激光焊接异种钢组织及显微硬度分析

采用激光摆动焊接方法焊接异种钢，利用JMATPro软件计算了母材3Cr13，VG10的平衡相图，通过XRD，SEM，EPMA等技术分别对焊缝、熔合区、热影响区的相组成和显微组织进行了分析，测定了焊接接头的显微硬度分布. 试验结果表明，焊缝主要为α相和碳化物M₇C₃；从熔合线到焊缝中心，组织由平面晶逐渐变为胞状晶、胞状树枝晶、树枝状晶、柱状晶、等轴晶. 焊缝组织存在显微偏析，其中C，Cr元素在晶界富集，Fe元素在晶内富集，同时在晶界处有条棒状的M₇C₃析出. 熔合线附近的母材处有C迁移现象，其中3Cr13侧母材处有类针状马氏体组织产生，VG10侧熔合区存在非对流混合区，在该位置有块状、岛状组织嵌入母材，且在该组织上有片层状的碳化物生成. 熔合线两侧的母材硬度值最大，焊缝区硬度变化较小，热影响区硬度随着远离焊缝中心距离的增加而逐渐减少.     

采用泡沫铜电极的热再生氨电池性能数值模拟

以采用泡沫铜电极的热再生氨电池（thermally regenerative ammonia-based battery，TRAB）为研究对象，建立了多孔介质内物质传输与电化学反应耦合的稳态模型，计算获得了电池性能及多孔电极内物质传输特性，并研究了电解质浓度和电极孔隙率对电池性能的影响。研究结果表明，从主流区界面到多孔电极内部，阳极氨和阴极铜离子浓度逐渐降低，存在一定的浓度梯度，而且随着反应电流的增大，浓度梯度明显增大。在一定的范围内分别增大阳极氨浓度和阴极铜离子浓度，从主流区向多孔电极内物质传输增强，电池性能均能不断提升；随着硫酸铵浓度的增大，电解质电导率增大，电池性能逐渐提升，但增幅逐渐减小。此外，多孔电极孔隙率也会影响电池性能，本研究中TRAB在电极孔隙率为0.6时获得最高的最大功率(15.3 mW)。     

智能远距离激光切割控制系统设计与研究

随着人工智能技术的发展,机器视觉与传统工业的结合应用越来越广泛。在电力铁塔安装作业过程中,角钢预置孔位常出现错位,需要在高空实施切割打孔作业。因激光切割角钢效率较高,研制了一套适用于高空铁塔的扩孔切割设备可解决传统方法效率低的问题。通过视觉识别待切割孔,确定待切割路径,控制电机转动,完成激光切割作业。经过试验,所设计的控制系统能够满足激光扩孔切割要求。     

激光淬火对高速动车组EA4T车轴钢组织和性能的影响

为提高EA4T车轴钢的表面硬度和耐磨性能,采用激光淬火对调质态车轴进行表面改性。利用扫描电镜、显微硬度计、纳米压痕仪等对激光淬火层的微观组织、相变层深度和硬度进行了详细的表征。结果表明:EA4T车轴钢表面经过不同工艺激光淬火后,相变层内的淬火组织主要由细小的板条马氏体和粒状贝氏体组成,其深度根据工艺不同从100 μm到800 μm不等,并呈现随淬火功率的增加和扫描速度减小,相变层深度逐渐增加的趋势。淬火相变层区域内,车轴钢的显微硬度基本保持在450 HV0.2左右,约为基体硬度的2倍,耐磨性显著提高。由于淬火道次之间搭接的原因,淬火层呈现波形分布,其中波谷马氏体含量高于波峰位置,因此其硬度明显高于波峰处。     

选区激光熔化316L不锈钢的拉伸性能

对选区激光熔化(selective laser melting,SLM) 316L不锈钢的拉伸性能及断裂机制进行了研究,并对拉伸断裂后的试样进行显微组织表征与分析,探究了拉伸变形过程中微观组织的演化规律。结果表明:采用选区激光熔化技术制备的316L不锈钢具有较好的强塑性匹配,其中晶粒内部纳米尺度胞状结构有助于强度的提升;其拉伸性能明显优于传统手段制备的316L不锈钢。选区激光熔化316L不锈钢在拉伸过程中奥氏体晶粒内部产生形变孪晶,并且形变孪晶的出现存在取向相关,在取向接近001的晶粒中不易出现,而在取向接近110-111的晶粒中较易出现。     

激光工艺参数对TiC增强钴基合金激光熔覆层组织及性能的影响

采用6 kW CO_2激光制备了含10%的TiC-钴基合金熔覆层,通过OM、SEM、EDS、XRD及显微硬度计,研究激光工艺参数对熔覆层显微组织、成分、物相及硬度变化的影响规律。结果表明,熔覆层主要由γ-Co、TiC/(Ti, W)C_(1-x)、Cr-Ni-Fe-C和少量的Cr_7C_3相组成,从基体表面到熔覆层表层,组织由细树枝晶→等轴枝晶→细树枝晶,TiC弥散分布于二次枝晶臂根部、顶端或一次枝晶臂上。随激光功率降低或扫描速率增加,熔覆层枝晶含量增加,枝晶间距呈现增大趋势,TiC含量显著增加,尺寸变小,分布更均匀,而TiC形貌从边缘平滑的近圆形向不规则多边形转变,TiC溶解再析出会抑制一次枝晶或二次枝晶生长。实验范围内,随激光功率降低或扫描速率增加,熔覆层表层硬度增加,最高硬度为1246.6 HV_(0.2),相对基体提升接近5倍。     

卫星激光通信粗跟踪系统复合控制策略

针对卫星激光通信粗跟踪系统的跟踪稳定精度指标要求高的特点,建立了基于永磁同步电机直接驱动的粗跟踪系统模型并进行了跟踪稳定误差分析。在采用传统PID控制策略存在跟踪误差较大、动态性能较差等不足的基础上,提出了一种基于粗跟踪系统的改进型前馈复合控制策略。从理论上分析了前馈复合控制策略提高了粗跟踪系统的动态性能,为降低跟踪稳定误差提供了改善方案。地面实验验证结果表明,与传统控制策略相比,改进型复合控制策略极大地降低了系统的动态跟踪误差,动态跟踪误差由606μrad降低至13μrad(1δ)。进一步的在轨实验也验证了改进型复合控制策略的合理性和先进性,总体指标满足了卫星激光通信终端的极高精度要求。本文所提出的控制策略对其他高性能跟踪伺服系统设计也具有较大的借鉴意义。     

Kalina发电与ORC发电系统能效比较与优化

Kalina发电循环是一种适用于中低焓地热发电系统形式,因变温蒸发的特性,被认为具有较低的佣损失和较高的发电效率。本文介绍了Kalina地热发电循环的原理,建立Kalina地热发电循环仿真模型,对Kalina发电循环的热效率和佣效率进行计算,并与在相同工况条件下ORC发电循环进行对比。结果表明Kalina循环净发电功率比ORC循环系统能提高16%,验证了该循环在中低温地热发电中的优越性。