工艺参数对Cr12MoV表面激光熔覆M2高速钢高硬度涂层的影响

为增强轧辊表面硬度以提升轧辊工作寿命,采用1 kW光纤激光器在Cr12MoV表面制备M2高速钢熔覆层,探索最优激光工艺参数。通过着色探伤剂、X射线衍射仪及显微硬度仪,对不同激光功率和扫描速度下的熔覆层显微组织、成分、物相、硬度进行检测分析。结果表明:激光功率对熔覆层表面成形质量影响较大,扫描速度对其影响不明显;随激光功率增加,熔覆层表面平整度增强,裂纹数量降低,熔覆层组织成分分布越均匀,晶界偏析现象减弱,枝晶组织逐渐粗大,熔覆层显微硬度降低;熔覆层主要由Martensite、Austensite、Fe-Cr、MC、M_(2)C相组成,熔覆层内的组织主要是树枝晶和胞状晶,MC、M_(2)C等硬质相弥散分布在组织内;激光功率为1000 W,扫描速度为180 mm/min时,熔覆层表面无裂纹,最大显微硬度为1092HV_(0.2),是基体的2.63倍,满足工业性能需求。

掺杂低含量SiO2对激光熔覆CaP生物陶瓷涂层性能的影响

为提高医用TC4钛合金表面熔覆羟基磷灰石(HA)涂层的植入稳定性和生物活性,采用激光熔覆方法制备出不同含硅量的CaP生物陶瓷涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)表征了熔覆层组织形貌和物相组成。结果表明:添加SiO2(1wt.%、3wt.%)后形成Ca2SiO4相,熔覆层中部组织细化。通过电化学腐蚀和体外SBF浸泡实验研究了SiO2含量对涂层耐腐蚀性和生物活性的影响。电化学腐蚀结果表明:随着SiO2含量的增大,涂层表面腐蚀电流密度逐渐减小;体外SBF浸泡结果表明:添加SiO2可以加快涂层表面类骨磷灰石的形成,其中,添加SiO2为1wt.%时涂层表面类骨磷灰石呈均匀分布。因此,低含量SiO2可以提高生物陶瓷涂层的耐腐蚀性和生物活性。

不锈钢/陶瓷复合结构激光切割流场仿真模拟

为探究UO_(2)陶瓷芯块复合316Ti不锈钢包壳管激光切割过程辅助气体流场的分布特点,通过ANSYS软件建立了辅助气体流场的仿真模型。使用UDF功能,构建了深度随气/液变化的自适应热源模型,分析了激光切割过程中温度分布特点。在设定边界条件(压力入口、压力出口、自由表面、壁面、对称面)和材料热物性参数(比热容、热导率)后,利用k-ε湍流模型分析了辅助气体从喷嘴流出后速度、压力的变化。结果表明在对称面上激光切割温度呈圆锥形分布,热影响区范围小,激光热源集中;辅助气体流动速度过小,熔融的金属材料无法被去除,工件将无法完全被切透;辅助气体在喷嘴内外存在较大的压力差,在靠近切削表面时压力增高,但压力梯度减小,入口压力对辅助气体流场的影响是决定性的。通过流场仿真结果可以优化辅助气体流出速度、入口压力等参数,保证在激光切割过程中辅助气体的除渣能力,进而保证切割质量。

锆合金表面激光渗碳组织和性能研究

对表面覆有石墨浆料的锆合金进行激光合金化处理,以此来改善Zr-4合金的表面性能。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、维氏显微硬度测试仪分析了涂层的微观形貌、物相成分及硬度变化情况。结果表明:石墨粉末在熔池中出现了显著的分解和溶解,以此形成了厚度均匀且无孔洞裂纹等缺陷的渗碳层;渗碳层中含有Zr、Sn、ZrC、ZrO2、SnO2等物相;与基材相比,渗碳层的硬度得到了明显的提升,约为基材硬度的四倍。

锆合金表面激光渗碳层耐磨性能研究

通过激光渗碳方法在锆合金表面制备出含有碳化物和氧化物的复合涂层,以此改善其耐磨性。对渗碳后试样的显微组织形貌、表面物相成分、耐磨性进行观测与分析。结果表明,对锆基材进行激光渗碳后,其表面出现ZrC、ZrC0.7、ZrO2等化合物,且激光渗碳试样具有比基材更小的摩擦系数,耐磨性能提高。相比于基材,激光渗碳后试样的磨损质量及摩擦系数均明显减少,其磨损机制主要为磨粒磨损,并伴有少量的粘着磨损。

无线传感器网络节点重部署研究进展

传感器节点随机部署导致的分布不均匀往往会使无线传感器网络的感测区域产生覆盖空洞或冗余覆盖,严重影响网络性能,因此需要重部署对网络拓扑进行修复。总结和分析近年来重部署相关的主要研究方向和成果。首先回顾了三种基础的节点感测模型;再从研究问题、策略设计优化目标和分类方法等三个方面对节点的重部署进行了全面的梳理;然后着重针对典型的传感器节点和Sink节点的重部署策略进行分类解释和比较分析;最后讨论强化学习框架下的节点重部署策略和安全监测需求下无线传感器网络迁移部署,并指出重部署策略的应用前景与发展趋势以及未来的优化方向。

重采样和天牛须协同演化粒子群的WSN覆盖控制算法

为了最大程度提升无线传感器网络(WSN)的覆盖范围并降低能耗,延长网络生命周期,提出了基于重采样技术和天牛须搜索的协同演化粒子群优化(RBASPSO)算法来优化WSN的覆盖控制问题。重采样技术平衡了粒子群算法的全局搜索能力和收敛速度,增加了粒子群整体多样性,防止算法过早收敛,加强粒子在搜索过程中跳出低质量谷底的能力;天牛须搜索依靠个体的两个触角搜索其邻域,增强了粒子群中单个粒子的搜索能力。RBASPSO算法采用覆盖率和节点休眠率的加权作为优化WSN覆盖控制的目标函数,通过重采样技术和天牛须搜索的协同演化,既加强了单个粒子的搜索能力,又确保粒子群的多样性及活跃性,提升WSN覆盖性能。实验结果表明,RBASPSO算法不仅能有效处理复杂多峰问题;而且可以有效提高WSN网络覆盖率,延长网络生命周期。

一种补偿阈值电压和迁移率变化的像素电路设计

本文通过对数据输入阶段的时序进行调整,改进了一种适用于低温多晶硅薄膜晶体管的电压编程型像素电路,用来得到稳定的驱动电流。该像素电路由4个开关薄膜晶体管,1个驱动薄膜晶体管,2个电容和2条控制线组成。理论分析表明,该电路不仅能补偿驱动管阈值电压的变化,而且能补偿驱动管迁移率的变化。仿真结果表明,驱动管的阈值电压变化±0.5 V时,驱动电流变化约为9%,驱动管的迁移率变化±30%时,驱动电流变化约为6%,因此,本电路达到了稳定驱动电流的效果。

等离子喷涂复合生物陶瓷涂层耐磨性能和生物活性的研究

采用等离子喷涂技术,在钛合金表面制备含CaB_(6)/La_(2)O_(3)的HA生物陶瓷涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)、不同载荷下的摩擦磨损和体外模拟体液(SBF)浸泡实验,对复合涂层微观形貌、磨损性能和生物活性进行研究。结果表明,等离子喷涂的涂层微观表面粗糙并且存在一些形状不规则的孔隙,过渡层HA/Ti与5BH/La涂层和基体之间的结合界面均实现良好的机械结合。摩擦磨损实验中,随着施加载荷的增大,5BH/La复合涂层的摩擦因数和摩损率都升高,涂层表现出显著的材料去除。生物陶瓷涂层浸泡在模拟体液(SBF)中14 d后,可诱导类骨磷灰石在涂层表面快速沉积,涂层表现出良好的生物活性。

晶化处理对等离子喷涂La_(2)O_(3)/CaB_(6)/HA生物陶瓷涂层表面形貌和耐腐蚀性能的影响

采用等离子喷涂技术在钛合金表面制备了(HA+5wt%CaB_(6))+0.4wt%La_(2)O_(3)/HA+50wt%Ti(过渡层)的复合涂层,并对该涂层经热处理与激光重熔后进行对比研究。对比研究了两种不同工艺对等离子喷涂涂层的晶化率、形貌和物相及缺陷的影响,并研究了在模拟体液(SBF)环境下两种不同工艺下涂层的电化学腐蚀性能。结果表明,热处理温度从550℃升高到850℃,晶化转变率逐渐提高,但温度超过650℃时,会出现裂纹;激光重熔功率从30 W升高到150 W,晶化转变率也逐渐提高,但裂纹会增多,当激光功率达到120 W时,局部甚至会出现严重的剥落现象。通过进一步研究发现,在热处理温度为550℃到到850℃之间,涂层的各衍射峰位置和相转变均没有发生,但经激光重熔后,随着激光功率密度提高,涂层的衍射峰强度会出现增强和减弱,并晶体的择优取向发生了改变。最后,对等离子喷涂涂层经热处理(650℃保温2 h)和激光重熔(50 W)后的耐腐蚀性能结果对比,热处理后涂层腐蚀电流密度I_(corr)=5.1871×10^(-7)A⋅cm^(-2);激光重熔腐蚀电流密度I_(corr)=3.6503×10^(-6)A⋅cm^(-2),I_(corr)值越高的材料越容易腐蚀,即热处理涂层具备更优异的耐腐蚀性能。

6H-SiC辐照条件下缺陷形成过程的分子动力学模拟

辐照环境会使材料出现位移损伤,在材料内部产生缺陷。为了研究6H-SiC晶体材料在受到辐照时缺陷的形成过程,基于分子动力学方法,采用LAMMPS软件模拟了6H-SiC材料在不同辐照能量、不同温度时辐照缺陷的形成过程,也进一步探究了材料屈服强度受辐照的影响。结果表明,缺陷数目随辐照能量增大而增多,且呈线性关系,温度对缺陷数目的影响无明显规律,屈服强度随辐照能量增大而减小,并且受到拉伸方向的影响。

基于周期性亚波长复合单元结构的表面等离子体光开关

本文研究了包括圆环结构、内置纳米棒的空心圆结构和复合结构周期性亚波长孔阵列的增强光透射特性,并证实了在复合结构中的内置纳米棒的空心圆环境的光场局域强度能够被显著地增强。此外,通过调控入射光的偏振方向,复合结构中纳米棒和空心圆的局域表面等离子体共振响应模式会发生相互转换。另外,我们设计了一种新型紧凑无泵浦光干扰并具有双通道的表面等离子体光开关。最后,该结果为表面等离子体光子器件提供了一种新思路,并拓展了微纳结构在光学通信及信息处理领域的应用范围。

一种电压编程型AMOLED像素电路设计

本文改进了一种由5个薄膜晶体管和二个电容(5T2C)构成的电压编程型AMOLED像素驱动电路,用来补偿驱动晶体管的阈值电压和迁移率漂移对OLED驱动电流的影响。通过对电容布局和数据输入阶段时序进行优化,产生一个与驱动晶体管迁移率成正相关的电位变化量,用来补偿迁移率的漂移。仿真结果表明,驱动管阈值电压改变±0.5 V时,驱动电流变化的误差率约为4%;驱动管的迁移率改变±30%时,驱动电流的误差率范围为3%-9%。因此,本电路能有效补偿OLED的驱动电流,解决了AMOLED显示中发光不均匀的问题。

基于双准偶然连续体束缚态模式的传感与慢光研究

近年来,光学超表面中的连续体束缚态(BIC)因其独特的性质而受到了广泛的关注。为了研究两个准偶然连续体束缚态(A-QBIC)模式之间相互作用诱导的新颖光学现象,提出一种方形纳米孔阵列全介质超表面。结果表明,在x偏振光和y偏振光入射时能实现A-BIC现象,尤其在45°偏振光入射下可实现两个A-QBIC模式间的相互作用。利用能带理论和多极展开理论对A-QBIC模式进行分析,发现这两种模式均由环形偶极模式主导。重要的是,基于A-QBIC模式的高Q值特性,能够构建高灵敏度折射率传感,同时利用两个A-QBIC模式间具有灵活调谐度的相互作用特性,还能够实现类电磁诱导透明和可调的慢光。研究结果可为基于A-QBIC的高Q超构器件在高灵敏度折射率传感及慢光等领域的应用提供理论参考。

UO_(2)陶瓷芯块-316Ti不锈钢复合结构激光切割温度场仿真研究

为了研究激光切割UO_(2)陶瓷芯块-316Ti不锈钢复合结构温度场的分布,考虑了材料的热物性参数与温度的关系,运用ANSYS有限元软件模拟了该复合结构的激光切割过程,通过ANSYS的Fluent模块实现激光热源C语言程序的UDF加载与编译。研究了不同激光切割工艺参数下的温度分布云图,结果表明:温度分布主要呈现为类彗尾状;最高温度集中在切割热源中心处,工件表面的最高温度随着激光功率的增加和切割速度的降低而升高;当激光功率过小或切割速度过大时,工件会因热量输入不足而切不透;当激光功率过大或切割速度过小时,切缝会因材料熔化区域变大而变宽。仿真结果可以对实际切割过程的工艺参数优化提供参考。

基于C3对称性破缺的多重法诺共振与光学传感

数值研究了由同心C3型孔和圆环孔单元结构组成的复合超表面在近红外波段内的表面等离子体三重法诺共振效应与光学传感现象。研究结果表明,通过改变C3单元结构的对称性破缺不仅能够诱导产生可调的多重法诺共振效应,还能构建基于该效应的自参考光学传感。此外,通过改变圆环单元结构的内半径能够实现基于法诺凹陷深度的辐射监测传感。该研究为设计紧凑、可调谐的法诺共振光子器件提供了新的视角,同时可将周期性亚波长金属纳米结构扩展至生物传感和光通信领域的相关应用。

基于深度残差去噪网络的遥感融合图像质量提升

将理想高分辨率多光谱图像与遥感融合结果之间的残差视为广义噪声,提出了基于深度残差去噪网络(DnCNN)的遥感融合图像质量提升算法。通过DnCNN学习固定融合算法中细节丢失或光谱扭曲的规律,将输入的遥感图像融合结果映射得到残差图像,再用残差图像补充和修复遥感融合结果。在Quickbird卫星遥感图像数据上,利用本文算法对不同方法的融合结果进行增强处理测试,实验结果表明所有算法结果经过DnCNN的后置增强之后,融合质量都大为改善,其中基于支持值变换(SVT)的方法与DnCNN结合的算法性能最好,其性能优于现有最新的遥感图像融合方法。