间双臂机器人的运动约束,规划空间双臂机器人的鲁棒安全期望运动轨迹.最后,利用障碍李雅普诺夫函数构造跟踪控制器,使空间双臂机器人有效地跟踪期望轨迹,从而使得翻滚目标运动受到等效于虚拟控制律的作用,在保证接触安全的同时实现鲁棒的稳定控制.通过空间双臂机器人稳定翻滚目标的仿真算例验证了所提方法的有效性.

基于概率稀疏自注意力的IGBT模块剩余寿命跨工况预测

为提高绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块跨工况剩余寿命的预测精度以提升其可靠性,针对不同工况下IGBT模块的瞬态热阻特征提出一种基于概率稀疏自注意力机制和迁移学习的剩余使用寿命预测方法.搭建了IGBT模块加速老化试验台,在不同温度区间进行IGBT模块功率循环实验,采集不同工况下该模块全生命周期状态数据,计算获得IGBT模块衰退过程中的瞬态热阻变化数据,提取并筛选能准确反映IGBT模块老化状态的瞬态热阻特征,并使用所提方法开展跨工况剩余使用寿命预测.实验结果表明,提出的IGBT模块剩余寿命的跨工况预测方法精度明显优于其他对比方法,特别是IGBT模块早期衰退过程中的剩余寿命预测精度得到了显著提升.

深海油田电潜泵长距离变频驱动系统分数阶建模及起动电压降分析

基于Caputo-Fabrizio分数阶微积分建立了变频器—长电缆—电潜泵系统分数阶模型,该模型不含奇异核,统一了分数阶电容电感参数与整数阶的物理量纲,厘定了分数阶模型与整数阶模型计算对比平台,比传统模型能更加准确地描述深海长电缆电力传输特性。研究了起动电压频率、电缆长度、电缆分布电阻、电缆分布电感、电缆分布电容参数、负载特性阻抗和分数阶阶次等因素对电潜泵起动的影响。发现了电缆分布电感参数对电缆电压降的反常影响。分数阶模型与整数阶模型的计算结果相对偏差绝对值变化范围是0.10%～30.35%。值得注意的是,当电缆长度和电缆分布电阻参数变化时,模型的相对偏差呈先减后增的V形分段。升压变压器补偿电压需要比传统设计的高三分之一。基于分数阶模型计算结果,认为在实际应用时电潜泵变频驱动电缆距离可以超过40 km。

Influence of heat treatment on the microstructure and mechanical properties of DZ951 alloy

DZ951 directionally solidified nickel-base superalloy is mainly strengthened by γ phase. Regularly aligned cuboidal and bimodal γ precipitates were attained by two heat treatments. The effect of microstructure on the mechanical properties of DZ951 alloy has been investigated. The results indicate that MC carbide changes to little blocks during aging treatment at 1050℃ （HT1）. MC carbide partly degrades into M23C6 and there is a layer of γ around the carbide during aging treatment at 1150℃ （HT2）, which is beneficial to the elongation of DZ951 alloy. Small γ volume fraction and the uneven deformation structure are contributed to low mechanical properties of the as-cast alloy. HT1 alloy has a better stress rupture life at 1100℃/50 MPa and yield stress at 20℃, 800℃ and 1100℃, which is attributed to regularly aligned cuboidal γ phase and even deformation structure. HT2 alloy has a good combination of strength and ductility. This arises from the bimodal γ precipitates and the degeneration of MC carbide.

基于5G+工业互联网的AGV/移动机器人智能运维系统设计与应用

自动引导运输车(Automated Guided Vehicle,AGV)和移动机器人已逐步成为仓储物流和工业生产中的重要设备,因此企业对此类设备的监控和维护需求日益提升。针对企业在设备运维中存在的问题,首先提出了基于5G+工业互联网的AGV/移动机器人智能运维系统设计方案,包括5G网络、智能运维平台和运维业务应用的搭建,以及基于迁移学习和联邦学习的故障模型训练与优化方法;最后,在企业生产环境中进行了相应的系统部署,并通过真实设备数据验证了所提系统设计方案的有效性。

阳极电流密度对NiFe_2O_4基惰性阳极电解腐蚀行为的影响

本文采用两步烧结法制备铝电解用NiFe_2O_4基金属陶瓷惰性阳极,重点研究了不同阳极电流密度下惰性阳极材料的电解腐蚀行为.实验结果表明:阳极电流密度在0. 2～1. 2 A/cm^2之间时,槽电压相对稳定,波动幅度较小,表现出良好的稳定性;阳极电流密度在1. 4 A/cm^2时,槽电压波动较大.电解后阳极尺寸无明显变化,棱角分明,与电解液接触面平整,无开裂、肿胀以及表层剥离的现象.从微观形貌和微区面扫描成分分析可知,阳极腐蚀速率随电流密度的增加先降低后增加.阳极电流密度为0. 8 A/cm^2时阳极腐蚀速率最低,产品铝中主要Cu、Ni和Fe杂质元素总含量最低.

基于OCR和图像检测的盖章文书图像自动审核方法

本文基于OCR和图像检测技术设计并实现了一个解决盖章文书图像审核耗时、低效、准确率无保障问题的自动审核方法。具体包括三个部分:文字识别、印章识别和表格内容审核。其中文字识别部分包括带有角度的文本检测算法SegLink以及卷积递归神经网络(convolutional recurrent neural network, CRNN);印章识别部分包括印章识别与提取算法YOLOv3和印章内容识别方法 DD极坐标变换法;表格内容审核部分根据预设的规则对表格内容进行完备性和正确性检测。实验结果表明,该方法对此类盖章文书图像具有较高的审核准确率。

中国东部沿海管道海岸-断裂带复合效应

低频扰动地磁场在大地中感应出地磁感应电流(GIC)和地面感应电势(ESP),直接影响埋地管道管地电位(PSP)。为研究中国东部沿海地区海岸和断裂带复合效应对日东线管道PSP的影响,基于傅里叶变换和反变换的思想提出了管道傅里叶-有限元法,该方法采用地面磁场时频转换理论,建立低频地磁扰动下管道PSP计算模型以获取实时信息。本文首先建立了三维海岸-断裂带理论模型探索沿海地区的电场分布与断裂带电导率之间的关系;然后根据大地电磁测深数据构建了中石油日东线所在地区的大地三维电导率模型,应用地磁台磁场数据作为大地导体边界条件计算磁扰动期间实时管道PSP时空分布,以2016年10月12-14日期间的磁扰动为例对日东线PSP的计算值和实测值进行对比分析。在空间分布特性上分析了管道PSP的两种基本分布形态以及重要节点处受管道参数变化的影响,在时间分布特性上不仅验证了计算模型的准确性,还揭示了海岸-断裂带复合效应对沿海管道PSP的影响,为管道腐蚀防护提供了理论依据。

反式丁二烯-异戊二烯共聚橡胶凝胶含量的测定

作为橡胶质量控制指标,国际上和行业内均采用室温甲苯溶解不溶物含量来表征凝胶含量。以甲苯为溶剂,采用溶剂溶解分级的方法,考察了溶解分级时间、温度等条件对反式-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶(TBIR)中甲苯不溶物含量的影响。进一步采用凝胶渗透色谱仪(GPC)对分级得到的可溶物级份进行了分子量及其分布的表征,结果表明:在相同的溶解时间下,随着溶解温度的升高,TBIR的不溶物含量逐渐降低,80℃时不溶物含量降至1.59%;随着溶解时间的延长,不溶物含量逐渐降低,8~24 h达到稳定。可溶物的分子量随溶解分级温度的升高略增大,分布变窄;确定了TBIR凝胶含量测定条件。

扇出型晶圆级封装中圆片翘曲研究

在扇出型晶圆级封装工艺中,由于芯片材料与塑封料之间的热膨胀系数差异,晶圆塑封过程中必然会形成一定的翘曲。如何准确预测晶圆的翘曲并对翘曲进行控制是扇出型晶圆级封装技术面临的挑战之一。在讨论圆片翘曲问题时引入双层圆形板弯曲理论与复合材料等效方法,提出一套扇出型晶圆级封装圆片翘曲理论模型,并通过有限元仿真与试验测试验证了该翘曲理论模型的计算精度。同时给出该理论模型在实际工程中的应用,对扇出型晶圆级封装产品设计与翘曲预测具有指导意义。

退火温度对Fe-Mn-Al-C钢组织和拉伸性能的影响

采用OM、SEM、TEM和拉伸试验等手段研究了退火温度对Fe-19Mn-2Al-0.6C钢组织和性能的影响。结果表明,退火后试验钢的基体组织为奥氏体。由于回复再结晶的完成程度不同,随着退火温度的升高,晶粒尺寸先减小再增大。同时,退火孪晶的数量逐渐增加,抗拉强度持续降低,但总伸长率先升高然后降低。当施加一定的外部载荷时,在变形过程中会产生大量的变形孪晶和位错。高密度位错在晶界或孪晶界处的缠绕和塞积阻碍了位错的进一步运动。一次孪晶和二次孪生的交割产生的动态Hall-Petch效应,以及位错和孪晶的相互作用共同导致试验钢的高加工硬化能力。Fe-19Mn-2Al-0.6C钢获得最佳综合力学性能的退火温度约为900℃,其抗拉强度为947.61 MPa,强塑积为49.30 GPa·%,伸长率为52.03%。