Design and Manufacturing of Ultra-Hard Micro-Milling Tool

Based on the study of existing typical micro-milling tools and the actual demand for micro-milling tools, the P3 design principle and design flow for ultra-hard micro-milling tool were introduced to give basic guidance for the optimization of micro-milling tools. Then, according to the P3 design flow, the manufacturing process of polycrystalline diamond(PCD) micro-milling tool was proposed, and the PCD micro-milling tool with diameter of 0.5 mm was developed. Finally, the micro-milling test on the slot was carried out to study the milling performance of PCD micromilling tool.

QUANTITATIVE ANALYTIC TECHNOLOGY OF ULTRA-HARDNESS AND WEAR RESISTENT SURFACING MATERIAL

Mathematical models between surfacing welding properties of C, Cr, Mo, V, W alloy system and encode factors of alloy additives are established by test methods of advanced trial optimizing technology and computer assistant design (CAD). They help to draw unitary functions and binary isoclines diagrams through which the influence of encode factorial linearity, nonlinear effect and factors interaction of alloy additives on the performances of surfacing welding can be analyzed directly and quantitatively. Meanwhile, the performances of deposited metal can also be predicted according to the content of alloy additives.

基于超硬材料行业产教融合共同体的人才培养模式创新与实践

以材料工程技术专业(超硬材料方向)为例,在超硬材料行业产教融合共同体成立的背景下,对人才培养模式从培养目标到教学评价的全过程创新进行研究与实践。结合企业发展需要,将超硬材料及制品的研发与制备作为了材料工程技术专业的核心发展方向。

基于MSCAU-Net的视网膜眼底图像的硬渗出液分割

硬渗出液是早期糖尿病性视网膜病变(diabetic retinopathy,DR)的主要病症之一,在眼底图像中占据的像素点较少,其检测容易受视盘、软渗出液的干扰。针对这些问题,在U型网络(U-Net)结构的基础上,通过在编码器和解码器中融入残差模块和残差通道注意力模块学习硬渗出液的细微特征,在跳跃连接中加入一种新的多尺度通道注意力(multi-scale channel attention,MSCA)模块提升网络对稀疏小病灶的分割能力,提出了MSCA U-Net。基于超广角眼底图像数据集和印度糖尿病性视网膜病变图像数据集的实验结果表明,与其他基于卷积神经网络的图像分割方法相比,所提方法具有更高的硬渗出液分割精度。

硬岩地层超深基坑桩锚支护体系受力与变形特性实测分析

为探究硬岩地层超深基坑桩锚支护体系随基坑开挖的受力与变形演化规律,依托于崂山公卫中心基坑支护工程,对南侧支护完成区域基坑的预应力锚索轴力、基坑水平和竖向位移进行了实时监测,分析桩锚支护体系在该地质条件下的力学性能,探讨锚索轴力急速下降与基坑水平位移增大的影响因素。研究表明:预应力锚索轴力持续、急速的下降与基坑紧邻原状山体的土压力和北侧后挖区域的持续施工有关,工程中采取预应力锚索2次补偿张拉适用效果良好;基坑最大水平位移为19.98 mm,最大竖向位移为12.11 mm,南侧支护完成区域基坑支护体系的变形受后续施工区域的影响明显;桩锚支护体系在硬岩及土岩二元地层超深基坑中具有较好的适用性和可靠性。类似工程支护结构设计应重视周边地质环境、邻近区域持续施工等因素的影响。

巨厚坚硬岩层运移对采场超前支承压力影响实验研究

为了揭示采场超前支承压力在受巨厚坚硬岩层运移影响之后的演化规律和变异特征,以杨柳煤矿典型巨厚坚硬岩层赋存条件为模型,运用物理模拟和机械模拟实验方法进行模拟研究,并与无巨厚坚硬岩层的采场模型进行比较。通过研究发现:采场中巨厚坚硬岩层对其支承压力的影响,主要集中在巨厚坚硬岩层发生破断之前,其应力集中程度高、影响范围广、影响程度剧烈;临近巨厚坚硬岩层破断前,覆岩中有巨厚坚硬岩层时的超前支承压力峰值和影响范围分别为无巨厚坚硬岩层时的1.15倍和1.9倍;巨厚坚硬岩层处于稳定状态时或已发生破断后,采场支承压力峰值和影响范围相对无巨厚坚硬岩层采场较小,对采场超前支承压力的影响相对较弱;支承压力峰值的增大势必会使采场前方煤壁的影响范围增大。

实时剪切波弹性成像和彩色脉搏波成像技术评估痛风性关节炎患者颈动脉硬度研究

目的:探讨实时剪切波弹性成像(SWE)和彩色脉搏波成像(UFPWV)技术评估痛风性关节炎(GA)患者颈动脉硬度的应用价值。方法:选择2022年8月至2023年7月期间宜宾市第一人民医院收治的80例GA患者纳入GA组,其中24例经影像学检查确诊合并骨质侵蚀,56例未合并骨质侵蚀;另选取同期在本院进行健康体检的40名健康者纳入健康对照组。采用SWE和UFPWV技术检测所有受检者颈总动脉血管壁杨氏模量最大(Max)、最小(Min)及平均(Mean)值,以及收缩期开始时的脉搏波速度(PWVBS)和收缩期结束时的脉搏波速度(PWVES),评估颈总动脉血管壁纵向和环向血管壁硬度。比较两组杨氏模量值、PWVBS和PWVES差异,分析GA患者合并骨质侵蚀与杨氏模量值、PWVBS和PWVES的相关性。结果:GA组杨氏模量Max值(78.80±12.38)kPa、Min值(57.83±7.42)kPa、Mean值(67.67±8.38)kPa,以及PWVBS(7.06±0.59)m/s和PWVES(9.50±0.63)m/s均显著大于健康对照组,差异有统计学意义(t=11.066、8.216、11.751、14.159、19.118,P<0.05)。合并骨质侵蚀GA患者杨氏模量Max值(82.95±6.37)kPa、Min值(59.59±5.29)kPa、Mean值(72.18±7.62)kPa,以及PWVBS(7.37±0.43)m/s和PWVES(10.43±0.47)m/s均显著大于未合并骨质侵蚀患者[(77.01±5.32)kPa、(57.08±4.73)kPa、(65.73±4.54)kPa和(6.92±0.39)m/s、(9.10±0.41)m/s,t=4.309、2.099、4.699、4.586、12.720,P<0.05]。Spearman相关性分析显示,GA患者杨氏模量Max、Min及Mean值,以及PWVBS和PWVES与合并骨质侵蚀具有显著相关性(r=0.602、0.421、0.682、0.647、0.732,P<0.05)。结论:SWE和UFPWV技术可以评价GA患者血管壁硬度,GA患者颈总动脉血管壁的纵向及环向硬度高于健康人,合并骨质侵蚀的GA患者颈总动脉血管壁的纵向及环向硬度更高。

高瓦斯中硬煤层超高压水力割缝卸压增透技术及应用

为了提高高瓦斯中硬煤层卸压增透及瓦斯抽采效果,研究了顺层长钻孔超高压水力割缝技术,分析了其卸压增透机理,开展了超高压水力割缝现场试验,确定了等效割缝半径和有效瓦斯抽采半径,考察了超高压水力割缝技术的应用效果。研究结果表明:超高压水力割缝技术具有切割速度快、切割半径大等特点,相当于在钻孔周围煤体开采极薄保护层,平均单刀割缝时间9 min,单刀出煤量0.32~0.42 t,等效割缝半径为1.55~1.78 m;超高压水力割缝组单孔平均抽采浓度76.5%,单孔平均抽采纯量为0.089 m^(3)/min,分别是普通钻孔的4.58倍和4.05倍,是水力冲孔的1.2倍和1.43倍,可见该技术可以大幅度提高卸压增透及瓦斯抽采效果。

基于复合胶凝材料体系的超高性能混凝土性能研究

针对桥梁伸缩缝过渡区频繁出现的混凝土破损问题,研发了一种用于桥梁伸缩缝过渡区修复的硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥胶凝材料体系超高性能混凝土(UHPC),并对其性能及微观结构进行了研究;优选了硫铝酸盐水泥的掺入比例,在某公路伸缩缝修复工程中进行了实际应用。结果表明:合适掺量的硫铝酸盐水泥能够有效提高UHPC的综合性能;当硫铝酸盐水泥质量为水泥总质量的10%时,所制备的UHPC在实际修复工程中的应用效果较好,养护24 h后抗压强度已经达到40 MPa。

软硬交替地层超深竖井围护结构受力和变形特性

研究区地层条件以“硬岩”(泥质粉砂岩、岩屑砂岩)与“软岩”(泥岩)互层为特征,形成了明显的软硬交替地层,使竖井的受力与变形尤为复杂。采用Flac3D数值模拟方法对竖井开挖施工全过程进行研究,详细分析了施工过程中圆形地连墙和内衬的受力及变形特性,结果表明:1)在基坑开挖过程中,当开挖深度高于或处于“硬岩”时,地连墙在该软硬分界面位置处产生反弯点,向坑外发生弯曲变形,而当坑内“硬岩”被挖除后,整体向坑内产生水平位移。2)地连墙的环向应力和水平位移变形规律为“E”型,地连墙的最大环向应力和水平位移总是集中在“软岩”深度范围内,而在“硬岩”深度范围内环向应力和水平位移最小;同时,地连墙的最大弯矩总是出现在软岩岩层交界面深度附近。3)内衬的环向应力和水平位移变形规律为“阶梯”型增长,但在“硬岩”深度处出现减小;内衬受坑内岩体隆起影响明显,最大弯矩总是出现在内衬底部,同时向坑外产生位移。

超高速激光熔覆Ni-cBN/(NiCoCr)_(94)Al_(3)Ti_(3)涂层的组织及性能

钛合金性能优越,但表面耐磨性差制约了其应用和发展。为了克服钛合金耐磨性差的缺点,采用超高速激光熔覆技术在TC11基体上制备(NiCoCr)_(94)Al_(3)Ti_(3)涂层并加入Ni包覆cBN颗粒,借助cBN颗粒的高硬度特性制备耐磨涂层。采用X射线衍射仪分析涂层物相,采用扫描电子显微镜(SEM)与能量分散谱仪(EDS)分析涂层组织,借助维式显微硬度计研究涂层截面硬度分布规律,利用摩擦磨损试验机测试涂层的耐磨性能。研究结果表明,Ni包覆cBN颗粒的加入会促进(NiCoCr)_(94)Al_(3)Ti_(3)涂层中Cr元素的偏聚,使富Cr相组织长大。当Ni包覆cBN颗粒的含量在5~15 wt.%时,涂层组织逐渐致密,涂层的硬度随Ni包覆cBN含量的增多而升高,但Ni包覆cBN颗粒含量到达20 wt.%时,涂层致密性降低,涂层的硬度也随之降低。涂层的摩擦因数随Ni包覆cBN含量的增加而升高,耐磨性也随含量的增多而增强。15 wt.%Ni包覆cBN涂层的综合性能最佳,硬度达到1024 HV_(0.5),摩擦因数为0.534,磨损体积0.017 mm3,涂层耐磨性是未添加Ni包覆cBN颗粒涂层的2.8倍。Ni包覆cBN颗粒的加入可以提升涂层的耐磨性,为cBN在耐磨涂层的研究及应用提供参考和借鉴。

超高功率连续激光清洗工艺参数对Q355B钢清洗质量的影响

为了探究Q355B钢在超高功率连续激光清洗下的效果,采用超高功率光纤激光器对Q355B钢表面的铁锈等污染物进行清洗试验,研究超高功率下激光扫描速度和功率对清洗质量的影响并计算清洗效率。结果表明:清洗速度≤110 mm/s时激光对基体损伤较大,速度≥140 mm/s时仍有部分锈蚀存在于基体表面,速度在120~130 mm/s时基体未损伤并可有效去除锈蚀层;当速度恒定为120 mm/s时,功率在7 500 W以下时锈蚀未除净,功率在8 500 W以上时基材发生损伤。用SEM分析清洗前后钢材表面的微观形貌,用XRD和EDS对工件表面进行表征,随着扫描速度从100 mm/s提高到150 mm/s,功率从7 000 W提高到9 000 W,清洗后钢材表面的铁含量呈现先增加后降低的趋势,而氧含量则呈现先降低再升高的趋势。当激光功率为8 000 W,扫描速度为120 mm/s时,清洗后的工件表面铁元素的质量分数达到了峰值,约为79.25%,氧元素的质量分数则达到谷值,约为20.75%。计算得出激光清洗效率最高可达43.2 m^(2)/h。通过调节激光功率和扫描速度能在安全去除大部分Q355B钢表面污染物的同时提升材料表面的显微硬度,从而达到理想高效的激光清洗效果。

一体冷压封卡在电子纸显示屏中的设计与应用

为了在终端产品中突显电子纸显示屏的超薄特性,并将其低碳环保理念深度融入,结合先进的一体冷压封卡技术工艺,分析了电子纸显示屏与一体冷压封卡设计要点、结构设计、工艺与流程,探讨电子纸显示屏与一体冷压封卡技术结合在数字人民币硬钱包、电子价签等应用,该工艺省去了传统模具开模的需求,实现了超薄成型和审美上的新颖设计。

硬脆材料超精密磨削技术研究进展综述

硬脆材料因其优异的物理与化学性质广泛应用于5G通讯、航空航天、电子电力等领域,高效率的超精密磨削技术是其加工流程中的重要一环。为了提高硬脆材料加工质量,需要对超精密磨削技术进行系统化的深入研究。本文从超精密磨削装备设计优化的角度出发,对自旋转磨削、双面磨削和磨抛一体化3种磨削方法的原理与机床设备进行了详细说明,介绍了超硬磨粒砂轮的制备、砂轮磨损检测与分析、砂轮修整技术的研究进展;从压痕/划痕实验、纳米磨削实验、模拟仿真分析3个角度对硬脆材料的磨削机理进行了深入探索;进一步总结了硬脆材料表面粗糙度及表面形貌、亚表面损伤、面形精度的控制方法。分析了硬脆材料超精密磨削的重点研究方向与发展趋势,为后续硬脆材料超精密磨削技术的研究提供了指导。

氮化硼改性超高分子量聚乙烯的摩擦学性能研究

通过高速球磨、热压成型制备超高分子量聚乙烯/氮化硼(PE-UHMW/BN)复合材料,研究了PE-UHMW/BN的硬度、摩擦学性能和力学性能。结果表明,BN的加入可以提高复合材料的屈服强度,但会降低复合材料的拉伸断裂应力和断裂伸长率,BN含量为3%(质量分数,下同)时,BN对PE-UHMW基体的屈服强度的提升效果最明显,同时对基体拉伸应力和断裂伸长率的影响最小;加入BN能明显降低PE-UHMW基体的摩擦系数,PE-UHMW/BN复合材料的摩擦系数随着BN含量的增加而下降,3%的BN对基体润滑性能的提升效果最明显,复合材料的摩擦系数相比纯PE-UHMW下降了60%,在BN含量为7%时润滑效果下降;在PE-UHMW基体中加入不超过3%的BN纳米片可以提高材料表面硬度,进而有效提高材料的抗磨损能力,但添加量为7%时由于团聚效应材料的表面硬度相对下降,材料磨损加剧,耐磨损能力下降。

超小半径段TBM硬岩掘进参数及刀盘研究施工技术

TBM施工具有快速、高效、安全等优点,但同时存在施工断面小、地质岩石复杂多变、转弯半径超小等施工难点。重点以浙江永嘉抽水蓄能项目进厂交通洞TBM在30m超小半径曲线施工为例,对超小半径段TBM硬岩掘进施工、掘进参数及刀盘进行深入研究,总结出刀盘高转速、低贯入度,掘进高推力、低扭矩的掘进参数选取原则,研究出加强刀具与围岩适应性,合理选择刀具,采用调整刀盘刮板座结构、易损件改用耐磨材料、优化刀盘喷水结构等刀盘升级措施保证刀盘刀具使用寿命。形成了一套超小半径段TBM硬岩掘进参数及刀盘研究施工技术。

特厚煤层坚硬顶板沿空巷道支—卸协同控制技术及实践

针对特厚煤层坚硬顶板沿空巷道围岩稳定性控制难题,以东古城煤业Z109工作面19 m特厚煤层坚硬顶板沿空巷道为研究对象,分析了特厚煤层围岩大空间回采扰动、坚硬顶板大面积悬顶及上覆岩层剧烈回转下沉等因素对沿空巷道围岩稳定性控制的影响特征,提出了以“高强螺纹钢锚杆+高强钢绞线锚索+W钢带+钢筋网+中顶、小煤柱侧帮喷浆+水力压裂切顶卸压”为核心的特厚煤层坚硬顶板沿空巷道支—卸协同控制技术方案,开展了东古城煤业Z109工作面回风巷支—卸协同控制技术现场试验,并对水力压裂切顶效果及巷道矿压显现规律进行了现场监测。结果表明,在“锚带网索喷”强力支护及水力压裂切顶卸压协同作用下,Z109工作面回风巷回采期间基本顶初次来压步距缩短至46 m,围岩最大变形量控制在450 mm以内,巷道支—卸协同控制技术效果明显,研究成果对于指导特厚煤层坚硬顶板沿空巷道围岩稳定性控制具有一定的理论与工程意义。

定向双齿结构对PDC钻头破岩效率及侧向力的影响

针对钻头在软硬夹层中钻进时,由于PDC钻头破岩效率低以及侧向力激增引发钻柱横向振动和涡动,导致钻头过早失效的问题,设计了一种具有定向双齿结构的PDC钻头,并通过双齿切削有限元模拟,研究了不同布齿参数的定向双齿结构对破岩效率和局部侧向力平衡的影响。结果表明:定向双齿结构能够有效提高破岩效率,双齿间距对机械比功的影响较小,相比单齿切削机械比功减小约5.60%~6.50%;双齿夹角能够显著影响机械比功,当双齿夹角为160°时,相比单齿切削,机械比功减小约96.36%~113.82%;相同侧转角情况下,双齿夹角布齿的侧向力比单齿切削减小约33.40%~74.20%,能够有效提高钻头在过渡地层和定向钻井时的局部侧向力平衡,从而提高钻头整体力平衡效果。该研究可为PDC钻头布齿优化设计提供参考和依据。

紧邻地铁隧道上软下硬地层超深基坑施工变形控制

以紧邻深圳地铁线11号线某超深基坑工程为例,介绍上软下硬地层基坑支护结构施工和开挖过程中采取的变形控制技术,包括双重护槽和三机联动地下连续墙施工技术、坑底破碎带交替双液注浆技术、钢筋混凝土支撑轴力伺服技术等,并通过三维精细化数值模拟与监测数据的对比分析,验证上述施工技术的有效性。在此基础上探讨了基坑内支撑预加轴力影响下最大侧向变形/开挖深度关系曲线,分析其对既有地铁隧道的保护效果。

高抗冲聚氯乙烯管件专用料的研制

介绍了一种采用超低聚合度聚氯乙烯树脂与SG5型聚氯乙烯树脂替代SG8型聚氯乙烯树脂研制高抗冲聚氯乙烯管件专用料的方法。最佳配方为:超低聚合度聚氯乙烯树脂与SG5型聚氯乙烯树脂质量份数比为20∶80,轻质碳酸钙用量35份,润滑体系中的PE蜡、硬脂酸用量0.6份,生产的管件制品拉伸强度和抗冲击性能较优,表面光泽度较好。