激光功率对Ti6Al4V/NiCr-Cr_(3)C_(2)熔覆层宏微观组织及性能的影响

激光功率是影响熔覆层质量的重要因素,为揭示激光功率对Ti6Al4V/NiCr-Cr_(3)C_(2)复合涂层成形质量、微观组织及耐磨性能等多方面的影响规律,采用同轴送粉、多道搭接激光熔覆技术在Ti6Al4V基材表面熔覆NiCr-Cr_(3)C_(2)粉末制备出碳化钛增强钛基复合涂层。通过渗透探伤、光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜及配套能谱仪等测试与表征方法分析熔覆层表面裂纹、截面形貌、孔隙率、稀释率、几何特征以及微观组织等。通过维氏显微硬度计和旋转式摩擦磨损试验机测试熔覆层显微硬度和耐磨性能,最后综合成形、组织与性能等方面的影响对熔覆层质量进行评价。结果表明,激光功率对熔覆层成形质量的影响显著。激光功率为1100 W和1300 W时熔覆层表面存在大量裂纹、气孔等缺陷。随着激光功率提高,熔覆层的熔高、熔宽、熔深及稀释率等均不断提高,裂纹率、孔隙率等持续降低。激光功率对涂层内物相种类的影响较小,主要物相为增强相TiC和基体相CrTi_(4)。激光功率为1500 W和1700 W时熔覆层的硬度相对较高,且磨损率较低。综合考虑激光功率对熔覆层的多方面影响,最后确定最优激光功率为1500 W,在此激光功率下制备出的熔覆层具有相对较好的成形质量和优异的耐磨性能。

TC4表面WC/Ni-MoS_(2)钛基复合涂层组织与摩擦学性能

拟在TC4表面合成Ti-S系自润滑耐磨熔覆层,并探究WC添加对涂层组织与摩擦学性能的影响,设计了TC4+Ni-MoS_(2)+xWC(x=5%、10%和15%)钛基材料体系,通过同轴送粉激光熔覆技术完成了涂层制备。研究表明,增加WC含量不利于改善涂层成形质量,但WC添加量变化并未影响涂层析出相种类,三种涂层均包括TiC、Ti_(2)Ni、Ti_(2)S和β-Ti基体;随着WC含量增大,TiC分布数量增多,粒径增大,生长形态由类球状逐渐演变为花瓣状;润滑相MoS_(2)未能在涂层中得到保留,其完全溶解后在钛基熔池体系下合成了与润滑相TiS等形态相似的条状相Ti_(2)S。三种WC含量的涂层显微硬度和耐磨性能均高于TC4基材,磨损机理均为磨粒磨损,但减摩性能均不低于TC4基材,说明原位Ti_(2)S相不具备自润滑功能;WC含量增加虽然有利于增大涂层的显微硬度和耐磨性能,但引起了涂层磨损面质量下降,摩擦系数波幅增大。

智能生成式设计的人机互补策略研究

在分析智能生成式设计的人机分工和协作的基础上,本文通过研究智能生成式设计过程中人类设计者和智能系统各自的优势和劣势,探讨如何发挥两者的优势、补足对方的劣势,以及如何发挥两者的协作优势,总结出了智能生成式设计的人机互补策略。结论:智能生成式设计的人机互补策略是发挥人类的优势,补足智能系统的劣势;发挥智能系统的优势,补足人类的劣势;同时发挥设计者和智能系统的协作优势。此互补策略有助于充分发挥人机协同效应、充分利用人机综合优势、提高设计过程的整体效能,实现更高效、更智能、更具创新性的智能生成式设计。

激光与CMT+P电弧复合增材工艺对2024铝合金气孔缺陷的影响规律

高强铝合金激光-电弧复合增材制造技术在民用航空领域具有广阔的应用前景,但其气孔率的控制仍存在技术难题。本工作基于激光与冷金属过渡加脉冲(CMT+P)复合增材制造技术,对增材制造2024铝合金薄壁结构件的气孔率开展研究。通过单因素试验,研究了送丝速度、扫描速度、激光功率等工艺参数对薄壁增材件的宏观形貌、气孔率及气孔尺度分布的影响规律。在单因素试验的基础上,以薄壁增材件的气孔率为响应值,通过响应面中心组合试验(CCD)优化工艺参数。结果表明,送丝速度、扫描速度、激光功率等工艺参数都会对薄壁增材件的宏观形貌、气孔率及气孔尺度分布产生影响,建立的二阶回归响应面模型能直观地反映2024铝合金激光与CMT+P电弧复合增材工艺参数与气孔率之间的关系,可用于预测不同工艺参数下薄壁增材件的气孔率,通过二阶回归模型得到优化的2024铝合金激光与CMT+P复合增材工艺参数范围为:送丝速度4.8~5.0 m/min、扫描速度16~18 mm/s、激光功率2000~2200 W。

Y_(2)O_(3)含量对TC4表面WC增强钛基激光熔覆层组织与摩擦学性能的影响

目的增加航空TC_(4)合金的安全服役寿命。方法采用同轴送粉激光熔覆技术在其表面制备了TC_(4)+Ni-MoS_(2)+WC+xY_(2)O_(3)(x=0%、1%、2%、3%、4%,质量分数)耐磨复合涂层,利用着色渗透探伤、XRD、SEM、EDS、EBSD和TEM等多种检测手段和设备,分析了Y_(2)O_(3)添加对涂层组织与摩擦学性能的影响规律。结果3%Y_(2)O_(3)涂层的成形质量最优,所有涂层生成相相同,主要由TiC、Ti_(2)Ni、Ti_(2)S、基体β-Ti以及未熔WC组成。Y_(2)O_(3)与TiC、Ti_(2)S、Ti_(2)Ni之间形成了共格依附生长关系,所有涂层中均有效合成了TiC-Ti_(2)S、TiC-Ti_(2)Ni和Ti_(2)S-Ti_(2)Ni共格复合结构相。随着Y_(2)O_(3)含量增大,基体显露面积增加,其余物相逐步细化、团聚并沿晶界连续生长。所有涂层的显微硬度均高于TC_(4)基材,大小与Y_(2)O_(3)含量呈负相关变化。所有涂层的摩擦因数均高于基材,磨损率均低于基材,摩擦因数和磨损率随着Y_(2)O_(3)含量增加,出现了先降低后升高的变化规律,其中3%Y_(2)O_(3)涂层的摩擦因数最低(μ=0.4813),耐磨性(3.55×10^(4)mm^(3)/(N·m))和磨损面质量(Ra=21.24μm)最优。结论适量Y_(2)O_(3)有助于改善涂层的成形质量,Y_(2)O_(3)添加并未影响涂层物相种类,且可作为异质形核基底细化相互依附生长的TiC-Ti_(2)S-Ti_(2)Ni共格结构相,除基体相外,Y_(2)O_(3)易吸引其余物相在涂层晶界处钉扎;Y_(2)O_(3)含量增加不能增大涂层显微硬度,所有涂层均不具备减摩性能,但耐磨性均优于TC_(4)基材,适量Y_(2)O_(3)添加可使涂层综合摩擦学性能达到最优。

基于响应面法的镍基高温合金GH4169电弧增材工艺优化

本工作以CMT-P复合电弧增材制造镍基合金GH4169为研究对象,综合考虑送丝速度、焊接速度和脉冲数量等工艺参数,以变形量和成形精度等成形质量为评价指标,采用中心复合响应面法进行工艺参数优化。建立变形量与成形精度的回归模型,分析工艺参数对成形质量的单体与交互效应。研究表明:对变形量影响最显著的因素是送丝速度,脉冲数量次之,焊接速度的影响最小。脉冲数量对成形精度的影响明显大于送丝速度和焊接速度,并且送丝速度和脉冲数量对其具有显著的交互作用;基于综合优化目标,获得了最优参数组合:送丝速度3.5 m/min、焊接速度5.8 mm/s、脉冲数量30;对比成形质量的模型预测与试验结果,变形量与成形精度的误差分别为10.3%和4%,验证了所建立成形质量模型的正确性。

系留无人机空中自组网应急通信系统部署与测试

当重大灾害发生后,尤其是地震灾害,受灾地区的常规通信设施遭到破坏。救援队伍的应急通信系统能够灵活并正常运转与救援队伍的救援能力息息相关。目前我国系留无人机发展相对成熟,通信自组网技术和设备也相对成熟,本文主要阐述利用自组网技术与系留无人机平台结合的系留无人机空中自组网应急通信系统,实现空中自主多链路组网并向下覆盖的通信网络系统的设想,该系统可以克服高大建筑物对信号的遮挡,能够实现10千米到100千米以上的网络通信,使救援现场与救援行动基地保持实时的无资费通信。

添加N_(2)保护对CMT-P复合电弧焊接头组织与性能的影响

以UNS S32750超级双相不锈钢为研究对象,采用冷金属过渡脉冲(cold metal transfer pulse,CMT-P)复合电弧焊接技术,运用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪和电子探针组织表征手段以及显微硬度和低温冲击韧性性能测试方法,对比研究了纯Ar和Ar+2%N_(2)气体保护对焊接接头的微观组织、硬度和低温韧性的影响规律.结果表明,与纯Ar保护气相比,添加2%N_(2)保护的焊接过程飞溅较少,焊缝平整笔直,鱼鳞纹更加细致紧密.此外,热影响区主要由过量的铁素体和少量的奥氏体组成,并伴随有害的Cr2N析出.因此,与CMT-P复合电弧焊接头的其它区域相比,热影响区的硬度较高和韧性较低.添加2%N_(2)气体保护增加了焊缝和热影响区奥氏体含量和N原子在铁素体与奥氏体内的固溶量,从而提高了接头各区域的低温韧性.

双相不锈钢脉冲电弧等离子体传热传质行为

基于电磁动力学、流体力学及热力学等理论以及高速摄像与电信号采集原位测试手段,考虑等离子体中的金属蒸汽行为建立电弧熔滴一体化多物理场耦合仿真模型,研究双相不锈钢脉冲电弧等离子体的传热传质行为。结果表明,电弧等离子体温度峰值分布在熔滴轴线两侧并与电流值呈正相关,在熔滴缩颈至过渡阶段,基板上表面由电弧等离子体的非对称性影响造成温度分布不均匀;电弧等离子体的流场分布结果与温度场类似,但不同时刻速度峰值除与电流值相关,还与熔滴的过渡状态有关,随着熔滴过渡进行,电弧等离子体的高温区和高速区皆向基板压缩;在熔滴缩颈之前,铁蒸汽随着电流增大逐渐向轴线压缩,在熔滴下方质量分数可以达到100%;在熔滴缩颈之后,熔滴上下的高浓度铁蒸汽会增大等离子体的电导率,进而促进熔滴过渡。

UNS S32750双相不锈钢焊接热影响区微观组织演变

焊接是双相不锈钢推广应用不可或缺的加工制造环节,但是目前对双相不锈钢多层多道焊接过程中热影响区的微观组织演变行为仍不清晰。以Gleeble3500热模拟试验机为平台,采用热力学方法和先进的组织表征技术,研究了高温铁素体化以及随后的再加热过程对UNS S32750双相不锈钢焊接热影响区微观组织的影响规律。结果表明,热影响区经铁素体化后,铁素体和奥氏体不再以条带状交替存在,而是转变为粗大、等轴状的亚稳态铁素体和不同类型的一次奥氏体(γ_(1)),并且奥氏体含量显著降低。同时,在铁素体晶粒内、铁素体与铁素体晶粒边界以及铁素体与奥氏体相界处析出大量的Cr_(2)N。此外,后续焊道的再加热过程以及再加热温度对热影响区的微观组织特征具有显著影响。随着再加热温度从900℃升高至1200℃,奥氏体含量逐渐增加,但Cr_2N的析出倾向明显降低。二次奥氏体(γ_(2))更易于在1000℃再加热时析出,并且与Cr_2N呈现协助析出行为。

地震救援现场装备物资管理软件设计与应用研究

针对地震救援现场装备物资管理存在的管理效率低、信息化手段少、缺少可视化界面的问题,基于VS2019开发平台,开发了一套界面美观、便于操作的装备物资管理软件。实现了装备物资清单的可视化功能,解决了当前救援现场装备物资管理软件匮乏的问题,同时对装备物资信息化管理进行探索,为后续研究和实践奠定基础。

Ti811合金表面TC4激光熔覆层微观组织及性能

按照CFM56系列发动机维修手册的建议,在Ti811合金表面采用同步送粉激光熔覆技术,以TC4合金粉末为原料,制备出均匀致密、无气孔和裂纹等缺陷的激光熔覆层.分析涂层的宏观形貌、微观组织结构和组织相变过程,测试涂层的显微硬度和摩擦磨损性能.结果表明,扫描电镜下涂层微观组织呈现魏氏体结构特征,涂层显微硬度相比基材有所提高,主要原因是涂层中的针状马氏体α’有一定的强化作用;涂层中弥散分布的纳米颗粒Ti3Al的沉淀强化和弥散强化等作用也在一定程度上提高了涂层的显微硬度;熔覆层的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损的复合磨损机制.

高海拔极端环境下卫星应急通信装备测试研究

地震等重特大自然灾害发生后,灾区通信中断成为影响现场应急救援行动效率的重大挑战。中国地震应急搜救中心作为两支国家救援队的重要技术支撑和装备保障单位,结合自身多年国内外地震等自然灾害现场工作经验,开展了应急通信卫星装备的高海拔极端环境测试工作。本文在梳理当前主流卫星通信系统及装备发展现状的基础上,介绍了本次高海拔测试线路及工作内容及其设计依据,总结了整个测试过程并给出了详细的测试结果和结论。本文的研究内容实现了未来装备极端条件测试工作的重要探索,测试成果对下一步应急救援装备列装、关键技术攻关和标准规范制定具有重要参考价值。

浅谈救援人员的心理自我照顾

当灾害发生时,救援人员总是冲在第一线,面对危险复杂的救援环境,在救援过程中,难免会出现一些失误造成无法挽回的后果,给救援人员造成极大的心理负担。无论是在救援前、救援中还是救援结束后,救援人员都应该在夯实专业救援技能之外,掌握一些基本的心理自我照顾技能,提升自我心理防御意识,加强锻炼健康心理。

Ti811表面激光熔覆原位合成TiC-TiB_2复合Ti基涂层的微观组织分析

在Ti811钛合金表面利用同步送粉激光熔覆技术,制备了TC4+Ni45多道搭接激光熔覆层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)等分析了涂层组织和相组成,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度。结果表明,涂层微观组织中均匀分布的析出相主要包括基底α-Ti、金属间化合物Ti_2Ni、增强相TiB_2和增强相TiC。其中,TiC在TiB_2表面异质形核,形成了TiC+TiB_2的复合相结构;同时,纳米TiC颗粒在涂层基体中弥散分布。由于涂层中TiC与TiB_2的共同作用,涂层的显微硬度与基底相比有了显著提高,最高硬度为770HV0.5左右,约为基底硬度的2倍。

Ti811表面单道与多道TC4激光熔覆层微观组织对比

按照CFM发动机维修手册的修复建议,在Ti811钛合金表面,利用同步送粉激光熔覆技术,制备了单道与多道搭接TC4激光熔覆层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)等分析了涂层组织和相组成,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度。结果表明,单道涂层微观组织呈现魏氏体结构,由α-Ti组成的晶界中分布大量的针状马氏体α′和残留β′-Ti,涂层中弥散分布着10—150nm的纳米Ti_3Al;多道搭接涂层由基底α-Ti和均匀分布的Ti_3Al组成;单道涂层和多道搭接涂层的显微硬度相比基底都有所提高,单道涂层显微硬度最高为485HV_(0.5),多道搭接涂层显微硬度最高为510HV_(0.5)。

UNS S32205双相不锈钢焊接接头力学性能研究

采用钨极氩弧焊(GTAW)、药芯焊丝电弧焊(FCAW)和电子束焊(EBW)方法制备了UNS S32205双相不锈钢焊接接头,综合运用拉伸试验、热力学计算、SEM、TEM等测试技术与理论分析方法对比研究了焊接微区的组织特征并探索了其对力学性能的影响规律。结果表明,双相不锈钢GTAW、FCAW、EBW以及焊后热处理EBW焊缝和热影响区的强度均高于母材。在Ar保护气中添加2%N2增强了N原子在奥氏体内的固溶强化效果,进而提高了GTAW焊缝强度。FCAW焊缝中引入了大量的夹杂,致使其强度和塑性均低于GTAW焊缝。EBW焊缝中形成了过量的铁素体并析出了大量细小的硬质Cr2N,因此其强度高于母材。

深部煤层瓦斯抽采钻孔变形失稳区域研究

深部开采煤层具备“三高一低”特性,抽采钻孔在深部煤层施工时及抽采过程中极易发生喷孔、塌孔等现象。采用数值模拟分析了不同部位抽采钻孔的变形失稳情况,确定了易发生变形失稳区域;根据弹塑性软化理论模型,研究了巷道围岩裂隙区和塑性区半径的变化规律,确定了钻孔位于巷道围岩内9.28 m左右区域容易发生失稳坍塌;现场实际钻孔变形失稳影响因素众多,钻孔失稳坍塌的部位亦有所不同。研究成果对钻孔失稳坍塌区域的准确防护、进而解决深部开采煤层抽采钻孔失稳坍塌问题有着重要的现场指导意义。

基于同波束干涉测量的航天器姿态测量研究

基于地基同波束干涉测量,建立了航天器姿态测量数学模型及方程,给出了姿态解算方法,并对方程可解性与解算精度因子进行了分析。通过模拟在轨航天器轨道运行,进行了基于同波束干涉测量的航天器姿态解算数值仿真和误差分析,对解算误差和观测俯仰角的关系进行了分析和验证。结果表明,利用3个地面测站针对航天器上3个下行天线信号开展同波束干涉测量,辅以精度因子约束进行姿态解算,可以获得有效的航天器姿态信息,其精度最高可达0.001°。该方法可以作为在轨航天器姿态测量的备份手段。

稀土对Ti811合金表面激光熔覆金属陶瓷复合涂层组织和性能的影响

在Ti811表面利用同轴送粉激光熔覆技术,分别制备了未添加CeO2和添加3wt%的TC4+Ni45金属陶瓷复合耐磨涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)等分析了涂层物相和组织,并对涂层进行了显微硬度分析。结果表明:涂层中析出相成分主要包括α-Ti、Ti2Ni、TiB2和Ti C,涂层中添加3wt%CeO2后,涂层中生成相的成分没有发生变化,但涂层中各个组织得到显著细化。添加3wt%CeO2涂层的显微硬度较未添加CeO2涂层的显微硬度有显著改善。